CN109688102A - 一种基于智慧能源网关的多能采集系统及其多能采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于智慧能源网关的多能采集系统及其多能采集方法，其中，多能采集系统包括依次通信连接的数据采集装置、智慧能源网关和多协议主站系统，数据采集装置用于分别从与之通信连接的智能水表采集水表数据、从与之通信连接的智能气表采集气表数据，并将水表数据和气表数据发送至智慧能源网关；智慧能源网关用于采集电能表数据，并连同水表数据和气表数据，复用同一物理通信通道和同一IP地址，分发至多协议主站系统中对应的主站；多协议主站系统包括电能表主站、水表主站和气表主站。本发明不但保证了多表数据采集的实时性、高效性、经济性，而且保证了不同业务主体公司数据采集的独立性、安全性、完整性，实现真正意义上的多表集抄方案。

Description

一种基于智慧能源网关的多能采集系统及其多能采集方法

技术领域

本发明涉及能源采集及能效管理技术领域，尤其涉及一种基于智慧能源网关的多能采集系统及其多能采集方法。

背景技术

随着社会经济和科学技术的发展，以及人们对美好生活的追求，水、电、气、热等能源正在逐步走向大多数居民家庭生活中。而用能数据的采集、能源的管理、费用的收取却成为各个部门一项必不可少的、非常重要的工作。最原始的能源费用的收取是靠人工挨家挨户上门去抄表、收费，随着通信技术的快速发展、以及劳动力成本的急剧增加，原有的人力收费方式很快被基于采集器和集中器的常规的多表集抄方案所取代。

现有的多表集抄方式主要使用采集器分别采集水、电、气、热表的数据，然后通过集中器将各数据进行加工处理，采用同一通信协议，利用GPRS或者RS485等通信方式上传电网公司的主站，电网公司主站再分别将水、电、气、热的数据拆分分享给其它水、气、热公司。该方案设计不但通信通道非常长、非常复杂：数据通过表到采集器，再到集中器、再到电网公司的主站，最后由电网公司主站将数据加工处理共享给其它能源公司，而且还存在数据的安全、实时、可信度的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于智慧能源网关的多能采集系统及其多能采集方法，以保证多表数据采集的实时性、高效性、经济性，和不同业务主体公司数据采集的独立性、安全性、完整性。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于智慧能源网关的多能采集系统，包括依次通信连接的数据采集装置、智慧能源网关和多协议主站系统，其中：

所述数据采集装置用于分别从与之通信连接的智能水表采集水表数据、从与之通信连接的智能气表采集气表数据，并将水表数据和气表数据发送至所述智慧能源网关；

所述智慧能源网关用于采集电能表数据，并连同由所述数据采集装置发送的水表数据和气表数据，复用同一物理通信通道和同一IP 地址，分发至所述多协议主站系统中对应的主站；

所述多协议主站系统包括电能表主站、水表主站和气表主站。

其中，所述智慧能源网关包括：

电能表基表，与所述数据采集模块通信连接，用于采集电能表数据和接收所述数据采集装置发送的水表数据和气表数据；

通信管理模块，与所述电能表基表通信连接，具有多个与所述多协议主站系统进行通信的通信端口，用于对由所述电能表基表发送的电能表数据、水表数据和气表数据进行自动识别，并映射到对应的通信端口。

其中，所述多协议主站系统还包括非侵入式负荷识别主站，所述通信管理模块进一步包括相互通信连接的非侵入式负荷识别模块和通信管理单元，所述非侵入式负荷识别模块用于根据用电负荷自身特性对不同用电负荷进行自动识别、分类计量，同时对新的用电负荷进行负荷特性自动学习、负荷特性模板库的自动建立，并将用电信息通过所述通信管理模块上传到所述非侵入式负荷识别主站，所述通信管理单元用于通过UART串口与所述非侵入式负荷识别模块进行通信，对所述非侵入式负荷识别模块进行参数配置，并将通信数据进行TCP/IP包装，利用以太网络透明传输给所述非侵入式负荷识别主站。

其中，所述通信管理单元用于通过UART串口与所述电能表基表进行通信，抄读电能表数据、对电能表进行阀控控制，并将通信数据进行TCP/IP包装，利用以太网透明传输给电能表主站。

其中，所述通信管理单元用于从所述电能表基表获取水表数据和气表数据，并利用TCP/IP协议进行包装，通过以太网络透明传输给水表主站和气表主站。

其中，所述数据采集装置进一步包括：

仪表总线M-Bus主机通信模块，用于通过M-Bus通信总线与各智能水表进行通信，抄读水表数据、对水表进行阀控控制，并将通信数据上传到所述电能表基表；

远距离无线电LoRa主机无线通信模块，用于通过Lora通信总线与各智能气表进行通信，抄读气表数据、对气表进行阀控控制，并将通信数据上传到所述电能表基表。

本发明还提供一种多能采集方法，包括：

数据采集装置分别从与之通信连接的智能水表采集水表数据、从与之通信连接的智能气表采集气表数据，电能表基表采集电能表数据；

多协议主站系统的电能表主站、水表主站和气表主站通过复用同一物理通信通道、同一IP地址单独访问同一智慧能源网关；

所述智慧能源网关根据主站访问的不同通信端口，独立访问数据采集装置和电能表基表，并将相应的能源数据分别传输给电能表主站、水表主站和气表主站。

其中，所述多能采集方法还包括：

非侵入式负荷识别模块根据用电负荷自身特性对不同用电负荷进行自动识别、分类计量，同时对新的用电负荷进行负荷特性自动学习、负荷特性模板库的自动建立，并将用电信息通过智慧能源网关上传到非侵入式负荷识别主站。

其中，智慧能源网关将电能表数据、水表数据和气表数据进行TCP/IP包装，利用以太网分别透明传输给电能表主站、水表主站和气表主站。

其中，所述多能采集方法还包括：

数据采集装置通过M-Bus通信总线与各智能水表进行通信，抄读水表数据、对水表进行阀控控制，并将通信数据上传到所述电能表基表；还通过Lora通信总线与各智能气表进行通信，抄读气表数据、对气表进行阀控控制，并将通信数据上传到所述电能表基表。

本发明实施例的有益效果在于：多个不同协议的主站可以根据各自的需要，通过复用同一物理通信通道、同一IP地址单独访问同一智慧能源网关，该智慧能源网关根据主站访问的不同通信端口，独立访问不同的能源采集终端并上传相应的能源数据，无需经过第三方的加工处理，不但保证了多表数据采集的实时性、高效性、经济性，而且保证了不同业务主体公司数据采集的独立性、安全性、完整性，实现真正意义上的多表集抄方案。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一一种基于智慧能源网关的多能采集系统的结构原理示意图。

具体实施方式

以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。

请参照图1所示，本发明实施例一提供一种基于智慧能源网关的多能采集系统，包括依次通信连接的数据采集装置、智慧能源网关和多协议主站系统，其中：

所述数据采集装置用于分别从与之通信连接的智能水表采集水表数据、从与之通信连接的智能气表采集气表数据，并将水表数据和气表数据发送至所述智慧能源网关；

所述智慧能源网关用于采集智能电表数据，并连同由所述数据采集装置发送的水表数据和气表数据，复用同一物理通信通道和同一IP 地址，分发至多协议主站系统中对应的主站；

所述多协议主站系统包括电能表主站、水表主站和气表主站。

本发明的智慧能源网关不但拥有智能电能表的所有功能，例如电能计量、电参数测量、液晶显示、LED灯指示、按键操作、继电器阀控、事件记录、参数及电量存储、负荷曲线记录等功能；而且还包括非侵入式负荷识别模块，和聚集多物理通道的、多协议栈的、多客户端功能的通信管理模块。

具体地，智慧能源网关包括：

电能表基表，与所述数据采集模块通信连接，用于采集电能表数据和接收所述数据采集装置发送的水表数据和气表数据；

通信管理模块，与所述电能表基表通信连接，具有多个与所述多协议主站系统进行通信的通信端口，用于对由所述电能表基表发送的电能表数据、水表数据和气表数据进行自动识别，并映射到对应的通信端口。

本发明的多协议主站系统包括电能表主站、水表主站和气表主站等多个独立的主站，且各主站采用各自不同的通信协议、共享同一光纤通道，采用同一IP地址访问同一智慧能源网关的不同端口，从而保证不同的主站可以独立、直接访问各自的水、电、气等终端模块。多协议主站系统还包括非侵入式负荷识别主站，所述通信管理模块进一步包括相互通信连接的非侵入式负荷识别模块和通信管理单元，所述非侵入式负荷识别模块用于根据用电负荷自身特性对不同用电负荷进行自动识别、分类计量，同时对新的用电负荷进行负荷特性自动学习、负荷特性模板库的自动建立，并将用电信息通过所述通信管理模块上传到所述非侵入式负荷识别主站；通信管理单元基于MQTT（Message Queuing TelemetryTransport，消息队列遥测传输）协议，通过UART（通用异步收发传输器，UniversalAsynchronous Receiver/Transmitter）串口与所述非侵入式负荷识别模块进行通信，对所述非侵入式负荷识别模块进行参数配置，并将通信数据进行TCP/IP包装，利用以太网络透明传输给所述非侵入式负荷识别主站。

通信管理单元基于国际通用协议IEC62056-47，通过UART串口与所述电能表基表进行通信，抄读电能表数据、对电能表进行阀控控制，并将通信数据进行TCP/IP包装，利用以太网透明传输给电能表主站。此外，通信管理单元还用于从所述电能表基表获取水表数据和气表数据，并利用TCP/IP协议进行包装，通过以太网络透明传输给水表主站和气表主站。

需要说明的是，本实施例中的数据采集装置主要用来实现水表和气表的数据独立采集、独立传输，一方面利用数据采集装置内置的仪表总线M-Bus（Meter-Bus）主机通信模块，基于水表通用188协议，通过M-Bus通信总线与各个智能水表进行通信，抄读水表数据、对水表进行阀控控制，并将通信数据上传到智慧能源网关的电能表基表，然后再由电能表基表透明传给通信管理模块，最后通信管理模块将各水表的数据利用TCP/IP协议进行包装，通过多能采集系统共用的以太网通信网络将这些数据上传到多协议主站系统的水表主站；另一方面利用数据采集装置内置的LoRa（远距离无线电，Long Range Radio）主机无线通信模块，基于燃气表专用的通信协议，通过Lora通信总线与各智能气表进行通信，抄读气表数据、对气表进行阀控控制，将通信数据上传到智慧能源网关的电能表基表，然后再由电能表基表透明传给通信管理模块，最后通信管理机模块将各气表的数据利用TCP/IP协议进行包装，通过多能采集系统共用的以太网通信网络将这些数据上传到多协议主站系统的气表主站。

本实施例中的每个智能水表拥有自己独立的物理地址、且每个智能水表带有M-Bus通信接口，将一定区域内水表的M-Bus通信接口接到同一智慧能源网关的M-Bus通信总线上，智慧能源网关将作为M-Bus通信总线的主机，各水表作为M-Bus通信总线的从机，从而实现单一智慧能源网关与多个水表的主从通信。

本实施例中的每个智能气表拥有自己独立的物理地址、且每个智能气表带有LoRa通信接口，将一定区域内智能燃气表的LoRa通信接口接到同一智慧能源网关的LoRa通信网络上，智慧能源网关作为LoRa通信网络的主机，各智能燃气表作为LoRa通信网络的从机，从而实现单一智慧能源网关与多个气表的主从通信。

本实施例的多能采集系统中，多个不同协议的主站可以通过同一以太网和同一IP地址，同时访问同一智慧能源网关上的不同通信端口，智慧能源网关通信管理模块根据各主站访问的不同通信端口映射到各自对应的能源采集终端（电能表基表、水表、电表），进行点到点通信，各主站可以直接、独立访问不同的能源采集终端，得到所需要的数据。

相应于本发明实施例一一种基于智慧能源网关的多能采集系统，本发明实施例二提供一种多能采集方法，包括：

数据采集装置分别从与之通信连接的智能水表采集水表数据、从与之通信连接的智能气表采集气表数据，电能表基表采集电能表数据；

多协议主站系统的电能表主站、水表主站和气表主站通过复用同一物理通信通道、同一IP地址单独访问同一智慧能源网关；

所述智慧能源网关根据主站访问的不同通信端口，独立访问数据采集装置和电能表基表，并将相应的能源数据分别传输给电能表主站、水表主站和气表主站。

其中，所述多能采集方法还包括：

非侵入式负荷识别模块根据用电负荷自身特性对不同用电负荷进行自动识别、分类计量，同时对新的用电负荷进行负荷特性自动学习、负荷特性模板库的自动建立，并将用电信息通过智慧能源网关上传到非侵入式负荷识别主站。

其中，智慧能源网关将电能表数据、水表数据和气表数据进行TCP/IP包装，利用以太网分别透明传输给电能表主站、水表主站和气表主站。

其中，所述多能采集方法还包括：

数据采集装置通过M-Bus通信总线与各智能水表进行通信，抄读水表数据、对水表进行阀控控制，并将通信数据上传到所述电能表基表；还通过Lora通信总线与各智能气表进行通信，抄读气表数据、对气表进行阀控控制，并将通信数据上传到所述电能表基表。

通过上述说明可知，本发明实施例的有益效果在于，多个不同协议的主站可以根据各自的需要，通过复用同一物理通信通道、同一IP地址单独访问同一智慧能源网关，该智慧能源网关根据主站访问的不同通信端口，独立访问不同的能源采集终端并上传相应的能源数据，无需经过第三方的加工处理，不但保证了多表数据采集的实时性、高效性、经济性，而且保证了不同业务主体公司数据采集的独立性、安全性、完整性，实现真正意义上的多表集抄方案。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种基于智慧能源网关的多能采集系统，其特征在于，包括依次通信连接的数据采集装置、智慧能源网关和多协议主站系统，其中：

所述数据采集装置用于分别从与之通信连接的智能水表采集水表数据、从与之通信连接的智能气表采集气表数据，并将水表数据和气表数据发送至所述智慧能源网关；

所述智慧能源网关用于采集电能表数据，并连同由所述数据采集装置发送的水表数据和气表数据，复用同一物理通信通道和同一IP地址，分发至所述多协议主站系统中对应的主站；

所述多协议主站系统包括电能表主站、水表主站和气表主站。

2.根据权利要求1所述的多能采集系统，其特征在于，所述智慧能源网关包括：

电能表基表，与所述数据采集模块通信连接，用于采集电能表数据和接收所述数据采集装置发送的水表数据和气表数据；

通信管理模块，与所述电能表基表通信连接，具有多个与所述多协议主站系统进行通信的通信端口，用于对由所述电能表基表发送的电能表数据、水表数据和气表数据进行自动识别，并映射到对应的通信端口。

3.根据权利要求2所述的多能采集系统，其特征在于，所述多协议主站系统还包括非侵入式负荷识别主站，所述通信管理模块进一步包括相互通信连接的非侵入式负荷识别模块和通信管理单元，所述非侵入式负荷识别模块用于根据用电负荷自身特性对不同用电负荷进行自动识别、分类计量，同时对新的用电负荷进行负荷特性自动学习、负荷特性模板库的自动建立，并将用电信息通过所述通信管理模块上传到所述非侵入式负荷识别主站，所述通信管理单元用于通过UART串口与所述非侵入式负荷识别模块进行通信，对所述非侵入式负荷识别模块进行参数配置，并将通信数据进行TCP/IP包装，利用以太网络透明传输给所述非侵入式负荷识别主站。

4.根据权利要求3所述的多能采集系统，其特征在于，所述通信管理单元用于通过UART串口与所述电能表基表进行通信，抄读电能表数据、对电能表进行阀控控制，并将通信数据进行TCP/IP包装，利用以太网透明传输给电能表主站。

5.根据权利要求3所述的多能采集系统，其特征在于，所述通信管理单元用于从所述电能表基表获取水表数据和气表数据，并利用TCP/IP协议进行包装，通过以太网络透明传输给水表主站和气表主站。

6.根据权利要求2所述的多能采集系统，其特征在于，所述数据采集装置进一步包括：

仪表总线M-Bus主机通信模块，用于通过M-Bus通信总线与各智能水表进行通信，抄读水表数据、对水表进行阀控控制，并将通信数据上传到所述电能表基表；

远距离无线电LoRa主机无线通信模块，用于通过Lora通信总线与各智能气表进行通信，抄读气表数据、对气表进行阀控控制，并将通信数据上传到所述电能表基表。

7.一种如权利要求1所述的多能采集系统的多能采集方法，其特征在于，包括：

数据采集装置分别从与之通信连接的智能水表采集水表数据、从与之通信连接的智能气表采集气表数据，电能表基表采集电能表数据；

多协议主站系统的电能表主站、水表主站和气表主站通过复用同一物理通信通道、同一IP地址单独访问同一智慧能源网关；

所述智慧能源网关根据主站访问的不同通信端口，独立访问数据采集装置和电能表基表，并将相应的能源数据分别传输给电能表主站、水表主站和气表主站。

8.根据权利要求7所述的多能采集方法，其特征在于，还包括：

非侵入式负荷识别模块根据用电负荷自身特性对不同用电负荷进行自动识别、分类计量，同时对新的用电负荷进行负荷特性自动学习、负荷特性模板库的自动建立，并将用电信息通过智慧能源网关上传到非侵入式负荷识别主站。

9.根据权利要求7所述的多能采集方法，其特征在于，智慧能源网关将电能表数据、水表数据和气表数据进行TCP/IP包装，利用以太网分别透明传输给电能表主站、水表主站和气表主站。

10.根据权利要求7所述的多能采集方法，其特征在于，还包括：

数据采集装置通过M-Bus通信总线与各智能水表进行通信，抄读水表数据、对水表进行阀控控制，并将通信数据上传到所述电能表基表；还通过Lora通信总线与各智能气表进行通信，抄读气表数据、对气表进行阀控控制，并将通信数据上传到所述电能表基表。