CN105405267A - 基于北斗卫星通信系统的用户用电信息集抄装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于北斗卫星通信系统的用户用电信息集抄装置及方法，其中，所述装置包括服务器、北斗中心机、北斗客户机、集中器，其中，所述北斗中心机和所述北斗客户机通过北斗卫星通信系统通信，所述服务器与所述北斗中心机连接，所述集中器与所述北斗客户机连接，所述北斗中心机和所述北斗客户机分别缓存召测指令和用户用电信息，实现对召测指令和用户用电信息的二级缓存。本发明能够可靠、快速地利用北斗卫星获得通信不发达地区的用户用电信息。

Description

基于北斗卫星通信系统的用户用电信息集抄装置及方法

技术领域

本发明涉及电力通信领域，尤其涉及一种用户用电信息采集系统，具体来说就是一种基于北斗卫星通信系统的用户用电信息集抄装置及方法。

背景技术

通常来说，电能表采集居民用电数据后需要就近上送到附近集中抄表装置，一台集中抄表装置可同时连接几台、几十台，甚至上百台电能表。目前集中抄表装置主要通过光纤和公网通道传回部署在电力公司的用电信息管理主站系统，而对于广大人烟稀少的牧区、山区，既无光纤通路，也尚无公网信号，这种地区通过光纤和公网回传用户用电信息则显得无能为力，而新铺设光缆也存在成本过高、通信架构受限等问题。

例如，当前存在GPRS无线电力远程抄表系统，可将工业和民用电表采集的用电信息数据通过GPRS网络实时传递到地、市、省级国家电力公司的用电信息管理主站系统，以实现对居民及工业用电信息的管理，及负荷分析等。然而该GPRS无线电力远程抄表系统需要基于现有的GPRS网络，在广袤的无人区及崇山峻岭地区，GPRS并不能完全覆盖，因此在通信盲区GPRS无线电力远程抄表系统并不能得到充分的应用。

为此人们想着利用卫星通信来解决上述问题，但是卫星通信链路价格昂贵，而且通信带宽相对较小，由于卫星通信链路带宽与国网通信链路带宽不同，经常出现数据遗失的现象，如何充分利用卫星通信链路，并保证数据的可靠传输，始终困扰着本领域技术人员。

因此，如何开发出一种行之有效的用户用电信息集抄装置，可以有效利用卫星通信链路，并可靠地获得通信不发达地区的用户用电信息是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种基于北斗卫星通信系统的用户用电信息集抄装置及方法，可以有效地利用北斗卫星通信链路，可靠地获得通信不发达地区的用户用电信息，解决了现有技术中不能有效地利用北斗卫星通信链路，可靠地获得通信不发达地区的用户用电信息的问题。。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于北斗卫星通信系统的用户用电信息集抄装置，包括服务器、北斗中心机、北斗客户机、集中器，其中，所述北斗中心机和所述北斗客户机通过北斗卫星通信系统通信，所述服务器与所述北斗中心机连接，所述集中器与所述北斗客户机连接。服务器用于向所述北斗中心机发送含有时间信息的召测指令以获得用户用电信息；所述北斗中心机用于接收来自所述服务器的所述召测指令，还用于接收来自所述北斗中心机的所述用户用电信息；所述北斗客户机用于通过北斗卫星通信系统接收并缓存所述召测指令，还用于接收并缓存来自所述集中器的所述用户用电信息；所述集中器用于接收来自所述北斗客户机的所述召测指令，并根据所述召测指令内的所述时间信息召测测量点的所述用户用电信息。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种基于北斗卫星通信系统的用户用电信息集抄方法，包括：利用服务器向北斗中心机发送含有时间信息的召测指令；所述北斗中心机接收并缓存所述召测指令，并根据所述时间信息通过北斗卫星通信系统向另一侧的北斗客户机发送所述召测指令；所述北斗客户机接收并缓存所述召测指令，并根据所述时间信息向集中器发送所述召测指令。

由以上本发明实施例提供的技术方案可知，本发明的基于北斗卫星通信系统的用户用电信息集抄装置及方法至少具有以下优点和特点，在用户端侧，北斗客户机缓存集中器传送的用户用电信息和北斗卫星通信系统下发的召测指令，在管理端侧，北斗中心机缓存服务器传送的召测指令以及从北斗卫星通信系统接收的用户用电信息，从而实现对召测指令和用户用电信息的二级缓存，充分地利用北斗卫星通信链路，可靠地获得通信不发达地区的用户用电信息。

应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本发明所欲主张的范围。

附图说明

下面的所附附图是本发明的说明书的一部分，其绘示了本发明的示例实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本发明的原理。

图1为本发明具体实施方式提供的一种基于北斗卫星通信系统的用户用电信息集抄装置的结构示意图；

图2为本发明具体实施方式提供的用户用电信息集抄装置的北斗客户机的实施例一的结构框图；

图3为本发明具体实施方式提供的用户用电信息集抄装置的北斗客户机的实施例二的结构框图；

图4为本发明具体实施方式提供的用户用电信息集抄装置的北斗客户机的实施例三的结构框图；

图5为本发明具体实施方式提供的用户用电信息集抄装置的北斗客户机的实施例四的结构框图；

图6为本发明具体实施方式提供的一种基于北斗卫星通信系统的用户用电信息集抄方法的实施例一的流程图；

图7为本发明具体实施方式提供的一种基于北斗卫星通信系统的用户用电信息集抄方法的实施例二的流程图；

图8为本发明具体实施方式提供的一种基于北斗卫星通信系统的用户用电信息集抄方法的实施例三的流程图。

符号说明：

20服务器30北斗中心机

40北斗客户机

41召测指令缓存单元42下行数据缓存单元

43加解密单元44北斗SIM卡

45接收单元46拆包单元

47打包单元48发送单元

49上行数据缓存单元

50集中器

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本发明所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本发明内容的实施例后，当可由本发明内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明内容的精神与范围。

本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本发明，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。

关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。

关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等，用以修饰任何可以微变化的数量或误差，但这些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言，此类用语所修饰的微变化或误差的范围在部分实施例中可为20％，在部分实施例中可为10％，在部分实施例中可为5％或是其他数值。本领域技术人员应当了解，前述提及的数值可依实际需求而调整，并不以此为限。

某些用以描述本申请的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本申请的描述上额外的引导。

图1为本发明具体实施方式提供的一种基于北斗卫星通信系统的用户用电信息集抄装置的结构示意图，如图1所示，所述基于北斗卫星通信系统的用户用电信息集抄装置包括服务器20、北斗中心机30、北斗客户机40、集中器50，其中，所述北斗中心机30和所述北斗客户机40之间通过北斗卫星通信系统通信，所述服务器20与所述北斗中心机30通信，所述集中器50与所述北斗客户机40连接，所述服务器20用于向所述北斗中心机30发送含有时间信息的召测指令以获得用户用电信息；所述北斗中心机30用于接收来自所述服务器20的所述召测指令，还用于接收来自所述北斗中心机30的所述用户用电信息；所述北斗客户机40用于通过北斗卫星通信系统接收并缓存所述召测指令，所述北斗客户机40还用于接收并缓存来自所述集中器50的所述用户用电信息；所述集中器50用于接收来自所述北斗客户机的所述召测指令，并根据所述召测指令内的所述时间信息召测测量点的所述用户用电信息。本发明的其它具体实施方式中，所述北斗中心机30还用于缓存来自所述服务器20的所述召测指令，以及来自所述北斗中心机30的所述用户用电信息。

参见图1，实际上，一个北斗中心机30和一个北斗客户机40对应连接，一个北斗客户机40和一个集中器50对应连接，一个北斗中心机30上传一条召测指令大概需要一分钟。在用户端侧，北斗客户机接收并缓存集中器传送的用户用电信息，以及北斗卫星通信系统下发的召测指令，在管理端侧，北斗中心机接收并缓存服务器传送的召测指令，以及从北斗卫星通信系统接收的用户用电信息，从而实现对召测指令和用户用电信息的二级缓存，防止召测指令和用户用电信息丢失，可靠地获得通信不发达地区的用户用电信息。本发明的一具体实施方式中，测量点为用电用户安装的智能电表，所述服务器20为电力服务器；召测指令一级缓存在所述北斗中心机中，二级缓存在所述北斗客户机40中；用户用电信息一级缓存在所述北斗客户机40中，二级缓存在北斗中心机中；所述北斗客户机40与所述集中器50之间可以通过网络接口或者RS232串口通信；所述北斗中心机30与所述北斗客户机40为相同的设备，均称为北斗通信机，分别位于北斗卫星通信系统的两侧，通过北斗卫星通信系统相互通信，本发明不以此为限。此外，本发明使用卫星信道传输链路，传输速度快，通信链路不会堵塞，进一步保证用户用电信息召测的可靠性。

图2为本发明具体实施方式提供的用户用电信息集抄装置的北斗客户机的实施例一的结构框图，如图2所示，所述北斗客户机40包括召测指令缓存单元41、下行数据缓存单元42、上行数据缓存单元49，其中，召测指令缓存单元41用于缓存所述北斗中心机30通过北斗卫星通信系统传送的所述召测指令；下行数据缓存单元42用于缓存所述集中器50召测的所述用户用电信息；上行数据缓存单元49用于缓存已经通过北斗卫星通信系统传送给所述北斗中心机30的所述用户用电信息。

参见图2，召测指令缓存单元41作为所述召测指令的二级缓存，下行数据缓存单元42和上行数据缓存单元49作为所述用户用电信息的一级缓存，北斗客户机40从集中器50召测的用户用电信息存放在下行数据缓存单元42中，当下行数据缓存单元42中缓存的用户用电信息通过北斗卫星通信系统传送给北斗中心机30后，这些已传送的用户用电信息就存储在上行数据缓存单元49中，从而可以区分出缓存数据和已传送数据，北斗客户机40分别缓存召测指令和用户用电信息，可以在保证数据不遗失的情况下，保证数据快速传输。

图3为本发明具体实施方式提供的用户用电信息集抄装置的北斗客户机的实施例二的结构框图，如图3所示，所述北斗客户机40还包括加解密单元43，其中，加解密单元43用于加密发送给北斗卫星通信系统的卫星短报文并解密来自北斗卫星通信系统的卫星短报文。

参见图3，为了保证传送信息的安全性，防止黑客对数据的盗取或篡改，用户用电信息集抄装置需要对经北斗卫星通信系统传送的数据进行加密，从而实现数据的安全。

图4为本发明具体实施方式提供的用户用电信息集抄装置的北斗客户机的实施例三的结构框图，如图4所示，所述北斗客户机40还包括北斗SIM卡44，北斗SIM卡44用作所述北斗客户机40接入北斗卫星通信系统的凭证。

参见图4，由于北斗客户机40分散布置于通信不发达的偏远山区，北斗客户机40接入北斗卫星通信系统时，北斗卫星通信系统需要识别北斗客户机40的身份，这时，类似于手机SIM卡的北斗SIM卡44标志有北斗客户机40的身份，北斗卫星通信系统通过对北斗SIM卡44验证后，请允许北斗客户机40接入，从而实现用户用电信息的召测。

图5为本发明具体实施方式提供的用户用电信息集抄装置的北斗客户机的实施例四的结构框图，如图5所示，所述北斗客户机40还包括接收单元45、拆包单元46、打包单元47、发送单元48，其中，接收单元45用于从北斗卫星通信系统接收卫星短报文；拆包单元46用于将卫星短报文拆分成所述召测指令；打包单元47用于将所述用户用电信息打包成卫星短报文；发送单元48用于将卫星短报文发送给北斗卫星通信系统。

参见图5，利用北斗卫星通信系统传输数据过程中，所述北斗客户机40与北斗卫星通信系统之间通信，以及北斗中心机30与北斗卫星通信系统之间通信需要遵循国家测绘局颁布的北斗通信协议，而服务器20与北斗中心机30之间通信、以及北斗客户机40与集中器50之间通信需要遵循国网公司颁布的电力抄表通信协议，因此需要实现北斗通信协议和电力抄表通信协议的实时规约转换。国内用电信息采集均按照《电力用户用电信息采集系统通信协议：主站与采集终端通信协议》(简称：国网通信协议)规约进行，该规约数据包需转换成北斗协议数据包，经北斗通信链路送至主站端，在主站端将北斗协议数据包还原至国网通信协议的数据包。本发明中，规约转换在北斗通信链路两端进行，不影响原通信方式，实现数据透传。国网通信协议数据包格式如表1所示：

表1

国网通信协议报文头

电能量数据包

国网通信协议报文尾

转换成北斗协议后，国网通信协议数据包将作为北斗协议的数据包，封装在北斗协议的帧格式中，数据包格式如表2所示，表2为北斗协议封装后的国网用电数据通信协议格式：

表2

将国网用电信息通信协议包嵌入北斗通信协议中，实现协议转换，从而在不影响原通信方式的情况下，实现数据的透传。

图6为本发明具体实施方式提供的一种基于北斗卫星通信系统的用户用电信息集抄方法的实施例一的流程图，图6所示，所述基于北斗卫星通信系统的用户用电信息集抄方法包括：

S1：利用服务器向北斗中心机发送含有时间信息的召测指令；

S2：所述北斗中心机接收并缓存所述召测指令，并根据所述时间信息通过北斗卫星通信系统向另一侧的北斗客户机发送所述召测指令；以及

S3：所述北斗客户机接收并缓存所述召测指令，并根据所述时间信息向集中器发送所述召测指令。

参见图6，在管理端侧，利用服务器向北斗中心机发送含有时间信息的召测指令，时间信息标志着召测指令的轻重缓急，所述北斗中心机接收并缓存所述召测指令，实现对召测指令的一级缓存，北斗中心机根据所述时间信息通过北斗卫星通信系统向另一侧的北斗客户机发送所述召测指令，即先发送比较着急的召测指令；所述北斗客户机接收并缓存所述召测指令，从而实现对召测指令的二级缓存；北斗客户机根据所述时间信息向集中器发送所述召测指令，即先发送比较着急的召测指令，通过二级缓存来防止召测指令丢失，可靠地向集中器输送召测指令。

图7为本发明具体实施方式提供的一种基于北斗卫星通信系统的用户用电信息集抄方法的实施例二的流程图，如图7所示，所述基于北斗卫星通信系统的用户用电信息集抄方法还包括：

S4：所述集中器根据所述召测指令召测测量点的用户用电信息，并将所述用户用电信息发送给所述北斗客户机；

S5：所述北斗客户机接收并缓存所述用户用电信息，并按照“先进先出”原则将所述用户用电信息通过北斗卫星通信系统发送给所述北斗中心机；以及

S6：所述北斗中心机接收并缓存来自北斗卫星通信系统的所述用户用电信息，并将所述用户用电信息传输给所述服务器。

参照图7，集中器根据所述召测指令召测测量点的用户用电信息，并将所述用户用电信息发送给所述北斗客户机，北斗客户机接收并缓存所述用户用电信息，实现对用户用电数据的一级缓存；北斗客户机按照“先进先出”原则将所述用户用电信息通过北斗卫星通信系统发送给所述北斗中心机，即通过“先进先出”(FIFO)原则保证紧急的用户用电信息首先回传到管理端侧；所述北斗中心机接收并缓存来自所述北斗客户机的所述用户用电信息，实现了对用户用电信息的二级缓存，最后，北斗中心机将所述用户用电信息传输给所述服务器，二级缓存机制保证了用户用电信息不会遗失。

图8为本发明具体实施方式提供的一种基于北斗卫星通信系统的用户用电信息集抄方法的实施例三的流程图，如图8所示，所述基于北斗卫星通信系统的用户用电信息集抄方法还包括：

S7：如果所述北斗客户机在预定时间内没有接收到所述用户用电信息，则向所述集中器发送补召信息；以及

S8：所述集中器根据所述补召信息再次向测量点召测所述用户用电信息。

参见图8，由于测量点与集中器之间通信不畅等原因，有时会出现北斗客户机向集中器发送召测指令后，迟迟接收不到用户用电信息的情况，这时北斗客户机会向所述集中器发送补召信息，集中器会根据所述补召信息再次向测量点召测所述用户用电信息，从而保证了用户用电信息集抄方法的可靠性。

以上仅是本发明公开的具体实施方式而已，在本发明的其它实施方式中，北斗客户机和北斗中心机还会对大数据块的召测指令或者用户用电信息进行自动拆包、组包，以满足北斗卫星通信链路的最佳要求，从而提高数据传输速度。

本发明提供一种基于北斗卫星通信系统的用户用电信息集抄装置及方法，在用户端侧，北斗客户机缓存集中器传送的用户用电信息和北斗卫星通信系统下发的召测指令，在管理端侧，北斗中心机接收并缓存服务器传送的召测指令以及从北斗卫星通信系统接收的用户用电信息，从而实现对召测指令和用户用电信息的二级缓存，防止召测指令和用户用电信息丢失，可靠地获得通信不发达地区的用户用电信息；如果北斗客户机向集中器发送召测指令后的预定时间内，北斗客户机没有接收到用户用电信息，北斗客户机将会向集中器发送补召指令，再次召测用户用电信息，从而保证用户用电信息的可靠接收；此外，北斗客户机根据预先设定会主动向集中器发送召测指令，实现用户用电信息的召测。北斗客户机和北斗中心机对大数据的长报文自动拆包、组包，提高数据传输速度；能够可靠、快速地利用北斗卫星获得通信不发达地区的用户用电信息。

本发明至少还具有以下有效效果：

1.本发明提供的用户用电信息集抄装置覆盖范围大，没有通信盲区，解决偏远地区无法通过网络抄表的问题；

2.本发明的用户用电信息集抄装置每日需要召测的数据项在北斗客户机上执行Q/GDW1376.1-2013规约数据多级缓存机制，并且每日定时主动传输给北斗中心机；

3.本发明使用卫星信道传输链路，传输速度快，通信链路不会堵塞；

4.本发明通过北斗卫星对电力数据进行传输，解决了在很多山区不能通过网络抄表的需求；

5.本发明中计量点的用户用电信息通过集中器缓存至北斗客户机，做一级缓存，然后通过北斗卫星通信系统传输到北斗中心机做二级缓存，防止数据遗失；

6.本发明对大数据的长报文自动拆包、组包，提高数据传输速度。

上述的本发明实施例可在各种硬件、软件编码或两者组合中进行实施。例如，本发明的实施例也可为在数据信号处理器(DigitalSignalProcessor,DSP)中执行的执行上述程序的程序代码。本发明也可涉及计算机处理器、数字信号处理器、微处理器或现场可编程门阵列(FieldProgrammableGateArray,FPGA)执行的多种功能。可根据本发明配置上述处理器执行特定任务，其通过执行定义了本发明揭示的特定方法的机器可读软件代码或固件代码来完成。可将软件代码或固件代码发展为不同的程序语言与不同的格式或形式。也可为了不同的目标平台编译软件代码。然而，根据本发明执行任务的软件代码与其他类型配置代码的不同代码样式、类型与语言不脱离本发明的精神与范围。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，在不脱离本发明的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种基于北斗卫星通信系统的用户用电信息集抄装置，其特征在于，所述基于北斗卫星通信系统的用户用电信息集抄装置包括：服务器(20)、北斗中心机(30)、北斗客户机(40)和集中器(50)，

其中，所述北斗中心机(30)和所述北斗客户机(40)通过北斗卫星通信系统通信，所述服务器(20)与所述北斗中心机(30)通信，所述北斗客户机(40)与所述集中器(50)连接，

所述服务器(20)用于向所述北斗中心机(30)发送含有时间信息的召测指令以获得用户用电信息；

所述北斗中心机(30)用于接收来自所述服务器(20)的所述召测指令，还用于接收来自所述北斗中心机(30)的所述用户用电信息；

所述北斗客户机(40)用于通过北斗卫星通信系统接收并缓存来自所述北斗中心机(30)的所述召测指令，还用于接收并缓存来自所述集中器(50)的所述用户用电信息；以及

所述集中器(50)用于接收来自所述北斗客户机(40)的所述召测指令，并根据所述召测指令内的所述时间信息召测测量点的所述用户用电信息。

2.如权利要求1所述的基于北斗卫星通信系统的用户用电信息集抄装置，其特征在于，所述北斗客户机(40)包括：

召测指令缓存单元(41)，用于缓存所述北斗中心机(30)通过北斗卫星通信系统传送的所述召测指令；

下行数据缓存单元(42)，用于缓存所述集中器(50)召测的所述用户用电信息；以及

上行数据缓存单元(49)，用于缓存已经通过北斗卫星通信系统传送给所述北斗中心机(30)的所述用户用电信息。

3.如权利要求2所述的基于北斗卫星通信系统的用户用电信息集抄装置，其特征在于，所述北斗客户机(40)还包括：

加解密单元(43)，用于加密发送给北斗卫星通信系统的卫星短报文并解密来自北斗卫星通信系统的卫星短报文。

4.如权利要求3所述的基于北斗卫星通信系统的用户用电信息集抄装置，其特征在于，所述北斗客户机(40)还包括：

北斗SIM卡(44)，用于标志所述北斗客户机(40)接入北斗卫星通信系统的身份。

5.如权利要求1所述的基于北斗卫星通信系统的用户用电信息集抄装置，其特征在于，所述北斗客户机(40)与所述集中器(50)之间通过网络接口或者RS232串口通信。

6.如权利要求1所述的基于北斗卫星通信系统的用户用电信息集抄装置，其特征在于，所述北斗中心机(30)与所述北斗客户机(40)相同。

7.如权利要求1所述的基于北斗卫星通信系统的用户用电信息集抄装置，其特征在于，所述北斗中心机(30)还用于缓存来自所述服务器(20)的所述召测指令，以及来自所述北斗中心机(30)的所述用户用电信息。

8.一种基于北斗卫星通信系统的用户用电信息集抄方法，其特征在于，所述基于北斗卫星通信系统的用户用电信息集抄方法包括：

利用服务器向北斗中心机发送含有时间信息的召测指令；

所述北斗中心机接收并缓存所述召测指令，并根据所述时间信息通过北斗卫星通信系统向另一侧的北斗客户机发送所述召测指令；以及

所述北斗客户机接收并缓存所述召测指令，并根据所述时间信息向集中器发送所述召测指令。

9.如权利要求8所述的基于北斗卫星通信系统的用户用电信息集抄方法，其特征在于，所述基于北斗卫星通信系统的用户用电信息集抄方法还包括：

所述集中器根据所述召测指令召测测量点的用户用电信息，并将所述用户用电信息发送给所述北斗客户机；

所述北斗客户机接收并缓存所述用户用电信息，并按照“先进先出”原则将所述用户用电信息通过北斗卫星通信系统发送给所述北斗中心机；以及

所述北斗中心机接收并缓存来自北斗卫星通信系统的所述用户用电信息，并将所述用户用电信息传输给所述服务器。

10.如权利要求9所述的基于北斗卫星通信系统的用户用电信息集抄方法，其特征在于，所述基于北斗卫星通信系统的用户用电信息集抄方法还包括：

如果所述北斗客户机在预定时间内没有接收到所述用户用电信息，则向所述集中器发送补召信息；以及

所述集中器根据所述补召信息再次向测量点召测所述用户用电信息。