CN110011696A - 电力线载波通信系统在移动信号覆盖盲区通信的方法 - Google Patents

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刘元成
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Abstract

本发明提供一种电力线载波通信系统在移动信号覆盖盲区通信的方法。所述系统包括延伸器主机、延伸器从机、通信单元和集中器；所述通信单元位于所述延伸器主机上；所述延伸器主机通过电力线与所述延伸器从机连接；所述延伸器从机与所述集中器连接；所述方法包括：所述延伸器主机将所述通信单元完成初始化的初始化结束信息通过所述电力线以电力载波的形式发送给所述延伸器从机；所述延伸器从机将所述初始化结束信息发送给所述集中器；所述集中器发送建立信道连接申请给所述延伸器从机；所述延伸器从机将所述申请发送给所述通信单元；所述通信单元建立连接信道。本发明实现简单、方便施工、降低成本。

Description

电力线载波通信系统在移动信号覆盖盲区通信的方法
技术领域
本发明涉及电力及通信技术领域，具体涉及一种电力线载波通信系统在移动信号覆盖盲区通信的方法。
背景技术
近年来，电力用户用电信息采集系统(又称：自动抄表系统)得到大规模的建设。平均每年招标都达到6000万台智能电表以上，到今年已达到4亿多只智能电表。该采集系统的体系结构如图1。
上述系统为三层结构，其中集中器位于中间层，它的作用是通过本地信道(如：电力线载波、微功率无线或通信专业总线，如：485总线)来收集低压配电台区内的智能电表采集的用电信息，并通过远程信道(如：GPRS、4G或光纤)将汇总的数据传到自动抄表系统主站。因为移动通信信号覆盖范围广，费用低廉，所以98％以上的集中器都采用GPRS或4G作为远程信道。但这样仍有大约5％的现场(如：小区地下配电房、深电井、屏蔽较好的箱变)移动信号覆盖不到或信号不好就会导致下面智能电表收集不上来，以集中器与智能电表安装配套比例1:200来估算，这样就大约有50万台集中器、1000万智能电表数据无法采集，严重影响了系统的抄表成功率，最终导致投资/收益比例下降。线损缺失、造成电网公司的售电电能丢失、从而造成重大的经济损失。
为了解决这个难题，不少公司提出了各种解决方案，目前主要有三种解决方案：
第一种解决方案：将集中器外移。只需将整台集中器移到有信号的地点,加装表箱,配电源线即可。优点是原理简单,容易实现。但由于集中器位置远离采集中心点，采集智能电表成功率将大大下降。
第二种解决方案：延长集中器天线。就是将现有的GPRS或4G硬件模块天线进行改造,通过增加线径及改善增益的办法,使GPRS或4G硬件模块天线长度由现在3m以内延长到50m。优点是原理相对简单,容易实现。但天线的延长距离受限,超过一定长度就不能实施。
第三种解决方案：将GPRS或4G硬件模块外移，额外铺设通信专线，连接集中器和GPRS硬件模块。采用计算机通信技术,将终端的GPRS或4G硬件模块由内置更换为外置，并整体外移到有信号的地方,通信硬件模块与终端之间利用计算机网线和TCP/IP协议进行通信。优点是没有移动集中器的位置，能够保证采集下面智能电表的抄表成功率。但需要铺设通信专线，实现较为复杂，增加了额外工程费用。
发明内容
本发明的目的是为了弥补上述现有技术中的至少一项不足，提出一种电力线载波通信系统在移动信号覆盖盲区通信的方法，能够保证采集下面智能电表的抄表成功率，又无需铺设通信专线，实现方便，无额外布线的施工成本。
为解决上述技术问题，本发明提出如下技术方案：
一种电力线载波通信系统在移动信号覆盖盲区通信的方法，所述电力线载波通信系统包括延伸器主机、延伸器从机、通信单元和集中器；所述延伸器主机位于有移动信号的位置，所述通信单元位于所述延伸器主机上，以接收移动信号；所述延伸器主机通过电力线与所述延伸器从机连接；所述延伸器从机与所述集中器连接，以进行信息交互；所述方法包括：
所述延伸器主机将所述通信单元完成初始化的初始化结束信息通过所述电力线以电力载波的形式发送给所述延伸器从机；
所述延伸器从机将所述初始化结束信息发送给所述集中器；
所述集中器收到所述初始化结束信息后，发送建立信道连接申请给所述延伸器从机；
所述延伸器从机将所述建立信道连接申请发送给所述延伸器主机上的通信单元；
所述通信单元建立连接信道并通过原路将建立连接信道成功的应答发送给所述集中器，以通过所述信道进行数据传输。
另一方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其存储有与计算设备结合使用的计算机程序，所述计算机程序可被处理器执行以实现上述方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果有：
本发明解决了现有的三种方案的各自不足。
对比第一种解决方案，该发明没有改变集中器采集中心的地理位置，从而能够保证采集下面智能电表的抄表成功率；
对比第二种解决方案，该发明通过中继的方式解决了天线延长距离受限的问题，以及天线延长线布线的工程和施工成本问题；
对比第三种解决方案，该发明解决了铺设通信专线的工程问题无额外布线的施工成本，而且无需对通信数据内容进行解析、实现方便。
总的来说，就是在不影响集中器采集电表性能条件下，解决了移动信号覆盖问题。本发明实现简单、方便施工、降低成本。
附图说明
图1为自动抄表系统的结构示意图；
图2为本发明实施例的电力线载波通信系统的结构示意图；
图3示意性示出现有技术的集中器的工作模式；
图4为本发明实施例的电力线载波通信系统的又一结构示意图；
图5为本发明实施例的交互时序图。
具体实施方式
具体实施方式1
参考图1至图5，以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
本发明实施例的通信单元具体为GPRS/4G硬件模块。当然，在其他一些实施例中，通信单元还可以是5G通信硬件模块，或者包括多个子通信单元比如包括GPRS/4G硬件模块和5G通信硬件模块。通信单元用于接收由通信基站发出的信号，并发送出去；比如GPRS/4G硬件模块通过天线接收移动信号。
集中器与GPRS/4G硬件模块(或者说GPRS/4G单元)数据链路共由两部分组成：
第一部分、外移到有移动信号位置的移动信号/PLC的移动信号接收设备(又名“电力线载波移动数据网络延伸器主机”，简称“延伸器主机”)，用于将通过移动信号接收到的数据转成电力线载波信号发射出去；其中，PLC是指电力线通信(Power LineCommunication，英文简称PLC)。
第二部分、与集中器连接的PLC/串口的信息交互设备(又名“电力线载波移动数据网络延伸器从机”，简称“延伸器从机”)，将从延伸器主机接收到的数据传递给集中器。集中器上设有用于数据交互的串口，集中器通过串口与延伸器从机连接。
关于移动信号到集中器的之间信息交互时序描述请参考图5，说明如下：
第一步、上电后，延伸器主机将GPRS/4G硬件模块完成初始化的初始化结束信息，通过PLC链路发送给集中器串口，见图5中①和②。PLC信号在进行信息转发时会产生几十毫秒的延迟，但远远小于集中器与GPRS/4G硬件模块之间秒级的最大超时时间，因此不会对原有的集中器与GPRS/4G硬件模块数据交互时序带来其他问题。
第二步、集中器接收到GPRS/4G硬件模块初始化结束及相关状态信息后，发送“建立信道连接申请”，见图5中③和④。
第三步、GRPS/4G硬件模块成功建立连接后，给出建立连接成功的应答。若建立失败，则集中器将按设定时间发送“建立信道连接申请”，直至建立成功。
第四步、信道连接建立成功后，集中器就可以传输应用业务数据。
本发明实施例的电力线载波通信系统在移动信号覆盖盲区通信的方法：
1、利用现有的电力线作为数据通信信道。也即电力线载波通信系统通过电力线作为数据通信信道；
2、利用电力线高速载波通信速率远高于集中器与GPRS/4G的数据交互传输速率的特点，为无移动信号或移动信号弱的集中器(地下配电房)与能够接收到移动信号延伸器主机(位于地上的表箱)两地之间搭桥，建立透明数据链路；
3、设备结构上，延伸器主机的GPRS/4G硬件模块的结构与集中器的GPRS/4G硬件模块的结构一致，可以直接将原有集中器GPRS/4G硬件模块插在电力线载波移动数据网络延伸器的主机上，从而降低了要额外配备GPRS/4G硬件模块而带来的成本。另外，电力线载波移动数据网络延伸器的主机结构上和数据接口定义与原有集中器GPRS/4G硬件模块完全一致，无须在集中器端额外再安装一个独立的设备，避免给现场施工带来方便。
本发明的技术方案是将集中器的GPRS/4G硬件模块外移到有信号的地方，集中器和GPRS/4G硬件模块之间数据通信交互采用电力线通信的方式，取代专用的网线。这样既不改变集中器采集中心的地理位置，从而能够保证采集下面智能电表的抄表成功率，又无需铺设通信专线，实现方便，无额外布线的施工成本。
本发明解决了现有的三种方案的各自不足。
对比第一种解决方案，本发明没有改变集中器采集中心的地理位置，从而能够保证采集下面智能电表的抄表成功率。
对比第二种解决方案，本发明通过中继的方式解决了天线延长距离受限的问题，以及天线延长线布线的工程和施工成本问题。
对比第三种解决方案，本发明解决了铺设通信专线的工程问题无额外布线的施工成本，而且无需对通信数据内容进行解析、实现方便。
总的来说，就是在不影响集中器采集电表性能条件下，解决了移动信号覆盖问题。实现简单、方便施工、降低成本。
通过一种基于电力线高速载波通信技术解决移动信号覆盖盲区的方法，解决系统中产生的信号覆盖盲区。
除了抄表系统的集中器，其他通过GPRS/4G通信有盲区的设备系统，也可以通过该方法解决盲区问题。
GPRS/4G硬件模块外移到有信号的地方的集中器设备，可以扩展到类似使用GPRS/4G信号进行数据交互的系统中。
除了GPRS/4G无线通信，其他的无线通信比如5G通信，也可以通过这个方式，实现信号全覆盖。

Claims (7)

1.电力线载波通信系统在移动信号覆盖盲区通信的方法，其特征在于，
所述电力线载波通信系统包括延伸器主机、延伸器从机、通信单元和集中器；所述延伸器主机位于有移动信号的位置，所述通信单元位于所述延伸器主机上，以接收移动信号；所述延伸器主机通过电力线与所述延伸器从机连接；所述延伸器从机与所述集中器连接，以进行信息交互；所述方法包括：
所述延伸器主机将所述通信单元完成初始化的初始化结束信息通过所述电力线以电力载波的形式发送给所述延伸器从机；
所述延伸器从机将所述初始化结束信息发送给所述集中器；
所述集中器收到所述初始化结束信息后，发送建立信道连接申请给所述延伸器从机；
所述延伸器从机将所述建立信道连接申请发送给所述延伸器主机上的通信单元；
所述通信单元建立连接信道并通过原路将建立连接信道成功的应答发送给所述集中器，以通过所述信道进行数据传输。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：若所述通信单元建立连接信道失败，则所述集中器将按设定时间发送建立信道连接申请，直至成功建立连接。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述电力线为已有的电力线，从而利用已有的电力线作为数据通信的信道。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述通信单元为GPRS/4G硬件模块，位于所述延伸器主机上的GPRS/4G硬件模块与所述集中器原有的GPRS/4G硬件模块的结构一致。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：电力线通信信号在进行信息转发时产生的延迟小于所述集中器与所述通信单元之间的最大超时时间。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述延迟为毫秒级别，所述最大超时时间为秒级。
7.一种计算机可读存储介质，其存储有与计算设备结合使用的计算机程序，所述计算机程序可被处理器执行以实现根据权利要求1至6任一项所述方法。
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