CN105207800B - 多通信方式融合的电力无线通信专网业务系统 - Google Patents

多通信方式融合的电力无线通信专网业务系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多通信方式融合的电力无线通信专网业务系统，包括：管控系统，用于对业务数据进行记录、管理和分析，以及对各电力设备的运行状态进行监控；控制系统，连接至所述管控系统，为所述管控系统功能的实现提供相关服务，包括接入服务、安全控制、数据服务等；网关，连接至所述控制系统，用于为控制系统和无线通信网络之间的通信提供支持；终端设备，通过所述无线通信网络连接至所述网关，通过短距通信网络连接至电力终端，用于采集、汇总并上传各所述电力终端的业务信息。

Description

多通信方式融合的电力无线通信专网业务系统
技术领域
本发明涉及电力技术领域，特别是指一种多通信方式融合的电力无线通信专网业务系统。
背景技术
在我国的电网自动化系统建设中，一般均是根据具体情况，在不同层次上采用不同的通信方式。配网自动化系统主要采用光纤、无线、中压载波等方式，使用效果参差不齐。用电自动化系统的内容主要集中在用电信息采集系统的建设上，其远程通信采用较多的是230MHz无线专用通道和GPRS/CDMA公网通信技术，本地通信方式使用低压电力线载波、短距离无线通信、RS485等通信方式。
2005年以前，在电力无线网络应用中由于缺少更适用的通信技术，各地主要选用230MHz无线专网信道实现专变用户的数据采集与负荷控制，具有投资少、建设周期短、维护简单等优点，非常适合应用于通信节点分散的配电网，目前被多数电力公司作为电力大型专变用户用电信息采集和监控所用。230MHz无线专网也存在一些诸如传输速率低、实时性差、管理能力差、系统容量小、组网能力弱等缺点，在很大程度上制约了该项技术的发展和应用。
在电力系统应用上，由于公网已基本实现无缝覆盖，加之GPRS/CDMA1X(GPRS为主要方式)链路具有接入方式简便、初期投资小、见效快的优点，因此近几年来颇受电力企业的青睐，得到了一定应用。目前应用GPRS最为广泛的领域是负荷管理以及用电信息采集系统。由于GPRS/CDMA 1X属于租用电信运营商的网络，存在着传输质量无法保证、传输时延大、可控性差、数据安全存在隐患以及较为可观的网络运营费等问题，其一般应用在一些非实时以及无需实现控制的一些业务上。在用电信息采集系统中，短距离、低功耗的无线通信技术Zigbee也得到一定程度的应用。
由于单一的无线通信技术应用于电力无线网络时，总会在某些方面存在一定缺陷，因此融合多种无线通信方式，取长补短地建立一种多通信方式融合的电力无线通信专网成为解决这一问题的最佳手段。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种多通信方式融合的电力无线通信专网业务系统。
基于上述目的本发明提供的一种多通信方式融合的电力无线通信专网业务系统包括：
管控系统，用于对业务数据进行记录、管理和分析，以及对各电力设备的运行状态进行监控；
控制系统，连接至所述管控系统，为所述管控系统功能的实现提供相关服务，包括接入服务、安全控制、数据服务等；
网关，连接至所述控制系统，用于为控制系统和无线通信网络之间的通信提供支持；
终端设备，通过所述无线通信网络连接至所述网关，通过短距通信网络连接至电力终端，用于采集、汇总并上传各所述电力终端的业务信息。
根据一些可选实施例，所述无线通信网络包括电信通信网络和电力无线网络。
根据一些可选实施例，所述电信通信网络包括GSM/GPRS网络、3G网络或4G网络。
根据一些可选实施例，所述电力无线网络为新型230MHz电力无线宽带。
根据一些可选实施例，所述网关包括GPRS网关和/或电力无线网络网关。
根据一些可选实施例，所述短距通信网络包括Wi-Fi、ZigBee或UWB。
根据一些可选实施例，所述终端设备和电力终端设置有Wi-Fi通信模块；所述电力终端设置有通过接收所述终端设备指令进行电力开关、控制和切换的控制系统。
根据一些可选实施例，所述网关、所述终端设备和所述电力终端均设置有信息安全系统，用于加密、验证、保护其之间发送的信息和指令。
从上面所述可以看出，本发明提供的多通信方式融合的电力无线通信专网业务系统通过有线和无线结合的备份组网模式的应用，实现了无线终端远程操作的综合网络管理能力。同时，利用多种无线通信方式的结合使用，增强了通信信道的保障和组网能力，节省了铺设光缆等有线网络的工程成本和人员抄表的人工费用。进一步，在网关、终端设备和电力终端等处均设置有网络安全系统，保障了整个电力网络的安全。
附图说明
图1为本发明提供的多通信方式融合的电力无线通信专网业务系统的实施例的整体示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
图1为本发明提供的多通信方式融合的电力无线通信专网业务系统的实施例的整体示意图。如图所示，本发明提供的多通信方式融合的电力无线通信专网包括管控系统1、控制系统2、网关3、终端设备5和电力终端7；管控系统1用于对业务数据进行记录、管理和分析，以及对各电力设备的运行状态进行监控；控制系统2，连接至管控系统1，为管控系统1功能的实现提供相关服务，包括接入服务、安全控制、数据服务等；网关3，连接至控制系统2，用于为控制系统2和无线通信网络之间的通信提供支持；终端设备5，通过无线通信网络连接至网关3，通过短距通信网络6连接至电力终端7，用于采集、汇总并上传各所述电力终端7的业务信息。
下面对各部分的相互关系及功能分别进行说明。
电力终端7，包括设置于用户处的智能电表和视频终端；智能电表包括相互连接的检测模块、开关模块和通信模块；其中检测模块用于实时监测电力消耗情况，并将电表读数和电表的工作状态信息实时发送至上述通信模块；通信模块将接收到的业务信息通过短距通信网络6发送至终端设备5，在本实施例中，该短距通信网络6为Wi-Fi网络，由于Wi-Fi通信技术的发展已经十分成熟，并且具备高速率、多频段支持的特点，使得Wi-Fi技术逐渐被市场所青睐，各类元器件、配件的价格低廉并且性能稳定，具备极高的成本优势，与其相对应的，该通信模块包括Wi-Fi收发端；在本发明的一些可选实施例中，该短距通信网络6还可以是RFID、ZigBee或UWE等；开关模块与上述通信模块相连接，当其检测到电表工作状态异常(电表过载或电压不稳定等)时，会自动停止供电并通过通信模块发送故障警报，或者，开关模块通过通信模块接收到停止供电的信号后，停止供电。
视频终端用于智能电表及电力线路沿线的视频信息采集，包括依次连接的视频采集模块、储存模块和通信模块；其中视频采集模块用于视频拍摄，并将拍摄得到的视频流发送至储存模块储存，储存模块在将视频流整合成为文件进行储存的同时通过通信模块将视频流实时发送至终端设备5；由于视频流信息量较大，在短距通信网络6中Wi-Fi可以较好的支持大流量数据传输，因此通信模块包括Wi-Fi收发端；视频终端设置于智能电表周边及电力线路沿线，由于其设置的位置可能距离终端设备5较远以致大于Wi-Fi通信的最大通信距离，因此在本发明的一些可选实施例中，其通信模块还可以包括3G或4G发送端，利用电信公网进行远距离通信，可以节省铺设有线线路的费用；在本发明的其他可选实施例中，视频终端直接与主站进行通信，通过3G或4G公网将视频流发送至主站。
上述智能电表所发送的业务信息和视频终端发送的视频流均经过加密处理，分配唯一的标识符IMSI(国际移动用户标识)和根秘钥，以便终端设备5对信息来源进行验证。
终端设备5，通过短距通信网络6连接至电力终端7，用于采集、汇总并上传各所述电力终端7的业务信息，提供信道支撑。终端设备5包括上行通信模块、下行通信模块和安全模块；下行通信模块包括Wi-Fi收发端，用于接收智能电表发送的电表读数和电表的工作状态等业务信息，以及各视频终端上传的视频流；上行通信模块包括3G发送端和电力无线专网发送端，用于将终端设备5采集、汇总的业务信息和视频信息通过3G公网(电信通信网络41)或230MHz电力无线专网(电力无线网络42)发送至主站；安全模块的功能是对智能电表业务信息以及视频终端的视频流的来源进行验证，同时分发秘钥，进行加密，保证业务信息及视频流来源的可靠性，以及将其发送至主站的过程中的信息安全。
网关3用于为控制系统2和无线通信网络之间的通信提供支持，提供包括电信公网接口和电力无线专网接口在内的无线网络接口。
控制系统2，向上连接至管控系统1，为管控系统1功能的实现提供相关服务，包括接入服务、安全控制、数据服务等，向下连接至各终端设备5，并对各终端设备5反馈的业务信息和视频信息进行处理。控制系统2实现的具体功能包括：对主站和终端设备5的系统资源进行管理，对二者之间传输的信令进行处理，基本的网络管理，电力终端7管理等。
管控系统1用于对业务数据进行记录、管理和分析，以及对各电力设备的运行状态进行监控。管控系统1包括用户系统11和监控系统13，其中，用户系统11的用户可以分为高级用户和普通用户，高级用户对应电力供应商和管理者，普通用户对应于普通电力用户，用户系统11实现的功能包括：
配置管理，适用于高级用户和普通用户，对于高级用户主要提供对电力网络数据的创建、修改、查询等功能，对于普通用户主要提供智能电表额度修改、电费充值、电费明细查询及用电曲线等功能；
软件管理，适用于高级用户与普通用户，主要提供对软件资源的集中管理和维护，可以方便地对设备软件进行升级以及查询软件版本；
拓扑管理，适用于高级用户，主要负责呈现控制系统2、终端设备5及各电力终端7之间的拓扑结构，获取各设备的配置信息并以图形化的方式进行展示，实施监控整个网络的运行状态；
安全管理，适用于高级用户，用于配置各普通用户的访问权限，确保每个合法用户能够正常登陆、操作已授权的合法级别的命令，防止越权访问及恶意入侵的发生。
上述监控系统13负责对全网各电力终端7进行监控，对于智能电表反馈的业务信息进行汇总、处理，并在故障发生时及时进行报警，通知检修；对于视频终端上传的视频流信息进行压缩、储存，方便随时调用。
从上面所述可以看出，本发明提供的多通信方式融合的电力无线通信专网业务系统通过有线和无线结合的备份组网模式的应用，实现了无线终端远程操作的综合网络管理能力。同时，利用多种无线通信方式的结合使用，增强了通信信道的保障和组网能力，节省了铺设光缆等有线网络的工程成本和人员抄表的人工费用。进一步，在网关3、终端设备5和电力终端7等处均设置有网络安全系统，保障了整个电力网络的安全。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多通信方式融合的电力无线通信专网业务系统，其特征在于，包括：
管控系统，用于对业务数据进行记录、管理和分析，以及对各电力设备的运行状态进行监控；
管控系统包括用户系统和监控系统，其中，用户系统的用户分为高级用户和普通用户，高级用户对应电力供应商和管理者，普通用户对应于普通电力用户，用户系统实现的功能包括：
配置管理，适用于高级用户和普通用户，对于高级用户提供对电力网络数据的创建、修改、查询功能，对于普通用户提供智能电表额度修改、电费充值、电费明细查询及用电曲线功能；
软件管理，适用于高级用户与普通用户，提供对软件资源的集中管理和维护，可以方便地对设备软件进行升级以及查询软件版本；
拓扑管理，适用于高级用户，负责呈现控制系统、终端设备及各电力终端之间的拓扑结构，获取各设备的配置信息并以图形化的方式进行展示，实施监控整个网络的运行状态；
安全管理，适用于高级用户，用于配置各普通用户的访问权限，确保每个合法用户能够正常登陆、操作已授权的合法级别的命令，防止越权访问及恶意入侵的发生；
监控系统负责对全网各电力终端进行监控，对于智能电表反馈的业务信息进行汇总、处理，并在故障发生时及时进行报警，通知检修；对于视频终端上传的视频流信息进行压缩、储存，方便随时调用；
控制系统，连接至所述管控系统，为所述管控系统功能的实现提供相关服务，包括接入服务、安全控制、数据服务；
网关，连接至所述控制系统，用于为控制系统和无线通信网络之间的通信提供支持；
终端设备，通过所述无线通信网络连接至所述网关，通过短距通信网络连接至电力终端，用于采集、汇总并上传各所述电力终端的业务信息；
终端设备包括上行通信模块、下行通信模块和安全模块；下行通信模块包括Wi-Fi收发端，用于接收智能电表发送的电表读数和电表的工作状态业务信息，以及各视频终端上传的视频流；上行通信模块包括3G发送端和电力无线专网发送端，用于将终端设备采集、汇总的业务信息和视频信息通过3G公网或230MHz电力无线专网发送至主站；安全模块的功能是对智能电表业务信息以及视频终端的视频流的来源进行验证，同时分发秘钥，进行加密，保证业务信息及视频流来源的可靠性，以及将其发送至主站的过程中的信息安全。
2.根据权利要求1所述的多通信方式融合的电力无线通信专网业务系统，其特征在于，所述无线通信网络包括电信通信网络和电力无线网络。
3.根据权利要求2所述的多通信方式融合的电力无线通信专网业务系统，其特征在于，所述电信通信网络包括GSM/GPRS网络、3G网络或4G网络。
4.根据权利要求2所述的多通信方式融合的电力无线通信专网业务系统，其特征在于，所述电力无线网络为新型230MHz电力无线宽带。
5.根据权利要求3或4任意一项所述的多通信方式融合的电力无线通信专网业务系统，其特征在于，所述网关包括GPRS网关和/或电力无线网络网关。
6.根据权利要求1所述的多通信方式融合的电力无线通信专网业务系统，其特征在于，所述短距通信网络包括Wi-Fi、ZigBee或UWB。
7.根据权利要求6所述的多通信方式融合的电力无线通信专网业务系统，其特征在于，所述终端设备和电力终端设置有Wi-Fi通信模块；所述电力终端设置有通过接收所述终端设备指令进行电力开关、控制和切换的控制系统。
8.根据权利要求1所述的多通信方式融合的电力无线通信专网业务系统，其特征在于，所述网关、所述终端设备和所述电力终端均设置有信息安全系统，用于加密、验证、保护其之间发送的信息和指令。
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