CN109920232A - 基于NB-loT的电力多业务接入终端及管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于NB‑loT的电力多业务接入终端及管理系统，该终端包括NB‑loT通信模组、电源模块、LCD显示模块、天线、SIM卡槽、通信接口、加密芯片、提示灯、及复位按键。当在NB‑loT终端采集到电量、计量及传感业务信息后，所述的电力多业务接入终端将采集信息传输到NB‑loT基站，通过NB‑loT网络传输到主站的终端管理系统，该发明解决了现有无线通信网络的用户容量少覆盖能力不足的问题及终端设备远程管理的技术问题，而且提高了无线通信数据传输的安全性，实现了对终端节点的有效监控和管理，提升运维管理水平。
Description
技术领域
本发明涉及窄带物联网应用技术领域 ，具体地说是一种基于NB-loT的电力多业务接入终端及管理系统 。
背景技术
随着通信智能电网由电网侧向用户侧的不断延伸，新型业务拓展日益深化，省级公司对终端接入数量需求由原来的百千量级的变电站扩展至十万量级的10kV配电系统和百万千万甚至亿级的用户终端，因此海量终端通信是当前电力通信网迫切需要解决的问题。目前终端通信网主要采用的是光纤和LTE无线技术主要解决10kV配电系统，但仍有大量位于室内、地下室、管道井、建筑物遮挡环境下的业务点的信号很弱或存在信号盲区，存在深度覆盖能力弱、用户容量少等问题。而且现有的主站只能监测到业务状态，对通信模块的当前状态、信号质量、是否在线、远程管理与升级等管理功能未能实现，导致现场维护工作量很大。
发明内容
本发明公开了基于NB-loT的电力多业务接入终端及管理系统，通过NB-loT终端采集电量、计量及传感业务信息，并将业务数据传输到NB-loT基站，通过NB-loT网络传输到主站的终端管理系统，该发明解决了现有无线通信网络的用户容量少、覆盖能力不足的问题，及终端设备远程管理的技术问题，而且提高了无线通信数据传输的安全性，实现了对终端节点的有效监控和管理，提升运维管理水平。
本发明是采用如下技术方案实现的：
基于NB-loT的电力多业务接入终端，所述电力多业务接入终端设置在NB-loT基站，多个电力多业务接入终端形成基础的NB-loT网络，所述终端包括：NB-loT通信模组、电源模块、LCD显示模块、天线、SIM卡槽、通信接口、加密芯片、
提示灯、及复位按键。所述的NB-loT通信模组通过I2C总线分别与LCD显示模块、天线、SIM卡槽、通信接口、加密芯片、提示灯、及复位按键相连，所述的电源模块通过I2C总线与NB-loT通信模组相连，为NB-loT通信模组及接入终端供电。当电力多业务接入终端通过通信接口采集到电量、计量及手持终端信息后，并将采集信息传输到NB-loT通信模组进行处理，所述NB-loT通信模组将处理后的数据传送到加密芯片进行数据加密，然后通过天线向NB-loT基站发射信号，最后通过 NB-loT网络的将信息传输到主站管理系统。
NB-loT基站包括两种情况，一是基站内已运行的通信设备中包括基于NB-loT的电力多业务接入终端设备。二是专门为NB-loT网络通信建立的基站。
由多个基于NB-loT的电力多业务接入终端设备组成的通信网络统称为NB-loT网络。
优选的，所述NB-loT通信模组是由基带处理器、RF、USB、以太网、UART、和SPI组成。
优选的，所述SIM卡槽用于插入SIM卡，在所述电力多业务接入终端的天线故障后，NB-loT通信模组将采集信息发送到所述SIM卡，所述SIM卡自动将采集信息通过移动网络传输到主站管理系统。
优选的，所述加密芯片与主站管理系统的加密机通过NB-loT网络通信，进行安全认证与加密。
优选的，所述LCD显示模块和提示灯用于显示电力多业务接入终端的运行状态及故障信息。
优选的，所述通信接口包括：RJ485、网口、串口、和USB接口。
优选的，所述通信接口采集的业务信息包括：智能电能表、集中器/采集器、中继器、手持终端、监测终端、及配电终端上传主站管理系统的状态量采集类业务。
一种NB-loT终端管理系统，用于监控和统计电力多业务接入终端的运行状态，其特征在于，该系统包括：采集服务器、数据库服务器、应用服务器、通信接口机及网络防火墙，所述通信接口机与NB-loT网络相连，接收电力多业务接入终端发送的信息，并将信息转化成非结构化数据传输到采集服务器，所述采集服务器分别与数据库服务器和应用服务器相连，将采集到的数据通过电力信息内网传输到数据库服务器，用户通过信息内网调用应用服务器和数据库数据，查看管理电力多业务接入终端的数据。
优选的，所述NB-loT终端管理系统下发给电力多业务接入终端常规控制命令信号，所述控制命令信号包括：参数配置、升级管理、和设备重启。
优选的，用户在管理系统选择指定设备，远程配置电力多业务接入终端设备的端口参数，所述管理系统下发添加终端设备端口参数的指令信号，通信接口机将指令转换成射频信号发射到NB-loT基站，基站内的电力多业务终端通过NB-loT网络连接信息找到对应的电力多业务接入终端，电力多业务接入终端天线接收到指令信号后，将指令信息传输到NB-loT通信模组，NB-loT通信模组执行终端管理系统的指令，添加参数配置，并在LCD显示模块上显示设备参数配置成功。
本发明具有以下有益效果及优点：
该发明解决了现有无线通信网络的用户容量少覆盖能力不足的问题及终端设备远程管理的技术问题，而且提高了无线通信数据传输的安全性，实现了对终端节点的有效监控和管理，提升运维管理水平。
附图说明
图1是电力多业务接入终端的电路图；
图2是NB-loT通信模组的结构图；
图3是NB-loT终端管理系统的拓扑图；
其图中标号：1 NB-loT通信模组、2电源模块、3LCD显示模块、4天线、5SIM卡槽、6通信接口、7加密芯片、8提示灯、9复位按键。
具体实施方式
参见图1所示，基于NB-loT的电力多业务接入终端包括：NB-loT通信模组1、电源模块2、LCD显示模块3、天线4、SIM卡槽5、通信接口6、加密芯片7、提示灯8、及复位按键9。所述的NB-loT通信模组通过I2C总线分别与LCD显示模块、天线、SIM卡槽、通信接口、加密芯片、提示灯、及复位按键相连，所述的电源模块通过I2C总线与NB-loT通信模组相连，为NB-loT通信模组及接入终端供电。当电力多业务接入终端通过通信接口采集到电量、计量及手持终端信息后，并将采集信息传输到NB-loT通信模组进行处理，所述NB-loT通信模组将处理后的数据传送到加密芯片进行数据加密，然后通过天线向NB-loT基站发射信号，最后通过NB-loT网络的传输将信息到主站管理系统。
优选的，所述NB-loT通信模组是由基带处理器、RF、USB、以太网、UART、和SPI组成。
优选的，所述SIM卡槽用于插入SIM卡，在所述电力多业务接入终端的天线故障后，NB-loT通信模组将采集信息发送到所述SIM卡，所述SIM卡自动将采集信息通过移动网络传输到主站管理系统。
优选的，所述加密芯片与主站管理系统的加密机通过NB-loT网络通信，进行安全认证与加密。
优选的，所述LCD显示模块和提示灯用于显示电力多业务接入终端的运行状态及故障信息。
优选的，所述通信接口包括：RJ485、网口、串口、和USB接口。
优选的，所述通信接口采集的业务信息包括：智能电能表、集中器/采集器、中继器、手持终端、监测终端、及配电终端上传主站管理系统的状态量采集类业务。
参见图2所示，现有的通信终端均采用射频功能的模块与处理器、存储器、以太网相关芯片及本地通信接口相分离的技术策略，这种开发方式存在研发周期长、终端体积大，且功耗较大的问题，本发明所述NB-loT通信模组是将基带处理器、RF、USB、以太网、UART、和SPI集成到一起，接收信号灵敏度可达-110dBm,工作电流可达200mA以下，休眠电流可达200mA以下，接入终端体积更小巧，省掉外部CPU及Flash/DDR,省掉复杂的供电方式，达到了终端低功耗的要求。
参见图3所示，NB-loT终端管理系统用于监控和统计电力多业务接入终端的运行状态，包括：采集服务器、数据库服务器、应用服务器、通信接口机及网络防火墙。通信接口机与NB-loT网络相连接收电力多业务接入终端发送的信息，并将信息转化成非结构化数据传输到采集服务器，采集服务器将采集到的数据通过电力信息内网传输到数据库服务器，用户通过信息内网调用应用服务器和数据库数据，查看管理电力多业务接入终端的数据，监控和统计电力多业务接入终端运行状态、数据图表展示及远程管理。
优选的，NB-loT终端管理系统下发终端的常规控制命令信号包括：参数配置、升级管理、设备重启。
下面通过用电信息采集业务的接入案例说明本发明的技术方案：
实施例一，首先电力公司在470MHZ频段开展NB-loT网络部署及应用，在县级区域建设3个NB-loT基站形成基础的NB-loT网络，在县级区域的小区任意选取已接入多台智能电表的采集器，基于NB-loT的电力多业务接入终端通过RJ485接口连接电能表的采集器，采集电量的状态信息及电能表的状态信息，经过电力多业务接入终端的NB-loT通信模组处理并将数据传送到加密芯片进行加密后，将信息通过射频信号发送到NB-loT基站，采集的信息通过NB-loT网络将数据传输到通信接口机进行数据转换，通信接口机处理后的数据通过防火墙将数据传输到采集服务器，最后采集服务器通过电力信息内网将数据传输到数据库服务器进行存储，用户通过信息内网调用应用服务器和数据库数据，查看终端设备告警、终端设备统计图表及远程配置终端设备参数信息。
实施例2，基于NB-loT的电力多业务接入终端通过RJ485接口连接电能表的采集器，采集电量的状态信息及电能表的状态信息，经过电力多业务接入终端数据处理和加密后将信息通过射频信号发送到NB-loT基站，当NB-loT基站通信故障无法接收到射频信息时，经过电力多业务接入终端的NB-loT通信模组将采集的业务数据传送到SIM卡，所述SIM卡将采集数据通过GPRS网络传输到主站的通信接口机，通信接口机处理后的数据通过防火墙将数据传输到采集服务器，最后采集服务器通过电力信息内网将数据传输到数据库服务器进行存储，实现了采集数据的实时上报。
实施例3，用户在NB-loT的终端通信管理系统界面，下达远程设备参数配置的指令。首先用户选择制定设备，远程配置设备的端口参数，执行添加设备参数的指令信号，通信接口机将指令转换成射频信号发射到NB-loT基站，通过NB-loT网络的连接关系找到对应的电力多业务接入终端，当NB-loT的终端天线接收到指令信号后，将指令信息传输到NB-loT通信模组，NB-loT通信模组执行终端通信管理系统的指令，添加设备参数配置，并在LCD显示模块显示设备参数配置成功。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域 的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和 改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于NB-loT的电力多业务接入终端，其特征在于，所述电力多业务接入终端设置在NB-loT基站，多个电力多业务接入终端形成基础的NB-loT网络，该终端包括NB-loT通信模组（1）、电源模块（2）、LCD显示模块（3）、天线（4）、SIM卡槽（5）、通信接口（6）、加密芯片（7）、提示灯（8）、及复位按键（9），所述NB-loT通信模组（1）通过I2C总线分别与LCD显示模块（3）、天线（4）、SIM卡槽（5）、通信接口（6）、加密芯片（7）、提示灯（8）、及复位按键（9）相连，所述电源模块（2）通过I2C总线与NB-loT通信模组（1）相连，为NB-loT通信模组及整个接入终端供电，电力多业务接入终端通过通信接口（6）采集到电量、计量及手持终端信息后，将采集信息传输到NB-loT通信模组（1）进行处理，所述NB-loT通信模组（1）将处理后的数据传送到加密芯片（7）进行数据加密，然后通过天线（4）向NB-loT基站发射射频信号，设置在NB-loT基站内的所述电力多业务接入终端通过 NB-loT网络的将采集信息传输到主站管理系统。
2.根据权利要求1所述NB-loT的电力多业务接入终端，其特征在于，所述NB-loT通信模组（1）是由基带处理器、RF、USB、以太网、UART、和SPI组成。
3.根据权利要求1所述NB-loT的电力多业务接入终端，其特征在于，所述SIM卡槽（5）用于插入SIM卡，在所述电力多业务接入终端的天线故障后，NB-loT通信模组将采集信息发送到所述SIM卡，所述SIM卡自动将采集信息通过移动网络传输到主站管理系统。
4.根据权利要求1所述NB-loT的电力多业务接入终端，其特征在于，所述加密芯片（7）与主站管理系统的加密机通过NB-loT网络通信，进行安全认证与加密。
5.根据权利要求1所述NB-loT的电力多业务接入终端，其特征在于，所述LCD显示模块（3）和提示灯（8）用于显示电力多业务接入终端的运行状态及故障信息。
6.根据权利要求1所述NB-loT的电力多业务接入终端，其特征在于，所述通信接口（6）包括：RJ485、网口、串口、和USB接口。
7.根据权利要求1或6任一所述NB-loT的电力多业务接入终端，其特征在于，所述通信接口（6）采集的业务信息包括：智能电能表、集中器/采集器、中继器、手持终端、监测终端、及配电终端上传主站管理系统的状态量采集类业务。
8.一种NB-loT终端管理系统，用于监控和统计电力多业务接入终端的运行状态，其特征在于，该系统包括：采集服务器、数据库服务器、应用服务器、通信接口机及网络防火墙，
所述通信接口机与NB-loT网络相连，接收电力多业务接入终端发送的信息，并将信息转化成非结构化数据传输到采集服务器，所述采集服务器分别与数据库服务器和应用服务器相连，将采集到的数据通过电力信息内网传输到数据库服务器，用户通过信息内网调用应用服务器和数据库数据，查看管理电力多业务接入终端的数据。
9.根据权利要求8所述NB-loT终端管理系统，其特征在于，所述NB-loT终端管理系统下发给电力多业务接入终端常规控制命令信号，所述控制命令信号包括：参数配置、升级管理、和设备重启。
10.根据权利要求8所述NB-loT终端管理系统，其特征在于，用户在管理系统选择指定设备，远程配置电力多业务接入终端设备的端口参数，所述管理系统下发添加终端设备端口参数的指令信号，通信接口机将指令转换成射频信号发射到NB-loT基站，NB-loT基站内的电力多业务终端通过NB-loT网络连接信息找到对应的电力多业务接入终端，电力多业务接入终端天线（4）接收到指令信号后，将指令信息传输到NB-loT通信模组（1），NB-loT通信模组（1）执行终端管理系统的指令，添加参数配置，并在LCD显示模块（3）上显示设备参数配置成功。
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