CN205091901U - 北斗通信机及使用该北斗通信机的用电信息采集系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种北斗通信机及使用该北斗通信机的用电信息采集系统，其中，北斗通信机包括：中央处理器；天线，与所述中央处理器连接，用于与北斗卫星之间进行数据包的收发；缓存器，与所述中央处理器和所述天线连接，用于缓存所述数据包；定时器，与所述中央处理器和所述缓存器连接，用于设定所述缓存器通过所述天线向北斗卫星传送所述数据包的时间周期。本实用新型能够有效利用卫星通信链路，同时利用二级数据缓存机制保证国网通信协议数据包不会遗失。

Description

北斗通信机及使用该北斗通信机的用电信息采集系统

技术领域

本实用新型涉及用户用电信息集抄技术，尤其涉及利用北斗卫星进行用户用电信息集抄的装置，具体来说就是一种北斗通信机及使用该北斗通信机的用电信息采集系统。

背景技术

智能电能记录的用户用电信息后需要就近上送到附近的集中抄表装置，一台集中抄表装置可同时连接几台、几十台，甚至上百台智能电表。目前集中抄表装置主要通过公共网络回传到部署在电力公司的用电信息管理主站系统上，而对于面积广袤却人烟稀少的牧区、山区，既无光纤通路，也尚无公网移动信号，这些地区如果通过光纤和公网回传用户用电信息则显得无能为力，而新铺设光缆也存在成本过高、通信架构受限等问题。

例如，当前存在GPRS无线电力远程抄表系统，可将工业和民用电表采集的用电信息数据通过GPRS网络实时传递到地、市、省级国家电力公司的用电信息管理主站系统，以实现对居民及工业用电信息的管理，及负荷分析等。然而该GPRS无线电力远程抄表系统需要基于现有的GPRS网络，在广袤的无人区及崇山峻岭地区，GPRS并不能完全覆盖，因此在通信盲区GPRS无线电力远程抄表系统并不能得到充分的应用。

为此人们想着利用卫星通信来解决上述问题，但是卫星通信链路价格昂贵，而且通信带宽相对较小，由于卫星通信链路带宽与国网通信链路带宽不同，经常出现数据遗失的现象，如何充分利用卫星通信链路，并保证数据的可靠传输，始终困扰着本领域技术人员。

因此，如何开发出一种行之有效的用户用电信息集抄装置，可以有效利用卫星通信链路，并可靠地获得通信不发达地区的用户用电信息是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题在于提供一种北斗通信机及使用该北斗通信机的用电信息采集系统，解决了现有技术中不能有效利用卫星通信链路，稳定可靠地通过北斗卫星传送用电信息的问题。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种北斗通信机，包括：中央处理器；天线，与所述中央处理器连接，用于与北斗卫星之间进行数据包的收发；缓存器，与所述中央处理器和所述天线连接，用于缓存所述数据包；定时器，与所述中央处理器和所述缓存器连接，用于设定所述缓存器通过所述天线向北斗卫星传送所述数据包的时间周期。

本实用新型的具体实施方式中，所述北斗通信机还包括：解密器，设置于所述天线和所述缓存器之间，用于解密来自于北斗卫星的所述数据包；以及加密器，设置于所述天线和所述缓存器之间，用于加密发送给北斗卫星的所述数据包。

本实用新型的具体实施方式中，所述北斗通信机还包括：北斗SIM卡，与所述中央处理器和所述天线连接，用于标志北斗通信机的身份。

本实用新型的具体实施方式中，所述北斗通信机还包括：RS232端口，与所述缓存器连接，用于向集中器传送信息采集指令并从所述集中器接收用电信息。

本实用新型的具体实施方式中，所述北斗通信机还包括：重发器，与所述中央处理器、所述缓存器和所述定时器连接，用于所述RS232端口向所述集中器发出所述信息采集指令后的预定时间内，所述RS232端口没有接收到所述用电信息时重发所述信息采集指令。

为解决上述技术问题，本实用新型还提供一种使用上述北斗通信机的用电信息采集系统，所述用电信息采集系统包括：服务器、与所述服务器连接的第一北斗通信机、通过北斗卫星与所述第一北斗通信机连接的第二北斗通信机、与所述第二北斗通信机连接的集中器，其中，所述服务器用于向所述第一北斗通信机发送信息采集指令；所述第一北斗通信机用于通过北斗卫星向所述第二北斗通信机传送所述信息采集指令；所述第二北斗通信机用于接收并缓存所述信息采集指令；所述集中器用于根据所述信息采集指令采集智能电表的用电信息。

其中，所述第二北斗通信机还用于缓存来自所述集中器的所述用电信息并通过北斗卫星向所述第一北斗通信机传送所述用电信息。

其中，所述第一北斗通信机还用于缓存所述用电信息并向所述服务器传输所述用电信息。

本实用新型的具体实施方式中，所述用电信息采集系统还包括：与所述服务器连接的主站，用于将所述用户信息按智能电表编号保存到数据库。

其中，所述第二北斗通信机与所述集中器一一对应。

由以上本实用新型实施例提供的技术方案可知，本实用新型的北斗通信机及使用该北斗通信机的用电信息采集系统，至少具有以下优点和特点，北斗通信机内的缓存器分别缓存过往的数据，即分别缓存用电信息数据和信息采集指令，从而保证过往数据不会遗失；数据包封装器和数据包拆分器保证国网通信协议数据包通过北斗卫星传输，而不会发生数据帧格式不兼容的问题，此外，数据包封装器会将国网通信协议数据包拆分、组合成适宜北斗卫星通信系统传输的数据包长度，从而提高数据传输速度，降低国网公司的运营成本；加密器和解密器可以对国网通信协议数据包进行加密、解密，保证传输数据的安全性；北斗SIM卡可以让卫星认证北斗通信机的身份，从而安全接入北斗卫星通信系统，本实用新型能够可靠、快速通过北斗卫星传输国网通信协议数据包，同时利用二级缓存机制保证国网通信协议数据包不会遗失。

应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本实用新型所欲主张的范围。

附图说明

下面的所附附图是本实用新型的说明书的一部分，其绘示了本实用新型的示例实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本实用新型的原理。

图1为本实用新型具体实施方式提供的一种北斗通信机的具体实施例一的结构示意图；

图2为本实用新型具体实施方式提供的一种北斗通信机的具体实施例二的结构示意图；

图3为本实用新型具体实施方式提供的一种北斗通信机的具体实施例三的结构示意图；

图4为本实用新型具体实施方式提供的一种北斗通信机的具体实施例四的结构示意图；

图5为本实用新型具体实施方式提供的一种北斗通信机的具体实施例五的结构示意图；

图6为本实用新型具体实施方式提供的一种使用北斗通信机的用电信息采集系统的实施方式一的结构示意图；

图7为本实用新型具体实施方式提供的一种使用北斗通信机的用电信息采集系统的实施方式二的结构示意图。

符号说明：

10中央处理器20天线

30缓存器40定时器

50解密器60加密器

70北斗SIM卡80RS232端口

90重发器

1000服务器2000第一北斗通信机

3000第二北斗通信机4000集中器

5000主站

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本实用新型所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本实用新型内容的实施例后，当可由本实用新型内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本实用新型内容的精神与范围。

本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本实用新型，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。

关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。

关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等，用以修饰任何可以微变化的数量或误差，但这些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言，此类用语所修饰的微变化或误差的范围在部分实施例中可为20％，在部分实施例中可为10％，在部分实施例中可为5％或是其他数值。本领域技术人员应当了解，前述提及的数值可依实际需求而调整，并不以此为限。

某些用以描述本申请的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本申请的描述上额外的引导。

图1为本实用新型具体实施方式提供的一种北斗通信机的具体实施例一的结构示意图，如图1所示，所述北斗通信机包括中央处理器10、天线20、缓存器30和定时器40，其中，天线20与所述中央处理器10连接，天线20用于与北斗卫星之间进行数据包的收发；缓存器30与所述中央处理器10和所述天线20连接，缓存器30用于缓存所述数据包；定时器40与所述中央处理器10和所述缓存器30连接，定时器40用于设定所述缓存器30通过所述天线20向北斗卫星传送所述数据包的时间周期。本实用新型的具体实施方式中，所述数据包包括信息采集指令和用电信息。中央处理器10可以为DSP(数字信号处理器)、ASIC(专利集成电路)、FPGA(现场可编程逻辑陈列)等，只要能够实现数据处理均可，本实用新型不以此为限。

参见图1，北斗通信机内的缓存器30缓存来自北斗卫星的信息采集指令和来自集中器的用电信息，从而保证过往数据不会遗失，本实用新型的北斗通信机可以有效利用卫星通信链路，保证数据可靠、快速地通过北斗卫星进行传输。

此外，利用北斗卫星传输数据过程中，所述北斗通信机与北斗卫星之间通信需要遵循国家测绘局颁布的北斗通信协议，而北斗通信机与客户端或者北斗通信机与管理端之间通信需要遵循国网公司颁布的电力抄表通信协议，因此需要实现北斗通信协议和国网通信协议的实时规约转换。国内用电信息采集均按照《电力用户用电信息采集系统通信协议：主站与采集终端通信协议》(简称：国网通信协议)规约进行，该规约数据包需转换成北斗协议数据包，经北斗通信链路送至管理端，在管理端将北斗协议数据包还原至国网通信协议的数据包(即本实用新型中的数据包)。

本实用新型中，规约转换在北斗通信链路两端进行，不影响原通信方式，实现数据透明传输，在客户端侧，数据包封装器(图中未标示)将遵循国网通信协议的用电信息封装成遵循北斗通信协议的北斗协议数据包，数据包拆分器(图中未标示)将遵循北斗通信协议的北斗协议数据包拆分成遵循国网通信协议的信息采集指令；在管理端侧，数据包封装器将遵循国网通信协议的信息采集指令封装成遵循北斗通信协议的北斗协议数据包，数据包拆分器将遵循北斗通信协议的北斗协议数据包拆分成遵循国网通信协议的用电信息。国网通信协议数据包格式如表1所示：

表1

国网通信协议报文头

电能量数据包

国网通信协议报文尾

转换成北斗协议后，国网通信协议数据包将作为北斗协议的数据包，封装在北斗协议的帧格式中，数据包格式如表2所示，表2为利用北斗协议封装后的国网用电数据通信协议格式：

表2

将国网用电信息通信协议包嵌入北斗通信协议数据包中，实现协议转换，从而在不影响原通信方式的情况下，实现数据的透传。

图2为本实用新型具体实施方式提供的一种北斗通信机的具体实施例二的结构示意图，如图2所示，所述北斗通信机还包括解密器50和加密器60其中，解密器50设置于所述天线20和所述缓存器30之间，解密器50用于解密来自于北斗卫星的所述数据包；加密器60设置于所述天线20和所述缓存器30之间，加密器60用于加密发送给北斗卫星的所述数据包。

参见图2，加密器60和解密器50可以对数据包进行加密、解密，保证传输数据的安全性，防止黑客对传输数据的篡改或盗取。

图3为本实用新型具体实施方式提供的一种北斗通信机的具体实施例三的结构示意图，如图3所示，所述北斗通信机还包括北斗SIM卡70，其中，北斗SIM卡70与所述中央处理器10和所述天线20连接，北斗SIM卡70用于标志北斗通信机的身份。

参照图3，北斗SIM卡可以让卫星认证北斗通信机的身份，从而安全接入北斗卫星通信系统，本实用新型能够可靠、快速通过北斗卫星传输国网通信协议数据包，同时利用缓存机制保证国网通信协议数据包不会遗失。本实用新型的具体实施方式中，所述北斗SIM卡像手机用户SIM卡类似，可以随意插拔，并且北斗卫星管理者可以根据北斗SIM卡向国网公司收取卫星链路使用费。

图4为本实用新型具体实施方式提供的一种北斗通信机的具体实施例四的结构示意图，如图4所示，所述北斗通信机还包括RS232端口80，其中，RS232端口80与所述缓存器30连接，RS232端口80用于向集中器传送信息采集指令并从所述集中器接收用电信息。

参见图4，RS232端口80向集中器传送信息采集指令，并从所述集中器接收用电信息，北斗通信机通过RS232端口80向集中器下达信息采集指令，集中器将采集的用电信息通过RS232端口80返回给北斗通信机，本实用新型的其它具体实施方式中，也可以通过网络接口，例如以太网接口，向集中器传送信息采集指令并从所述集中器接收用电信息，本实用新型不以此为限。北斗通信机与客户端设备之间采用有线连接，保证数据传输的稳定性和可靠性，适应于面积广袤却人烟稀少的牧区、山区环境。

图5为本实用新型具体实施方式提供的一种北斗通信机的具体实施例五的结构示意图，如图5所示，所述北斗通信机还包括重发器90，其中，重发器90与所述中央处理器10、所述缓存器30和所述定时器40连接，重发器90用于所述RS232端口80向所述集中器发出所述信息采集指令后的预定时间内，所述RS232端口80没有接收到所述用电信息时重发所述信息采集指令。

参见图5，如果所述RS232端口80发出所述信息采集指令后的预定时间内，所述RS232端口80没有接收到所述用电信息时，重发器90重发所述信息采集指令，避免由于信息采集指令或者用电信息丢失，而无法完成用电信息收集的问题，提高了北斗通信机的可靠性，有利于本实用新型的推广应用，本实用新型的其它实施方式中，重发器90也可以自带时钟器，以便重发器90重发所述信息采集指令后进行计时，如果在预定时间不能接收到用电信息，再次向集中器发送信息采集指令。

图6为本实用新型具体实施方式提供的一种使用北斗通信机的用电信息采集系统的实施方式一的结构示意图，如图6所示，所述用电信息采集系统包括：服务器1000、与所述服务器1000连接的第一北斗通信机2000、通过北斗卫星与所述第一北斗通信机2000连接的第二北斗通信机3000、与所述第二北斗通信机3000连接的集中器4000，其中，所述服务器1000用于向所述第一北斗通信机2000发送信息采集指令；所述第一北斗通信机2000用于通过北斗卫星向所述第二北斗通信机3000传送所述信息采集指令；所述第二北斗通信机3000用于接收并缓存所述信息采集指令；所述集中器4000用于根据所述信息采集指令采集智能电表的用电信息。本实用新型的具体实施例中，所述服务器1000可以为北斗服务器；所述第二北斗通信机3000与所述集中器4000一一对应。

本实用新型的一具体实施例中，所述第二北斗通信机3000还用于缓存来自所述集中器4000的所述用电信息并通过北斗卫星向所述第一北斗通信机2000传送所述用电信息。所述第一北斗通信机2000还用于缓存所述用电信息并向所述服务器1000传输所述用电信息。

参见图6，第一北斗通信机2000与第二北斗通信机3000通过北斗卫星通信，第一北斗通信机2000与服务器1000直接通信，第二北斗通信机3000与集中器4000直接通信，第一北斗通信机2000缓存服务器1000传送的信息采集指令和北斗卫星传送的用电信息，第二北斗通信机3000缓存北斗卫星传送的信息采集指令和集中器4000传送的用电信息，亦即信息采集指令和用电信息均实现了二级缓存，充分利用了卫星链路，保证数据不遗失的前提下，提高了数据传输速度，从而降低了国网公司的运营成本。

图7为本实用新型具体实施方式提供的一种使用北斗通信机的用电信息采集系统的实施方式二的结构示意图，如图7所示，所述用电信息采集系统还包括主站5000，主站5000与所述服务器1000连接，主站5000用于将所述用户信息按智能电表编号保存到数据库。

参见图7，主站5000将所述用户信息按智能电表编号以及第二北斗通信机3000的编号保存到数据库，并且在规定时间没有采集到的用电信息由第二北斗通信机3000补充采集，本实用新型的具体实施例中，主站5000可以为电力服务器。

本实用新型提供一种北斗通信机及使用该北斗通信机的用电信息采集系统，北斗通信机内的缓存器分别缓存过往的数据，即分别缓存用电信息数据和信息采集指令，从而保证过往数据不会遗失；数据包封装器和数据包拆分器保证国网通信协议数据包通过北斗卫星传输，而不会发生数据帧格式不兼容的问题，此外，数据包封装器会将国网通信协议数据包拆分、组合成适宜北斗卫星通信系统传输的数据包长度，从而提高数据传输速度；加密器和解密器可以对国网通信协议数据包进行加密、解密，保证传输数据的安全性；北斗SIM卡可以让卫星认证北斗通信机的身份，从而安全接入北斗卫星通信系统，本实用新型能够可靠、快速通过北斗卫星传输国网通信协议数据包，同时利用二级缓存机制保证国网通信协议数据包不会遗失。

本实用新型至少还具有以下有益效果：

1.本实用新型提供的用电信息采集系统覆盖范围大，没有通信盲区，解决偏远地区无法通过网络抄表的问题；

2.本实用新型的用户用电信息集抄装置每日需要召测的数据项在客户端侧的北斗通信机上执行Q/GDW1376.1-2013规约数据多级缓存机制，并且每日定时主动传输给管理端侧的北斗通信机；

3.本实用新型使用卫星信道传输链路，传输速度快，通信链路不会堵塞；

4.本实用新型通过北斗卫星对电力数据进行传输，解决了在很多山区不能通过网络抄表的需求；

5.本实用新型中计量点的用户用电信息通过集中器缓存到客户端侧的北斗通信机，做一级缓存，然后通过北斗卫星通信系统传输到管理端侧的北斗通信机做二级缓存，防止数据遗失；

6.本实用新型对大数据的长报文自动拆包、组包，提高数据传输速度。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (10)

1.一种北斗通信机，其特征在于，所述北斗通信机包括：

中央处理器(10)；

天线(20)，与所述中央处理器(10)连接，用于与北斗卫星之间进行数据包的收发；

缓存器(30)，与所述中央处理器(10)和所述天线(20)连接，用于缓存所述数据包；以及

定时器(40)，与所述中央处理器(10)和所述缓存器(30)连接，用于设定所述缓存器(30)通过所述天线(20)向北斗卫星传送所述数据包的时间周期。

2.如权利要求1所述的北斗通信机，其特征在于，所述北斗通信机还包括：

解密器(50)，设置于所述天线(20)和所述缓存器(30)之间，用于解密来自于北斗卫星的所述数据包；以及

加密器(60)，设置于所述天线(20)和所述缓存器(30)之间，用于加密发送给北斗卫星的所述数据包。

3.如权利要求1所述的北斗通信机，其特征在于，所述北斗通信机还包括：

北斗SIM卡(70)，与所述中央处理器(10)和所述天线(20)连接，用于标志所述北斗通信机的身份。

4.如权利要求1所述的北斗通信机，其特征在于，所述北斗通信机还包括：

RS232端口(80)，与所述缓存器(30)连接，用于向集中器传送信息采集指令并从所述集中器接收用电信息。

5.如权利要求4所述的北斗通信机，其特征在于，所述北斗通信机还包括：

重发器(90)，与所述中央处理器(10)、所述缓存器(30)和所述定时器(40)连接，用于所述RS232端口(80)向所述集中器发出所述信息采集指令后的预定时间内，所述RS232端口(80)没有接收到所述用电信息时重发所述信息采集指令。

6.一种使用如权利要求1-5任一所述的北斗通信机的用电信息采集系统，其特征在于，所述用电信息采集系统包括：服务器(1000)、与所述服务器(1000)连接的第一北斗通信机(2000)、通过北斗卫星与所述第一北斗通信机(2000)连接的第二北斗通信机(3000)、与所述第二北斗通信机(3000)连接的集中器(4000)，其中，

所述服务器(1000)用于向所述第一北斗通信机(2000)发送信息采集指令；

所述第一北斗通信机(2000)用于通过北斗卫星向所述第二北斗通信机(3000)传送所述信息采集指令；

所述第二北斗通信机(3000)用于接收并缓存所述信息采集指令；以及

所述集中器(4000)用于根据所述信息采集指令采集智能电表的用电信息。

7.如权利要求6所述的用电信息采集系统，其特征在于，所述第二北斗通信机(3000)还用于缓存来自所述集中器(4000)的所述用电信息并通过北斗卫星向所述第一北斗通信机(2000)传送所述用电信息。

8.如权利要求7所述的用电信息采集系统，其特征在于，所述第一北斗通信机(2000)还用于缓存所述用电信息并向所述服务器(1000)传输所述用电信息。

9.如权利要求8所述的用电信息采集系统，其特征在于，所述用电信息采集系统还包括：

与所述服务器(1000)连接的主站(5000)，用于将所述用电信息按智能电表编号保存到数据库。

10.如权利要求6所述的用电信息采集系统，其特征在于，所述第二北斗通信机(3000)与所述集中器(4000)一一对应。