CN103731182B - 一种电力载波通信实时监控方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电力载波通信实时监控方法及系统，所述方法包括以下步骤：步骤S1：通过多个A/D采集装置实时采集三相电力线路上的电力信号数据，并将该电力信号数据压缩后通过通信网络发送给远端的服务器；步骤S2：所述服务器将接收到的电力信号数据进行解压缩，并进行分类存储于数据库；步骤S3：客户端访问上述服务器的数据库获取电力信号数据，并对所述电力信号数据进行分析和定位，从而对现场的三相电力线路进行实时监控。本发明电力载波通信实时监控方法及系统实现了全面地采集载波数据、实时传输并存储、方便访问，大大降低了现场捕捉信号、定位问题的运维成本；而且对被监测的终端可以起到故障预警的作用。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，尤其是涉及一种电力载波通信实时监控方法及系统。
背景技术
电力载波作为电力系统特有的通信方式，是一种利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。而集中抄表系统通过电力载波技术来实现远程自动抄表。然而，由于电力载波的环境复杂，载波信号受到环境的干扰非常大，影响到集中抄表系统的性能，一旦集中抄表系统出现故障，可供定位、分析的数据很有限；在系统发布到现场运行前，实验室的模拟验证手段和方法也很少，不能有效降低系统的运维风险和成本。
现有的电力载波通信的检测装置和方法只能针对某部分功能进行监控、解决单方面的问题，但对终端运行环境的监控手段很有限，而且不能及时地把采集到的监控数据发送给工程师进行分析和验证，例如，故障录波器只是在系统发生故障前后、根据设置的时间和需要采集的电气量来进行数据采集和保存，这种监控方式不适用于软件功能缺陷的定位，工程师只能亲自前往现场进行分析，造成其系统维护成本很高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种电力载波通信实时监控方法及系统，不仅能收集影响硬件电路方面的电气异常信号，而且能收集对软件功能造成影响的信号数据的系统，还能根据被监测终端的特性分析数据、将预警信号及时发送到相应的客户端。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种电力载波通信实时监控方法，所述方法包括以下步骤：
步骤S1：通过多个A/D采集装置实时采集三相电力线路上的电力信号数据，并将该电力信号数据压缩后通过通信网络发送给远端的服务器；
步骤S2：所述服务器将接收到的电力信号数据进行解压缩，并进行分类存储于数据库；
步骤S3：客户端访问上述服务器的数据库获取电力信号数据，并对所述电力信号数据进行分析和定位，从而对现场的三相电力线路进行实时监控。
进一步，在上述电力载波通信实时监控方法中，所述步骤S1具体包括：
步骤S11：于电力载波通信线路上设置多个监测终端，且每个监测终端对应设置一A/D采集装置；
步骤S12：通过该A/D采集装置实时采集三相电力线路上的电力信号数据，并根据该电力信号数据采集时刻的时标及序列号进行压缩；
步骤S13：将压缩后带有时标及序列号的电力信号数据通过通信网络发送给远端的服务器。
进一步，在上述电力载波通信实时监控方法中，步骤S12中通过直接存储器访问方式将采集到的电力信号数据根据其采集时刻的时标及序列号进行压缩。
进一步，在上述电力载波通信实时监控方法中，所述步骤S2具体包括：
所述服务器将接收到的电力信号数据解压缩后，根据该电力信号数据的时标和序列号进行重组并存储。
进一步，在上述电力载波通信实时监控方法中，所述服务器采用循环存储机制来存储该电力信号数据。
进一步，在上述电力载波通信实时监控方法中，所述服务器还通过特定的分析软件来分析其监测终端所在集中器的数据，当检测到数据异常时给对应的客户端发出故障报警信号。
进一步，在上述电力载波通信实时监控方法中，所述步骤S3具体包括：
步骤S31：客户端访问上述服务器的数据库，通过下载或在线浏览方式获取电力信号数据至本地；
步骤S32：通过频谱分析仪或示波器对该电力信号数据进行分析和定位；或
通过再现装置及信号调制器将该电力信号数据加载到实验室的载波线路上，从而模拟现场环境进行测试，对现场的三相电力线路进行实时监控。
本发明还提供一种电力载波通信实时监控系统，包括：
服务器单元、多个客户端单元及多个A/D采集单元，所述多个客户端单元分别通过通信网络单元连接于服务器单元，所述多个A/D采集单元分别通过通信网络单元连接于服务器单元；
所述多个A/D采集单元用于实时采集三相电力线路上的电力信号数据，并将该电力信号数据压缩后通过通信网络发送给远端的服务器单元；
所述服务器单元用于将接收到的电力信号数据进行解压缩，并进行分类存储于数据库；
所述多个客户端单元用于访问上述服务器单元的数据库获取电力信号数据，并对所述电力信号数据进行分析和定位，从而对现场的三相电力线路进行实时监控。
进一步，在上述电力载波通信实时监控系统中，所述A/D采集单元进一步包括：
A/D采样器子单元，用于实时采集三相电力线路上的电力信号数据；
数据压缩子单元，用于根据该电力信号数据采集时刻的时标及序列号将该电力信号数据进行压缩；及
网络通讯子单元，用于将压缩后的电力信号数据发送给远端的服务器单元。
进一步，在上述电力载波通信实时监控系统中，所述服务器单元进一步包括：
数据接收子单元，用于接收所述A/D采集单元发送的电力信号数据；
解压缩子单元，用于将接收到的电力信号数据根据该电力信号数据的时标和序列号进行解压缩重组；及
数据存储子单元，用于将重组后的电力信号数据进行分类存储。
进一步，在上述电力载波通信实时监控系统中，所述客户端单元包括：
数据获取子单元，用于通过访问上述服务器的数据库获取电力信号数据；及
分析处理子单元，用于对所述电力信号数据进行分析和定位，从而对现场的三相电力线路进行实时监控。
本发明电力载波通信实时监控方法及系统实现了全面地采集载波数据、实时传输并存储、方便访问，大大降低了现场捕捉信号、定位问题的运维成本；而且对被监测的终端可以起到故障预警的作用。
附图说明
图1为本发明电力载波通信实时监控方法的硬件结构示意图；
图2为本发明电力载波通信实时监控方法一实施例的流程示意图；
图3为图2中步骤S1的流程示意图；
图4为图2中步骤S3的流程示意图；
图5为本发明电力载波通信实时监控系统一实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明一种电力载波通信实时监控方法的优选实施例。
本发明一种电力载波通信实时监控方法用于实时、不间断地监控载波线路环境，并将采集数据发送给服务器分类存储，供工程师们适时取用，从而增加了产品分析和验证手段，降低了其运维成本。
请参阅图1，图1为本发明电力载波通信实时监控方法的硬件结构示意图。本发明一种电力载波通信实时监控方法的硬件结构包括服务器1、设于电力载波通信线路上的多个监测终端(图未示)及多个客户端2，所述监测终端均设有一A/D采集装置3，用于实时采集三相电力线路上的电力信号数据。所述多个客户端2及A/D采集装置3均通过通信网络4连接于服务器1。
安装在现场的A/D采集装置3由A/D采样器31、数据缓存模块32及网络通讯模块(图未示)组成，在三相电力线路上分别通过A/D采样器31实时采集电压信号转换成电力信号数据，然后由所述网络通讯模块通过通信网络4发送给远端的服务器1。
所述客户端2还连接有再现装置5及信号调制器6，用于将该电力信号数据加载到实验室的载波线路上，从而模拟现场环境进行产品测试，对现场的三相电力线路进行实时监控。
请参阅图2，图2为本发明电力载波通信实时监控方法实施例的流程示意图。
本发明电力载波通信实时监控方法包括以下步骤：
步骤S1：通过多个A/D采集装置实时采集三相电力线路上的电力信号数据，并将该电力信号数据压缩后通过通信网络发送给远端的服务器；
步骤S2：所述服务器将接收到的电力信号数据进行解压缩，并进行分类存储于数据库；
步骤S3：客户端访问上述服务器的数据库获取电力信号数据，并对所述电力信号数据进行分析和定位，从而对现场的三相电力线路进行实时监控。
请参阅图3，所述步骤S1具体包括：
步骤S11：于电力载波通信线路上设置多个监测终端，且每个监测终端对应设置一A/D采集装置；
步骤S12：通过该A/D采集装置实时采集三相电力线路(A相、B相及C相)上的电力信号数据，并根据该电力信号数据采集时刻的时标及序列号进行压缩；其中，所述电力信号数据包括电压信号以及叠加在该电压信号上的电力线载波信号及电网的谐波信号。由于所有电力载波信号都叠加在电压信号上，这样便将载波信号及电网的谐波信号全部采集。
步骤S13：将压缩后带有时标及序列号的电力信号数据通过通信网络发送给远端的服务器。即该电力信号数据发送时需要携带时标及序列号。
其中，步骤S12中通过DMA(DirectMemoryAccess)直接存储器访问方式，将采集到的电力信号数据根据其采集时刻的时标及序列号进行压缩。
所述步骤S2具体包括：
所述服务器将接收到的电力信号数据解压缩后，根据该电力信号数据的时标和序列号进行重组并存储；其中，所述服务器采用B/S架构模式，为防止数据量超出服务器的容量，所述服务器采用循环存储机制来存储该电力信号数据。而且所述服务器将该电力信号数据进行分类存储，以供不同客户端(应用Server)访问及使用。其中，所述循环存储机制为将某次一组三相采样得数据信号存储进外部RAM的同时，CPU将上一次存储的一组信号数据通过网络外设端口传送至远端的服务器进行存储。
另，所述服务器还通过特定的分析软件来分析其监测终端所在集中器的数据，当检测到数据异常时给对应的客户端发出故障报警信号。
其中，每一个监测终端前的A/D采集装置均设置有唯一的通信地址，用于与远端服务器通信(传输数据)，例如向服务器发送报文，所述服务器根据所接收报文的地址对电力信号数据进行分类存储，并将不同地址获取的电力信号数据分发给对应的客户端。
请参阅图4，所述步骤S3具体包括：
步骤S31：客户端访问上述服务器的数据库，通过下载或在线浏览方式获取电力信号数据至本地；
客户端通过账号、密码认证方式登录到服务器后，根据各自的权限进行数据库访问，一般情况下该客户端对数据库具有只读权限，客户端获取其所对应监测终端的数据。
步骤S32：通过频谱分析仪或示波器对该电力信号数据进行分析和定位；或
通过再现装置及信号调制器将该电力信号数据加载到实验室的载波线路上，从而模拟现场环境进行测试，对现场的三相电力线路进行实时监控。
所述再现装置包括D/A转换器，用于对该电力信号数据进行模数转换，所述信号调制器用于对转换后的模拟电力信号进行调制出三相电力信号。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
在现场每个台区的集中器之前安装一个A/D采集装置，该A/D采集装置集中器在同一网络，在电力公司机房部署用于存储采集数据的服务器，各技术支持部门为客户端。当某一台区出现大批量电能表数据无法抄回的现象时，该台区的技术支持部门(客户端)登录至服务器获取该客户端对应的相关数据，在公司即可下载该电力信号数据来分析和定位问题。而且该服务器端安装了该集中器数据的分析软件，所述服务器在检测到集中器数据异常时，还可将异常情况主动上报给该技术支持部门所在的客户端。
当问题解决重新发布一个新软件版本后，将原数据信号通过再现装置，加载到实验室的电力载波环境上、模拟现场环境，测试新的软件版本，从而对产品进行更充分、更有针对性的验证。
请参阅图5，本发明还提供一种电力载波通信实时监控系统，包括服务器单元10、多个客户端单元20及多个A/D采集单元30，所述多个客户端单元20分别通过通信网络单元连接于服务器单元10，所述多个A/D采集单元30分别通过通信网络单元连接于服务器单元10。
所述多个A/D采集单元30用于实时采集三相电力线路上的电力信号数据，并将该电力信号数据压缩后通过通信网络发送给远端的服务器单元10；
所述服务器单元10用于将接收到的电力信号数据进行解压缩，并进行分类存储于数据库；
所述多个客户端单元20用于访问上述服务器单元的数据库获取电力信号数据，并对所述电力信号数据进行分析和定位，从而对现场的三相电力线路进行实时监控。
所述A/D采集单元30进一步包括：A/D采样器子单元302、数据压缩子单元304及网络通讯子单元306，所述A/D采样器子单元302用于实时采集三相电力线路上的电力信号数据，所述数据压缩子单元304用于根据该电力信号数据采集时刻的时标及序列号将该电力信号数据进行压缩；所述网络通讯子单元306用于将压缩后的电力信号数据发送给远端的服务器单元10。
所述服务器单元10进一步包括：数据接收子单元102、解压缩子单元104及数据存储子单元106，所述数据接收子单元102用于接收所述A/D采集单元30发送的电力信号数据；所述解压缩子单元104用于将接收到的电力信号数据根据该电力信号数据的时标和序列号进行解压缩重组；所述数据存储子单元106用于将重组后的电力信号数据进行分类存储。
所述客户端单元20包括：数据获取子单元202及分析处理子单元204，所述数据获取子单元202用于通过访问上述服务器的数据库获取电力信号数据；所述分析处理子单元204用于对所述电力信号数据进行分析和定位，从而对现场的三相电力线路进行实时监控。
相比于现有技术，本发明电力载波通信实时监控方法及系统通过多个A/D采集装置实时采集三相电力线路上的电力信号数据，并发送给远端的服务器存储，客户端访问上述服务器的数据库获取电力信号数据，并对所述电力信号数据进行分析和定位，从而对现场的三相电力线路进行实时监控。本发明电力载波通信实时监控方法及系统实现了全面地采集载波数据、实时传输并存储、方便访问，大大降低了现场捕捉信号、定位问题的运维成本；而且对被监测的终端可以起到故障预警的作用。
本发明的有益效果是：
1、采集电压承载的所有信号，采集数据齐全，为问题的分析和复现提供充分的数据；
2、数据共享及时、便利。服务器可存储多个终端前端的监测数据，多个客户端通过网络可同时访问服务器，读取各自权限下的数据。
3、服务器与采集装置可以为一对多的关系，即多个采集装置的数据发送到一台服务器端，进行存储，系统部署一次完成即可；而目前的方式是每个终端需要独立的维护人员，相比较之下，前者的成本更低。
4、服务器安装分析软件，还可用于分析被监测终端的异常情况，当出现异常时给对应的客户端及时发送报警信号。
5、各部分的技术均已成熟，实现起来容易，能降低终端维护用成本。采集装置主要由技术已成熟的A/D完成，采集装置一般安装在被监测终端的前端，并且在同一个网络中，通讯方便可靠；B/S架构服务器技术已很成熟。
这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。
Claims (7)
1.一种电力载波通信实时监控方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤S1：通过多个A/D采集装置实时采集三相电力线路上的电力信号数据，并将该电力信号数据压缩后通过通信网络发送给远端的服务器；
步骤S2：所述服务器将接收到的电力信号数据进行解压缩，并进行分类存储于数据库；
步骤S3：客户端访问上述服务器的数据库获取电力信号数据，并对所述电力信号数据进行分析和定位，从而对现场的三相电力线路进行实时监控；
所述步骤S1具体包括：
步骤S11：于电力载波通信线路上设置多个监测终端，且每个监测终端对应设置一A/D采集装置；
步骤S12：通过该A/D采集装置实时采集三相电力线路上的电力信号数据，并根据该电力信号数据采集时刻的时标及序列号进行压缩；
步骤S13：将压缩后带有时标及序列号的电力信号数据通过通信网络发送给远端的服务器；
所述步骤S2具体包括：
所述服务器将接收到的电力信号数据解压缩后，根据该电力信号数据的时标和序列号进行重组并存储。
2.根据权利要求1所述的电力载波通信实时监控方法，其特征在于，步骤S12中通过直接存储器访问方式将采集到的电力信号数据根据其采集时刻的时标及序列号进行压缩。
3.根据权利要求2所述的电力载波通信实时监控方法，其特征在于，所述服务器采用循环存储机制来存储该电力信号数据。
4.根据权利要求2所述的电力载波通信实时监控方法，其特征在于，所述服务器还通过特定的分析软件来分析其监测终端所在集中器的数据，当检测到数据异常时给对应的客户端发出故障报警信号。
5.根据权利要求1所述的电力载波通信实时监控方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：
步骤S31：客户端访问上述服务器的数据库，通过下载或在线浏览方式获取电力信号数据至本地；
步骤S32：通过频谱分析仪或示波器对该电力信号数据进行分析和定位；或
通过再现装置及信号调制器将该电力信号数据加载到实验室的载波线路上，从而模拟现场环境进行测试，对现场的三相电力线路进行实时监控。
6.一种电力载波通信实时监控系统，其特征在于，所述系统包括：
服务器单元、多个客户端单元及多个A/D采集单元，所述多个客户端单元分别通过通信网络单元连接于服务器单元，所述多个A/D采集单元分别通过通信网络单元连接于服务器单元；
所述多个A/D采集单元用于实时采集三相电力线路上的电力信号数据，并将该电力信号数据压缩后通过通信网络发送给远端的服务器单元；
所述服务器单元用于将接收到的电力信号数据进行解压缩，并进行分类存储于数据库；
所述多个客户端单元用于访问上述服务器单元的数据库获取电力信号数据，并对所述电力信号数据进行分析和定位，从而对现场的三相电力线路进行实时监控；
所述A/D采集单元进一步包括：
A/D采样器子单元，用于实时采集三相电力线路上的电力信号数据；
数据压缩子单元，用于根据该电力信号数据采集时刻的时标及序列号将该电力信号数据进行压缩；及
网络通讯子单元，用于将压缩后的电力信号数据发送给远端的服务器单元；
所述服务器单元进一步包括：
数据接收子单元，用于接收所述A/D采集单元发送的电力信号数据；
解压缩子单元，用于将接收到的电力信号数据根据该电力信号数据的时标和序列号进行解压缩重组；及
数据存储子单元，用于将重组后的电力信号数据进行分类存储。
7.根据权利要求6所述的电力载波通信实时监控系统，其特征在于，所述客户端单元包括：
数据获取子单元，用于通过访问上述服务器的数据库获取电力信号数据；及
分析处理子单元，用于对所述电力信号数据进行分析和定位，从而对现场的三相电力线路进行实时监控。
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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| CP03 | Change of name, title or address | ||
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