CN203300035U - 一种采集器及用电信息采集系统 - Google Patents

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刘高强
马兴丽
王文桢
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国家电网公司
北京南瑞智芯微电子科技有限公司
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Abstract

本实用新型公开了一种采集器及用电信息采集系统,涉及传输技术领域,解决了现有技术中采集系统冗余,传输可靠性差的技术问题。其中,采集器包括无源光网络PON接口和总线接口;所述采集器中通过PON接口接入的光纤与采集系统主站连接;所述采集器中通过总线接口接入的数据总线与至少一个电表连接。

Description

一种采集器及用电信息采集系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及传输技术领域,特别涉及一种采集器及用电信息采集系统。
背景技术
[0002] 采集器是用电信息采集系统的重要组成部分,下行方向通过RS-485接口与电能表通信;上行方向将采集到的数据传至集中器,最终传至后台主站系统;同时,根据系统功能亦可将后台管理系统的指令或参数下传至电能表,通信过程满足《国网公司用电信息采集系统集中抄表终端技术规范》等规定。
[0003] 电力用户用电信息采集系统的数据通信网络须满足稳定、可靠的技术特性,完整的数据传输由本地通信和远程通信有机构成。
[0004] 本地通信信道:采集终端至采集对象(电能表)之间的通信,包括低压载波、RS-485等方式。
[0005] 远程通信信道:提供电力用户现场各类采集终端至系统主站间的远程数据传输通信,包括载波、无线等方式。
[0006] 现有的用电信息的采集是由集中器、采集器、电能表以及各设备间的数据传输信道组成的数据采集网络实现。多采用载波或RS-485总线通信方式与电能表连接,一个采集器可连接多个电表,一个集中器可连接多个采集器,实现数据采集,实现模式如图1所示为主站+集中器+采集器+电能表。主站与集中器间的远程通信多采用GPRS/CDMA方式;集中器与采集器的本地数据传输通信采用窄带/宽带电力线载波或光纤通信方式,完成集中器对采集器的集中管理和数据收集;采集器与电能表之间的抄表数据传输通信通过以RS-485总线方式,实现抄表数据的采集和主站信息的传递。主站请求需经过多级通道、多层协议转换才能下发至电能表。
[0007] 现有的采集器分为以下两种类型:
[0008] I型采集器:上行通过N12载波规约应答集中器的招测命令,下行通过DL/T645命令向RS-485电表采集数据,具有独立的MAC地址,用于载波通讯。设计要求具有实时钟、大容量数据存储,保存一定时间深度的冻结日、小时的电量、电参量如电压等数据。
[0009] II型采集器:采用单载波芯片设计,上行通过N12载波规约应答集中器的招测命令,下行通过DL/T645命令向RS-485电表采集数据,具有独立的MAC地址,用于载波通讯。无实时钟、及数据存储,只进行由载波到RS-485上的转发通讯。
[0010] 远程通信信道采用GPRS方式与主站交互,GPRS方式建设成本低,但因受第三方责任因素限制,速率低,通讯实时性差。同时由于其按流量收费,运行维护费用高,可靠性差。通过公网信道运行,在信息安全方面也不能满足用电信息采集系统的要求。
[0011] 本地通信信道采用载波方式与集中器通信,包括宽带载波和窄带载波两种,施工、维护方便,但局限于台区范围,它采用轮询工作方式,在用电高峰期实时性和准确度都难以保证。并且受电网负载和结构影响大,数据采集不稳定。
[0012] 本申请提出的带协议转换的采集器融合了集中器的功能,采用主站+采集器+电能表的模式,上行通过光纤信道连接主站,下行直接通过RS-485总线与电表通信,极大简化了用电信息采集系统,并能够排除载波信道的缺陷及不稳定因素,实现用电信息采集系统的高速安全运行。
发明内容
[0013]为了解决现有技术中用电信息采集系统结构冗余、通信可靠性、稳定性较差的技术问题,本实用新型提出一种采集器及用电信息采集系统。
[0014] 一种采集器,包括无源光网络PON接口和总线接口 ;
[0015] 采集器中通过PON接口接入的光纤与采集系统主站连接;
[0016] 采集器中通过总线接口接入的数据总线与至少一个电表连接。
[0017] 进一步地,采集器内置有光网络分配单元ONU,ONU与采集器内的采集主板相连;
[0018] 采集器中通过PON接口接入的光纤与采集系统主站连接,具体为:
[0019] 采集器内置的ONU通过PON接口接入的光纤与骨干网内的光线路终端OLT连接;通过0LT,采集器与采集系统主站通信。
[0020] 进一步地,采集器还包括协议转换器;
[0021] 协议转换器将通过PON接口接收到的主站与采集终端通信协议格式的请求转换为多功能电能表通信规约格式的请求后,通过总线接口下发到连接的电表;
[0022] 协议转换器将通过总线接口接收到的多功能电能表通信规约格式的响应数据转换为主站与采集终端通信协议格式的响应数据后,通过PON接口上传到连接的采集系统主站。
[0023] 其中,PON接口为ONU模块上引出的对外接口。
[0024] —种用电信息米集系统,包括电表,米集器和OLT ;
[0025] 至少一个电表通过接入总线接口的数据总线与采集器连接;
[0026] 至少一个采集器通过接入PON接口的光纤与骨干网中的OLT连接;
[0027] OLT通过光纤与采集系统主站连接。
[0028] 进一步地,采集器内置有光网络分配单元ONU,ONU与采集器内的采集主板相连;
[0029] 采集器通过接入PON接口的光纤与骨干网中的OLT连接,具体包括:
[0030] 采集器内置的ONU通过PON接口接入的光纤与骨干网内的光线路终端OLT连接;通过0LT,采集器与采集系统主站通信。
[0031] 进一步地,采集器还包括协议转换器;
[0032] 协议转换器将通过PON接口接收到的主站与采集终端通信协议格式的请求转换为多功能电能表通信规约格式的请求后,通过总线接口下发到连接的电表;
[0033] 协议转换器将通过总线接口接收到的多功能电能表通信规约格式的响应数据转换为主站与采集终端通信协议格式的响应数据后,通过PON接口上传到连接的采集系统主站。
[0034] 其中,PON接口为ONU模块上引出的对外接口。
[0035] 本实用新型提出的采集器融合了集中器的功能,使用电信息采集系统可以采用主站+采集器+电表的模式,简约了系统构架。并且在采集器内部因为具有了协议转换器14所以可实现Q /⑶W376.1-2009与DL/T645协议间的转换,覆盖了现有的采集系统中集中器的功能,简化了采集系统设计。下行信道仅采用RS-485总线方式,能够充分保证采集的实时性、稳定性。上行通过光纤信道连接主站,下行直接通过RS-485总线与电表通信,在极大简化了用电信息采集系统结构的同时,能够排除载波信道的缺陷及不稳定因素,实现用电信息采集系统的高速安全运行。
附图说明
[0036] 附图用来提供对本实用新型的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的限制。在附图中:
[0037] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0038]图1为背景技术中用电信息采集系统的框架图;
[0039] 图2为本实用新型实施例1提供的采集器10的结构图;
[0040]图3为本实用新型实施例2提供的用电信息采集系统100的框架图。
具体实施方式
[0041] 下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型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实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。并且,以下各实施例均为本实用新型的可选方案,实施例的排列顺序及实施例的编号与其优选执行的顺序无关。
[0042] 实施例1
[0043] 本实施例提供一种采集器,如图2所示,该采集器10包括PON (无源光网络)接口11和总线接口 12。优选方案中,该总线接口 12可以为RS-485总线接口。其中,该总线接口 12用来提供与电表连接的接口,其位置可以与现有技术中的采集器用来与电表连接的接口的位置相同或者其他适当的位置。PON接口 11用来提供与采集系统主站连接的光纤接口,其位置也可以与现有技术中的采集器用来与集中器连接的接口的位置相同或者适当的位置。
[0044] 如图2所示,采集器10中通过PON接口 11接入的光纤20与采集系统主站连接;采集器10中通过总线接口 12接入的数据总线30与至少一个电表连接。
[0045] 其中,所述采集器10内置有ONU (光网络分配单元)13,0NU13与采集器10内的采集主板(该采集主板可以采用现有技术中采集器的采集主板)相连,例如ONU与采集主板之间通过2*6脚的双排插针相连接;Ρ0Ν接口 11就是该0NU13上引出的一个对外接口。
[0046] 相应地,所述采集器10中通过PON接口 11接入的光纤20与采集系统主站连接,具体为:
[0047] 所述采集器10内置的0NU13通过PON接口 11接入的光纤20与骨干网内的OLT(光线路终端)连接;通过所述0LT,所述采集器10与所述采集系统主站通信。
[0048] 本实施例的采集器通过PON接口可以与光纤连接,并通过该光纤连接至骨干网络,骨干网再通过光纤与采集系统主站连接,实现采集器10与采集系统主站之间的通信。为了便于光纤接入,骨干网络中可部署有配电用的EPON (以太无源光网络),包括具有汇聚作用的0LT。本实施例提供的采集器通过引入ONU作为用户侧的光纤接入后接收OLT发送的广播请求的单元。
[0049] 本实施通过在采集器上引入PON接口和0NU,实现通过光纤与采集系统主站连接。解决了现有技术中通信可靠性和稳定性较差的问题。虽然现阶段以光纤作为信道使用的比例较小,但从保证系统通信可靠性、满足实时性及安全性要求的角度考虑,光纤是目前最为适用的一种通信信道。光纤建设及硬件成本高,但一次投入,长期使用,其维护成本低,在容量方面不受限制。适合专网运行,所以在通信速率、安全可靠性及实时性方面远高于其他通信方式,完全不受电磁干扰和天气影响。
[0050] 优选方案中,由于本实施例中的采集器10包含了集中器的功能,因此需要将来自电表的数据的协议格式直接转换为采集系统主站识别的协议格式,故而所述采集器10还包括协议转换器14。在采集器到电表的下行方向上,所述协议转换器14将通过所述PON接口 11接收到的主站与采集终端通信协议(如Q / GDW376.1-2009)格式的请求转换为多功能电能表通信规约(如DL/T645-1997或DL/T645-2007)格式的请求后,通过所述总线接口12下发到连接的电表;相应地,在电表到采集器的上行方向上,所述协议转换器14将通过所述总线接口 12接收到的多功能电能表通信规约格式的响应数据转换为主站与采集终端通信协议格式的响应数据后,通过所述PON接口 11上传到连接的所述采集系统主站。本实施例中的协议转换器14具体在采集器10上的部署方案可以同现有技术中集中器上协议转换器(该协议转换器用于将采集器采集到的电表数据的协议格式转换为采集系统主站识别的协议格式,因此功能与实现方式与本实施例中的协议转换器14相似)的部署方案,在此不赘述。
[0051] 本实施例提出的采集器融合了集中器的功能,采用采集系统主站+采集器+电表的模式,简约了系统构架。
[0052] 实施例2
[0053] 本实施例提供了一种应用了实施例1中采集器的用电信息采集系统100,如图3所述包括多个电表40,多个采集器10和0LT50 (0LT为骨干网中的局端设备);
[0054] 至少一个电表40通过接入RS-485总线接口 12的数据总线30与所述采集器10连接;
[0055] 至少一个采集器10通过接入PON接口 11的光纤20与骨干网中的0LT50连接;
[0056] 所述0LT50通过光纤20与采集系统主站连接。
[0057] 其中,所述采集器10内置有光网络分配单元0NU13 ;0NU13与采集器10内的采集主板相连;Ρ0Ν接口 11为0NU13上引出的对外接口。
[0058] 采集器10通过接入PON接口 11的光纤20与骨干网(图3中虚线部分冲的0LT50连接,具体包括:
[0059] 所述采集器10内置的0NU13通过PON接口 44接入的光纤20与骨干网内的0LT50连接;通过所述0LT50,所述采集器10与所述采集系统主站通信。
[0060] 优选地,所述采集器10还包括协议转换器14 ;
[0061] 所述协议转换器14将通过所述PON接口 11接收到的主站与采集终端通信协议格式的请求转换为多功能电能表通信规约格式的请求后,通过所述RS-485总线接口 12下发到连接的电表40 ;
[0062] 所述协议转换器14将通过所述RS-485总线接口 12接收到的多功能电能表通信规约格式的响应数据转换为主站与采集终端通信协议格式的响应数据后,通过所述PON接口 11上传到连接的所述采集系统主站。
[0063] 本实施例提供的用电信息采集系统100运行时,首先通过电表40的RS-485总线接口 12传输给采集器10,采集器10实时或定时的巡检各电表总线数据进行处理或计数,并将结果存储。当采集器10通过0NU13上的PON接口 11接收到采集系统主站的请求后,经过协议转换器14的解析,将请求指令转换为电表40的通信协议下发至电表40 ;当通过RS-485接口接收到电表40的响应数据,经过协议转换器14转换后,通过0NU13,并经过PON接11上传至采集系统主站。0NU13与协议转换器14可以直接连接,也可以通过采集主板间接相连。
[0064] 在本实施例中,上行通信采用光纤接入方式采集系统主站,通过光纤与采集系统主站进行数据交互实现电表40数据的远传;下行采用RS-485总线接口连接多台电表40,用于电表40的数据采集和通断电控制。
[0065] 在上行光纤网络中,采用主站与采集终端通信协议作为主站与采集器之间的通信协议;在下行数据采集部分的RS-485网络中,采用多功能电能表通信规约DL/T645-1997及DL/T645-2007作为电能表的远程控制通信协议。在整个网络中通信链路的建立和解除将由采集器发出的信息帧来控制。
[0066] 在采集器内部因为具有了协议转换器14所以可实现Q / GDW376.1-2009与DL/T645协议间的转换,覆盖了现有的采集系统中集中器的功能,简化了采集系统设计。下行信道仅采用RS-485总线方式,能够充分保证采集的实时性、稳定性。上行通过光纤信道连接主站,下行直接通过RS-485总线与电表通信,在极大简化了用电信息采集系统结构的同时,能够排除载波信道的缺陷及不稳定因素,实现用电信息采集系统的高速安全运行。
[0067] 本实施例提供的系统结构上极大简化了用电信息采集系统的设备层级,降低系统冗余度及布网成本;功能上整合了传统系统中集中器和采集器功能,兼具数据采集、协议转换、主站请求响应等功能;上行通信采用光纤方式,提高数据传输速率及稳定、可靠性能。
[0068] 以上所述,仅为本实用新型的具体实施方式,但本实用新型能有多种不同形式的具体实施方式,上文结合附图对本实用新型做举例说明,这并不意味着本实用新型所应用的具体实施方式只能局限在这些特定的具体实施方式中,本领域的技术人员应当了解,上文所提供的具体实施方式只是多种优选实施方式中的一些示例,任何体现本实用新型权利要求的具体实施方式均应在本实用新型权利要求所要求保护的范围之内;本领域的技术人员能够对上文各具体实施方式中所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换或者改进等,均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种采集器,其特征在于,包括无源光网络PON接口和总线接口 ; 所述采集器中通过PON接口接入的光纤与采集系统主站连接; 所述采集器中通过总线接口接入的数据总线与至少一个电表连接。
2.根据权利要求1所述的采集器,其特征在于,所述采集器内置有光网络分配单元0NU,所述ONU与采集器内的采集主板相连; 所述采集器通过PON接口接入的光纤与采集系统主站连接,具体为: 所述采集器内置的ONU通过PON接口接入的光纤与骨干网内的光线路终端OLT连接;通过所述0LT,所述采集器与所述采集系统主站通信。
3.根据权利要求1或2所述的采集器,其特征在于,所述总线接口为RS-485总线接口。
4.根据权利要求1或2所述的采集器,其特征在于,所述采集器还包括协议转换器; 所述协议转换器将通过所述PON接口接收到的主站与采集终端通信协议格式的请求转换为多功能电能表通信规约格式的请求后,通过所述总线接口下发到连接的电表; 所述协议转换器将通过所述总线接口接收到的多功能电能表通信规约格式的响应数据转换为主站与采集终端通信协议格式的响应数据后,通过所述PON接口上传到连接的所述采集系统主站。
5.根据权利要求2所述的采集器,其特征在于,所述PON接口为所述ONU上引出的对外接口。
6.一种用电信息采集系统,其特征在于,包括电表,采集器和OLT ; 至少一个电表通过接入总线接口的数据总线与所述采集器连接; 至少一个采集器通过接入PON接口的光纤与骨干网中的OLT连接; 所述OLT通过光纤与采集系统主站连接。
7.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述采集器内置有光网络分配单元0NU,所述ONU与采集器内的采集主板相连; 采集器通过接入PON接口的光纤与骨干网中的OLT连接,具体包括: 所述采集器内置的ONU通过PON接口接入的光纤与骨干网内的光线路终端OLT连接;通过所述0LT,所述采集器与所述采集系统主站通信。
8.根据权利要求6或7所述的系统,其特征在于,所述总线接口为RS-485总线接口。
9.根据权利要求6或7所述的系统,其特征在于,所述采集器还包括协议转换器; 所述协议转换器将通过所述PON接口接收到的主站与采集终端通信协议格式的请求转换为多功能电能表通信规约格式的请求后,通过所述总线接口下发到连接的电表; 所述协议转换器将通过所述总线接口接收到的多功能电能表通信规约格式的响应数据转换为主站与采集终端通信协议格式的响应数据后,通过所述PON接口上传到连接的所述采集系统主站。
10.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述PON接口为所述ONU上引出的对外接口。
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