CN113066276B - 用电信息采集系统通信故障监测方法、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用电信息采集系统通信故障监测方法、设备及存储介质，当用电信息采集系统中发生通信故障时，从主站开始使用时钟同步日志，按设备、网络逐级进行故障监测，当确定不是本设备或本通信信道的异常，则进行下一设备或网络的监测；当确定是本设备或本网络的故障，则输出监测结果；在分析用电信息采集系统中存在的问题时间，能够有效的保证可靠性和实时性，有助于故障原因的准确快速定位，提高了通信可靠性和采集成功率。

Description

用电信息采集系统通信故障监测方法、设备及存储介质

技术领域

本发明属于用电信息采集系统本地及远程通信技术领域，特别涉及一种用电信息采集系统通信故障监测方法、设备及存储介质。

背景技术

用电信息采集系统是对电力用户的用电信息进行采集、处理和实时监控的系统，实现用电信息的自动采集、计量异常监测、电能质量监测、用电分析和管理、相关信息发布、分布式能源监控、智能用电设备的信息交互等功能。其系统结构如图1所示，从用电信息采集主站到用户智能电表之间通信，需要经过无线公网、远程通信模块、采集终端、本地通信模块主节点(CCO)、本地通信单元从节点(STA)，通信链路、设备类型和通信协议较多，若链路或者设备软硬件出现问题，都会导致采集失败。随着系统安装运行的体量和需求日益扩大，随之而来的是相应设备运营和维护工作量大大增加，这对采集设备的监控要求更高，在设备出现故障时希望得到更多的信息，以便能更快的分析出故障原因并及时解决问题。然而目前大多数采集设备出现问题时往往没有运行日志用于分析故障原因，这造成故障原因无法定位，导致电力企业无法进一步提高通信可靠性和采集成功率等运行指标。

例如远程通信链路，采集终端正常应该与主站一直保持连接，实时在线，但实际中经常出现集中器掉线，掉线的原因有：采集终端运行故障、远程通信模块故障、SIM卡故障、4G信号不稳定、基站容量限制、主站处理能力等。本地通信中，HPLC本身就是一个比较复杂的自组织多跳网络，其网络拓扑根据信道状态的实时变化也在动态变化；HPLC模块又支持互联互通，不同厂家的产品混装在一起，其兼容性稳定性等方面会有更多的问题。上述这些问题，都对从主站到电能表的通信可靠性造成一定影响，而当前远程费控、实时电费数据下发等新型业务又都对通信信道的可靠性和实时性提出更高的要求。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种用电信息采集系统通信故障监测方法、设备及存储介质，在分析用电信息采集系统中存在的问题时间，能够有效的保证可靠性和实时性，有助于故障原因的准确快速定位，提高了通信可靠性和采集成功率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是用电信息采集系统通信故障监测方法，当用电信息采集系统中发生通信故障时，从主站开始使用时钟同步日志，按设备、网络逐级进行故障监测，当确定不是本设备或本通信信道的异常，则进行下一设备或网络的监测；当确定是本设备或本网络的故障，则输出监测结果。

进一步的，还包括运行日志信息存储流程，在远程通信模块运行过程中将运行日志信息保存在远程通信模块的存储介质上，所述远程通信模块的日志信息内容包括：当前信号强度(限无线)、当前SIM卡序列号(限无线)、当前网络注册状态(限无线)、当前网络制式(限无线)、当前登录使用APN、用户名和密码、当前登录的远端服务器IP和端口号、当前登录连接的Socket的ID号、终端与模块交互的AT指令(限无线)、终端与模块交互的应用层协议数据。

进一步的，还包括运行日志信息存储流程，在CCO模块运行过程中将运行日志信息保存在CCO模块的存储介质上，所述CCO上存储的日志信息内容包括：报文信息、网络信息、应用信息和其他信息，其中，所述报文信息包括CCO与集中器交互的接口报文信息和CCO与STA交互的报文信息；所述网络信息包括CCO中的电能表档案信息、CCO中的组网信息及路由表信息和CCO中的网络变化统计信息；所述应用信息包括CCO中的基本用采业务流程信息和CCO中的深化应用来务信息；所述其他信息包括CCO中的复位代码、过零及强弱电信息。

进一步的，还包括运行日志信息存储流程，在STA模块运行过程中将运行日志信息保存在STA模块的存储介质上，所述STA上存储的日志信息内容包括：报文信息、网络信息、应用信息和其他信息，其中，报文信息包括STA与电能表交互的通信报文信息和STA与CCO交互的报文信息；所述网络信息包括STA的组网信息和STA节点状态变动信息；所述应用信息包括STA基本业务信息和STA深化应用业务信息；所述其他信息包括STA的复位代码、过零、强弱电和插拔。

进一步的，远程和本地通信模块上保存的每一条日志信息均带有时标，所述时标的格式为年月日时分秒。

进一步的，所述时标采用时钟同步机制保证同一台区内远程及本地通信模块时钟秒级同步。

进一步的，故障监测流程为：

判断远程模块日志是否收到主站下行报文送给集中器，如否则反馈上行链路问题；如是，

则判断CCO是否从集中器收到下行报文，如否则反馈集中器原因；如是，

则判断STA模块是否收到下行报文，如否则反馈HPLC链路故障；如是，

则判断STA模块是否转发给表并在超时时间内收到表的相应，如否则电能表原因；如是，

则判断CCO模块是否收到上行报文并转发给集中器，如否则反馈HPLC链路故障；如是，

则判断远程模块是否收到上行报文，如否则反馈集中器原因；如是，

则判断主站是否收到上行报文，如否则反馈上行链路问题；如是则反馈主站问题。

作为本发明的另一目的，本发明还提供了一种用电信息采集系统通信故障监测设备，包括远程通信监测单元，所述远程通信监测单元包括远程通信单元，以及处理器、时钟同步单元、终端接口和存储器，其中，所述处理器用于在与终端的接口和远程通信单元之间接收和转发通信数据，对所有的数据进行监测和分析，并实时将通信数据保存于存储器中；所述时钟同步单元获取和维持实时时钟信息，并与本地通信单元时钟进行同步，为远程通信单元日志存储提供同步时标信息；所述存储器具有缓存和写非易失性存储介质的功能，并且存储的日志信息数据可被方便地获取到并进行分析；所述终端接口用于连接到集中器远程通信接口；所述远程通信单元用于通过远程链路连接到主站。

进一步的，还包括本地通信监测单元，所述本地通信监测单元用于接收本地通信模块输出的运行日志信息，并保存到存储介质中，本地通信监测单元包括本地通信单元，以及处理器、存储器单元和时钟同步单元，其中，所述本地通信单元为CCO模块或STA模块，所述STA模块为单相STA模块或三相STA模块；所述处理器单元主要从本地通信单元接收工作日志信息输出，将其缓冲并保存到存储器单元中；所述存储器单元具有缓存和写非易失性存储介质的功能，并且存储的日志信息数据可被方便地获取以进行分析；所述时钟同步单元用于获取和维持实时时钟信息，并与终端及远程通信监测单元时钟进行同步，为本地通信单元日志存储提供同步时标信息。

进一步的，所述终端用于采集配电台区电能表、开关、智能感知单元、智能锁具设备的相关数据，所述终端包括但不限于台区智能终端、能源控制器、采集终端。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述用电信息采集系统通信故障监测方法的步骤。

本发明的方案中，提供有带日志记录功能的远程和本地通信模块。模块在运行过程中会自动将运行日志信息保存在模块所附带的存储介质上，该介质能够支持保存1个月以上的运行日志信息。

现有技术中，当现场出现采集异常情况时，需要技术人员带专用设备在用电信息采集系统的各个环节进行监测，主要包括系统侧，终端侧，远程通信单元侧，本地通信单元侧，并且有些异常情况不可复现，当技术人员赶到现场时异常已经消除，技术人员离开后一段时间异常情况又反复出现，给进一步分析解决问题带来极大难度。与现有技术相比，本发明采用各环节日志记录功能，无需技术人员在现场等待异常发生，当发生异常情况后不论异常是否消除，技术人员都可通过各环节的存储日志对现场问题进行深入分析，精准定位问题所在，为解决现场实际问题提供了极大便捷；另外，本发明给出的技术方案解决了由于现有大多数采集设备出现问题时往往没有运行日志用于分析故障原因，造成故障原因无法定位的问题，有效提高了电力企业通信可靠性和采集成功率等运行指标。

附图说明

图1是现有用电信息采集系统结构示意图。

图2为定位通信故障流程示意图。

图3为远程通信监测单元结构示意图

图4为本地通信监测单元结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

本发明的用电信息采集系统通信故障监测方法，当用电信息采集系统中发生通信故障时，从主站开始使用时钟同步日志，按设备、网络逐级进行故障监测，当确定不是本设备或本通信信道的异常，则进行下一设备或网络的监测；当确定是本设备或本网络的故障，则输出监测结果；还包括运行日志信息存储流程，在远程通信模块运行过程中将运行日志信息保存在远程通信模块的存储介质上，远程通信模块的日志信息内容如表1所示：

表1远程通信模块日志记录信息

还包括运行日志信息存储流程，在CCO模块运行过程中将运行日志信息保存在CCO模块的存储介质上，CCO上存储的日志信息内容如表2所示：

表2

还包括运行日志信息存储流程，在STA模块运行过程中将运行日志信息保存在STA模块的存储介质上，STA上存储的日志信息内容如表3所示：

表3

远程和本地通信模块上保存的每一条日志信息，都带有时标(年月日时分秒)，采用时钟同步机制保证同一台区内远程及本地通信模块时钟秒级同步。

本发明提供的依据上述通信模块日志记录信息，对用电信息采集系统通信故障进行定位分析的方法，当从主站到电能表的通信失败时，首先定位通信故障出在集中器上行通信链路还是下行通信链路。从远程和本地通信模块的日志，按通信失败时间进行核对，定位通信故障流程如下图2所示：

判断远程模块日志是否收到主站下行报文送给集中器，如否则反馈上行链路问题；如是，

则判断CCO是否从集中器收到下行报文，如否则反馈集中器原因；如是，

则判断STA模块是否收到下行报文，如否则反馈HPLC链路故障；如是，

则判断STA模块是否转发给表并在超时时间内收到表的相应，如否则电能表原因；如是，

则判断CCO模块是否收到上行报文并转发给集中器，如否则反馈HPLC链路故障；如是，

则判断远程模块是否收到上行报文，如否则反馈集中器原因；如是，

则判断主站是否收到上行报文，如否则反馈上行链路问题；如是则反馈主站问题。

(一)上行链路故障

如果通信故障被定义为上行链路问题，包括集中器异常掉线等问题，通过分析远程通信模块内部的日志记录，可以获知更为详细的故障原因。

远程通信模块中存储的日志信息内容如上表1所示，根据这些日志信息，通过设计不同的故障码建立分析规则库，可判断出如下表远程通信异常的故障信息并定位问题原因：

表4

(二)下行链路故障

如果通信故障被定义为下行链路问题，通过分析本地通讯模块CCO和STA中的日志信息，可以获知更为详细的故障原因。

本地通信模块CCO和STA中存储的日志信息内容分别如表2和表3所示，通过分析组网和数据传输流程，可以判断出本地通信模块有以下故障原因：

接下来对本说明书应用实施例进行详细说明。以透传抄表为例，主站认为集中器在线时，向集中器所属的电能表发送透传抄表命令，在等待超时后并未接收到来自电能表的透抄应答，则需要如上“图1”所示流程进行通信链路故障分析，分析过程包括以下步骤：

从主站日志时标确定本次透传抄表的发起时间，再从远程通信模块日志查看此时间远程通信模块是否接收到主站发下来的透传抄表下行报文，如果未接收到，则说明远程链路故障，需要按上“表4”所示内容，具体分析远程链路故障原因；如果收到并正常转发给集中器，则下一步对本地模块CCO日志进行分析；

从CCO模块日志中查看，如果在超时前时标段内未接收到从集中器转发过透传抄表下行报文，则说明集中器处理有问题，需要分析集中器日志确定集中器问题具体原因；如果CCO正常接收到透传抄表下行帧，并且正常从载波信道发送向目标STA节点，则下一步对目标STA日志进行分析；

从目标STA模块日志中查看，如果目标STA在相同时间段内未接收到从CCO发送来的透传抄表下行帧，则说明本地通信网络下行链路有问题，需要依据表5所示内容，具体分析本地通信链路下行故障原因；如果目标STA正常接收到透传抄表下行帧，并正确解析后将其中的抄表协议帧转发到电能表，则下一步分析电能表是否正常响应抄表命令；

再从目标STA模块日志中查看STA模块与电能表之间的报文信息，如果下行抄表报文转发给电能表后，在超时时间内，未接收到电能表正确的响应报文，则说明电能表故障或者透传抄表下行报文的电能表协议类型与实际协议不一致，需要检查电能表及电能表类型并确定问题原因；如果目标STA正常接收到电能表响应的透传抄表上行报文，并将其通过本地信道转发向CCO节点，则再分析CCO节点日志是否正常接收到透传抄表上行报文。

从CCO模块日志中查看，如果CCO未正常接收到从STA发送上来的透传抄表上行报文，则说明本地通讯网络上行链路有问题，需要依据表5所示内容，具体分析本地通信网络上行故障原因；如果CCO正常接收到STA发送的透传抄表上行报文，并按照正常地转发给集中器，则再查看远程通信模块日志分析；

从远程通讯模块日志查看，如果远程通讯模块未正常接收到透传抄表上行报文，则说明集中器处理有问题，需要再分析集中器日志确定集中器问题具体原因；如果正常接收到，并且通过上行链路转发给主站，则再检查主站是否接收到；

如果主站未接收到透传抄表上行报文，则说明远程链路故障，再需要按上表4所示内容，具体分析远程链路故障原因；如果主站接收到透传抄表上行报文但超时，则需要再按上述流程对远程通信模块和本地通信模块日志中的报文时标进行分析，判断延时主要产生在哪一段，并且延时是否合理，或者相应的对主站超时进行调整；如果主站接收到透传抄表上行报文未超时，则可确定是主站问题。

本发明还给出了实际使用过程中的一个模块硬件实施例：

本发明硬件实施例提供一组带通信监测和日志存储功能的远程和本地通信模块，如图3所示，远程通信监测单元包括远程通信单元，以及处理器、时钟同步单元、终端接口和存储器，其中，所述处理器用于在与终端的接口和远程通信单元之间接收和转发通信数据，对所有的数据进行监测和分析，并实时将通信数据保存于存储器中；所述时钟同步单元获取和维持实时时钟信息，并与本地通信单元时钟进行同步，为远程通信单元日志存储提供同步时标信息；所述存储器具有缓存和写非易失性存储介质的功能，并且存储的日志信息数据可被方便地获取到并进行分析；所述终端接口用于连接到集中器远程通信接口；所述远程通信单元用于通过远程链路连接到主站。

所述远程通信监测单元还设置有实时时钟系统和专给时钟供电的电池，用于提供日志信息所用的时标信息。

如图4所示，本地通信监测单元用于接收本地通信模块输出的运行日志信息，并保存到存储介质中，本地通信监测单元包括本地通信单元，以及处理器、存储器单元和时钟同步单元，其中，所述本地通信单元为CCO模块或STA模块，所述STA模块为单相STA模块或三相STA模块；所述处理器单元主要从本地通信单元接收工作日志信息输出，将其缓冲并保存到存储器单元中；所述存储器单元具有缓存和写非易失性存储介质的功能，并且存储的日志信息数据可被方便地获取以进行分析；所述时钟同步单元用于获取和维持实时时钟信息，并与终端及远程通信监测单元时钟进行同步，为本地通信单元日志存储提供同步时标信息。

本发明所述终端用于采集配电台区电能表、开关、智能感知单元、智能锁具等设备的相关数据，所述终端包括但不限于台区智能终端、能源控制器、采集终端。

本发明另一个目的是提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述用电信息采集系统通信故障监测方法的步骤。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.用电信息采集系统通信故障监测方法，其特征在于，当用电信息采集系统中发生通信故障时，从主站开始使用时钟同步日志，按设备、网络逐级进行故障监测，当确定不是本设备或本通信信道的异常，则进行下一设备或网络的监测；当确定是本设备或本网络的故障，则输出监测结果；

所述故障监测流程为：

判断远程通信模块日志是否收到主站下行报文送给集中器，如否则反馈上行链路问题；如是，

则判断CCO模块是否从集中器收到下行报文，如否则反馈集中器原因；如是，

则判断STA模块是否收到下行报文，如否则反馈HPLC链路故障；如是，

则判断STA模块是否转发给电能表并在超时时间内收到电能表的响应，如否则电能表原因；如是，

则判断CCO模块是否收到上行报文并转发给集中器，如否则反馈HPLC链路故障；如是，

则判断远程通信模块是否收到上行报文，如否则反馈集中器原因；如是，

则判断主站是否收到上行报文，如否则反馈上行链路问题；如是则反馈主站问题。

2.根据权利要求1所述的用电信息采集系统通信故障监测方法，其特征在于，还包括运行日志信息存储流程，在远程通信模块运行过程中将运行日志信息保存在远程通信模块的存储介质上，所述远程通信模块的日志信息内容包括：当前信号强度、当前SIM卡序列号、当前网络注册状态、当前网络制式、当前登录使用APN、用户名和密码、当前登录的远端服务器IP和端口号、当前登录连接的Socket的ID号、终端与模块交互的AT指令、终端与模块交互的应用层协议数据。

3.根据权利要求1所述的用电信息采集系统通信故障监测方法，其特征在于，还包括运行日志信息存储流程，在CCO模块运行过程中将运行日志信息保存在CCO模块的存储介质上，所述CCO模块上存储的日志信息内容包括：报文信息、网络信息、应用信息和其他信息，其中，所述报文信息包括CCO模块与集中器交互的接口报文信息和CCO模块与STA模块交互的报文信息；所述网络信息包括CCO模块中的电能表档案信息、CCO模块中的组网信息及路由表信息和CCO模块中的网络变化统计信息；所述应用信息包括 CCO模块中的基本用电信息采集系统业务流程信息和CCO模块中的深化应用业务信息；所述其他信息包括CCO模块中的复位代码、过零及强弱电信息。

4.根据权利要求1所述的用电信息采集系统通信故障监测方法，其特征在于，还包括运行日志信息存储流程，在STA模块运行过程中将运行日志信息保存在STA模块的存储介质上，所述STA模块上存储的日志信息内容包括：报文信息、网络信息、应用信息和其他信息，其中，报文信息包括STA模块与电能表交互的通信报文信息和STA模块与CCO模块交互的报文信息；所述网络信息包括STA模块的组网信息和STA模块节点状态变动信息；所述应用信息包括STA基本业务信息和STA模块深化应用业务信息；所述其他信息包括STA的复位代码、过零、强弱电和插拔。

5.根据权利要求1至4任一项所述的用电信息采集系统通信故障监测方法，其特征在于，远程和本地通信模块上保存的每一条日志信息均带有时标，所述时标的格式为年月日时分秒。

6.根据权利要求5所述的用电信息采集系统通信故障监测方法，其特征在于，所述时标采用时钟同步机制保证同一台区内远程及本地通信模块时钟秒级同步。

7.用电信息采集系统通信故障监测设备，其特征在于，用于执行权利要求1-6任一项所述的故障检测方法，包括远程通信监测单元，所述远程通信监测单元包括远程通信单元，以及处理器、时钟同步单元、终端接口和存储器，其中，所述处理器用于在与终端的接口和远程通信单元之间接收和转发通信数据，对所有的数据进行监测和分析，并实时将通信数据保存于存储器中；所述时钟同步单元获取和维持实时时钟信息，并与本地通信单元时钟进行同步，为远程通信单元日志存储提供同步时标信息；所述存储器具有缓存和写非易失性存储介质的功能，并且存储的日志信息数据可被方便地获取到并进行分析；所述终端接口用于连接到集中器远程通信接口；所述远程通信单元用于通过远程链路连接到主站。

8.根据权利要求7所述的用电信息采集系统通信故障监测设备，其特征在于，还包括本地通信监测单元，所述本地通信监测单元用于接收本地通信模块输出的运行日志信息，并保存到存储介质中，本地通信监测单元包括本地通信单元，以及处理器、存储器单元和时钟同步单元，其中，所述本地通信单元为CCO模块或STA模块，所述STA模块为单相STA模块或三相STA模块；所述处理器单元主要从本地通信单元接收工作日志信息输出，将其缓冲并保存到存储器单元中；所述存储器单元具有缓存和写非易失性存储介质的功能，并且存储的日志信息数据可被方便地获取以进行分析；所述时钟同步单元用于获取和维持实时时钟信息，并与终端及远程通信监测单元时钟进行同步，为本地通信单元日志存储提供同步时标信息。

9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-6任一项所述用电信息采集系统通信故障监测方法的步骤。

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