CN107831363A - 一种费控卡表交互数据及时序的获取系统及获取方法 - Google Patents
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Abstract
一种费控卡表交互数据及时序的获取系统及获取方法，包括文件服务器、主控计算机、信息获取工装以及信息处理装置，其中文件服务器、主控计算机、信息处理装置、信息处理装置依次连接。当费控卡表处于交互的在线状态下，通过信息获取工装感应卡表交互信号并传输给信息处理装置；当费控卡表处于未交互的离线状态下，信息处理装置产生电表或购电卡的模拟信号，并经信息获取工装与卡表进行感应交互，以获取卡表交互信号。主控计算机读取信息处理装置分析处理过的交互数据及时序信号，并传输给文件服务器进行存储。本发明可以有效提高费控卡表交互数据及时序的获取效率、准确性和完整性，为开展费控电表和购电卡交互时序、报文准确性检测提供技术支撑。
Description
技术领域
本发明涉及用电应用技术领域，具体涉及一种费控卡表交互数据及时序的获取系统及获取方法。
背景技术
随着智能用电技术的发展，费控电表在电力公司的应用日趋广泛。本地费控模式的费控电表在解决电费回收难、通信网络不发达地区的缴费充值等问题上效果尤为明显。但由于本地费控模式的费控电表其充值缴费过程需通过电表和购电卡间进行数据交互，其数据交互介质、数据交互时序、数据完整性及正确性等因素均影响着本地模式费控电表的运行可靠性，而数据的全生命运行周期的可靠性与表端程序、芯片厂商密钥数据发行、售电系统程序、售电终端及代售点系统、电力公司密钥数据更新、数据交互介质等各环节息息相关，各端对数据交互的细节理解及验证手段各不相同，不可避免的会出现数据交互故障，影响客户的使用满意度。
目前电力公司对费控电表和购电卡数据交互检测的关注度较低，仅停留在对电表和购电卡的外观检测以及发卡设备的发行后自我检测，检测项目少，可靠性低，对营业厅、代售点及自助终端业务数据的准确性、完整性，对用户刷卡过程的时序、报文准确性暂无检测手段。因此，本发明提出一种费控卡表交互数据及时序的获取系统及获取方法，可用于实现快速、可靠的获取费控卡表交互信息，为本地费控模式费控电表和购电卡交互故障提供分析手段，有助于提高数据交互各环节可靠性检测水平，为本地费控模式卡表数据交互的稳定、可靠运行奠定基础，具有显著的经济效益和社会效益。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种费控卡表交互数据及时序的获取系统及获取方法，具体技术方案如下：
一种费控卡表交互数据及时序的获取系统包括信息获取工装、信息处理装置、主控计算机、文件服务器；其中主控计算机分别与文件服务器、信息处理装置连接，信息处理装置通过同轴电缆与信息获取工装连接；所述信息获取工装与费控电表、购电卡通过无线射频信号相连，用于获取费控电表和购电卡的交互信号并进行处理后传输给信息处理装置；所述信息处理装置用于对信息获取工装处理后的信息进行分析，并将分析结果传输给主控计算机；所述主控计算机用于读取信息处理装置处理后的信息并传输给文件服务器，所述文件服务器用于存储信息。
进一步，所述信息获取工装包括磁耦合线圈、专用信号处理电路；所述磁耦合线圈的工作频率为13.56MHz，用于获取费控电表和购电卡的交互信号；所述专用信号处理电路与磁耦合线圈连接，用于对磁耦合线圈获取到的交互磁信号进行信息处理。
进一步，所述信息获取工装包括收发两个通路，收通路用于在费控电表和购电卡在线状态下接收费控电表和购电卡交互的数据及时序信号；发通路用于在费控电表或购电卡离线状态下，向费控电表或购电卡发送激励信号，激励并获取费控电表或购电卡的数据及时序信号。
进一步，所述专用信号处理电路包括信号特征检测电路、峰值检测和时钟提取电路、共模抑制和差模放大电路、信号滤波和归一化模块、信号抽取和归一化模块；所述信号特征检测电路与磁耦合线圈连接，所述信号特征检测电路分别与峰值检测和时钟提取电路、共模抑制和差模放大电路连接；所述峰值检测和时钟提取电路与信号抽取和归一化模块连接；所述共模抑制和差模放大电路与信号滤波和归一化模块连接。
进一步，所述信息处理装置包括费控电表信号解调解码模块、购电卡信号解调解码模块、交互数据及时序分析模块；所述费控电表信号解调解码模块、购电卡信号解调解码模块分别与交互数据及时序分析模块连接；所述费控电表信号解调解码模块与信号抽取和归一化模块连接；所述购电卡信号解调解码模块与信号滤波和归一化模块连接。
进一步，所述交互数据及时序分析模块采用现场可编程门阵列实现，与主控计算机连接。
进一步，所述费控电表信号解调解码模块、购电卡信号解调解码模块采用数字信号处理器实现。
一种费控卡表交互数据及时序的获取方法该方法包括以下步骤：
（1）在费控电表与购电卡交互的在线状态下，交互磁信号通过磁耦合方式传输给信息获取工装；
（2）信息获取工装接收交互磁信号后，对交互磁信号进行处理得到交互电信号，再通过导线传输给信息处理装置；
（3）信息处理装置接收交互电信号后，对交互电信号中包含的交互数据及时序进行分析，再将分析结果通过通信端口传输给主控计算机；
（4）主控计算机对交互数据及时序进行读取，再通过通信端口传输给文件服务器；
（5）文件服务器将交互数据及时序存储在数据库中；
（6）在费控电表或购电卡未交互的离线状态下，主控计算机产生交互数据及时序，再通过通信端口传输给信息处理装置；
（7）信息处理装置接收交互数据及时序后，根据交互数据和时序生成交互电信号，再通过导线传输给信息获取工装；
（8）信息获取工装接收交互电信号后，对交互电信号进行处理得到交互磁信号，再通过磁耦合方式传输给费控电表或购电卡；
（9）费控电表或购电卡接收交互磁信号以后，产生新的交互磁信号，再通过磁耦合方式传输给信息获取工装；
（10）按照步骤（2）至步骤（5）对新的交互数据及时序进行获取。
进一步，所述步骤（2）中的交互电信号包括费控电表交互电信号和购电卡交互电信号；所述信息获取工装对交互磁信号进行如下处理：
1）信息获取工装对交互磁信号中包含的费控电表信号和购电卡信号进行特征检测，再将费控电表信号和购电卡信号分别进行处理。
2）对费控电表信号进行峰值检测并提取时钟信号，再根据时钟信号对费控电表信号进行抽取，对抽取后的信号幅度进行归一化，得到费控电表交互电信号；
3）对购电卡信号进行共模信号检测并抑制共模信号，再对差模信号进行放大和滤波处理，对处理后的信号幅度进行归一化，得到购电卡交互电信号。
进一步，所述步骤（8）中的交互磁信号包括费控电表交互磁信号和购电卡交互磁信号；所述信息获取工装对交互电信号进行如下处理：
1）对交互电信号中包含的费控电表信号和购电卡信号进行特征检测，再将费控电表信号和购电卡信号分别进行处理；
2）对费控电表信号进行功率控制以及高低电平控制，再将费控电表信号和高频磁场进行合成，得到费控电表交互磁信号；
3）对购电卡信号进行幅度控制，再将购电卡信号和负载调制信号进行合成，得到购电卡交互磁信号。
本发明的有益效果为：
本发明提供了一种费控卡表交互数据及时序的获取系统及获取方法，在费控电表与购电卡交互的在线状态下，使用信息获取工装作为费控电表与购电卡数据交互信息获取的媒介，感应交互信号并传输给信息处理装置；在费控电表或购电卡未交互的离线状态下，主控计算机向信息处理装置发出信号输出指令，信息处理装置产生模拟电表或模拟购电卡的数据及时序信号，并经信息获取工装与购电卡或费控电表进行感应交互，获取费控卡表交互的数据及时序。主控计算机读取交互数据及时序，传输给文件服务器对交互数据及时序进行存储。本发明通过使用信息获取工装作为费控电表与购电卡数据交互信息获取的媒介，感应获取交互信号或进行感应交互，可以有效的提高获取效率以及交互数据及时序获取准确性、完整性，对于保障费控卡表的稳定可靠运行，具有显著的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为本发明一种费控卡表交互数据及时序的获取系统的硬件连接图；
图2为本发明一种费控卡表交互数据及时序的获取系统的模块结构连接图；
图3为本发明一种费控卡表交互数据及时序的获取方法的步骤流程图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：
如图1及图2所示，一种费控卡表交互数据及时序的获取系统包括信息获取工装、信息处理装置、主控计算机、文件服务器；主控计算机分别与文件服务器、信息处理装置连接，信息处理装置通过同轴电缆与信息获取工装连接；信息获取工装与费控电表、购电卡连接，用于获取费控电表和购电卡的交互信号并进行处理后传输给信息处理装置；信息处理装置用于对信息获取工装处理后的信息进行分析，并将分析结果传输给主控计算机；主控计算机用于读取信息处理装置处理后的信息并传输给文件服务器，文件服务器用于存储信息。
信息获取工装包括磁耦合线圈、专用信号处理电路；磁耦合线圈与专用信号处理电路连接；磁耦合线圈通过无线射频信号与费控电表、购电卡连接；专用信号处理电路为适用于交互磁信号处理的模拟电路，用于处理磁耦合线圈耦合的信号。其中，专用信号处理电路包括信号特征检测电路、峰值检测和时钟提取电路、共模抑制和差模放大电路、信号滤波和归一化模块、信号抽取和归一化模块；信号特征检测电路与磁耦合线圈连接，信号特征检测电路分别与峰值检测和时钟提取电路、共模抑制和差模放大电路连接；峰值检测和时钟提取电路与信号抽取和归一化模块连接；共模抑制和差模放大电路与信号滤波和归一化模块连接。磁耦合线圈工作频率为13.56MHz，具有适用于费控电表和购电卡天线耦合交互磁信号的物理尺寸，并且具有与交互磁信号频率匹配的谐振频率以及匹配网络。信息获取工装包括收发两个通路，收通路用于在费控电表和购电卡在线状态下接收费控电表和购电卡交互的数据及时序信号；发通路用于在费控电表或购电卡离线状态下，向费控电表或购电卡发送激励信号，激励并获取费控电表或购电卡的数据及时序信号。
信息处理装置包括费控电表信号解调解码模块、购电卡信号解调解码模块、交互数据及时序分析模块；费控电表信号解调解码模块、购电卡信号解调解码模块分别与交互数据及时序分析模块连接；费控电表信号解调解码模块与信号抽取和归一化模块连接；购电卡信号解调解码模块与信号滤波和归一化模块连接。交互数据及时序分析模块与主控计算机连接。
费控电表信号解调解码模块、购电卡信号解调解码模块采用数字信号处理器实现，数字信号处理器由通用DSP芯片配合外围电路构成。交互数据及时序分析模块采用现场可编程门阵列实现，现场可编程门阵列由通用FPGA芯片配合外围电路构成。
如图2及图3所示，一种费控卡表交互数据及时序的获取方法包括以下步骤：
S1：在费控电表与购电卡交互的在线状态下，交互磁信号通过磁耦合线圈以磁耦合方式传输给信息获取工装。
S2：信息获取工装接收交互磁信号后，对交互磁信号进行处理得到交互电信号，再通过导线传输给信息处理装置；其中，交互电信号包括费控电表交互电信号和购电卡交互电信号；信息获取工装对交互磁信号进行如下处理：
S21：信息获取工装的信号特征检测电路对交互磁信号中包含的费控电表信号和购电卡信号进行特征检测，再将费控电表信号和购电卡信号分别进行处理；
S22：峰值检测和时钟提取电路对费控电表信号进行峰值检测并提取时钟信号，信号抽取和归一化模块再根据时钟信号对费控电表信号进行抽取，对抽取后的信号幅度进行归一化，得到费控电表交互电信号，信号抽取和归一化模块并将得到的费控电表交互电信号传输至费控电表信号解调解码模块；
S23：共模抑制和差模放大电路对购电卡信号进行共模信号检测并抑制共模信号，信号滤波和归一化模块再对差模信号进行放大和滤波处理，对处理后的信号幅度进行归一化，得到购电卡交互电信号，信号滤波和归一化模块并将得到的购电卡交互电信号传输至购电卡信号解调解码模块。
S3：信息处理装置接收交互电信号后，对交互电信号中包含的交互数据及时序进行分析，再将分析结果通过通信端口传输给主控计算机；具体为：
S31：费控电表信号解调解码模块对费控电表交互电信号进行解调解码，并将解调解码后的费控电表交互电信号传输至交互数据及时序分析模块；
S32：购电卡信号解调解码模块对购电卡交互电信号进行解调解码，并将解调解码后的购电卡交互电信号传输至交互数据及时序分析模块；
S33：交互数据及时序分析模块对解调解码后的费控电表交互电信号、购电卡交互电信号中包含的交互数据及时序进行分析，再将分析结果通过通信端口传输给主控计算机。
S4：主控计算机对交互数据及时序进行读取，再通过通信端口传输给文件服务器。
S5：文件服务器将交互数据及时序存储在数据库中。
S6：在费控电表或购电卡未交互的离线状态下，主控计算机产生交互数据及时序，再通过通信端口传输给信息处理装置。
S7：信息处理装置接收交互数据及时序后，根据交互数据和时序生成交互电信号，再通过导线传输给信息获取工装。
S8：信息获取工装接收交互电信号后，对交互电信号进行处理得到交互磁信号，再通过磁耦合方式传输给费控电表或购电卡；其中，交互磁信号包括费控电表交互磁信号和购电卡交互磁信号；信息获取工装对交互电信号进行如下处理：
S81：对交互电信号中包含的费控电表信号和购电卡信号进行特征检测，再将费控电表信号和购电卡信号分别进行处理；
S82：对费控电表信号进行功率控制以及高低电平控制，再将费控电表信号和13.56MHz高频磁场进行合成，得到费控电表交互磁信号；
S83：对购电卡信号进行幅度控制，再将购电卡信号和负载调制信号进行合成，得到购电卡交互磁信号。
S9：费控电表或购电卡接收交互磁信号以后，产生新的交互磁信号，再通过磁耦合方式传输给信息获取工装。
S10：按照步骤S2：至步骤S5：对新的交互数据及时序进行获取。
具体实施例为：
S1：在费控电表与购电卡交互的在线状态下，费控电表发送REQA报文，购电卡等待86微秒时序后，发送ATQA报文，交互磁信号通过磁耦合线圈，以磁耦合方式传输给信息获取工装。
S2：信息获取工装接收交互磁信号后，信号特征检测电路对交互磁信号中包含的费控电表信号和购电卡信号进行频率特征检测，再将含有REQA报文的信号和含有ATQA报文的信号分为两路分别进行处理。
峰值检测和时钟提取电路对含有REQA报文的信号进行峰值检测并提取频率为13.56MHz的时钟信号，信号抽取和归一化模块再根据时钟信号对含有REQA报文的信号进行抽取，根据信号的实际幅度，对抽取后的信号幅度进行归一化，得到幅度为3.3V的费控电表交互电信号。
共模抑制和差模放大电路对含有ATQA报文的信号进行共模信号检测，根据共模信号的实际幅度产生补偿信号，再对共模信号进行消除，对差模信号进行100倍放大，信号滤波和归一化模块对差模信号进行848kHz低通滤波，根据信号的实际幅度，对调理后的信号幅度进行归一化，得到幅度为3.3V的购电卡交互电信号。
信息获取工装通过导线将交互电信号传输给信息处理装置。
S3：信息处理装置的费控电表信号解调解码模块接收含有REQA报文的费控电表信号，以及购电卡信号解调解码模块接收含有ATQA报文的购电卡信号后，对交互电信号进行前导码匹配，然后解码得到REQA报文数据“26”，得到ATQA报文数据“04 00”，交互数据及时序分析模块计算REQA报文结束时刻到ATQA报文开始时刻的时间间隔，得到交互时序86.43微秒，再将分析结果通过以太网端口传输给主控计算机。
S4：主控计算机对交互数据“26”和“04 00”及时序“86.43”进行读取，再通过以太网端口传输给文件服务器。
S5：文件服务器将交互数据“26”和“04 00”及时序“86.43”存储到SQL数据库。
S6：在费控电表或购电卡未交互的离线状态下，主控计算机产生WUPA报文数据“52”及时序91微秒，再通过以太网端口传输给信息处理装置。
S7：信息处理装置接收WUPA报文数据“52”及时序91微秒后，根据交互数据生成WUPA报文，根据时序生成WUPA报文后持续高电平信号，再通过导线将交互电信号传输给信息获取工装。
S8：信息获取工装接收交互电信号后，对含有WUPA报文的信号进行报文特征检测，再将含有WUPA报文的信号按照费控电表信号进行处理。
对含有WUPA报文的信号进行整体的功率控制以获得适当的幅度值，以及对高低电平进行分别控制以获得适当的调制值，再将含有WUPA报文的信号和13.56MHz高频磁场进行合成，得到费控电表交互磁信号。
信息获取工装通过磁耦合方式将交互磁信号传输给购电卡。
S9：购电卡接收含有WUPA报文的交互磁信号以后，产生新的ATQA报文交互磁信号，再通过磁耦合方式传输给信息获取工装。
S10：按照步骤S2至步骤S5的方法，对新的ATQA报文交互数据及时序进行获取。
本发明不局限于以上所述的具体实施方式，以上所述仅为本发明的较佳实施案例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种费控卡表交互数据及时序的获取系统，其特征在于：包括信息获取工装、信息处理装置、主控计算机、文件服务器；其中主控计算机分别与文件服务器、信息处理装置连接，信息处理装置通过同轴电缆与信息获取工装连接；所述信息获取工装与费控电表、购电卡通过无线射频信号相连，用于获取费控电表和购电卡的交互信号并进行处理后传输给信息处理装置；所述信息处理装置用于对信息获取工装处理后的信息进行分析，并将分析结果传输给主控计算机；所述主控计算机用于读取信息处理装置处理后的信息并传输给文件服务器，所述文件服务器用于存储信息。
2.根据权利要求1所述的一种费控卡表交互数据及时序的获取系统，其特征在于：所述信息获取工装包括磁耦合线圈、专用信号处理电路；所述磁耦合线圈的工作频率为13.56MHz，用于获取费控电表和购电卡的交互信号；所述专用信号处理电路与磁耦合线圈连接，用于对磁耦合线圈获取到的交互磁信号进行信息处理。
3.根据权利要求1所述的一种费控卡表交互数据及时序的获取系统，其特征在于：所述信息获取工装包括收发两个通路，收通路用于在费控电表和购电卡在线状态下接收费控电表和购电卡交互的数据及时序信号；发通路用于在费控电表或购电卡离线状态下，向费控电表或购电卡发送激励信号，激励并获取费控电表或购电卡的数据及时序信号。
4.根据权利要求2所述的一种费控卡表交互数据及时序的获取系统，其特征在于：所述专用信号处理电路包括信号特征检测电路、峰值检测和时钟提取电路、共模抑制和差模放大电路、信号滤波和归一化模块、信号抽取和归一化模块；所述信号特征检测电路与磁耦合线圈连接，所述信号特征检测电路分别与峰值检测和时钟提取电路、共模抑制和差模放大电路连接；所述峰值检测和时钟提取电路与信号抽取和归一化模块连接；所述共模抑制和差模放大电路与信号滤波和归一化模块连接。
5.根据权利要求1所述的一种费控卡表交互数据及时序的获取系统，其特征在于：所述信息处理装置包括费控电表信号解调解码模块、购电卡信号解调解码模块、交互数据及时序分析模块；所述费控电表信号解调解码模块、购电卡信号解调解码模块分别与交互数据及时序分析模块连接；所述费控电表信号解调解码模块与信号抽取和归一化模块连接；所述购电卡信号解调解码模块与信号滤波和归一化模块连接。
6.根据权利要求5所述的一种费控卡表交互数据及时序的获取系统，其特征在于：所述交互数据及时序分析模块采用现场可编程门阵列实现，与主控计算机连接。
7.根据权利要求5所述的一种费控卡表交互数据及时序的获取系统，其特征在于：所述费控电表信号解调解码模块、购电卡信号解调解码模块采用数字信号处理器实现。
8.权利要求1所述的一种费控卡表交互数据及时序的获取方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
（1）在费控电表与购电卡交互的在线状态下，交互磁信号通过磁耦合方式传输给信息获取工装；
（2）信息获取工装接收交互磁信号后，对交互磁信号进行处理得到交互电信号，再通过导线传输给信息处理装置；
（3）信息处理装置接收交互电信号后，对交互电信号中包含的交互数据及时序进行分析，再将分析结果通过通信端口传输给主控计算机；
（4）主控计算机对交互数据及时序进行读取，再通过通信端口传输给文件服务器；
（5）文件服务器将交互数据及时序存储在数据库中；
（6）在费控电表或购电卡未交互的离线状态下，主控计算机产生交互数据及时序，再通过通信端口传输给信息处理装置；
（7）信息处理装置接收交互数据及时序后，根据交互数据和时序生成交互电信号，再通过导线传输给信息获取工装；
（8）信息获取工装接收交互电信号后，对交互电信号进行处理得到交互磁信号，再通过磁耦合方式传输给费控电表或购电卡；
（9）费控电表或购电卡接收交互磁信号以后，产生新的交互磁信号，再通过磁耦合方式传输给信息获取工装；
（10）按照步骤（2）至步骤（5）对新的交互数据及时序进行获取。
9.根据权利要求8所述的一种费控卡表交互数据及时序的获取方法，其特征在于：所述步骤（2）中的交互电信号包括费控电表交互电信号和购电卡交互电信号；所述信息获取工装对交互磁信号进行如下处理：
1）信息获取工装对交互磁信号中包含的费控电表信号和购电卡信号进行特征检测，再将费控电表信号和购电卡信号分别进行处理；
2）对费控电表信号进行峰值检测并提取时钟信号，再根据时钟信号对费控电表信号进行抽取，对抽取后的信号幅度进行归一化，得到费控电表交互电信号；
3）对购电卡信号进行共模信号检测并抑制共模信号，再对差模信号进行放大和滤波处理，对处理后的信号幅度进行归一化，得到购电卡交互电信号。
10.根据权利要求8所述的一种费控卡表交互数据及时序的获取方法，其特征在于：所述步骤（8）中的交互磁信号包括费控电表交互磁信号和购电卡交互磁信号；所述信息获取工装对交互电信号进行如下处理：
1）对交互电信号中包含的费控电表信号和购电卡信号进行特征检测，再将费控电表信号和购电卡信号分别进行处理；
2）对费控电表信号进行功率控制以及高低电平控制，再将费控电表信号和高频磁场进行合成，得到费控电表交互磁信号；
3）对购电卡信号进行幅度控制，再将购电卡信号和负载调制信号进行合成，得到购电卡交互磁信号。
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|---|---|---|---|
| CN201711271152.5A CN107831363A (zh) | 2017-12-05 | 2017-12-05 | 一种费控卡表交互数据及时序的获取系统及获取方法 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108872923A (zh) * | 2018-06-11 | 2018-11-23 | 广西电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种费控卡表交互故障诊断系统 |
| CN113140075A (zh) * | 2021-04-25 | 2021-07-20 | 浙江正泰仪器仪表有限责任公司 | 一种智能表升级方法、装置及智能表 |
Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN105488914A (zh) * | 2015-12-21 | 2016-04-13 | 国网四川省电力公司电力科学研究院 | 一种本地费控交互数据故障定位系统 |
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2017
- 2017-12-05 CN CN201711271152.5A patent/CN107831363A/zh active Pending
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