CN104935489B - 一种信息采集网络组网方法及用电信息采集网络 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种信息采集网络组网方法及用电信息采集网络，该方法包括采集器上电后，执行找表操作，从找到的所有电表中取一个表地址作为它的节点通讯地址给集中器下载所有的测量点信息，集中器发起组网命令；采集器响应集中器组网请求命令，直到其完成组网。相比现有设置采集器地址的方法，本发明有如下优点：不需要采集器地址，既可以减少出厂生成时的工序，也可以防止出现相同的通信目标地址。无需人工关联采集器与电表的关系，不仅减少了施工人员的工作量，而且降低了人为出错的概率。更换采集器时，不需要其它额外的工作，降低操作复杂度。

Description

一种信息采集网络组网方法及用电信息采集网络

技术领域

本发明涉及用电信息采集领域，特别涉及一种用电信息采集系统的组网方法及用电信息采集网络。

背景技术

用户用电信息采集系统是通过对配电变压器和终端用户的用电数据的采集和分析，实现用电监控、推行阶梯定价、负荷管理、线损分析，最终达到自动抄表、错峰用电、用电检查(防窃电)、负荷预测和节约用电成本等目的。建立全面的用户用电信息采集系统需要建设系统主站、传输信道、采集设备以及电子式电能表(即智能电表)。目前国网公司用电信息采集覆盖率为4.5％。

电力用户用电信息采集系统(power user eleco energy data acquire system)是对电力用户的用电信息进行采集、处理和实时监控的系统，实现用电信息的自动采集、计量异常监测、电能质量监测、用电分析和管理、相关信息发布、分布式能源监控、智能用电设备的信息交互等功能。

用电信息采集终端(electric energy data acquire terminal)是对各信息采集点用电信息采集的设备，简称采集终端。可以实现电能表数据的采集、数据管理、数据双向传输以及转发或执行控制命令的设备。用电信息采集终端按应用场所分为专变采集终端、集中抄表终端(包括集中器、采集器)、分布式能源监控终端等类型。

专变采集终端(data acquire terminal of special transformer)是对专变用户用电信息进行采集的设备，可以实现电能表数据的采集、电能计量设备工况和供电电能质量监测，以及客户用电负荷和电能量的监控，并对采集数据进行管理和双向传输。

集中抄表终端(centralized meter reading terminal)是对低压用户用电信息进行采集的设备，包括集中器、采集器。集中器是指收集各采集器或电能表的数据，并进行处理储存，同时能和主站或手持设备进行数据交换的设备。采集器是用于采集多个或单个电能表的电能信息,并可与集中器交换数据的设备。采集器依据功能可分为基本型采集器和简易型采集器。基本型采集器抄收和暂存电能表数据，并根据集中器的命令将储存的数据上传给集中器。简易型采集器直接转发集中器与电能表间的命令和数据。

分布式能源监控终端(monitor terminal of distributed energy sources)是对接入公用电网的用户侧分布式能源系统进行监测与控制的设备，可以实现对双向电能计量设备的信息采集、电能质量监测，并可接受主站命令对分布式能源系统接入公用电网进行控制。

目前，采用用电信息采集网络实现电信息采集终端、专变采集终端、集中抄表终端、集中器、采集器与分布式能源监控终端等网络节点的连接。

用电信息采集网络的网络节点类型包括中心节点、集中器节点、采集器通信节点以及电能表通信单元节点，一个中心节点下与多个集中器节点连接，一个集中器节点下也是与多个采集器通信节点连接，而一个采集器通信节点下与多个电能表通信单元节点连接，这样从电能表一级一级地将信息集中到中心节点。

目前，针对用电信息采集网络这种采集分布在各地的节点的信息的信息采集网络的结构如下：如图1所示

首先是分布在各处的子节点；这些子节点不再分子节点了，它是一种叶节点，是最下层的节点。如图中S11、S12…S1n，S21、S22…S2m，…Sk1、Sk2…Skl。

在子节点以上的是第一级根节点；每个第一级根节点下均接任意个叶节点，这一级根节点与用电信息中的采集器相似，也就是从最终的用户处获取数据的根节点，比如从各用户水表处获得用水信息，从各用户处的煤气表处获取各用户使用的煤气数等，它与各叶节点之间一般采用微功率无线通信的方式进行连接。根节点如图1中的S1、S2…Sk。

第一级根节点以上是第二级根节点，以至于第三级根节点等，最终能集中到服务器对这些收集到的数据进行处理，服务器就是总根节点，第一、二、三等级根节点均称为根节点，它们均只有一个父亲，但有任意数量的儿子。

当前用电信息采集网络或者用水、用煤气信息采集网络等信息采集网络中，每个节点包括叶节点、根节点或者服务器都必须拥有一个互不相同的节点地址。网络节点利用本身特有的节点地址进行互相通信，以满足用电信息采集的需求。网络节点类型包括叶节点、根节点以及服务器。当网络节点中存在根节点通信节点时，则有以下缺点和不足：

1.根节点比如用电信息采集网络中的采集器出厂时，必须设置采集器地址，即节点通信地址；

2.服务器下发或者同步叶节点档案时，必须知道根节点下关联的所有叶节点地址；

当更根节点时，同时需更新主站和集中器的相关叶节点档案。因此，扩展和更换十分困难。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术中用电信息采集扩展和更换十分困难的不足，提供一种组网方法、用电信息采集系统组网方法以及一种用电信息采集网络。

本发明的具体技术方案如下：一种组网方法，该网络包括服务器、根节点和叶节点，服务器与任意多个根节点相连，任一根节点向下与任意数量的叶节点或者根节点相连，向上只与服务器或者一个根节点相连；服务器中至少保存了所有的叶节点的地址信息；组网过程包括以下步骤：

步骤1、根节点向下连接所有的叶节点或者其它根节点，并将所有的叶节点或者其它根节点的地址保存起来；

步骤2、该根节点将从保存的向下连接的所有的叶节点或者其它根节点的地址中，取出任一一个地址作为自己的地址，同时，该根节点将剩下的其他叶节点或者其它根节点作为它的邻居保存起来；而剩下的其他叶节点或者其它根节点也将该根节点视为自己的唯一一个邻居，并保存；

步骤3、服务器发起组网命令；

步骤4、根节点响应服务器组网请求命令，直到其完成组网。

该方法中不需要事先为根节点准备节点地址，克服了目前这样的节点所带来的不足。

本发明还公开了一种用电信息采集系统组网方法，包括以下步骤：

步骤A、采集器上电后，执行找表操作，找到与采集器连接的所有电表，并将这些电表的表地址保存起来；

步骤B、采集器将从找到的所有电表中取一个表地址作为它的节点通讯地址，同时，采集器也将剩下的其他电表作为它的邻居保存起来；而剩下的电表也将采集器视为自己的唯一一个邻居，并保存；

步骤C、给集中器下载所有的测量点信息；测量点信息包括所有电表的档案信息；档案信息中至少包括电表地址；

步骤D，集中器发起组网命令；

步骤E、采集器响应集中器组网请求命令，直到其完成组网。

本发明还提供一种用电信息采集网络，包括对低压用户用电信息进行采集的集中抄表终端，所述的集中抄表终端包括集中器、采集器，所述的集中器收集各采集器或电能表的数据，并进行处理储存，与主站或手持设备进行数据交换；所述的采集器是用于采集多个或单个电能表的电能信息,并可与集中器交换数据的设备，所述的采集器与电能表通过微功率无线电通信系统通信，接收所述的电能表的信息，并具有保存这些电能表的表地址保存的存储器，所述的采集器节点通讯地址为任一电能表的表地址，其它电能表为所述的采集器的邻居，所述的采集器是其它电能表的唯一一个邻居。

相比现有设置采集器地址的方法，本发明有如下优点：

1.不需要采集器地址，既可以减少出厂生成时的工序，也可以防止出现相同的通信目标地址。

2.无需人工关联采集器与电表的关系，不仅减少了施工人员的工作量，而且降低了人为出错的概率。

3.更换采集器时，不需要其它额外的工作，降低操作复杂度。

附图说明

图1为信息采集网络的结构示意图。

图2为本发明实施例2组网拓扑结构图。

图3是本发明组网流程图。

图4是本发明实施例组网流程图.

具体实施方式

为了使本发明的目的、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详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用来限定本发明。

实施例1，本实施例是一种采集广大用煤气用户或者用水用户的煤气表、水表等用煤气、用水信息的信息采集网络，如图1所示，该网络通过服务器收集K个根节点Snm，图1中S11、S12…S1n，S21、S22…S2m，…Sk1、Sk2…Skl分别代表各家各户水表或者煤气表等，它们通过安装在附近的采集器采集有关数据，采集器如图1所示为S1、S2…Sk。采集器可以利用微功率无线通信装置实现与各水表或者智能煤气表进行通信。在服务器中保存了各煤气表或者水表的有关信息，如安装地址、谁家的表等。组网过程如下：

步骤1、根节点向下连接所有的叶节点或者其它根节点，并将所有的叶节点或者其它根节点的地址保存起来；

步骤2、该根节点将从保存的向下连接的所有的叶节点或者其它根节点的地址中，取出任一一个地址作为自己的地址，同时，该根节点将剩下的其他叶节点或者其它根节点作为它的邻居保存起来；而剩下的其他叶节点或者其它根节点也将该根节点视为自己的唯一一个邻居，并保存；

步骤3、服务器发起组网命令；

步骤4、根节点响应服务器组网请求命令，直到其完成组网。

实施例2，本实施例是一种用电信息采集网络的组网方法，如图2所示，本实施例中，每个采集器采集抄收和暂存若干电表的数据，通过集中器收集各采集器中电能的数据，并进行处理储存，形成用电信息，改善到主站或手持设备进行数据交换的设备。

如图3所示是本实施例的组网流程图，在采集器、集中器和电表物理连接好以后，开始组网；包括以下步骤：如图4所示。

步骤1、在网络节点将自身模拟成多个节点参与组网之前，需先完成找表操作。采集器上电后，首先执行找表操作，即找到与采集器连接的所有电表，并将这些电表的表地址保存起来。

本实施例中，采集器利用DL/T 645 2007《多功能电能表通信规约》(以下简称645规约)中的读表地址命令进行找表。命令格式如下：68 A1 A2 A3 A4 A5 A6 68 13 00 CS16。A1 A2 A3 A4 A5 A6为电表地址；CS为累加和校验码。

找表主要步骤如下：

首先，按照645规约构造读表地址命令帧，A1开始为0x00,其它5个字节的地址为通配符0xAA进行读表地址操作。如果采集器收到正确的读表地址响应帧，则解析该响应帧，提取表地址。如果采集器没有收到正确的读表地址响应帧，则将A1加1，再构造读取表地址命令，继续找表，直到完成A1地址完成从0到99的找表操作。当A1地址完成找表后，根据A1地址的方式，完成A2-A6地址的找表操作。

步骤2、在集中器发起组网命令之前，必须通过主站或者其它方式给集中器下载所有的测量点信息(即所有电表的档案信息，包括电表地址等等)。采集器找表完成后，它将从找到的所有电表中取一个表地址作为它的节点通讯地址，同时，采集器也将剩下的其他电表作为它的邻居保存起来；而剩下的电表也将采集器视为自己的唯一一个邻居，并保存。

步骤3、当集中器发起组网命令时，采集器由于有了集中器表档案中的某个电表地址，将会响应集中器组网请求命令，直到其完成组网；当采集器节点在网后，它所关联的所有电表将会以采集器作为通讯中继，响应集中器组网请求命令。

步骤4、以上工作完成后，采集器组网完成，并等待其它的操作。集中器会根据实际情况，设置一个定时组网的任务，每天，或者每10天，或者每个月自动发起组网。

以微功率无线组网为例，首先集中器给微功率无线中心节点发起一个组网命令，微功率无线中心节点收到组网命令后，根据微功率无线通信协议，开始组网操作。组网过程大致如下：

首先，微功率无线中心节点发送信标帧；微功率无线采集器节点收到信标帧后，转发信标帧。

接着，微功率无线中心节点对周围的采集器网络节点或者电表节点进行场强收集。

最后，微功率无线中心节点对周围的采集器网络节点或者电表节点进行配置节点信息的操作，完成组网。

步骤5、如果更换采集器，采集器将会从工作1开始执行，中间不需要任何额外的操作。

本实施例中，通过采集器出厂时，不必设置采集器地址；也不必知道采集器下所关联的节点地址；即使更换采集器，也不必更新主站和集中器的相关电表档案。

本实施例中，网络节点类型包括中心节点、采集器通信节点以及电能表通信单元节点。这些节点采用微功率无线通信进行组网。

本实施例中，所组成的用电信息采集网络，包括对低压用户用电信息进行采集的集中抄表终端，集中抄表终端包括集中器、采集器，所述的集中器收集各采集器或电能表的数据，并进行处理储存，与主站或手持设备进行数据交换；所述的采集器是用于采集多个或单个电能表的电能信息,并可与集中器交换数据的设备，采集器与电能表通过微功率无线电通信系统通信，接收所述的电能表的信息，并具有保存这些电能表的表地址保存的存储器，所述的采集器节点通讯地址为任一电能表的表地址，其它电能表为所述的采集器的邻居，所述的采集器是其它电能表的唯一一个邻居。

这样，不需要采集器地址，既可以减少出厂生成时的工序，也可以防止出现相同的通信目标地址。无需人工关联采集器与电表的关系，不仅减少了施工人员的工作量，而且降低了人为出错的概率。更换采集器时，不需要其它额外的工作，降低操作复杂度。

Claims (8)

1.一种信息采集网络组网方法，该网络包括服务器、根节点和叶节点，服务器与任意多个根节点相连，任一根节点向下与任意数量的叶节点或者根节点相连，向上只与服务器或者一个根节点相连；服务器中至少保存了所有的叶节点的地址信息；其特征在于：组网过程包括以下步骤：

步骤1、根节点向下连接所有的叶节点或者其它根节点，并将所有的叶节点或者其它根节点的地址保存起来；

步骤2、该根节点将从保存的向下连接的所有的叶节点或者其它根节点的地址中，取出任一一个地址作为自己的地址，同时，该根节点将剩下的其他叶节点或者其它根节点作为它的邻居保存起来；而剩下的其他叶节点或者其它根节点也将该根节点视为自己的唯一一个邻居，并保存；

步骤3、服务器发起组网命令；

步骤4、根节点响应服务器组网请求命令，直到其完成组网。

2.一种用电信息采集系统组网方法，集中器通过采集器采集电表上的信息，其特征在于：包括以下步骤：

步骤A、采集器上电后，执行找表操作，找到与采集器连接的所有电表，并将这些电表的表地址保存起来；

步骤B、采集器将从找到的所有电表中取一个表地址作为它的节点通讯地址，同时，采集器也将剩下的其他电表作为它的邻居保存起来；而剩下的电表也将采集器视为自己的唯一一个邻居，并保存；

步骤C、给集中器下载所有的测量点信息；测量点信息包括所有电表的档案信息；档案信息中至少包括电表地址；

步骤D，集中器发起组网命令；

步骤E、采集器响应集中器组网请求命令，直到其完成组网。

3.根据权利要求2所述的用电信息采集系统组网方法，其特征在于：步骤A中，采集器上电后，采集器利用DL/T 645 2007《多功能电能表通信规约》中的读表地址命令进行找表。

4.根据权利要求3所述的用电信息采集系统组网方法，其特征在于，命令格式如下为68A1 A2 A3 A4 A5 A6 68 13 00 CS 16；

其中：A1、A2、A3、A4、A5、A6为电表地址；CS为累加和校验码；其余为填充数字。

5.根据权利要求4所述的用电信息采集系统组网方法，其特征在于，包括以下步骤：

按照DL/T 645 2007《多功能电能表通信规约》构造读表地址命令帧；

其中、A1开始为0x00，A2、A3、A4、A5、A6五个字节的地址为通配符0xAA进行读表地址操作；

采集电能表的响应帧，如果采集器收到正确的读表地址响应帧，则解析该响应帧，提取表地址；如果采集器没有收到正确的读表地址响应帧，则将A1加1，再构造读取表地址命令，继续找表，直到A1地址完成从0到99的找表操作；

当A1地址完成找表后，根据A1地址的方式，完成A2-A6地址的找表操作。

6.根据权利要求2所述的用电信息采集系统组网方法，其特征在于：集中器会根据实际情况，设置一个定时组网的任务。

7.根据权利要求2至6中任一所述的用电信息采集系统组网方法，其特征在于：用电信息采集系统各节点之间采用微功率无线通信方式连接组网，步骤E中：采集器响应集中器组网请求命令，按下列步骤完成组网：

首先，微功率无线中心节点发送信标帧；微功率无线采集器节点收到信标帧后，转发信标帧；

接着，微功率无线中心节点对周围的采集器网络节点或者电表节点进行场强收集；

最后，微功率无线中心节点对周围的采集器网络节点或者电表节点进行配置节点信息的操作，完成组网。

8.一种用电信息采集网络，包括对低压用户用电信息进行采集的集中抄表终端，所述的集中抄表终端包括集中器、采集器，所述的集中器收集各采集器或电能表的数据，并进行处理储存，与主站或手持设备进行数据交换；所述的采集器是用于采集多个或单个电能表的电能信息，并可与集中器交换数据的设备，其特征在于：所述的采集器与电能表通过微功率无线电通信系统通信，接收所述的电能表的信息，并具有保存这些电能表的表地址保存的存储器，所述的采集器节点通讯地址为任一电能表的表地址，其它电能表为所述的采集器的邻居，所述的采集器是其它电能表的唯一一个邻居。