CN112071050A - 集中器终端及用电数据采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集中器终端及用电数据采集系统，所述集中器终端包括处理器芯片，以及与所述处理器芯片相连的RS485通讯接口、载波通信模块和无线通信模块；所述RS485通讯接口用于与电能表相连，采集各电能表的实时用电信息，并发送至处理器芯片；所述处理器芯片对接收到的实时用电信息处理后，分别通过载波通信模块和无线通信模块上传至不同终端，实现实时用电信息的双发。本发明能够实现更高精度、更高频率的分钟级用电信息采集，为用电信息的高速实时采集，为能源管理、负荷控制提供了数据支持。

Description

集中器终端及用电数据采集系统

技术领域

本发明属于数据采集技术领域，具体涉及一种集中器终端及用电数据采集系统。

背景技术

目前，国内针对居民用电数据的抄表技术中，主要包括有线抄表和无线抄表。有线抄 表技术由于需要提前进行布线施工，一方面需要耗费大量的人力，另一方面还会消耗高昂 的布线施工成本，使得其实用性大打折扣。因此，发展无线远传抄表技术就成为了今后远 传抄表这一领域中的必然发展趋势。

集中器作为连接终端、计算机或通信设备的中心连接点设备，是无线远传抄表技术中 的核心。由于国内外各企业远传抄表所使用的技术差异较大，各企业所生产的集中器均用 于配套自己的远传抄表系统，没有互换性。一般来说，从功能层面来讲集中器的基本组成 和电路框图还是大致相同的，即一般包括电源、处理器、存储器、无线通信模块等。

现有集中器在用电信息采集中，存在以下问题：

(1)用电数据只能通过集中器无线通信模块上传，上行通道只支持一路通道，不支持用电数据的双向发送，不便于管理者对用电数据的汇总分析。

(2)无法实现用电数据的分钟级采集，即高精度和低时延的信息采集；对负荷的快速变化无法做到实时响应。

(3)集中器安装环境通常在居民楼道等地，信号弱、通信质量差。不能满足大流量的用电数据传输，只能实现少量的数据传输，且稳定性差，无法保证数据传输的可靠性， 不利于能源互联网的发展。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种集中器终端及用电数据采集系统，能够实现更高精度、 更高频率的分钟级用电信息采集，为用电信息的高速实时采集，为能源管理、负荷控制提 供了数据支持。

为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

第一方面，本发明提供了一种集中器终端，包括处理器芯片，以及与所述处理器芯片 相连的RS485通讯接口、载波通信模块和无线通信模块；

所述RS485通讯接口用于与电能表相连，采集各电能表的实时用电信息，并发送至处 理器芯片；

所述处理器芯片对接收到的实时用电信息处理后，分别通过载波通信模块和无线通信 模块上传至不同终端，实现实时用电信息的双发。

第二方面，本发明提供了一种用电数据采集系统，包括：

电能表；

集中器终端，包括处理器芯片，以及与所述处理器芯片相连的RS485通讯接口、载波 通信模块和无线通信模块；所述RS485通讯接口与电能表相连，采集电能表的实时用电信 息，并发送至处理器芯片；

边缘物联代理设备，与所述载波通信模块之间采用HPLC高速宽带载波通信；

物联管理平台，与所述边缘物联代理设备相连；

用电信息采集主站系统，与所述无线通信模块无线相连；

所述处理器芯片对接收到的实时用电信息处理后，部分实时用电信息通过载波通信模 块经边缘物联代理设备上传至物联管理平台，部分实时用电信息通过无线通信模块上传至 用电信息采集主站系统。

可选地，所述边缘物联代理设备中设有CCO载波模块，所述CCO载波模块可与若干个载波通信模块进行双向并发的载波通讯。

可选地，所述处理器芯片发送采集请求报文给电能表，并等待指定时间，直至接收到 电能表返回的响应报文；若超时接收不到响应报文，则重新发送采集请求报文，并等待接 收响应报文；若超过预设的重新发送采集请求报文次数后，仍然接收不到响应报文，则放 弃本次采集。

可选地，每个电能表均有各自的地址编码，集中器终端与各电能表之间的通信链路的 建立与解除均由集中器终端发出的信息帧来控制。

可选地，所述集中器终端的处理器芯片中包括：主控单元，以及与主控单元相连的参 数配置单元、工作时序控制单元、命令交互单元和数据存储单元；

所述参数配置单元用于进行通讯参数、工作时序参数、命令交互参数的查询和配置；

所述工作时序控制单元不断检测主控单元I/O接口信号，当收到主控单元启动或复位 的信号，则依据预置集中器时序相关参数决定是否对无线通信模块进行复位操作，然后根 据预置的匹配方案初始化无线通信模块的参数，待无线通信模块启动完成后，通过命令交 互单元使主控单元与无线通信单元进行命令交互；

所述命令交互单元预置有命令交互参数和命令列表，对不同的集中器命令进行相应解 析，并以集中器识别的方式进行回复；

所述数据存储单元具有存储数据和读写数据的功能，用于临时存储将采集到的数据。

可选地，所述边缘物联代理设备与载波通信模块基于376.2协议进行通讯；所述用采 主站与无线通信模块基于376.1协议进行通讯；所述RS485通讯接口与电能表之间基于645 协议进行通讯。

可选地，所述集中器终端对电能表的实时用电数据进行实时分钟级采集，采集的数据 包括：当前正向有功功率、当前反向有功功率、上一次日冻结时间、上一次日冻结正向有 功电能、上一次日冻结反向有功电能、三相电压、三相电流、有功功率、功率因数、运行状态字。

可选地，对于不同的采集任务，所述集中器终端被设置为在不同时间执行不同的采集 任务。

可选地，所述集中器终端中的处理器芯片将不同种类的数据保存为不同的时间长度。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明中的集中器终端及用电数据采集系统，通过载波通信单元与上级设备边缘物联 代理设备实时通信，实现了用电信息数据的边缘汇聚，为用电数据的边缘分析和处理提供 了数据支持；还通过无线通信单元，与用采主站建立无线通信连接，负责定时读取电表终 端数据、系统的命令传送、数据通讯、网络管理、事件记录、数据的横向传输等功能，实现了用电信息在国网营销侧的采集运用，最终实现通过不同接口，将用电信息数据根据控制命令，按照不同的协议、不同的采集周期分别发送给不同的上级设备。

本发明中的集中器终端及用电数据采集系统，是远程集中抄表系统的中心管理设备和 控制设备，通过对集中器终端电力数据采集、数据存储的优化改进，实现了对电能表数据 的高频次采集，对电能表信息完成分钟级采集并存储。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发 明作进一步详细的说明，其中：

图1是本发明一种实施例的集中器终端的硬件结构图，用于展示了集中器终端的内部 结构和主要工作单元；

图2为本发明一种实施例的用电数据采集系统的整体结构示意图，用于展示用电数据 采集系统中各个终端及系统连接、通信方式。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进 行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于 限定本发明的保护范围。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

实施例1

本发明实施例中提供了一种集中器终端，如图1所示，包括处理器芯片，以及与所述 处理器芯片相连的RS485通讯接口、载波通信模块和无线通信模块；

所述RS485通讯接口用于与电能表相连，采集各电能表的实时用电信息，并发送至处 理器芯片；

所述处理器芯片对接收到的实时用电信息处理后，分别通过载波通信模块和无线通信 模块上传至不同终端，实现实时用电信息的双发。

在具体实施过程中，所述实时用电信息包括但不限于电压、电流、有功功率、无功功 率、功率因数、有功最大需量及发生时间、正反向有功电能示值(总、各费率)、正向反 向无功电能示值、四象限无功电能示值、电能表的状态量及事件记录、终端的状态量及事 件记录、各电能表的实时电能示值、日零点冻结电能示值、抄表日零点冻结电能示值。

所述集中器终端采集电能表实时用电信息的方式可以为实时采集、定时自动采集或自 动补抄，具体地：

所述集中器终端的采集任务分为：1分钟级数据采集、15分钟数据采集、日冻结数据 采集、月冻结数据采集。其中，分钟级数据采集，是根据工业物联网的发展需要，以及综合能源服务需要开发。

所述载波通信模块可以选用STA载波模块，所述集中器终端基于STA载波模块，对电能表的用电数据通过485接口实现分钟级采集，分钟级采集数据通过STA载波模块实时上报。

本发明实施例中的集中器终端的实时用电信息按照以下要求进行本地存储：

对实时用电信息进行分类存储，如日冻结数据、抄表日冻结数据、曲线数据、历史月 数据等。

存储容量不低于32MBit(4MBytes)；

分类存储每个电能表的31个日零点(次日零点)冻结电能数据，12个月末零点(每月1日零点)冻结电能数据，以及10个重点用户10天的24个整点电能数据。重点用户 可以按要求选定。

电能表运行状况监测：监视电能表运行状况，当电能表发生参数变更、时钟超差或故 障时，记录事件发生时间和异常数据。

1)对于1分钟和15分钟采集任务，集中器终端只保存当前数据，不保存历史数据。

2)对于15分钟曲线任务，集中器终端保存10天的历史数据。

3)对于60分钟事件数据采集，集中器终端只保存最近256条带时标的事件数据(循环覆盖)。

4)对于日冻结采集任务，集中器终端保存31天的历史数据。

5)对于月冻结采集任务，集中器终端保存12个月的历史数据。

3、采集任务执行时刻：

集中器终端各采集任务的采集时刻如下，按照采集任务优先级排序如下：

1)15分钟采集任务在每一小时的0、15、30和45分整分时刻发起采集任务；

2)日冻结采集任务在每日0时15分时刻发起采集任务；

3)月冻结采集任务在每日0点和奇数整点后1分钟时刻发起采集任务；

4)60分钟事件采集任务在整时时刻发起采集任务；

5)1分钟采集任务在整分时刻发起采集任务。

当集中器终端一次采集任务失败后，应执行以下补采策略。

1)考虑到1分钟采集任务、15分钟采集任务和60分钟事件采集任务的实时性要求，集中器终端在一次采集任务失败后，不再另行补采；

2)日冻结采集任务失败后，在第二天采集日冻结数据时执行补采(第二天采两天的 数据)；如果第二天补采仍然失败，则在第三天采集日冻结数据时执行补采，若仍然失败， 则放弃该日的日冻结数据；

3)月冻结采集任务无论是否已经采集到数据，都会在每天的奇数整点后第一分钟时 采集再次执行月冻结采集任务。

5、停电重启的补采策略：立即执行月冻结、日冻结任务和60分钟事件任务，然后按照正常采集策略开展采集任务。

参数设置和查询功能：

时钟召测和对时功能：集中器终端具有计时单元，计时单元的日计时误差≤±1s/d。 集中器终端可接收主站或本地手持设备的时钟召测和对时命令，能通过本地信道对系统内 采集器进行广播对时或对电能表进行广播校时。

终端参数设置和查询：可主站远程查询或手持设备本地设置和查询下列参数，

(1)集中器终端档案，如采集点编号等；

(2)集中器终端通信参数，如主站通讯地址(包括主通道和备用通道)、通信协议、IP地址、振铃次数、通信路由等。

(3)抄表参数：可远程或本地设置和查询抄表方案，如集中器采集周期、抄表时间、采集数据项等。

事件记录

集中器终端能够根据设置的事件属性，将事件按重要事件和一般事件分类记录。事件 包括终端参数变更、抄表失败、终端停/上电，电能表时钟超差等。

当集中器终端采用双工传输信道时，集中器终端能够主动向主站发送告警信息；当采 用不具有主动上报的远程信道时，集中器终端在应答主站抄读电能量数据时将请求访问位 (ACD)置1，请求主站访问。

本地功能

本地状态指示：应有电源、工作状态、通信状态等指示。

本地维护接口：支持手持设备设置参数和现场抄读电能量数据，有权限和密码管理等 安全措施，防止非授权人员操作。

本地扩展接口：可抄读台区考核表数据，可支持用于配变监测的交采装置和无功补偿 装置进行通信。

集中器终端维护

自检和异常记录：集中器终端可自动进行自检，发现设备(包括通信)异常时有事件 记录和告警功能。

初始化：集中器终端接收到主站下发的初始化命令后，分别对硬件、参数区、数据区 进行初始化，参数区置为缺省值，数据区清零，控制解除。

远程软件升级：集中器终端支持主站对集中器终端进行远程在线软件下载升级，并支 持断点续传方式，但不支持短信通信升级。

实施例2

电能表；

集中器终端，包括处理器芯片，以及与所述处理器芯片相连的RS485通讯接口、载波 通信模块和无线通信模块；所述RS485通讯接口与电能表相连，采集电能表的实时用电信 息，并发送至处理器芯片；

边缘物联代理设备，与所述载波通信模块之间采用HPLC高速宽带载波通信；

物联管理平台，与所述边缘物联代理设备相连；

用电信息采集主站系统，与所述无线通信模块无线相连；

所述处理器芯片对接收到的实时用电信息处理后，部分实时用电信息通过载波通信模 块经边缘物联代理设备上传至物联管理平台，部分实时用电信息通过无线通信模块上传至 用电信息采集主站系统。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述边缘物联代理设备中设有CCO载波模 块，所述CCO载波模块可与若干个载波通信模块进行双向并发的载波通讯。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述处理器芯片发送采集请求报文给电能 表，等待指定时间，直至接收到电能表返回的响应报文；若超时接收不到响应报文，则重复发送采集请求报文，并等待接收响应报文；若超过预设的重复发送采集请求报文次数后，仍然接收不到响应报文，则放弃本次采集。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，每个电能表均有各自的地址编码，集中器终 端与各电能表之间的通信链路的建立与解除均由集中器终端发出的信息帧来控制。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述集中器终端的处理器芯片中包括：主控 单元，以及与主动单元相连的参数配置单元、工作时序控制单元、命令交互单元、数据存 储单元和电源管理单元；所述RS485通讯接口、载波通信模块和无线通信模块均与主动单 元相连；

所述参数配置单元用于进行通讯参数、工作时序参数、命令交互参数的查询和配置； 所述工作时序控制单元不断检测主控单元I/O接口信号，当收到主控单元启动或复位的信 号，则依据预置集中器时序相关参数决定是否对无线通信模块进行复位操作，然后根据预 置的匹配方案初始化无线通信模块的参数，待无线通信模块启动完成后，通过命令交互单 元使集中器与4G通信单元进行命令交互。

所述命令交互单元预置有命令交互参数和命令列表，对不同的集中器命令进行相应解 析，并以集中器识别的方式进行回复。数据存储单元，具有存储数据和读写数据的功能， 能够将采集到的数据临时存储。电源管理单元，能提供集中器所需要的、所有的、多档次 而各不相同电压的电源，同电压的能源供给不同的工作单元，像主控单元、通信单元、交互单元等，使这些单元能够正常工作。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述边缘物联代理设备与载波通信模块基于 376.2协议进行通讯；所述用采主站与无线通信模块基于376.1协议进行通讯；所述RS485 通讯接口与电能表之间基于645协议进行通讯。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述集中器终端对电能表的实时用电数据进 行实时分钟级采集，采集的数据包括：当前正向有功功率、当前反向有功功率、上一次日 冻结时间、上一次日冻结正向有功电能、上一次日冻结反向有功电能、三相电压、三相电流、有功功率、功率因数、运行状态字。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，对于不同的采集任务，所述集中器终端被设 置为在不同时间执行不同的采集任务。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述集中器终端中的处理器芯片将不同种类 的数据保存为不同的时间长度。

下面对本发明实施例中用电数据采集系统的各个功能进行详细说明。

1、用电数据采集-集中器终端通过RS485通讯接口采集电能表的数据

集中器终端的下行通信具备RS485通讯接口，每路485支持32块电能表抄读。RS485通讯接口可通过参数配置作为测试接口或抄表接口。使用RS485通讯接口进行测试时，集中器终端需关闭主动上报功能，数据由主站召测。

集中器终端一次采集任务的执行过程为：

1)发送采集请求报文给电能表；

2)等待指定一个时间(一般为4s)，直至接收到电能表返回的响应报文；

3)若超时接收不到响应报文，则重复发送采集请求报文，并等待接收响应报文；超时 重复发送的次数为2次。

若3次发送采集请求报文后仍然接收不到电能表返回的响应报文，则放弃本次采集， 本次采集任务失败。因此，集中器一次采集任务失败是指：连续发送3次采集请求报文，仍然没有收到响应报文。

RS485通讯接口为主-从结构的半双工通信方式。集中器终端为主站，多功能电能表为 从站。每个电能表均有各自的地址编码。通信链路的建立与解除均由主站发出的信息帧来 控制。每帧由帧起始符、从站地址域、控制码、数据域长度、数据域、帧信息纵向校验码及帧结束符7个域组成。每部分由若干字节组成。

每字节含8位二进制码，传输时加上一个起始位(0)、一个偶校验位和一个停止位(1)， 共11位。D0是字节的最低有效位，D7是字节的最高有效位。先传低位，后传高位。

帧起始符68H，标识一帧信息的开始。

地址域由6个字节构成，每字节2位BCD码，地址长度可达12位十进制数。每块 表具有唯一的通信地址，且与物理层信道无关。当使用的地址码长度不足6字节时，高 位用“0”补足6字节。通信地址999999999999H为广播地址，只针对特殊命令有效，如 广播校时、广播冻结等。广播命令不要求从站应答。地址域支持缩位寻址，即从若干低位 起，剩余高位补AAH作为通配符进行读表操作，从站应答帧的地址域返回实际通信地址。 地址域传输时低字节在前，高字节在后。

控制码包含：传送方向、从站应答标志、后续帧标志、功能码。

数据域长度。数据域包括数据标识、密码、操作者代码、数据、帧序号等，其结构随控制码的功能而改变。传输时发送方按字节进行加33H处理，接收方按字节进行减33H处理。

校验码，从第一个帧起始符开始到校验码之前的所有各字节的模256的和，即各字节二进制算术和，不计超过256的溢出值。

结束符标识一帧信息的结束。

2.无线通信模块上传用电数据

无线通信模块是电力用户用电信息采集系统主站和采集终端之间进行数据传输的通 道。本发明实施例中选用4G通信单元，安装在集中器上，模块由如下单元组成，主控单元、参数配置单元、工作时序控制单元、命令交互单元、无线通信单元、数据存储单元和 电源单元。4G通信单元将射频模块、基带模块集成，完成无线接收、发射、基带信号处理 功能。软件支持语音拨号、短信收发、拨号联网等功能。4G通信单元通过高速联网，将所 有终端业务数据及设备运行状态实时传输到用采主站，通过管理监控平台，实时监测终端 设备运行状态，并可及时排查设备故障。在运营成本、运营规模、服务时效等多方面大大 提升了效率。参数配置单元由芯片构成，主控单元、工作时序控制单元和命令交互单元集 成在MCU芯片中，4G通信单元由4G LTE芯片构成；所述主控单元与参数配置单元、4G通 信单元和数据存储单元进行连接；工作时序控制单元通过I/O接口与集中器连接；命令交 互单元通过串口与集中器连接；4G通信单元通过移动网络与主站进行通信连接；电源单元 由电源管理芯片构成，与主控单元连接。

参数配置单元用于进行通讯参数、工作时序参数、命令交互参数的查询和配置。工作 时序单元根据不同的集中器设置不同的上电/复位信号处理超时时间，以同步所有集中器 时序。工作时序单元具备异常情况判定单元，并根据预置的参数处理异常通信流程。通信 模块安装在集中器后，工作时序控制单元不断检测集中器I/O接口信号，收到集中器启动 或复位信号，依据预置集中器时序相关参数决定是否对4G通信单元进行复位操作，并协调集中器与4G模块的工作时序，然后根据预置的匹配方案进行4G模块通信参数的初始化工作，并检测4G通信单元是否启动，待4G通信单元启动完成，工作时序控制单元便建立 了集中器与4G通信单元的连接，通过命令交互单元使集中器与4G通信单元进行命令交互。 命令交互单元预置有命令交互参数和命令列表，对不同集中器的命令进行相应解析，并以 集中器识别的方式进行回复。

通信帧格式、数据编码及传输规则如下：帧的基本单元为8位字节。链路层传输顺序 为低位在前，高位在后；低字节在前，高字节在后。每帧包括，起始字符(68H)、长度L、 长度L、起始字符(68H)、控制域C、地址域A、链路用户数据、校验和CS、结束字符(16H)。

传输规则为：线路空闲状态为二进制1。帧的字符之间无线路空闲间隔；两帧之间的 线路空闲间隔最少需33位。如按e)检出了差错，两帧之间的线路空闲间隔最少需33位。帧校验和(CS)是用户数据区的八位位组的算术和，不考虑进位位。

接收方校验：

1)对于每个字符：校验起动位、停止位、偶校验位。

2)对于每帧：检验帧的固定报文头中的开头和结束所规定的字符以及协议.标识位； 识别2个长度L；每帧接收的字符数为用户数据长度L1+8；帧校验和；结束字符；校验出一个差错时，线路空闲间隔；

3)若这些校验有一个失败，舍弃此帧；若无差错，则此帧数据有效

集中器收集各采集终端或电能表的数据，并进行处理储存，同时和主站或手持设备进 行数据交换。

3、基于载波通信模块的用电数据上传

载波通信模块的通信介质是动力电缆，是一种在低压电力线上进行数据传输的宽带电 力线载波技术，本发明实施例中选用STA载波通信模块。宽带电力线载波通信网络则是以 电力线作为通信媒介，实现低压电力用户用电信息汇聚、传输、交互的通信网络。

1)载波注册：STA载波通信模块实现功能为注册上线，即作为STA载波通信模块与CCO载波模块通信前，必须在CCO载波模块侧进行注册登记，具有认证的能力；能够拒绝 非法STA载波通信模块的接入，确保只有合法接入的STA载波通信模块才能与CCO载波模 块建立安全的通信链接。

组网架构：HPLC载波组网与窄带载波通讯方案类似，STA载波通信模块(即宽带载波 通信模块-终端)插入集中器侧，CCO载波模块插入上级边缘物联代理设备侧(即宽带载波 通信模块-头端)，双方通过电力线载波信号进行通讯。

组网步骤：集中器终端配置宽带载波子节点STA载波通信模块，为上级设备配置主节 点CCO载波模块。台区用户档案信息下发给集中器上级边缘物联代理设备，物联代理收到 下发的档案信息后，先和CCO载波模块进行档案同步，档案同步成功后，CCO载波模块根据档案信息对STA载波通信模块进行组网并配置组网信息，根据各STA载波通信模块与CCO载波模块之间的路由关系，为各STA载波通信模块分配载波通信地址。

集中器终端将下连的电能表地址进行组合，汇总成电能表档案，下载进集中器终端中。 按照如下表格：

序号	测量点序号	电能表地址	备注
				1	1	1534568064
2	2	1534568004
				…	…	…	…
25	27	1534718310
				26	28	1534719497

以电能表档案中测量点序号为1的电能表地址，作为集中器终端的STA载波通信地址； 上级边缘物联代理设备中同时保存有同样的电能表档案，自动识别载波环境下的STA载波 地址，完成载波注册。CCO载波模块根据配置档案信息对STA载波通信模块进行组网并配 置组网信息，根据各STA载波通信模块与CCO载波模块之间的路由关系，为各STA分配时隙号以进行通信。

2)载波组网失败策略：如果集中器终端的STA载波通信模块未能与上级边缘物联代 理设备中的CCO载波模块组网成功，设定2分钟后集中器终端会对STA载波通信模块进行复位，再次尝试载波组网。

备注：测量点序号用于载波通信，在同一个电能表档案中，测量点序号不能重复；测 量点序号可以间断排列。

3)地址主动上报：STA载波通信模块上电后，能够获取地址并在注册上线的过程中， 将地址告知CCO载波模块。CCO载波模块进一步将该地址告知上级边缘物联代理设备，从 而实现载波组网主动上报功能。利用该功能，边缘物联代理设备可以将CCO载波模块上报 的集中器终端地址与来自物联管理平台的电能表档案进行对比，可以快速、准确的排查可 能存在未上电、串口损坏等情况，提高用电信息系统的抄表成功率。

4)用电信息上传：集中器终端通过1376.2协议HPLC与上级设备-物联代理交互，接收来自物联代理的1376.2协议报文，处理1376.2协议报文，向串口发送1376.2协议报 文。

集中器终端上传的电能表信息包括：当前正向有功功率、当前反向有功功率、上一次 日冻结时间、上一次日冻结正向有功电能、上一次日冻结反向有功电能、A相电压(对于三相电能表还有：B相电压、C相电压)、A相电流(对于三相电能表，还有：B相电流、C 相电流)、有功功率、功率因数、运行状态字等数据。

随着用电信息采集系统业务应用不断深化和多专业功能支撑的拓展，窄带载波技术局 限性显现：通信速率低、易受干扰、组网进程慢、业务支撑能力不足等，宽带电力载波通 信脱颖而出。宽带载波通信方式是相对于窄带载波而言的，主要是为了克服电力线通信线 路噪声显著及信号衰减严重问题，采用扩频、OFDM(正交频分复用)等调制技术，使频带利用率提高，以消除信道之间的干扰，降低信号被动吸收和突发干扰，实现数据的高速可靠通信，满足日益增长的信息传输需求。

5)载波并发抄表：CCO载波模块在载波网络中，主要负责组建并维护一个有若干个载 波节点STA载波通信模块组成的载波通信网络，CCO载波模块能与网络中任何一个载波节 点STA载波通信模块进行并发双向通信。载波节点STA载波通信模块是由中心节点CCO载波模块管理，并能与CCO载波模块进行载波通信。

STA载波通信模块安装在集中器终端上，通过串口与集中器终端的处理器芯片通信， 获取采集的用电信息。帧格式包括起始字符、长度、控制域、用户数据、校验、结束字符。

集中器终端的定时任务如日冻结、月冻结，需要对全部测量点、按照配置DI项目进行抄表。集中器终端通过“监控载波从节点”命令、实现对全部测量点的点抄完成采集任务。

根据任务的优先等级，集中器应先执行“任务暂停”命令；集中器逐个对测量点发送 下行命令。集中器等待上行应答帧；路由模块支持应答后，继续抄读后续数据项；如果模块否定应答；集中器可以对该测量点的相同DI项再次下发抄读；路由模块连续两次否定 应答：说明该测量点对应的载波从节点路由失效、路由模块会自动记录(待“恢复”命令 后，进行路由学习)；

各采集任务的采集时刻，按照采集任务优先级排序如下：

(1)15分钟采集任务：集中器终端在每一小时的0、15、30和45分整分时刻发起采集任务；

(2)日冻结采集任务：在每日0时15分时刻发起采集任务；

(3)月冻结采集任务：在每日0点和奇数整点后1分钟时刻发起采集任务；

(4)60分钟事件采集任务：在整时时刻发起采集任务；

(5)1分钟采集任务：在整分时刻发起采集任务。

数据补采规则：集中器终端一次采集任务失败后，执行以下补采策略：

(1)考虑到1分钟采集任务、15分钟采集任务和60分钟事件采集任务的实时性要求， 集中器终端在一次采集任务失败后，不再另行补采；

(2)日冻结采集任务失败后，集中器终端在第二天采集日冻结数据时执行补采(第二天采两天的数据)；如果第二天补采仍然失败，则在第三天采集日冻结数据时执行补采，若仍然失败，则放弃该日的日冻结数据；

(3)月冻结采集任务无论是否已经采集到数据，集中器终端都会在每天的奇数整点 后第一分钟时采集再次执行月冻结采集任务。

停电重启的补采策略：集中器终端立即执行月冻结、日冻结任务和60分钟事件任务， 然后按照正常采集策略开展采集任务。

用电数据本地存储：

(1)对于1分钟和15分钟采集任务，集中器只保存当前数据，不保存历史数据。

(2)对于15分钟曲线任务，集中器保存10天的历史数据。

(3)对于60分钟事件数据采集，集中器只存最近256条带时标的事件数据(循环覆盖)。

(4)对于日冻结采集任务，集中器保存31天的历史数据。

(5)对于月冻结采集任务，集中器保存12个月的历史数据。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员 应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明 的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化 和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等 效物界定。

Claims (10)

1.一种集中器终端，其特征在于：包括处理器芯片，以及与所述处理器芯片相连的RS485通讯接口、载波通信模块和无线通信模块；

所述RS485通讯接口用于与电能表相连，采集各电能表的实时用电信息，并发送至处理器芯片；

所述处理器芯片对接收到的实时用电信息处理后，分别通过载波通信模块和无线通信模块上传至不同终端，实现实时用电信息的双发。

2.一种用电数据采集系统，其特征在于，包括：

电能表；

集中器终端，包括处理器芯片，以及与所述处理器芯片相连的RS485通讯接口、载波通信模块和无线通信模块；所述RS485通讯接口与电能表相连，采集电能表的实时用电信息，并发送至处理器芯片；

边缘物联代理设备，与所述载波通信模块之间采用HPLC高速宽带载波通信；

物联管理平台，与所述边缘物联代理设备相连；

用电信息采集主站系统，与所述无线通信模块无线相连；

所述处理器芯片对接收到的实时用电信息处理后，部分实时用电信息通过载波通信模块经边缘物联代理设备上传至物联管理平台，部分实时用电信息通过无线通信模块上传至用电信息采集主站系统。

3.根据权利要求2所述的一种用电数据采集系统，其特征在于，所述边缘物联代理设备中设有CCO载波模块，所述CCO载波模块可与若干个载波通信模块进行双向并发的载波通讯。

4.根据权利要求2所述的一种用电数据采集系统，其特征在于，所述处理器芯片发送采集请求报文给电能表，并等待指定时间，直至接收到电能表返回的响应报文；若超时接收不到响应报文，则重新发送采集请求报文，并等待接收响应报文；若超过预设的重新发送采集请求报文次数后，仍然接收不到响应报文，则放弃本次采集。

5.根据权利要求4所述的一种用电数据采集系统，其特征在于，每个电能表均有各自的地址编码，集中器终端与各电能表之间的通信链路的建立与解除均由集中器终端发出的信息帧来控制。

6.根据权利要求2所述的一种用电数据采集系统，其特征在于，所述集中器终端的处理器芯片中包括：主控单元，以及与主控单元相连的参数配置单元、工作时序控制单元、命令交互单元和数据存储单元；

所述参数配置单元用于进行通讯参数、工作时序参数、命令交互参数的查询和配置；所述工作时序控制单元不断检测主控单元I/O接口信号，当收到主控单元启动或复位的信号，则依据预置集中器时序相关参数决定是否对无线通信模块进行复位操作，然后根据预置的匹配方案初始化无线通信模块的参数，待无线通信模块启动完成后，通过命令交互单元使主控单元与无线通信单元进行命令交互；

所述命令交互单元预置有命令交互参数和命令列表，对不同的集中器命令进行相应解析，并以集中器识别的方式进行回复；

所述数据存储单元具有存储数据和读写数据的功能，用于临时存储将采集到的数据。

7.根据权利要求2所述的一种用电数据采集系统，其特征在于：所述边缘物联代理设备与载波通信模块基于376.2协议进行通讯；所述用采主站与无线通信模块基于376.1协议进行通讯；所述RS485通讯接口与电能表之间基于645协议进行通讯。

8.根据权利要求2所述的一种用电数据采集系统，其特征在于：所述集中器终端对电能表的实时用电数据进行实时分钟级采集，采集的数据包括：当前正向有功功率、当前反向有功功率、上一次日冻结时间、上一次日冻结正向有功电能、上一次日冻结反向有功电能、三相电压、三相电流、有功功率、功率因数和运行状态字。

9.根据权利要求3所述的一种用电数据采集系统，其特征在于：对于不同的采集任务，所述集中器终端被设置为在不同时间执行不同的采集任务。

10.根据权利要求3所述的一种用电数据采集系统，其特征在于：所述集中器终端中的处理器芯片将不同种类的数据保存为不同的时间长度。

Images