CN104700606A - 基于塑料光纤的电表信息上报系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于塑料光纤的电表信息上报系统，其包括采集终端、多个电能表，采集终端包括第一主控单元以及其连接的POF链路管理单元，电能表包括第二主控单元以及与且连接的POF采集单元；POF链路管理单元包括多个第一通信端口，POF采集单元包括一个第二通信端口，第二通信端口分别通过塑料光纤与第一通信端口连接，构成了以POF链路管理单元为中心节点、以POF采集单元为子节点的星型结构，该结构中形成了多条通信链路，使得采集终端与每个电能表的端口都是点对点的，可以实现并行抄表，互不影响，提高了数据吞吐率，POF链路管理单元与POF采集单元之间是通过塑料光纤连接的，提高了抄表的可靠性并降低了抄表系统的成本。

Description

基于塑料光纤的电表信息上报系统

技术领域

本发明涉及电力技术领域，特别是涉及一种基于塑料光纤的电表信息上报系统。

背景技术

在现在的电力集抄行业中，传统的智能自动化抄表系统(或者称为电表信息自动上报系统)已取得了很大的成就，系统铺盖率已经很高。在传统的自动化抄表系统中，大都采用载波、无线、485等总线结构的抄表结构，在实际的大量数据统计中发现，这三种抄表系统总是存在着一定的瓶颈问题，且随着自动化抄表系统的全面覆盖和电能量智能技术的发展需求，对抄表的实时性、智能化有着更多需求，基于载波、无线、485等总线结构的抄表系统已经不能满足上述需求。主要体现在如下两个方面。

传统的抄表方式可靠性较低，主要表现在：计量自动化系统主要用于实现电力用户用电信息的采集，主要设备包括采集终端、电能表，在现有系统的采集方式为载波、485(典型的串行通讯标准，或者称为RS48)、无线，而三种采集方式在智能电网建设中存在的问题逐步显现：载波抄表成功率低，且受电力线噪声干扰、台区串扰及电力二次设备干扰严重，485铺设工程量大，安装运维成本高，易受电磁干扰，无线对环境要求高，抄表成功率低，中继成本大，

其次，传统的总线形式的抄表系统有着固有的瓶颈，主要体现在：其一，现有总线型光纤通信网，大都单独通信链路的全双工总线结构，全双工通过两根光纤实现，成本较高，其二，总线结构中单根光纤故障将影其下所有设备的通信，总线结构下终端没有对电表节点的管理能力，且采集系统链路问题难以排查，其三，总线结构的采集方式不能实现并行抄表、总线结构的通信成功率难以进一步提升。

总之，传统的抄表方式具有可靠性较低、成本较高、数据吞吐率较低等缺点。

发明内容

基于此，有必要针对传统的抄表方式具有可靠性较低、成本较高、数据吞吐率较低的问题，提供一种基于塑料光纤的电表信息上报系统，可以提高抄表的可靠性和数据吞吐率，并降低成本。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种基于塑料光纤的电表信息上报系统，包括采集终端、多个电能表，所述采集终端包括第一主控单元以及与所述第一主控单元连接的POF链路管理单元，所述电能表包括第二主控单元以及与所述第二主控单元连接的POF采集单元；

所述POF链路管理单元包括多个第一通信端口，所述POF采集单元包括一个第二通信端口，各所述第二通信端口分别通过塑料光纤连接一个所述第一通信端口；

所述第一主控单元用于读取测量点信息，根据所述测量点信息向所述POF链路管理单元发送抄表报文；

所述POF链路管理单元用于在接收到所述抄表报文后，截取所述抄表报文中的电表地址信息，根据存储的电表地址信息与第一通信端口的对应表，查询与当前截取到的电表地址信息对应的第一通信端口，将所述抄表报文透传给当前查询到的第一通信端口所对应的POF采集单元；

接收到抄表报文的POF采集单元用于将所接收到抄表报文透传给所连接的第二主控单元，并接收所连接的第二主控单元返回的用电信息，将所述用电信息透传给所述POF链路管理单元进行向所述采集终端的透传应答；

所述第一主控单元还用于接收所述用电信息，并将接收到的用电信息上报给主站系统。

根据上述本发明的方案，其采集终端包括第一主控单元以及与该第一主控单元连接的一个具有多个第一通信端口的POF链路管理单元，每一个电能表都分别包括一个第二主控单元以及与该个第二主控单元连接的一个具有一个第二通信端口的POF采集单元，且每个第一通信端口可通过塑料光纤与一个第二通信端口连接形成通信链路，构成了一个以POF链路管理单元为中心节点、以POF采集单元为子节点的星型结构，该星型结构中形成了多条通信链路，使得采集终端与每个电能表的端口都是点对点的，可以实现并行抄表，互不影响，提高了数据吞吐率，同时，POF链路管理单元与POF采集单元之间是通过塑料光纤连接的，而塑料光纤相对于其他传输介质塑料光纤具有对电磁干扰不敏感、不发生辐射、在不同数据速率下的衰减恒定、误码率可预测、且能在电噪声环境中使用、其尺寸较长、可降低接头设计中公差控制的要求、组网成本较低等较多优点，提高了抄表的可靠性并降低了抄表系统的成本。

附图说明

图1为本发明的基于塑料光纤的电表信息上报系统实施例的结构示意图；

图2为图1中的POF链路管理单元在其中一个实施例中的细化结构示意图；

图3为图1中的POF采集单元在其中一个实施例中的细化结构示意图；

图4为本发明的基于塑料光纤的电表信息上报系统的工作时序图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

参见图1所示，为本发明的基于塑料光纤的电表信息上报系统实施例的结构示意图。

如图1所示，本实施例的基于塑料光纤的电表信息上报系统，包括采集终端10、多个电能表20，其中，采集终端10包括第一主控单元101以及与第一主控单元101连接的POF(plastic optical fiber，塑料光纤)链路管理单元103，电能表20包括第二主控单元102以及与第二主控单元102连接的POF采集单元104；

在其中一个实施例中，第一主控单元101与POF链路管理单元103之间可以通过串行接口进行连接，或者/和第二主控单元102与POF采集单元104之间也可以通过串行接口连接，采用这种方式，第一主控单元101可以通过串行接口与POF链路管理单元103进行通信，第二主控单元102可以通过串口与POF采集单元104进行通信。

POF链路管理单元103包括多个第一通信端口105，每一个POF采集单元104包括一个第二通信端口106。需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性，这里只是为了区分POF链路管理单元103上的通信端口与POF采集单元104上的通信端口。其中，第一通信端口105的个数可以根据实际需要进行设置，第一通信端口105可以比POF采集单元104的个数多。

各第二通信端口106分别通过塑料光纤107连接一个第一通信端口104。也就是说，每个POF采集单元104都可分别连接一个第一通信端口104，进行形成POF采集单元104与POF链路管理单元103之间的通信链路，其中，形成的通信链路的个数与POF采集单元104的个数相同。

第一主控单元101用于读取测量点信息，根据所述测量点信息向POF链路管理单元103发送抄表报文，其中，根据测量点信息发送抄表报文采用的是现有方式，在此不予赘述。其中，测量点信息可以是预先存储在采集终端10中的，也可以是从主站吸烟中获取的。

POF链路管理单元103用于在接收到所述抄表报文后，截取所述抄表报文中的电表地址信息，根据所存储的电表地址信息与第一通信端口105的对应表查询与当前截取到的电表地址信息对应的第一通信端口105，将所述抄表报文透传给当前查询到的第一通信端口105所对应的POF采集单元104。

接收到抄表报文的POF采集单元104用于将所接收到抄表报文透传给接收到抄表报文的POF采集单元104所连接的电能表，并接收所连接的电能表根据所述抄表报文返回的用电信息，将所述用电信息透传给所述POF链路管理单元进行向第一主控单元101的透传应答；其中，所述根据抄表报文返回的用电信息采用的是现有方式，在此不予赘述。

第一主控单元101还用于接收所述用电信息，并将接收到的用电信息上报给主站系统。

根据上述本实施例的方案，其采集终端10包括第一主控单元101以及与该第一主控单元102连接的一个具有多个第一通信端口的POF链路管理单元103，

第一主控单元101连接有一个具有多个第一通信端口105的POF链路管理单元103，每一个电能表20都分别包括一个第二主控单元103以及与该个第二主控单元103连接的具有一个第二通信端口106的POF采集单元104，且每个第一通信端口105可通过塑料光纤107与一个第二通信端口106连接形成通信链路，构成了一个以POF链路管理单元103为中心节点、以POF采集单元104为子节点的星型结构，该星型结构中形成了多条通信链路，使得第一主控单元101与每个第二主控单元102的端口都是点对点的，可以实现并行抄表，互不影响，提高了数据吞吐率，同时，POF链路管理单元105与POF采集单元106之间是通过塑料光纤107连接的，而塑料光纤相对于其他传输介质塑料光纤具有对电磁干扰不敏感、不发生辐射、在不同数据速率下的衰减恒定、误码率可预测、且能在电噪声环境中使用、其尺寸较长、可降低接头设计中公差控制的要求、组网成本较低等较多优点，提高了抄表的可靠性并降低了抄表系统的成本。

考虑到，由于第二主控单元102更换、故障等原因，电表地址信息也会相应的发生变化，如果一直采用同一对应表进行抄表报文透传，会导致抄表错误率增高。为此，在其中一个实施例中：

各POF采集单元104还可以分别用于向所连接的第二主控单元102发送读取电表地址请求，接收所连接的第二主控单元102回复的电表地址信息；

POF链路管理单元103还可以用于分别向各POF采集单元104发送更新通信链路状态指令，接收各POF采集单元104根据所述更新通信链路状态指令返回的电表地址信息，根据接收到的电表地址信息更新所述对应表。

此外，由于抄表报文是基于测量点信息生成的，而抄表报文中又包括电表地址信息，因此，在电表地址信息发生变更时，也需要同步更新测量点信息。

为此，在其中一个实施例中，POF链路管理单元103还可以用于根据接收到的电表地址信息确定各通信链路的变更状态。其中，变更状态主要是指相应的通信链路是否发生变更的信息。发生变更的情况主要包括新装(通信链路中首次读取到电表地址信息)、变换(通信链路所对应的电表地址信息变换)、撤表(通信链路地址所对应的电表地址信息为空)、电表异常(从POF采集单元104中读取不到所对应的电表地址信息)；

第一主控单元101还可以用于在任意一个通信链路的变更状态为已变更时，则获取已变更通信链路的电表地址信息，将已变更通信链路的电表地址信息更新到测量点信息中，并将更新后的测量点信息通过上行通道上报到主站系统。

采用本实施例中的方案，可以实现抄表通讯线路的自诊断功能以及测量点信息的主动上报功能，具有电表的新装、拆卸、换装等链路自诊断能力。

此外，为了确保POF链路管理单元103是可以正常工作的，在其中一个实施例中，第一主控单元101还可以用于读取POF链路管理单元103的有效版本信息，当读取所述有效版本信息的次数超过预设的门限值时，生成报错信息。也就是说，若在未超过预设的门限值的次数内读取到POF链路管理单元103，则可以认定该POF链路管理单元103是可以正常工作的，而若读取所述有效版本信息的次数超过预设的门限值，则可以确定POF链路管理单元103无法正常工作，发出报错信息以提醒用户。

在其中一个实施例中，POF链路管理单元103的第一通信端口105与POF采集单元104的第二通信端口106可以采用半双工通信模式，这样，只需要一根塑料光纤就可以将POF链路管理单元103与一个POF采集单元104连接起来并完成二者之间的通信，降低了成本。

在其中一个实施例中，如图2所示，POF链路管理单元103还可以包括多个光电收发器2011、多个驱动电路202以及一个控制单元203，各光电收发器201分别连接一个驱动电路202，不同的光电收发器201所连接的驱动电路202也不同，各驱动电路202分别连接控制单元203，也就是说，多个光电收发器201、多个驱动电路202的控制可以由同一个控制单元203完成，在具体实现时，该控制单元203可以由一个MCU(Micro Controller Unit，微控制单元)承担。

根据实际需要，多个光电收发器201或者驱动电路202的个数应与，POF链路管理单元103上设置的第一通信端口103的个数相一致。

其中，光电收发器201具体可以包括发射部件和光电二极管接收器件，其中，发射部件为发送650纳米的光的光源，驱动电路202可以进一步包括电源电路和放大电路，电源电路与放大电路连接。

在其中一个实施例中，如图3所示，上述的POF采集单元104可以包括依次连接的光电收发器301、驱动电路302以及控制单元303。

在具体实现时，光电收发器301可以包括发射部件和光电二极管接收器件，其中，发射部件为发送650纳米的光线的光源，控制单元303也可以由一个MCU(Micro Controller Unit，微控制单元)承担，驱动电路302可以进一步包括电源电路和放大电路，电源电路与放大电路连接。

需要说明的是，光电收发器201和光电收发器301可以是相同的电路，驱动电路202与驱动电路302也可以是相同的电路，但并不要求必须为相同的电路。

为了便于进一步理解本发明，以下结合图4对本发明的基于塑料光纤的电表信息上报系统中第一主控单元101、第二主控单元102、POF链路管理单元103以及POF采集单元104的工作过程进行详细阐述。

第一主控单元101的工作过程主要包括：

(1)第一主控单元101初始化串行接口，打开POF链路管理单元102的电源，具体地，第一主控单元101启动后，会初始化好串行接口的状态，并读取当前电源状态，打开POF链路管理单元102和POF采集单元104的工作电源。

(2)第一主控单元101读取POF链路管理单元的版本；具体地，第一主控单元101通过串口发送AT+ECOM命令读取POF链路管理单元102的有效版本信息，当循环6次失败后，报错退出。

(3)第一主控单元101读取POF模块端口状态；具体地，在POF链路管理单元102和POF采集单元104上电后，会对各通信链路进行扫描，记录各通信链路的连接状态以及电表地址信息等；第一主控单元101可以通过发送AT+STATE(相当于上述实施例中的更新通信链路状态指令)读取各个通信链路的变更状态。

(4)第一主控单元101读取通信链路的状态信息，具体地，第一主控单元101通过上一步骤获知通信链路状态需变更，通过AT+METER＝N(N表示通信链路号)来读取该通信链路的详细信息(包括电表地址和规约类型)。

(5)第一主控单元101更新对应通信链路的测量点信息，具体地，第一主控单元101将更新的通信链路信息，更新到对应的测量点信息里面去。

(6)第一主控单元101第一主控单元更新链路状态灯。

(7)第一主控单元101通塑料光纤通信链路抄表，具体地，第一主控单元101读取更新的测量点信息，通过串行接口向POF链路管理单元102发送抄表报文。

POF链路管理单元102和POF采集单元103的工作过程主要包括：

(1)POF链路管理单元102自主更新各通信链路状态

1)POF链路管理单元102和POF采集单元103发送抄表报文。

2)POF采集单元103将电表地址信息回应给POF链路管理单元102。

3)POF链路管理单元102更新通信链路、地址、规约的对应表，并产生通信链路状态更新事件。

(2)POF链路管理单元102响应第一主控单元101的AT命令

1)POF链路管理单元102响应AT+ECOM命令。

2)POF链路管理单元102根据通信链路事件队列响应AT+STATE命令。

3)POF链路管理单元102根据通信链路、地址、规约的对应表响应AT+METER命令。

(3)POF链路管理单元102抄表

1)POF链路管理单元102收到第一主控单元101的抄表报文，根据抄表地址仲裁塑料光纤通信链路。

2)POF链路管理单元102将抄表报文耦合到塑料光纤链路上。

3)POF采集单元103接收到抄表报文，若抄表报文中的地址信息是广播地址信息或本第二主控单元102(或者称为所连接的第二主控单元102)电表地址信息，则将抄表报文透传给第二主控单元102，若不是广播地址信息也不是本第二主控单元102的电表地址信息，则丢弃。

4)POF采集单元103将第二主控单元102发出的电表数据耦合到塑料光纤107上；

5)POF链路管理单元102将电表数据透传给第一主控单元101。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于塑料光纤的电表信息上报系统，其特征在于，包括采集终端、多个电能表，所述采集终端包括第一主控单元以及与所述第一主控单元连接的POF链路管理单元，所述电能表包括第二主控单元以及与所述第二主控单元连接的POF采集单元；

所述POF链路管理单元包括多个第一通信端口，所述POF采集单元包括一个第二通信端口，各所述第二通信端口分别通过塑料光纤连接一个所述第一通信端口；

所述第一主控单元用于读取测量点信息，根据所述测量点信息向所述POF链路管理单元发送抄表报文；

所述POF链路管理单元用于在接收到所述抄表报文后，截取所述抄表报文中的电表地址信息，根据存储的电表地址信息与第一通信端口的对应表，查询与当前截取到的电表地址信息对应的第一通信端口，将所述抄表报文透传给当前查询到的第一通信端口所对应的POF采集单元；

接收到抄表报文的POF采集单元用于将所接收到抄表报文透传给所连接的第二主控单元，并接收所连接的第二主控单元返回的用电信息，将所述用电信息透传给所述POF链路管理单元进行向所述采集终端的透传应答；

所述第一主控单元还用于接收所述用电信息，并将接收到的用电信息上报给主站系统。

2.根据权利要求1所述的基于塑料光纤的电表信息上报系统，其特征在于：

各所述POF采集单元还分别用于向所连接的第二主控单元发送读取电表地址请求，接收所连接的第二主控单元回复的电表地址信息；

所述POF链路管理单元还用于分别向各所述POF采集单元发送更新通信链路状态指令，接收各所述POF采集单元根据所述更新通信链路状态指令返回的电表地址信息，根据接收到的电表地址信息更新所述对应表。

3.根据权利要求2所述的基于塑料光纤的电表信息上报系统，其特征在于：

所述POF链路管理单元还用于根据接收到的电表地址信息确定各通信链路的变更状态；

所述第一主控单元还用于在任意一个通信链路的变更状态为已变更时，则获取已变更通信链路的电表地址信息，将已变更通信链路的电表地址信息更新到测量点信息中，并将更新后的测量点信息通过上行通道上报到主站系统。

4.根据权利要求1所述的基于塑料光纤的电表信息上报系统，其特征在于：

所述第一主控单元还用于读取所述POF链路管理单元的有效版本信息，当读取所述有效版本信息的次数超过预设的门限值时，生成报错信息。

5.根据权利要求1所述的基于塑料光纤的电表信息上报系统，其特征在于，所述第一主控单元与所述POF链路管理单元之间通过串行接口连接，或者/和所述第二主控单元与所述POF采集单元之间通过串行接口连接。

6.根据权利要求1所述的基于塑料光纤的电表信息上报系统，其特征在于，所述第一通信端口与所述第二通信端口采用半双工通信模式。

7.根据权利要求1所述的基于塑料光纤的电表信息上报系统，其特征在于，所述POF链路管理单元还包括多个光电收发器、多个驱动电路以及一个控制单元，各所述光电收发器分别连接一个驱动电路，各所述驱动电路分别连接所述控制单元。

8.根据权利要求1所述的基于塑料光纤的电表信息上报系统，其特征在于，所述POF采集单元包括依次连接的光电收发器、驱动电路以及控制单元。

9.根据权利要求7或8所述的基于塑料光纤的电表信息上报系统，其特征在于，所述光电收发器包括发射部件和光电二极管接收器件。

10.根据权利要求7或8所述的基于塑料光纤的电表信息上报系统，其特征在于，所述驱动电路包括电源电路和放大电路，所述电源电路与所述放大电路连接。