CN115002572B - 一种跨台区载波抄表监控方法及系统 - Google Patents

一种跨台区载波抄表监控方法及系统 Download PDF

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Abstract

一种跨台区载波抄表监控方法及系统，方法包括：步骤1，由集中器和采集器根据载波主节点与载波从节点之间的通信关系建立载波组网；各载波组网之间耦合连接；步骤2，由边缘物联代理获取并分析载波组网的通信状态信息，建立集中器与采集器之间的通信优先级，并对不同台区之间的载波组网的通信状态信息进行调整；步骤3，云主站根据调整后的载波组网的通信状态信息对抄表档案进行调整并下发给边缘物联代理；步骤4，边缘物联代理配置集中器抄表档案，集中器选择通信优先级最高的采集器进行通信，被选定的采集器与电表进行通信，实现跨台区载波抄表。本发明在台区之间进行载波组网通信协同，提高载波抄表的可靠性，同时提升运维管理效率。

Description

一种跨台区载波抄表监控方法及系统
技术领域
本发明涉及电力物联网技术领域，更具体地，涉及一种跨台区载波抄表监控方法及系统。
背景技术
随着电力物联网建设的发展，对配电台区的信息采集和精益化运维管理要求日益提升。配电台区抄表系统是电力物联网建设的重要内容.
现有技术1(CN104168281B)公开了“电力线载波自组网方法、装置及系统”，中，各采集设备互相监听采集设备发送的包含组网报文的载波报文，根据接收到的组网报文进行采集设备的运行号分配，以完成区域组网；主控设备监听各采集设备发送的组网报文，根据接收到的所述组网报文进行采集设备的区域号分配，以完成台区组网。以现有技术1为代表的台区抄表系统一般包括集中器、采集器、载波通信模块、电表等多个环节，虽然能够有效解决组网时间过长及跨台区抄表的问题，但是载波组网通信是运维管理中的难点。现有技术2(CN111010214A)“电力线宽带载波通信组网方法”，是通过判断接收到组网信标帧的信号强度与F级范围内的子节点中设有的组网信标帧信号强度阀值的大小关系，从而确定F级范围内的子节点加入主节点为中心的网络中，实现载波通信组网，不仅具有更好的抗干扰性，还提高了在利用宽带载波传输数据时的数据传输能力。该方法基于组网信标帧的信号强度实现多级组网提高了载波通信组网能力，但未解决多主节点情况下的自动组网和运维管理。现有技术3(CN107147429A)“一种基于电力线载波通信的组网方法及装置”，根据信噪比和信号强度判断是否为父节点，如果是，则记录父节点地址、信噪比和信号强度；如果信噪比和信号强度同时高于阈值X1时，进行转发包括自己的地址、信号强度、信噪比和转发级数的抄表帧；如果目标节点为最终地址，根据层级对比，判断更优的路径和层级，当相同的信号强度和信噪比区间出现时，则选择层级较低的。本发明针对大规模电力线通信网络中的节点，能够实现快速抄读，随时组建网络，网络调整效率高的优点。该方法通过洪泛方式多级转发抄表帧进行抄表，基于信号强度和信噪比来选择最优通信路径，提高了载波通信能力，但对多个载波网络之间的载波组网通信协同机制没有涉及。
台区抄表系统内的载波组网通信状态缺乏统一的监控手段，多个台区之间没有载波组网通信协同机制，难以满足电力物联网智能化建设发展要求，有必要进一步进行优化提升。因此，需要研究一种跨台区载波抄表监控方法及系统。
发明内容
为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种跨台区载波抄表监控方法及系统，对多个台区载波组网通信状态进行监测和分析诊断，在台区之间进行载波组网通信协同，提高载波抄表的可靠性，同时提升运维管理效率。
本发明采用如下的技术方案。
本发明一方面提出一种跨台区载波抄表监控方法，包括：
步骤1，由集中器和采集器根据载波主节点与载波从节点之间的通信关系，建立载波组网；各载波组网之间耦合连接；
步骤2，由边缘物联代理获取并分析载波组网的通信状态信息，建立集中器与采集器之间的通信优先级，边缘物联代理对不同台区之间的载波组网的通信状态信息进行调整；
步骤3，云主站根据调整后的载波组网的通信状态信息对抄表档案进行调整，并将调整后的抄表档案下发给边缘物联代理；
步骤4，边缘物联代理对集中器抄表档案进行配置，集中器选择通信优先级最高的采集器进行通信，被选定的采集器与电表进行通信，实现跨台区载波抄表。
步骤1的载波组网中，集中器与载波主节点进行通信连接，集中器与采集器进行载波通信连接，采集器与载波从节点进行通信连接，采集器与电表进行通信连接；边缘物联代理与集中器进行通信连接。
步骤2中，载波组网的通信状态信息包括：载波从节点地址及在线状态，载波主节点接收的载波从节点的载波信号强度，与载波从节点相连接的采集器地址信息，与采集器相连接的电表地址信息。
步骤2中，边缘物联代理对不同台区之间的载波组网的通信状态信息进行调整包括：
步骤2.1，对于任一个采集器，选择均能与该采集器进行载波通信的多个集中器；利用所选择的集中器获取集中器所在载波组网的通信状态信息；
步骤2.2，设定载波信号强度阈值等级；利用集中器获取的载波主节点接收的载波从节点的载波信号强度和载波信号强度阈值等级，建立集中器与采集器之间载波组网的通信优先级；
步骤2.3，对于步骤1中建立的载波组网，由边缘物联代理选择与采集器之间的通信优先级高的集中器取代通信优先级低的集中器，实现对载波组网的通信状态信息的调整。
步骤2.2中，载波信号强度阈值等级包括：第一级：载波信号强度不小于-48dBm；第二级：载波信号强度大于-54dBm且小于-48dBm；第三级：载波信号强度大于-60dBm且小于-54dBm；第四级：载波信号强度不大于-60dBm。
步骤2还包括：
步骤2.4，边缘物联代理对不同台区之间的载波组网的通信状态信息进行调整时，边缘物联代理与云主站进行协同，将需要调整的抄表档案上报给云主站。
步骤3中，调整后的抄表档案中，通信优先级低的集中器不再轮询采集器所连接的电表，通信优先级高的集中器轮询采集器所连接的电表。
步骤4还包括：边缘物联代理找不到可以与采集器建立载波通信的集中器，则判断采集器连接的载波从节点处于离线故障状态，并将离线故障状态上报云平台，云平台及时告警，并通知运维人员进行故障排查。
本发明另一方面提出用于实现跨台区载波抄表监控方法的一种跨台区载波抄表监控系统，其中，台区包括载波主节点和载波从节点，载波主节点与载波从节点之间通过电力线连接。
跨台区载波抄表监控系统包括：云主站，边缘物联代理，集中器，采集器；
采集器，用于与电表进行通信，实现跨台区载波抄表；
集中器，用于获取集中器所在载波组网的通信状态信息；集中器将通信状态信息发送给边缘物联代理；
边缘物联代理，用于获取并分析载波组网的通信状态信息，建立集中器与采集器之间的通信优先级，对载波组网进行调整；还用于对集中器抄表档案进行配置，集中器选择通信优先级最高的采集器进行通信，被选定的采集器与电表进行通信，实现跨台区载波抄表；还用于与云主站进行协同，将需要调整的抄表档案上报给云主站；
云主站，用于对载波组网的通信状态进行监测，将抄表档案下发给边缘物联代理；还用于根据载波组网的通信状态的监测数据，发布相关故障告警信息和运维信息。
集中器与载波主节点之间的通信接口包括：以太网接口、串行接口。
边缘物联代理通过本地通信接口与运维终端进行通信，提供载波组网通信状态监测信息。
采集器与电表之间通过RS485进行通信连接。
云主站和边缘物联代理之间通过有线网络或无线网络进行连接。
本发明的有益效果包括：
1)能对多个台区的载波组网通信状态信息进行采集，利用载波通信信号在台区之间具有一定耦合能力的特点，在台区之间进行载波组网通信协调，提高了载波组网通信的可靠性，同时通过云平台及时发布载波组网通信相关故障告警信息和运维信息；
2)使用本发明可以对台区载波组网通信状态进行集中监测，运维管理人员既可通过云平台，又可在本地获取载波组网通信状态信息，改变了以往需要人工观察指示灯、查看相关设备日志的方式，提升了运维管理效率；
3)使用本发明可以对多个台区集中器与采集器的载波组网关系进行调整，充分发挥载波通信的特点，提升了载波组网通信抄表的可靠性。
附图说明
图1是本发明的一种跨台区载波抄表监控方法的步骤框图；
图2是本发明一实施例中跨台区载波抄表监控系统的结构示意图；
图3是本发明一实施例中跨台区载波抄表监控系统的载波组网通信调整示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。
实施例1。
如图1，本发明一方面提出一种跨台区载波抄表监控方法，包括步骤1至4。
步骤1，由集中器和采集器根据载波主节点与载波从节点之间的通信关系，建立载波组网；各载波组网之间耦合连接。
步骤1的载波组网中，集中器与载波主节点进行通信连接，集中器与采集器进行载波通信连接，采集器与载波从节点进行通信连接，采集器与电表进行通信连接；边缘物联代理与集中器进行通信连接。
从图2中可以看出，集中器包含载波主节点，采集器包含载波从节点。
载波通信信号在各台区之间具有一定耦合能力，因此能够实现台区之间的载波组网通信的调控，提高了载波组网通信的可靠性。
步骤2，由边缘物联代理获取并分析载波组网的通信状态信息，建立集中器与采集器之间的通信优先级，边缘物联代理对不同台区之间的载波组网的通信状态信息进行调整。
步骤2中，载波组网的通信状态信息包括：载波从节点地址及在线状态，载波主节点接收的载波从节点的载波信号强度，与载波从节点相连接的采集器地址信息，与采集器相连接的电表地址信息。
步骤2中，边缘物联代理对不同台区之间的载波组网的通信状态信息进行调整包括：
步骤2.1，对于任一个采集器，选择均能与该采集器进行载波通信的多个集中器；利用所选择的集中器获取集中器所在载波组网的通信状态信息；
步骤2.2，设定载波信号强度阈值等级；利用集中器获取的载波主节点接收的载波从节点的载波信号强度和载波信号强度阈值等级，建立集中器与采集器之间载波组网的通信优先级；
优选地，步骤2.2中，载波信号强度阈值等级包括：第一级：载波信号强度不小于-48dBm；第二级：载波信号强度大于-54dBm且小于-48dBm；第三级：载波信号强度大于-60dBm且小于-54dBm；第四级：载波信号强度不大于-60dBm。
步骤2.3，对于步骤1中建立的载波组网，由边缘物联代理选择与采集器之间的通信优先级高的集中器取代通信优先级低的集中器，实现对载波组网的通信状态信息的调整。
步骤2还包括：
步骤2.4，边缘物联代理对不同台区之间的载波组网的通信状态信息进行调整时，边缘物联代理与云主站进行协同，将需要调整的抄表档案上报给云主站。
步骤3，云主站根据调整后的载波组网的通信状态信息对抄表档案进行调整，并将调整后的抄表档案下发给边缘物联代理。
优选地，步骤3中，调整后的抄表档案中，通信优先级低的集中器不再轮询采集器所连接的电表，通信优先级高的集中器轮询采集器所连接的电表。
步骤4，边缘物联代理对集中器抄表档案进行配置，集中器选择通信优先级最高的采集器进行通信，被选定的采集器与电表进行通信，实现跨台区载波抄表。
优选地，步骤4还包括：边缘物联代理找不到可以与采集器建立载波通信的集中器，则判断采集器连接的载波从节点处于离线故障状态，并将离线故障状态上报云平台，云平台及时告警，并通知运维人员进行故障排查。
本发明另一方面提出用于实现跨台区载波抄表监控方法的一种跨台区载波抄表监控系统，其中，台区包括载波主节点和载波从节点，载波主节点与载波从节点之间通过电力线连接。
跨台区载波抄表监控系统的结构如图2所示，跨台区载波抄表监控系统的载波组网通信调整如图3所示。
跨台区载波抄表监控系统包括：云主站，边缘物联代理，集中器，采集器；
采集器，用于与电表进行通信，实现跨台区载波抄表；
集中器，用于获取集中器所在载波组网的通信状态信息；集中器将通信状态信息发送给边缘物联代理；
边缘物联代理，用于获取并分析载波组网的通信状态信息，建立集中器与采集器之间的通信优先级，对载波组网进行调整；还用于对集中器抄表档案进行配置，集中器选择通信优先级最高的采集器进行通信，被选定的采集器与电表进行通信，实现跨台区载波抄表；还用于与云主站进行协同，将需要调整的抄表档案上报给云主站；
云主站，用于对载波组网的通信状态进行监测，将抄表档案下发给边缘物联代理；还用于根据载波组网的通信状态的监测数据，发布相关故障告警信息和运维信息。
集中器与载波主节点之间的通信接口包括：以太网接口、串行接口。
边缘物联代理通过本地通信接口与运维终端进行通信，提供载波组网通信状态监测信息。
采集器与电表之间通过RS485进行通信连接。
云主站和边缘物联代理之间通过有线网络或无线网络进行连接。
实施例2。
云主站下发抄表档案给边缘物联代理，边缘物联代理将抄表档案分发给第一集中器、第二集中器，假设第一集中器对应的抄表档案为第一电表，第二集中器对应的抄表档案为第二电表。初始进行载波组网通信时，第一集中器与第一采集器、第二集中器与第二采集器分别建立载波组网通信关系。边缘物联代理通过第一集中器、第二集中器获取载波组网通信状态信息，生成载波组网通信关系如表1所示：
表1载波组网通信关系
设备名称 抄表档案 载波主节点 载波从节点 采集器
第一集中器 第一电表 第一载波主节点 第一载波从节点 第一采集器
第二集中器 第二电表 第二载波主节点 第二载波从节点 第二采集器
同时，由于载波通信信号具有台区间耦合的特点，第一载波主节点可以接收到第二载波从节点的信号，第二载波主节点可以接收到第一载波从节点的信号。边缘物联代理记录载波主节点接收的载波从节点的载波信号强度，根据设定的接收载波信号强度阈值等级，建立采集器与集中器进行载波组网通信的优先级(高、中、低、中断)如表2所示：
表2载波组网通信的优先级
在通信过程中，由于电力线路阻抗变化、其他信号干扰等因素导致第一集中器不能正常获取第一采集器的信息时，边缘物联代理根据第一载波主节点是否能够接收第一载波从节点发出的载波信号进行分析判断，如果在一定时间(时间阈值可设置)一直无法接收到载波信号，则判定载波从节点通信异常，并将诊断结果上传给云主站。
同时，如果边缘物联代理发现第二载波主节点能够持续(持续时间可配置)接收第一载波从节点发出的载波信号，于是更新采集器与集中器进行载波组网通信的优先级，如表3所示：
表3更新后的载波组网通信的优先级
边缘物联代理向云主站发送载波组网通信调整方案请求，即第一集中器不再轮询第一采集器所属的电表，第二集中器增加轮询第一采集器所属的电表。云主站响应边缘物联代理的请求，重新下发抄表档案，如表4所示：
表4重新下发的抄表档案
抄表档案
第一集中器 不含第一采集器所属的电表
第二集中器 第二采集器所属的电表、第一采集器所属的电表
集中器根据抄表档案重新载波组网通信关系，如图3所示。
如果边缘物联代理找不到可以与第一载波从节点建立载波通信的载波主节点，则判断第一载波从节点离线，并将故障状态上报云平台，云平台及时告警，并通知运维人员进行故障排查。
本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种跨台区载波抄表监控方法，其特征在于，
所述方法包括：
步骤1，由集中器和采集器根据载波主节点与载波从节点之间的通信关系，建立载波组网，载波组网中，集中器与载波主节点进行通信连接，集中器与采集器进行载波通信连接，采集器与载波从节点进行通信连接，采集器与电表进行通信连接；边缘物联代理与集中器进行通信连接，集中器包含载波主节点，采集器包含载波从节点；各载波组网之间耦合连接；
步骤2，由边缘物联代理获取并分析载波组网的通信状态信息，建立集中器与采集器之间的通信优先级，边缘物联代理对不同台区之间的载波组网的通信状态信息进行调整；包括：
步骤2.1，对于任一个采集器，选择均能与该采集器进行载波通信的多个集中器；利用所选择的集中器获取集中器所在载波组网的通信状态信息；
步骤2.2，设定载波信号强度阈值等级；利用集中器获取的载波主节点接收的载波从节点的载波信号强度和载波信号强度阈值等级，建立集中器与采集器之间载波组网的通信优先级；
步骤2.3，对于步骤1中建立的载波组网，由边缘物联代理选择与采集器之间的通信优先级高的集中器取代通信优先级低的集中器，实现对载波组网的通信状态信息的调整；
步骤3，云主站根据调整后的载波组网的通信状态信息对抄表档案进行调整，并将调整后的抄表档案下发给边缘物联代理；
步骤4，边缘物联代理对集中器抄表档案进行配置，集中器选择通信优先级最高的采集器进行通信，被选定的采集器与电表进行通信，实现跨台区载波抄表。
2.根据权利要求1所述的一种跨台区载波抄表监控方法，其特征在于，
步骤1的载波组网中，集中器与载波主节点进行通信连接，集中器与采集器进行载波通信连接，采集器与载波从节点进行通信连接，采集器与电表进行通信连接；边缘物联代理与集中器进行通信连接。
3.根据权利要求2所述的一种跨台区载波抄表监控方法，其特征在于，
步骤2中，载波组网的通信状态信息包括：载波从节点地址及在线状态，载波主节点接收的载波从节点的载波信号强度，与载波从节点相连接的采集器地址信息，与采集器相连接的电表地址信息。
4.根据权利要求1所述的一种跨台区载波抄表监控方法，其特征在于，
步骤2.2中，载波信号强度阈值等级包括：第一级：载波信号强度不小于-48dBm；第二级：载波信号强度大于-54dBm且小于-48dBm；第三级：载波信号强度大于-60dBm且小于-54dBm；第四级：载波信号强度不大于-60dBm。
5.根据权利要求1所述的一种跨台区载波抄表监控方法，其特征在于，
步骤2还包括：
步骤2.4，边缘物联代理对不同台区之间的载波组网的通信状态信息进行调整时，边缘物联代理与云主站进行协同，将需要调整的抄表档案上报给云主站。
6.根据权利要求1所述的一种跨台区载波抄表监控方法，其特征在于，
步骤3中，调整后的抄表档案中，通信优先级低的集中器不再轮询采集器所连接的电表，通信优先级高的集中器轮询采集器所连接的电表。
7.根据权利要求6所述的一种跨台区载波抄表监控方法，其特征在于，
步骤4还包括：边缘物联代理找不到可以与采集器建立载波通信的集中器，则判断采集器连接的载波从节点处于离线故障状态，并将离线故障状态上报云平台，云平台及时告警，并通知运维人员进行故障排查。
8.用于实现权利要求1至7任一项所述的一种跨台区载波抄表监控方法的一种跨台区载波抄表监控系统，所述台区包括载波主节点和载波从节点，载波主节点与载波从节点之间通过电力线连接，其特征在于，
所述系统包括：云主站，边缘物联代理，集中器，采集器；
采集器，用于与电表进行通信，实现跨台区载波抄表；
集中器，用于获取集中器所在载波组网的通信状态信息；集中器将通信状态信息发送给边缘物联代理；
边缘物联代理，用于获取并分析载波组网的通信状态信息，建立集中器与采集器之间的通信优先级，对载波组网进行调整；还用于对集中器抄表档案进行配置，集中器选择通信优先级最高的采集器进行通信，被选定的采集器与电表进行通信，实现跨台区载波抄表；还用于与云主站进行协同，将需要调整的抄表档案上报给云主站；
云主站，用于对载波组网的通信状态进行监测，将抄表档案下发给边缘物联代理；还用于根据载波组网的通信状态的监测数据，发布相关故障告警信息和运维信息。
9.根据权利要求8所述的一种跨台区载波抄表监控系统，其特征在于，
集中器与载波主节点之间的通信接口包括：以太网接口、串行接口。
10.根据权利要求8所述的一种跨台区载波抄表监控系统，其特征在于，
边缘物联代理通过本地通信接口与运维终端进行通信，提供载波组网通信状态监测信息。
11.根据权利要求8所述的一种跨台区载波抄表监控系统，其特征在于，
采集器与电表之间通过RS485进行通信连接。
12.根据权利要求8所述的一种跨台区载波抄表监控系统，其特征在于，
云主站和边缘物联代理之间通过有线网络或无线网络进行连接。
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《基于低压电力线载波技术的抄表系统组网及路由研究》;杨庆;《中国优秀硕士学位论文全文数据库（工程科技II辑）》(第2017年第02期期);全文 *

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