CN111435843A - 一种基于无线接口的高速载波cco通信模块及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力用户信息采集技术领域，具体涉及一种基于无线接口的高速载波CCO通信模块及方法。运维系统包括主站、集中器、高速载波CCO通信模块、电能表、运维设备、电力线，其中高速载波CCO通信模块包括集中器接口、数据处理、高速载波通信接口、无线通信接口、指示灯。运维方法为利用冗余链接号使得高速载波CCO通信模块新建一个服务端，然后维护设备可以通过无线方式以客户端身份登录高速载波CCO通信模块，对高速载波CCO通信模块进行问题排查和维护，这样节省了运维的人工成本；同时提高了运维的效率，有利于整个用电采集系统运行的稳定性和可靠性。

Description

一种基于无线接口的高速载波CCO通信模块及方法

技术领域

本发明涉及电力用户信息采集技术领域，具体涉及一种基于无线接口的高速载波CCO通信模块及方法。

背景技术

目前国家电网用电信息采集系统已经实现全面覆盖。但是作为一个涉及上亿通信模块，千万只通信终端的大系统，其故障的检修维护具有巨大工作。特别是终端和电能表分布于千家万户，维护这些设备需要现场勘察，分析问题，工作量巨大。用采系统出现的故障涉及电能表、本地通信模块、终端、远程通信模块。故障类型包括设备损坏、元件失效、软件异常、参数异常、接触不良、环境干扰。由于现场条件错综复杂，故障情况多，排查定位困难，会给技术人员排查问题造成诸多不利。综上所述，现阶段的维护方式对人力和时间都会造成很大的浪费，维护效率低下，这些问题得不到解决，全采集就是一纸空谈，用电信息采集建设的真正意义就大大缩水了。

已有的集中器上使用的高速载波通信模块的原理结构。如图1所示，载波通信模块基于PLC芯片采用包含校验的编码技术对待发信息进行编码，基于OFDM调制技术实现通信信号的生成。所生成的通信信号由PLC芯片输出后，经过功率放大器对信号进行放大，然后通过A相/B相/C相分别设置的收/发通道使能控制信号，选择打开A相/B相/C相对应的输出可控通道，再经过耦合电路，将载波信号耦合到电力线上。高速载波通信模块在接收信号时，可以同时通过A相、B相、C相收/发通道使能控制信号选择打开A相、B相、C相对应的输入可控通道，接收到的载波信号又经过滤波电路、限幅控制电路进入到PLC芯片内部。在PLC芯片内对接收信号进行信号变识、自适应增益控制、采样、OFDM解调，并基于纠错译码技术获得较低信噪比下的数据接收能力。该方案不存在维护服务端接口，给高速载波CCO通信模块进行问题排查和维护带来困难。

发明内容

为了克服上述技术问题的缺点，本发明提出了一种基于无线接口的高速载波CCO通信模块及方法，以集中器上现有的通信模块为基础，在原有的通道信号上以不影响集中器和主站正常交互为前提，利用冗余的本地链接通道为高速载波CCO通信模块新建一个维护服务端，然后维护设备可以通过无线通信方式以客户端身份登录高速载波CCO通信模块，对高速载波CCO通信模块进行问题排查和维护。

一种基于无线接口的高速载波CCO通信模块，该模块由本地通信管理部分通过高速载波通信接口将高速载波通信信号基于电力线实现收发，从而实现和台区内电能表的数据采集和本地通信，该模块的对集中器侧通信部分通过集中器接口和集中器实现通信，并将台区电能表数据通过集中器远程通信上报给主站，主站通过高速载波通信对电能表进行配置和控制。高速载波CCO通信模块包括集中器接口、数据处理、高速载波通信接口、无线通信接口、指示灯，其中的数据处理包括对集中器侧通信部分、本地通信管理部分、通信监视和存储部分、调试部分，运维设备通过无线方式与高速载波CCO通信模块进行通信并实现对远程通信通道和高速载波本地通信系统的运维监测和调试。

进一步，运维设备为掌机、手机、PAD、电脑。

进一步，无线通信接口包括GPRS、WIFI、蓝牙、NFC接口。

进一步，通信监视和存储部分为并行双备份存储方式。

进一步，调试部分具有模拟集中器报文功能，根据运维设备发送的调试指令与主站或智能表进行通信。

进一步，通信监视和存储部分通过定时读取本地通信管理部分的本地网络拓扑信息，对网络变化信息进行监视和记录。

一种基于无线接口的高速载波CCO通信模块的运维方法，其特征在于：包括以下步骤，

1-1：由运维设备通过该模块向集中器发送安全认证信息，集中器通过远程通信请求主站的运维授权；

1-2：主站通过安全认证机制，通过经过集中器和高速载波CCO通信模块授权运维设备读取数据；

1-3：运维设备连接高速载波CCO通信模块

1-4：运维设备读取高速载波CCO通信数据。

进一步，运维设备发送安全认证信息为用户名、密码。

进一步，高速载波CCO通信模块通过集中器访问协议，能够读取集中器和主站通信参数、发送测试报文检验远程通信状态和信道质量。

进一步，高速载波CCO通信模块维护包括故障监控与排查、程序升级。

进一步，高速载波CCO通信模块程序升级包括以下步骤，

3-1：接收升级文件首段；

3-2：保存文件类型、版本信息；

3-3：继续接收、并保存升级文件；

3-4：判断升级文件是否接收完整，如果是，转下一步，如果否，转步骤3-3；

3-5：判断升级文件校验是否正确，如果是，转下一步，如果否，结束；

3-6：升级文件。

本发明的技术方案可以实现不去现场进行维护，节省了运维的人工成本；同时提高了运维的效率，有利于整个用电采集系统运行的稳定性和可靠性。

附图说明

图1是现有技术高速载波CCO通信模块的结构框图

图2是本发明基于无线接口的高速载波CCO通信模块的结构框图

图3是本发明并行双备份存储的结构框图

图4是本发明调试部分解析通信协议的流程图

图5是本发明基于无线接口的高速载波CCO通信模块的运维方法的流程图

图6是本发明高速载波CCO通信模块程序升级的流程图。

具体实施方式

本发明一种基于无线接口的高速载波CCO通信模块，如图2所示。其运维环境包括主站、集中器（含有远程通信模块）、高速载波CCO通信模块、电能表、运维设备、电力线。集中器通过GPRS、CDMA与主站通信；集中器和智能表内安装有宽带载波通信模块，集中器中安装的高速载波CCO通过模块作为信号头端，电能表中安装的高速载波STA通过模块作为信号终端，信号头端与信号终端之间通过OFDM电力线载波信号进行电力线宽带载波通信；运维设备通过无线通信接口与高速载波CCO通信模块进行通信；高速载波CCO通信模块通过集中器接口与集中器连接，集中器接口为插针连接件，国家电网对插针的具体形式和管脚定义有相应的标准。

基于无线接口的高速载波CCO通信模块，由本地通信管理部分通过高速载波通信接口将高速载波通信信号基于电力线实现收发，从而实现和台区内电能表的数据采集和本地通信，该模块的对集中器侧通信部分通过集中器接口和集中器实现通信，并将台区电能表数据通过集中器远程通信上报给主站，主站通过高速载波通信对电能表进行配置和控制。

高速载波CCO通信模块包括集中器接口、数据处理、高速载波通信接口、无线通信接口、指示灯，其中的数据处理包括对集中器侧通信部分、本地通信管理部分、通信监视和存储部分、调试部分，运维设备通过无线方式与所述的高速载波CCO通信模块进行通信并实现对远程通信通道和高速载波本地通信系统的运维监测和调试

通信监视和存储部分用于监视信号强度、网络注册状态以及信息存储。通信监视和存储部分为双存储模块，在运维人员进行现场调试时，需要清除已经存储的信息，将对供电局产生不良影响，为此采取两个独立的通信监视和存储部分。在进行运维调试时，一个通信监视和存储部分保持原有数据，另一个通信监视和存储部分清空，用于存储运维调试信息；在正常运行时，进行并行存储，实现数据的备份，防止因一个通信监视和存储部分的损坏或者误操作引起数据丢失，提高系统可靠性。

通信监视和存储部分采用并行双备份存储，结构框图如图3所示，把两个FLASH存储芯片集成在一块电路板上，在该模块上，两块芯片通过严格布局布线分别放置在电路板的顶层和底层，使得两块芯片集成在一个模块上，在数据存储时，通过同一数据接口总线和控制总线不断切换，将数据写入两块存储芯片，实现数据单板并行双备份存储。这种设计方案使得FLASH控制逻辑简洁。

通信监视和存储部分可以通过定时读取本地通信管理部分的本地网络拓扑信息，对网络变化信息进行监视和记录。

调试部分具有模拟集中器报文功能，根据运维设备发送的调试指令与主站或智能表进行通信。

调试部分模拟集中器报文功能的过程如下：

调试部分所模拟的集中器报文功能，根据运维设备发送的调试指令通过上行信道与主站进行通信，通过下行信道与智能表进行通信，按照主站指令抄收用户的表计数据，并向主站发回数据；

调试部分所模拟的集中器报文功能，可以向主站传送的数据包括电能量数据、非电能量数据；

电能量数据包括当前表底、按用户选定的巡测周期记录的表底或电量、月末峰谷平电量、累计总电量和最大需量；

非电能量数据包括电流、电压、有功功率、四象限无功功率、pt缺相、ct断线、失电失压事件信息、主站和集中器交互信息中需要记录的关键信息、主站下发档案信息、可配置定期获取调试的信息（如定期获取网络拓扑）、定期自动获取信息。

调试部分还可以同时用于解析通信协议、用于数据统计分析。

调试部分解析通信协议的过程如图4所示，具体如下：

①查找帧结构，之后进入步骤②；

②根据帧结构划分数据域，之后进入步骤③；

③根据划分出的数据域解析出控制域和AFN，之后进入步骤④；AFN表示数据帧类型;

④根据控制域和AFN查找对应的报文格式，之后进入步骤⑤；

⑤根据报文格式解析出数据单元标识，之后进入步骤⑥；

⑥查找具体数据单元的数据代表的意义。

调试部分进行数据分析的过程如下：计算抄表成功率、抄表效率、抄表成功率波动，并将该分析结果下发给运维设备。

调试部分进行数据分析的过程如下：将异常数据进行过滤，异常数据包括，停上电时间无法匹配、上电时间早于停电时间，停电时间过短（小于3分钟）、停电时间超长（大于2天）、停电时间为空或者乱码，对于异常数据，模拟集中器不进行主动上报。

指示灯包括电源指示灯、无线网络链路状态灯、数据通信指示灯。

电源指示灯，红色，灯亮表示高速载波CCO通信模块上电，灯灭表示高速载波CCO通信模块失电。无线网络链路状态指示灯，绿色，闪烁表示公网有数据交换。数据通信指示灯，红绿两色，红灯闪烁表示高速载波CCO通信模块接收数据，绿灯闪烁表示高速载波CCO通信模块发送数据。

无线通信接口为GPRS、WIFI、蓝牙、NFC接口。

运维设备为掌机、手机、PAD、电脑。

基于无线接口的高速载波CCO运维系统的方法，流程如图5所示，步骤如下：

1-1：由运维设备通过该模块向集中器发送安全认证信息，集中器通过远程通信请求主站的运维授权；

1-2：主站通过安全认证机制，通过经过集中器和高速载波CCO通信模块授权运维设备读取数据；

1-3：运维设备连接高速载波CCO通信模块

1-4：运维设备读取高速载波CCO通信数据。

其中：

运维设备向集中器发送安全认证信息，认证消息指用户名、密码。

高速载波CCO通信模块作为服务端建立TCP连接运维设备，包括以下步骤：

2-1：设置本地通信管理部分的通信信道1的链接号net1为TCP服务端参数，使得高速载波CCO通信模块以TCP客户端身份与智能表进行正常交互，实现用电信息的采集；

2-2：设置本地通信管理部分的通信信道2的链接号net2为TCP服务端参数，且net1≠net2，设置成功后，高速载波CCO通信模块作为TCP服务端侦听相应端口，等待其他客户端访问；

2-3：运维设备以TCP客户端的身份对高速载波CCO通信模块进行访问，对高速载波CCO通信模块进行维护。

其中：

高速载波CCO通信模块维护包括故障监控与排查、程序升级。

高速载波CCO通信模块程序升级的流程图如图6所示，步骤如下：

3-1：接收升级文件首段；

3-2：保存文件类型、版本信息；

3-3：继续接收、并保存升级文件；

3-4：判断升级文件是否接收完整，如果是，转下一步，如果否，转步骤3-3；

3-5：判断升级文件校验是否正确，如果是，转下一步，如果否，结束；

3-6：升级文件。

Claims (10)

1.一种基于无线接口的高速载波CCO通信模块，该模块由本地通信管理部分通过高速载波通信接口将高速载波通信信号基于电力线实现收发，从而实现和台区内电能表的数据采集和本地通信，该模块的对集中器侧通信部分通过集中器接口和集中器实现通信，并将台区电能表数据通过集中器远程通信上报给主站，主站通过高速载波通信对电能表进行配置和控制，该模块的特征在于：所述的高速载波CCO通信模块包括集中器接口、数据处理、高速载波通信接口、无线通信接口、指示灯，其中的数据处理包括对集中器侧通信部分、本地通信管理部分、通信监视和存储部分、调试部分，运维设备通过无线方式与所述的高速载波CCO通信模块进行通信并实现对远程通信通道和高速载波本地通信系统的运维监测和调试。

2.根据权利要求1所述的一种基于无线接口的高速载波CCO通信模块，其特征在于：所述的运维设备为掌机、手机、PAD、电脑。

3.根据权利要求1所述的一种基于无线接口的高速载波CCO通信模块，其特征在于：所述的无线通信接口包括GPRS、WIFI、蓝牙、NFC接口。

4.根据权利要求1所述的一种基于无线接口的高速载波CCO通信模块，其特征在于：所述的通信监视和存储部分为并行双备份存储方式。

5.根据权利要求1所述的一种基于无线接口的高速载波CCO通信模块，其特征在于：所述的调试部分具有模拟集中器报文功能，根据所述的运维设备发送的调试指令与所述的主站或智能表进行通信。

6.根据权利要求5述的一种基于无线接口的高速载波CCO通信模块，其特征在于：所述的通信监视和存储部分通过定时读取本地通信管理部分的本地网络拓扑信息，对网络变化信息进行监视和记录。

7.一种基于无线接口的高速载波CCO通信模块的运维方法，其特征在于：包括以下步骤，

1-1：由运维设备通过该模块向集中器发送安全认证信息，集中器通过远程通信请求主站的运维授权；

1-2：主站通过安全认证机制，经过集中器和高速载波CCO通信模块授权运维设备读取数据；

1-3：运维设备连接高速载波CCO通信模块；

1-4：运维设备读取高速载波CCO通信数据。

8.根据权利要求7所述的一种基于无线接口的高速载波CCO通信模块的运维方法，其特征在于：所述的运维设备发送安全认证信息为用户名、密码。

9.根据权利要求7所述的一种基于无线接口的高速载波CCO通信模块的运维方法，其特征在于：所述的高速载波CCO通信模块通过集中器访问协议，能够读取集中器和主站通信参数、发送测试报文检验远程通信状态和信道质量。

10.根据权利要求9所述的一种基于无线接口的高速载波CCO通信模块的运维方法，其特征在于：所述的高速载波CCO通信模块程序升级包括以下步骤，

3-1：接收升级文件首段；

3-2：保存文件类型、版本信息；

3-3：继续接收、并保存升级文件；

3-4：判断升级文件是否接收完整，如果是，转下一步，如果否，转步骤3-3；

3-5：判断升级文件校验是否正确，如果是，转下一步，如果否，结束；

3-6：升级文件。

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