CN112260748A - 基于北斗通信技术的电力北斗通信系统及通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于北斗通信技术的电力北斗通信系统及通信方法，涉及北斗通信技术领域，包括：现场端模块，用于在地面现场设置多种不同的电力采集设备，以便后期电力采集。本发明采用多地收集电力数据的方式将电力数据传输到电力北斗通信系统中，独立取电的方式有利于不同地区用户使用，且集成太阳能、风能发电，可以配备蓄电池以满足自供电工作，可以集成高精度天线、倾角传感器、远程开关、水压计、电表等形成不同的应用方案，可根据不用的应用场景定制开发，费用低、速度快，而集中器终端模块将电力数据进行汇总，避免独立传输，减少了传输成本，将北斗通信技术与集中器终端进行了创新性结合,并提高了资源利用率，且减少了成本开支。

Description

基于北斗通信技术的电力北斗通信系统及通信方法

技术领域

本发明涉及北斗通信技术领域，具体为基于北斗通信技术的电力北斗通信系统及通信方法。

背景技术

中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统，也是继GPS、GLONASS之后的第三个成熟的卫星导航系统，北斗卫星导航系统(BDS)和美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO，是联合国卫星导航委员会已认定的供应商，北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并且具备短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度为分米、厘米级别，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。

现有技术中电力北斗通信系统采用独立取电的方式，块将市电220V转换为弱电，为其他功能模块供电，以太网通信单元模块主要负责采集集中器数据、数据处理及数据保存，协议转换单元模块则主要负责电力通信协议与北斗通信协议的互转换，串口通信模块将数据进行压缩、分包、组包处理，通过串口，经北斗通信机发送给北斗前置服务机，独立取电的方式有利于不同地区用户使用，但是独立传输的方式会造成资源利用率低和成本高的问题。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决现有技术中电力北斗通信系统采用独立取电的方式，块将市电220V转换为弱电，为其他功能模块供电，以太网通信单元模块主要负责采集集中器数据、数据处理及数据保存，协议转换单元模块则主要负责电力通信协议与北斗通信协议的互转换，串口通信模块将数据进行压缩、分包、组包处理，通过串口，经北斗通信机发送给北斗前置服务机，独立取电的方式有利于不同地区用户使用，但是独立传输的方式会造成资源利用率低和成本高的问题，提供基于北斗通信技术的电力北斗通信系统及通信方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于北斗通信技术的电力北斗通信系统及通信方法，包括：

现场端模块，用于在地面现场设置多种不同的电力采集设备，以便后期电力采集；

集中器终端模块，用于将采集的电力数据进行汇总；

电源升压模块，用于将采集的电源数据进行升压稳压；

超级电容充放电模块，用于将采集的电容进行储存；

北斗数据终端模块，用于将集中器终端模块采集到的电力数据进行传输；

北斗卫星收发模块，用于接收和发送北斗卫星模块传输下达的指令数据；

北斗指挥机模块，用于对北斗卫星模块信号的实时跟踪处理；

主站模块，用于将有关数据信息传送到一个或多个从站去。

优选地，所述现场端模块的输出端电性连接有风能模块、太阳能模块、电池模块、高精度天线模块、倾角传感器模块、远程开关模块、水压计模块、电表模块和其他传感器模块，且风能模块、太阳能模块、电池模块、高精度天线模块、倾角传感器模块、远程开关模块、水压计模块、电表模块和其他传感器模块，且皆与现场端模块为双向电性连接。

优选地，所述风能模块、太阳能模块、电池模块、高精度天线模块、倾角传感器模块、远程开关模块、水压计模块、电表模块和其他传感器模块的输出端电性连接有电塔监控模块、海洋浮标模块、气象监测模块、地质勘测模块、水利水文模块和船舶监控模块，且电塔监控模块、海洋浮标模块、气象监测模块、地质勘测模块、水利水文模块和船舶监控模块分别与风能模块、太阳能模块、电池模块、高精度天线模块、倾角传感器模块、远程开关模块、水压计模块、电表模块和其他传感器模块为双向电性连接。

优选地，所述现场端模块的输出端电性连接有集中器终端模块，且集中器终端模块与现场端模块为双向电性连接，所述集中器终端模块的输出端电性连接有电源升压模块和超级电容充放电模块，且电源升压模块和超级电容充放电模块皆与集中器终端模块为双向电性连接，所述电源升压模块和超级电容充放电模块的输出端电性连接有北斗基础模块，且北斗基础模块与电源升压模块和超级电容充放电模块为双向电性连接。

优选地，所述北斗基础模块的输出端电性连接有MCX接口模块，且MCX接口模块与北斗基础模块为双向电性连接，所述北斗基础模块的输出端电性连接有MCU控制模块，且MCU控制模块与北斗基础模块为双向电性连接，所述MCU控制模块的输出端电性连接有EEPROM储存模块，且EEPROM储存模块与MCU控制模块为双向电性连接。

优选地，所述MCX接口模块的输出端电性连接有北斗数据终端模块，且北斗数据终端模块与MCX接口模块为双向电性连接，所述北斗数据终端模块的输出端电性连接有北斗卫星模块，且北斗卫星模块与北斗数据终端模块为双向电性连接，所述北斗卫星模块的输出端电性连接有北斗卫星收发模块，且北斗卫星收发模块与北斗卫星模块为双向电性连接。

优选地，所述北斗卫星收发模块的输出端电性连接有北斗指挥机模块，且北斗指挥机模块与北斗卫星收发模块为双向电性连接，所述北斗指挥机模块的输出端电性连接有北斗通信前置机模块，且北斗通信前置机模块与北斗指挥机模块为双向电性连接。

优选地，所述北斗通信前置机模块的输出端电性连接有北斗通信前置服务软件模块和监控管理系统模块，且北斗通信前置服务软件模块和监控管理系统模块皆与北斗通信前置机模块为双向电性连接，所述北斗通信前置服务软件模块和监控管理系统模块的输出端电性连接有主站模块，且主站模块与北斗通信前置服务软件模块和监控管理系统模块为双向电性连接。

优选地，所述包括以下步骤：

步骤一：在电塔监控区域、海洋浮标区域、气象监测区域、地质勘探区域、水利水文区域和船舶监控区域，安装对应的电能采集模块，包括风能、太阳能、电池、高精度天线、倾角传感器、远程开关、水压计、电表和其他传感器，将现场端的电能传输给集中器终端；

步骤二：电源升压模块可将集中器终端输出的供电电压升压至北斗基础模块所需电压值，由于功率不足,所以需要在电源升压模块后级采用超级电容充放电模块,实现超级电容储能，在北斗基础模块非发射状态下,超级电容能以一定的充电电流保证在一定时间内充满电,当北斗基础模块发射数据时,通过超级电容放电保证发射时间段所需的发射功率；

步骤三：在MCU控制模块及EEPROM存储模块中，MCU控制模块作为控制中心单元，与集中器终端模块、北斗基础模块及EEPROM存储模块都有数据交互MCU控制模块通过串口与集中器终端进行参数下发、数据上报及协议数据上报给北斗卫星导航系统由于民用卡基本都是分钟卡,且北斗短报文传输字节数与民用卡级别相关,而级别最高的北斗标准卡一次最多66个汉字,所以考虑到北斗通信系统的传输时延及传输频度,需要对上报数据及召测数据进行暂存，保证按一定周期能将数据信息进行完整收发；

步骤四：集中器终端模块将采集的电力数据上传至MCU控制模块,MCU控制模块将电力数据的电力通信协议转换为北斗通信协议,且MCU控制模块将转换完协议的电力数据上传至北斗基础模块,北斗基础模块将接收到的电力数据通过北斗指挥机模块及北斗通信前置服务机模块上传至主站模块。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过设置的现场端模块、集中器终端模块、电源升压模块、超级电容充放电模块、北斗数据终端模块、北斗卫星收发模块、北斗指挥机模块、主站模块，采用多地收集电力数据的方式将电力数据传输到电力北斗通信系统中，独立取电的方式有利于不同地区用户使用，且集成太阳能、风能发电，可以配备蓄电池以满足自供电工作，可以集成高精度天线、倾角传感器、远程开关、水压计、电表等形成不同的应用方案，可根据不用的应用场景定制开发，费用低、速度快，而集中器终端模块将电力数据进行汇总，避免独立传输，减少了传输成本，将北斗通信技术与集中器终端进行了创新性结合,并提高了资源利用率，且减少了成本开支。

附图说明

图1为本发明的系统流程图。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。下面根据本发明的整体结构，对其实施例进行说明。

请参阅图1，基于北斗通信技术的电力北斗通信系统及通信方法，包括：

现场端模块，用于在地面现场设置多种不同的电力采集设备，以便后期电力采集；

集中器终端模块，用于将采集的电力数据进行汇总；

电源升压模块，用于将采集的电源数据进行升压稳压；

超级电容充放电模块，用于将采集的电容进行储存；

北斗数据终端模块，用于将集中器终端模块采集到的电力数据进行传输；

北斗卫星收发模块，用于接收和发送北斗卫星模块传输下达的指令数据；

北斗指挥机模块，用于对北斗卫星模块信号的实时跟踪处理；

主站模块，用于将有关数据信息传送到一个或多个从站去。

本发明通过设置的现场端模块、集中器终端模块、电源升压模块、超级电容充放电模块、北斗数据终端模块、北斗卫星收发模块、北斗指挥机模块、主站模块，采用多地收集电力数据的方式将电力数据传输到电力北斗通信系统中，独立取电的方式有利于不同地区用户使用，且集成太阳能、风能发电，可以配备蓄电池以满足自供电工作，可以集成高精度天线、倾角传感器、远程开关、水压计、电表等形成不同的应用方案，可根据不用的应用场景定制开发，费用低、速度快，而集中器终端模块将电力数据进行汇总，避免独立传输，减少了传输成本，将北斗通信技术与集中器终端进行了创新性结合,并提高了资源利用率，且减少了成本开支。

请着重参阅图1，现场端模块的输出端电性连接有风能模块、太阳能模块、电池模块、高精度天线模块、倾角传感器模块、远程开关模块、水压计模块、电表模块和其他传感器模块，且风能模块、太阳能模块、电池模块、高精度天线模块、倾角传感器模块、远程开关模块、水压计模块、电表模块和其他传感器模块，且皆与现场端模块为双向电性连接。

本发明中，集中器终端模块可根据不用的应用场景定制开发，费用低、速度快。

请着重参阅图1，风能模块、太阳能模块、电池模块、高精度天线模块、倾角传感器模块、远程开关模块、水压计模块、电表模块和其他传感器模块的输出端电性连接有电塔监控模块、海洋浮标模块、气象监测模块、地质勘测模块、水利水文模块和船舶监控模块，且电塔监控模块、海洋浮标模块、气象监测模块、地质勘测模块、水利水文模块和船舶监控模块分别与风能模块、太阳能模块、电池模块、高精度天线模块、倾角传感器模块、远程开关模块、水压计模块、电表模块和其他传感器模块为双向电性连接。

本发明中，此方案可用于电塔监控、海洋浮标、气象监测、地质勘探、水利水文、船舶监控等各类应用场景，设备可以集成太阳能、风能发电，可以配备蓄电池以满足自供电工作。

请着重参阅图1，现场端模块的输出端电性连接有集中器终端模块，且集中器终端模块与现场端模块为双向电性连接，集中器终端模块的输出端电性连接有电源升压模块和超级电容充放电模块，且电源升压模块和超级电容充放电模块皆与集中器终端模块为双向电性连接，电源升压模块和超级电容充放电模块的输出端电性连接有北斗基础模块，且北斗基础模块与电源升压模块和超级电容充放电模块为双向电性连接。

本发明中，当通信系统主站存在数据通信的状态时，超级电容充放电模块进行放电，以保证进行数据通信的状态下所需的发射功率。

请着重参阅图1，北斗基础模块的输出端电性连接有MCX接口模块，且MCX接口模块与北斗基础模块为双向电性连接，北斗基础模块的输出端电性连接有MCU控制模块，且MCU控制模块与北斗基础模块为双向电性连接，MCU控制模块的输出端电性连接有EEPROM储存模块，且EEPROM储存模块与MCU控制模块为双向电性连接。

本发明中，MCU控制模块用以进行协议解析转换，当集中器终端模块将采集的电力数据上传至MCU控制模块，MCU控制模块将电力数据的电力通信协议转换为北斗通信协议，MCU控制模块将转换完协议的电力数据上传至北斗基础模块，北斗基础模块将接收到的电力数据通过北斗指挥机和北斗通信前置服务机上传至主站。

请着重参阅图1，MCX接口模块的输出端电性连接有北斗数据终端模块，且北斗数据终端模块与MCX接口模块为双向电性连接，北斗数据终端模块的输出端电性连接有北斗卫星模块，且北斗卫星模块与北斗数据终端模块为双向电性连接，北斗卫星模块的输出端电性连接有北斗卫星收发模块，且北斗卫星收发模块与北斗卫星模块为双向电性连接。

本发明中，MCU控制模块用以与集中器终端模块、北斗基础模块及EEPROM存储模块进行数据交互，MCU控制模块还用以进行协议解析转换。

请着重参阅图1，北斗卫星收发模块的输出端电性连接有北斗指挥机模块，且北斗指挥机模块与北斗卫星收发模块为双向电性连接，北斗指挥机模块的输出端电性连接有北斗通信前置机模块，且北斗通信前置机模块与北斗指挥机模块为双向电性连接。

本发明中，集中器终端模块将采集的电力数据上传，经过电源升压模块、超级电容充放模块、北斗基础模块、MCX接口模块和北斗数据源终端模块后，将电力数据通过北斗指挥机及北斗通信前置机上传至主站。

请着重参阅图1，北斗通信前置机模块的输出端电性连接有北斗通信前置服务软件模块和监控管理系统模块，且北斗通信前置服务软件模块和监控管理系统模块皆与北斗通信前置机模块为双向电性连接，北斗通信前置服务软件模块和监控管理系统模块的输出端电性连接有主站模块，且主站模块与北斗通信前置服务软件模块和监控管理系统模块为双向电性连接。

本发明中，装置中除了可以使用北斗通信前置机模块、北斗通信前置服务软件模块和监控管理系统模块进行数据传输以外，如果使用单位不要求数据保密，可以云端专网数据推送服务。

请着重参阅图1，包括以下步骤：

步骤一：在电塔监控区域、海洋浮标区域、气象监测区域、地质勘探区域、水利水文区域和船舶监控区域，安装对应的电能采集模块，包括风能、太阳能、电池、高精度天线、倾角传感器、远程开关、水压计、电表和其他传感器，将现场端的电能传输给集中器终端；

步骤二：电源升压模块可将集中器终端输出的供电电压升压至北斗基础模块所需电压值，由于功率不足,所以需要在电源升压模块后级采用超级电容充放电模块,实现超级电容储能，在北斗基础模块非发射状态下,超级电容能以一定的充电电流保证在一定时间内充满电,当北斗基础模块发射数据时,通过超级电容放电保证发射时间段所需的发射功率；

步骤三：在MCU控制模块及EEPROM存储模块中，MCU控制模块作为控制中心单元，与集中器终端模块、北斗基础模块及EEPROM存储模块都有数据交互MCU控制模块通过串口与集中器终端进行参数下发、数据上报及协议数据上报给北斗卫星导航系统由于民用卡基本都是分钟卡,且北斗短报文传输字节数与民用卡级别相关,而级别最高的北斗标准卡一次最多66个汉字,所以考虑到北斗通信系统的传输时延及传输频度,需要对上报数据及召测数据进行暂存，保证按一定周期能将数据信息进行完整收发；

步骤四：集中器终端模块将采集的电力数据上传至MCU控制模块,MCU控制模块将电力数据的电力通信协议转换为北斗通信协议,且MCU控制模块将转换完协议的电力数据上传至北斗基础模块,北斗基础模块将接收到的电力数据通过北斗指挥机模块及北斗通信前置服务机模块上传至主站模块。

本发明中，还有一种数据传输方式为主站指令下行，主站将下行指令通过北斗通信前置服务机、北斗指挥机模块下发至MCU控制模块,MCU控制模块将下行指令的北斗通信协议转换为电力通信协议，且MCU控制模块将转换完协议的下行指令下发至集中器终端模块。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (9)

1.基于北斗通信技术的电力北斗通信系统，其特征在于，包括：

现场端模块，用于在地面现场设置多种不同的电力采集设备，以便后期电力采集；

集中器终端模块，用于将采集的电力数据进行汇总；

电源升压模块，用于将采集的电源数据进行升压稳压；

超级电容充放电模块，用于将采集的电容进行储存；

北斗数据终端模块，用于将集中器终端模块采集到的电力数据进行传输；

北斗卫星收发模块，用于接收和发送北斗卫星模块传输下达的指令数据；

北斗指挥机模块，用于对北斗卫星模块信号的实时跟踪处理；

主站模块，用于将有关数据信息传送到一个或多个从站去。

2.根据权利要求1所述的基于北斗通信技术的电力北斗通信系统，其特征在于：所述现场端模块的输出端电性连接有风能模块、太阳能模块、电池模块、高精度天线模块、倾角传感器模块、远程开关模块、水压计模块、电表模块和其他传感器模块，且风能模块、太阳能模块、电池模块、高精度天线模块、倾角传感器模块、远程开关模块、水压计模块、电表模块和其他传感器模块，且皆与现场端模块为双向电性连接。

3.根据权利要求2所述的基于北斗通信技术的电力北斗通信系统，其特征在于：所述风能模块、太阳能模块、电池模块、高精度天线模块、倾角传感器模块、远程开关模块、水压计模块、电表模块和其他传感器模块的输出端电性连接有电塔监控模块、海洋浮标模块、气象监测模块、地质勘测模块、水利水文模块和船舶监控模块，且电塔监控模块、海洋浮标模块、气象监测模块、地质勘测模块、水利水文模块和船舶监控模块分别与风能模块、太阳能模块、电池模块、高精度天线模块、倾角传感器模块、远程开关模块、水压计模块、电表模块和其他传感器模块为双向电性连接。

4.根据权利要求1所述的基于北斗通信技术的电力北斗通信系统，其特征在于：所述现场端模块的输出端电性连接有集中器终端模块，且集中器终端模块与现场端模块为双向电性连接，所述集中器终端模块的输出端电性连接有电源升压模块和超级电容充放电模块，且电源升压模块和超级电容充放电模块皆与集中器终端模块为双向电性连接，所述电源升压模块和超级电容充放电模块的输出端电性连接有北斗基础模块，且北斗基础模块与电源升压模块和超级电容充放电模块为双向电性连接。

5.根据权利要求4所述的基于北斗通信技术的电力北斗通信系统，其特征在于：所述北斗基础模块的输出端电性连接有MCX接口模块，且MCX接口模块与北斗基础模块为双向电性连接，所述北斗基础模块的输出端电性连接有MCU控制模块，且MCU控制模块与北斗基础模块为双向电性连接，所述MCU控制模块的输出端电性连接有EEPROM储存模块，且EEPROM储存模块与MCU控制模块为双向电性连接。

6.根据权利要求5所述的基于北斗通信技术的电力北斗通信系统，其特征在于：所述MCX接口模块的输出端电性连接有北斗数据终端模块，且北斗数据终端模块与MCX接口模块为双向电性连接，所述北斗数据终端模块的输出端电性连接有北斗卫星模块，且北斗卫星模块与北斗数据终端模块为双向电性连接，所述北斗卫星模块的输出端电性连接有北斗卫星收发模块，且北斗卫星收发模块与北斗卫星模块为双向电性连接。

7.根据权利要求6所述的基于北斗通信技术的电力北斗通信系统，其特征在于：所述北斗卫星收发模块的输出端电性连接有北斗指挥机模块，且北斗指挥机模块与北斗卫星收发模块为双向电性连接，所述北斗指挥机模块的输出端电性连接有北斗通信前置机模块，且北斗通信前置机模块与北斗指挥机模块为双向电性连接。

8.根据权利要求7所述的基于北斗通信技术的电力北斗通信系统，其特征在于：所述北斗通信前置机模块的输出端电性连接有北斗通信前置服务软件模块和监控管理系统模块，且北斗通信前置服务软件模块和监控管理系统模块皆与北斗通信前置机模块为双向电性连接，所述北斗通信前置服务软件模块和监控管理系统模块的输出端电性连接有主站模块，且主站模块与北斗通信前置服务软件模块和监控管理系统模块为双向电性连接。

9.根据权利要求1所述的基于北斗通信技术的电力北斗通信系统及通信方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：在电塔监控区域、海洋浮标区域、气象监测区域、地质勘探区域、水利水文区域和船舶监控区域，安装对应的电能采集模块，包括风能、太阳能、电池、高精度天线、倾角传感器、远程开关、水压计、电表和其他传感器，将现场端的电能传输给集中器终端；

步骤二：电源升压模块可将集中器终端输出的供电电压升压至北斗基础模块所需电压值，由于功率不足,所以需要在电源升压模块后级采用超级电容充放电模块,实现超级电容储能，在北斗基础模块非发射状态下,超级电容能以一定的充电电流保证在一定时间内充满电,当北斗基础模块发射数据时,通过超级电容放电保证发射时间段所需的发射功率；

步骤三：在MCU控制模块及EEPROM存储模块中，MCU控制模块作为控制中心单元，与集中器终端模块、北斗基础模块及EEPROM存储模块都有数据交互MCU控制模块通过串口与集中器终端进行参数下发、数据上报及协议数据上报给北斗卫星导航系统由于民用卡基本都是分钟卡,且北斗短报文传输字节数与民用卡级别相关,而级别最高的北斗标准卡一次最多66个汉字,所以考虑到北斗通信系统的传输时延及传输频度,需要对上报数据及召测数据进行暂存，保证按一定周期能将数据信息进行完整收发；

步骤四：集中器终端模块将采集的电力数据上传至MCU控制模块,MCU控制模块将电力数据的电力通信协议转换为北斗通信协议,且MCU控制模块将转换完协议的电力数据上传至北斗基础模块,北斗基础模块将接收到的电力数据通过北斗指挥机模块及北斗通信前置服务机模块上传至主站模块。

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