CN110956795B - 一种基于电力线载波技术的电力数据采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了电力数据采集技术领域的一种基于电力线载波技术的电力数据采集方法，包括在用电户终端安装采集器，用于采集电力数据，采集的电力数据扩频后经嵌入有子信道自适应选择算法的调制器调制后输送至耦合单元，带有阻抗的耦合单元将电力数据耦合在电力线上，电力线通过中继器将电力数据传输给集中器，集中器将电力数据通过GPRS传输单元发送给总单元，总单元将电力数据解调，解调后的电力数据经总单元数据处理单元分类存储至大数据后台，本发明采用频段自适应方案，提升抗干扰能力，扩频技术与OFDM相结合的调制方式两者结合改善现有调制方式的抗干扰能力，提升电力数据采集可靠性。

Description

一种基于电力线载波技术的电力数据采集方法

技术领域

本发明涉及电力数据采集技术领域，具体为一种基于电力线载波技术的电力数据采集方法。

背景技术

在电力线载波抄表系统中，采集器是一种用于电力系统中的控制装置，其位 置处于电表和集中器之间，即：电表--采集器--集中器。采集器主要有三个功能：采集电表数据(如峰、谷、平不同时段的数据)、 保存、通过电力载波响应集中器的命令上传数据或向电表下传执行命令(如电表 有可以切断用户用电的功能)。目前，居民楼一般都是集中电表安装，即各户的电表都整齐并排地集中安装在一起。针对这种集中装表的情况，就可应用采集器来集中收集每块电表的数据，通常一个采集器就近安装，管理12块、32块或64块电表(可以根据电表 的数量选择不同型号的采集器)，然后通过电力载波把这些电表的数据上传给集中器。而集中器通常装在变压器附近，如配电室。而现有的基于电力线载波的电力数据采集随着变频空调、 微波炉等电器及电梯的使用普及，突发干扰对电力线通信系统的影响就显得非常突兀。或者由于电器设备的损坏连续发出某一频率的信号，这些都将对电力线系统造成很大的影响，影响通信可靠性。

基于此，本发明设计了一种基于电力线载波技术的电力数据采集方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于电力线载波技术的电力数据采集方法，以解决上述背景技术中提出的现有的基于电力线载波的电力数据采集突发干扰，和由于电器设备的损坏连续发出某一频率的信号，对电力线系统造成很大的影响，影响通信可靠性的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于电力线载波技术的电力数据采集方法，包括以下步骤：

S1：在用电户终端安装采集器，用于采集电力数据。

S2：采集的电力数据扩频后经嵌入有子信道自适应选择算法的调制器调制后输送至耦合单元。

S3：带有阻抗的耦合单元将电力数据耦合在电力线上。

S4：电力线通过中继器将电力数据传输给集中器。

S5：集中器将电力数据通过GPRS传输单元发送给总单元。

S6：总单元将电力数据解调。

S7：解调后的电力数据经总单元数据处理单元分类存储至大数据后台。

优选的，所述总单元统一下发数据采集指令，采集器接收指令后统一采集数据。

优选的，S2中，由扩频单元采用线性扩频方式对采集的电力数据进行扩频处理，线性扩频是指发送的数据脉冲信号的一个周期内,其载频的频率作线性变化。

优选的，S2中，所述调制器采用OFDM技术对电力数据进行调制处理，所述的调制处理为高速信息数据流通过串/并变换，分配到速率相对较低的若干相互正交的子信道中传输，对信号进行快速傅立叶变换来完成信号的调制。

优选的，S3中，所述电力数据经过数模转换后滤波通过带有阻抗功能的耦合单元将电力数据耦合在电力线上。

优选的，S1中，所述采集的电力数据包括当前电量、每日电量、每月用电量。

优选的，S4中，所述中继器用于将衰减的信号放大并与原数据保持一致，增大数据传输距离。

优选的，S2中，所述调制器嵌入子信道自适应选择算法，采用频段自适应方案，时常对子载波频点进行自适应调整。

优选的，S7中，所述总单元通过解调器将电力数据解调为二位数字信号后由总单元数据处理单元接收处理。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过采用频段自适应方案，提升抗干扰能力，扩频技术与OFDM相结合的调制方式，正交频分复用可以有效抵抗多径效应、子载波间干扰，并且频谱利用率高，扩频通信有抗窄带干扰和抗衰落的优异性能，将两者结合可以改善现有调制方式的抗干扰能力，消除突发干扰对电力线通信系统的影响，或者由于电器设备的损坏连续发出某一频率的信号，提升电力数据采集可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明信息采集结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种基于电力线载波技术的电力数据采集方法，包括以下步骤：

S1：在用电户终端安装采集器，用于采集电力数据。

S2：采集的电力数据扩频后经嵌入有子信道自适应选择算法的调制器调制后输送至耦合单元。

S3：带有阻抗的耦合单元将电力数据耦合在电力线上。

S4：电力线通过中继器将电力数据传输给集中器。

S5：集中器将电力数据通过GPRS传输单元发送给总单元。

S6：总单元将电力数据解调。

S7：解调后的电力数据经总单元数据处理单元分类存储至大数据后台。

其中，总单元统一下发数据采集指令，采集器接收指令后统一采集数据，S2中，由扩频单元采用线性扩频方式对采集的电力数据进行扩频处理，线性扩频是指发送的数据脉冲信号的一个周期内,其载频的频率作线性变化。S2中，所述调制器采用OFDM技术对电力数据进行调制处理，所述的调制处理为高速信息数据流通过串/并变换，分配到速率相对较低的若干相互正交的子信道中传输，对信号进行快速傅立叶变换来完成信号的调制。S3中，所述电力数据经过数模转换后滤波通过带有阻抗功能的耦合单元将电力数据耦合在电力线上。S1中，所述采集的电力数据包括当前电量、每日电量、每月用电量。S4中，所述中继器用于将衰减的信号放大并与原数据保持一致，增大数据传输距离。S2中，所述调制器嵌入子信道自适应选择算法，采用频段自适应方案，时常对子载波频点进行自适应调整。S7中，所述总单元通过解调器将电力数据解调为二位数字信号后由总单元数据处理单元接收处理。

本实施例的一个具体应用为：本发明通过总单元统一下发数据采集指令，采集器接收指令后，根据指令统一采集当前电量、每日电量或每月用电量，采集后的电力数据由扩频单元采用线性扩频方式对采集的电力数据进行扩频处理，线性扩频是指发送的数据脉冲信号的一个周期内，其载频的频率作线性变化。

电力数据经调制器嵌入子信道自适应选择算法，采用频段自适应方案，时常对子载波频点进行自适应调整，所述的自适应调整包括以下步骤，

步骤1，自适应选择算法基于功率最小原则，首先根据配电线路参数进行信道频率衰减仿真，筛选出信号衰减较小的频点，作为初始子载波；

步骤2，先发送信息方发送信道测试信号，信号发送功率强度由低到高依次增加，直至接收信息方能够收到信道测试信号并反馈初始通信信道质量信息，发送信息方分析初始各通道信号质量信息，从中选出 1~3 个信号质量最好的信道，作为握手信道；

步骤3，再发送信息方依次选择即将进行衰减测试的子载波频点，通过找到的握手信道将子载波频点信息发送给接收信息方；接收信息方按照发送信息方的通道信息配置本设备的各通道调制方式和频点，配置完成后发送确认信息给发送信息方；然后发送信息方开始发送新一轮子载波信道测试信号，接收方将各通道信号质量信息反馈给信息发送方，信息发送方筛选优质信道并进行保存；

步骤4，最后当 101 个子载波频点中仍有未被测试频点时，重复步骤 2和步骤 3，直至 101 个频点全部完成扫描，从中筛选优质子载波频点分配给 18 个载波通道；每相邻的三个子载波频点或者单个子载波频点可作为一个载波通道，当选择三个子载波频点作为一个载波通道时，3 个子载波频点均发送相同数据，以此冗余发送的方式来增加该通道数据的抗干扰能力；嵌入子信道自适应选择算法，进行载波通信频点自适应查找，增加抗干扰能力。

电力数据通过调制器采用OFDM技术对电力数据进行调制处理，所述的调制处理为高速信息数据流通过串/并变换，分配到速率相对较低的若干相互正交的子信道中传输，对信号进行快速傅立叶变换来完成信号的调制，频谱利用率高、抗多径干扰能力强、可有效克服频率选择性衰落。采用频段自适应方案，提升抗干扰能力，扩频技术与OFDM相结合的调制方式，正交频分复用可以有效抵抗多径效应、子载波间干扰，并且频谱利用率高，是目前应用最为广泛的调制方式。扩频通信有抗窄带干扰和抗衰落的优异性能，将两者结合可以改善现有调制方式的抗干扰能力。消除突发干扰对电力线通信系统的影响，或者由于电器设备的损坏连续发出某一频率的信号。

调制后的电力数据经过数模转换后滤波通过带有阻抗功能的耦合单元将电力数据耦合在电力线上，经电力线传输至中继器，中继器将衰减的信号放大并与原数据保持一致，增大数据传输距离，中继器传输给集中器后，通过GPRS传输单元发送给总单元，总单元通过解调器将电力数据解调为二位数字信号后由总单元数据处理单元接收处理。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.一种基于电力线载波技术的电力数据采集方法，包括以下步骤：

S1：在用电户终端安装采集器，用于采集电力数据；

S2：采集的电力数据扩频后经嵌入有子信道自适应选择算法的调制器调制后输送至耦合单元；

S3：带有阻抗的耦合单元将电力数据耦合在电力线上；

S4：电力线通过中继器将电力数据传输给集中器；

S5：集中器将电力数据通过GPRS传输单元发送给总单元；

S6：总单元将电力数据解调；

S7：解调后的电力数据经总单元数据处理单元分类存储至大数据后台；

S2中，所述调制器嵌入子信道自适应选择算法，采用频段自适应方案，时常对子载波频点进行自适应调整，所述的自适应调整包括以下步骤，

步骤1，自适应选择算法基于功率最小原则，首先根据配电线路参数进行信道频率衰减仿真，筛选出信号衰减较小的频点，作为初始子载波；

步骤2，先发送信息方发送信道测试信号，信号发送功率强度由低到高依次增加，直至接收信息方能够收到信道测试信号并反馈初始通信信道质量信息，发送信息方分析初始各通道信号质量信息，从中选出 1~3 个信号质量最好的信道，作为握手信道；

步骤3，再发送信息方依次选择即将进行衰减测试的子载波频点，通过找到的握手信道将子载波频点信息发送给接收信息方；接收信息方按照发送信息方的通道信息配置本设备的各通道调制方式和频点，配置完成后发送确认信息给发送信息方；然后发送信息方开始发送新一轮子载波信道测试信号，接收方将各通道信号质量信息反馈给信息发送方，信息发送方筛选优质信道并进行保存；

步骤4，最后当 101 个子载波频点中仍有未被测试频点时，重复步骤 2和步骤 3，直至101 个频点全部完成扫描，从中筛选优质子载波频点分配给 18 个载波通道；每相邻的三个子载波频点或者单个子载波频点可作为一个载波通道，当选择三个子载波频点作为一个载波通道时，3 个子载波频点均发送相同数据，以此冗余发送的方式来增加该通道数据的抗干扰能力；嵌入子信道自适应选择算法，进行载波通信频点自适应查找，增加抗干扰能力。

2.根据权利要求1所述的一种基于电力线载波技术的电力数据采集方法，其特征在于：所述总单元统一下发数据采集指令，采集器接收指令后统一采集数据。

3.根据权利要求1所述的一种基于电力线载波技术的电力数据采集方法，其特征在于：S2中，由扩频单元采用线性扩频方式对采集的电力数据进行扩频处理，线性扩频是指发送的数据脉冲信号的一个周期内,其载频的频率作线性变化。

4.根据权利要求1所述的一种基于电力线载波技术的电力数据采集方法，其特征在于：S2中，所述调制器采用OFDM技术对电力数据进行调制处理，所述的调制处理为高速信息数据流通过串/并变换，分配到速率相对较低的若干相互正交的子信道中传输，对信号进行快速傅立叶变换来完成信号的调制。

5.根据权利要求1所述的一种基于电力线载波技术的电力数据采集方法，其特征在于：S3中，所述电力数据经过数模转换后滤波通过带有阻抗功能的耦合单元将电力数据耦合在电力线上。

6.根据权利要求1所述的一种基于电力线载波技术的电力数据采集方法，其特征在于：S1中，所述采集的电力数据包括当前电量、每日电量、每月用电量。

7.根据权利要求1所述的一种基于电力线载波技术的电力数据采集方法，其特征在于：S4中，所述中继器用于将衰减的信号放大并与原数据保持一致，增大数据传输距离。

8.根据权利要求1所述的一种基于电力线载波技术的电力数据采集方法，其特征在于：S7中，所述总单元通过解调器将电力数据解调为二位数字信号后由总单元数据处理单元接收处理。

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