CN212750058U - 一种基于卫星通信的采集终端远程通信装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于卫星通信的采集终端远程通信装置，包括卫星通信模组、控制单元（MCU）、电源管理模块以及采集终端接口模块；本实用新型在不改变现有用电信息采集系统架构和增加额外设备的前提下，实现了在牧区和深山等偏远地区的用户用电信息采集工作，减少偏远地区的工作人员的工作量，实现实时信息采集及数据主动上报，确保了采集数据的准确性、实时性，提升了用电信息全覆盖质量；实时定位集中器位置，降低维护成本，大幅提升计量资产的精益化管理水平。

Description

一种基于卫星通信的采集终端远程通信装置

技术领域

本实用新型属于用电信息采集领域，具体涉及一种基于卫星通信的采集终端远程通信装置。

背景技术

用电信息采集系统作为国家电网“建设坚强的智能电网”体系架构的一部分，信息化、自动化、互动化是用电信息采集系统发展的主要方向。电力数据采集过程中，采集终端设备与用电信息采集主站的主要通信方式有光纤专网通信、GPRS/CDMA无线公网通信和230MHz无线专网通信等。但是处于广大人烟稀少的山区、牧区的供电台区，深山峡谷中的水电站等，既无光纤通路直达也尚无公网信号覆盖，有些地区公网信号微弱且信号极不稳定，信号强度不足以支撑采集终端设备登陆用电信息采集系统主站，即使登陆，数据传输过程中也会发生频繁的离线与数据丢失。新建专用通信通道存在着成本高昂、施工困难和维护困难等问题。

目前有些地区虽然采用北斗远程抄表终端来解决了以上偏远地区电力抄表难题，但是北斗系统主要功能是定位，北斗系统的通信时延大，目前北斗卫星IC卡分为分钟卡和秒卡。民用卡传输频率多半为每30秒、甚至更长时间完成一次数据发送。在通信带宽方面，下行带宽，无论是分钟卡还是秒卡，在数据接收频率上没有限制，可以在同时接收多个终端上送的多条报文；上行带宽方面，北斗卫星通信支持短报文传输功能，目前支持报文长度为120个汉字(约240字节，但从目前的应用情况来看，要保持流畅通信，不发生丢包现象，报文长度最好控制在100字节以内)。因此其上行带宽为每30秒或1分钟上行100字节数据，仅仅实现少量和低速数据传输，不能及时解决电力系统出现的数据缺失问题，同时还需要根据北斗系统需要，建立专用的电力系统数据传输平台，才能够实现对智能电网系统的有效调度及科学整合。而且，采用北斗短报文的抄表系统整体设计架构较为复杂，实现难度大，系统建设成本高昂，不适合进行推广应用。

天通一号卫星移动通信系统是我国大力实施的独立运行、自主发展的全球通信系统。目前覆盖区域主要为中国及周边、中东、非洲等相关地区，以及太平洋、印度洋大部分海域。覆盖地形没有限制，海洋、山区、尚原、森林、戈壁、沙漠都可实现无缝覆盖。覆盖涉及车辆、飞机、船舶和个人等各类移动用户，为个人通信、海洋运输、远洋渔业、航空救援、旅游科考等各个领域提供全天候、全天时、稳定可靠的移动通信服务，支持语音、短消息和数据业务。通信带宽可以支持9.6kpbs，最高可以支持384kbps的宽带数据通信，可以满足目前电力数据传输的需求。

采用支持天通卫星移动通信系统卫星通信模组，满足《Q_GDW 1375.2-2013电力用户用电信息采集系统型式规范第2部分：集中器型式规范》和《Q_GDW1374.3-2013第3部分：通讯单元技术规范》，支持标准指令集并支持

《Q/GDW1376.3-2013电力指令集》，可以直接替换采集终端2G和4G远程通信模块使用。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于卫星通信的采集终端远程通信装置，提供了一种采集终端与用电信息采集主站通信新方式，解决了无线公网信号无法覆盖或通信不稳定的偏远地区。

本实用新型所采用的技术方案是：一种基于卫星通信的采集终端远程通信装置，其包括：

卫星通信模组，用于采集终端与天通一号卫星信号通讯，实现采集终端与用电信息采集主站的数据交互；

采集终端接口模块，用于实现与采集终端数据或本地运维设备交互的通讯接口；

电源管理模块，用于实现远程通信装置的供电；

以及控制单元，用于实现卫星通信模组、电源管理模块和采集终端接口模块功能控制及AT指令转换。

进一步的，所述采集终端接口模块的连接件采用2*15双排插针。

进一步的，所述卫星通信模组的卫星通信带宽支持9.6kpbs至384kbps的宽带数据通信。

进一步的，所述电源管理模块还具有电路过压过流保护功能。

进一步的，所述卫星通信模组包括：

基带芯片，用于合成基带信号进行发射，或对接收到的基带信号进行解码；

射频芯片，用于射频收发、频率合成、功率放大；

北斗芯片，用于采集终端的卫星定位及异常位移上报；

存储芯片，用于通信参数及通信数据的存储。

进一步的，还包括电源管理，用于提供模组正常工作的稳定供电。

进一步的，所述北斗芯片收集采集终端位置变化大于10m的位移信息，报送至用电信息采集系统主站。

进一步的，所述控制单元支持标准指令集转换为卫星通信指令。

进一步的，所述电源管理模块内置24PF超级电容。

进一步的，采集终端接口模块兼容rj45接口、usb2.0、usb3.0接口。

本实用新型的积极效果为：

本实用新型在不改变现有用电信息采集系统架构和增加额外设备的前提下，实现了在牧区和深山等偏远地区的用户用电信息采集工作，减少偏远地区的工作人员的工作量，实现实时信息采集及数据主动上报，确保了采集数据的准确性、实时性，提升了用电信息全覆盖质量；实时定位集中器位置，降低维护成本，大幅提升计量资产的精益化管理水平。

1.突破区域地形等自然环境限制

本实用新型可以广泛应用各电力公司的采集系统，尤其适用于偏远、游牧、山区地区，网络通信信号设施薄弱，无法实现常规抄表。通过卫星通信功能可以实时准确开展用电数据抄读及用电行为监测，无需建造基础设备，进而减少运维成本，提高了供电公司的精益化管理水平以及供电服务质量。

2.技术实现可性高

本实用新型技术路线清晰，可靠性高，并且国家大力推广卫星通信的民用化的浪潮中，可以进行大规模推广。

3.采集设备精准定位

与传统通过采集方式相比，本实用新型在实现与主站通信的基础上加入了定位功能，定位精度达到米级。为维护人员提供精准位置信息，方便运维以及资产管理。

4.本实用新型无需额外投资，通过天通卫星移动通信系统接入用电信息采集主站。

5.本实用新型的原理简单、使用方便，不对原有系统进行改造。

6.本实用新型建立在卫星通信基础上，响应国家号召，具有重大战略意义。

附图说明

图1为本实用新型基于卫星通信的用电信息采集系统逻辑架构图；

图2为本实用新型原理框图；

图3为本实用新型卫星通信模组原理框图；

图4为本实用新型MCU工作流程图；

图5为本实用新型采集终端与用电信息采集系统通信流程图。

具体实施方式

本实用新型采用天通卫星移动通信系统的卫星通信方式为采集终端和用电信息采集主站提供双向通信通道，以满足用电信息采集系统对电力用户的电能量、电压、电流以及功率因数进行实时监测，可以满足实时、准确地为其它业务提供基础数据的“全采集”和“全费控”的要求。基于卫星通信的用电信息采集系统逻辑架构如图1所示。

基于卫星通信的用电信息采集系统与基于无线公网用电信息采集系统不同之处采用基于卫星通信的采集终端远程通信装置代替4G远程通信单元或者2G远程通信单元，实现通过天通卫星移动通信系统接入无线公网，最终实现和用电信息采集系统主站通信，其核心在于基于卫星通信的采集终端远程通信装置，该远程通信装置满足《Q_GDW 1375.2-2013电力用户用电信息采集系统型式规范第2部分：集中器型式规范》和《Q_GDW 1374.3-2013第3部分：通讯单元技术规范》，支持标准指令集并支持《Q/GDW1376.3-2013电力指令集》，可以直接应用于国网公司在运国网III型专变采集终端与国网I型集中器，其原理框图如图2所示。

本实用新型包括卫星通信模组、控制单元(MCU)、电源管理模块以及采集终端接口模块。

卫星通信模组，用于采集终端与天通一号卫星信号通讯，实现采集终端与用电信息采集主站的数据交互。支持接入天通卫星移动通信系统，可以实现与国内通信运营商无线公网的互联互通，并入现有运营商电力无线通信专网管理范畴。卫星通信带宽可以支持9.6kpbs至384kbps的宽带数据通信。

采集终端接口模块，用于实现与采集终端数据或本地运维设备交互的通讯接口，连接件采用2*15双排插针，具备热插拔功能。可兼容rj45接口、usb2.0，usb3.0接口，满足模块检测及本地调试升级要求。

电源管理模块，用于实现远程通信装置的整体供电及电路过压过流保护；内置24PF超级电容，可支持远程通信装置无外接电源情况下，自主运行5分钟以上，以实现异常位移上报。

控制单元(MCU)，用于实现卫星通信模组、电源管理模块和采集终端接口模块功能控制及AT指令转换。可支持《Q_GDW 1374.3-2013第3部分：通讯单元技术规范》等标准指令协议转换为卫星通信指令。其工作流程如图4所示。

所述卫星通信模组包括基带芯片、射频芯片、北斗芯片、电源管理(PMU)以及存储芯片(Memory)，其特性如表1所示。

表1模块特性列表

基带芯片，用于合成基带信号进行发射，或对接收到的基带信号进行解码；

射频芯片，用于射频收发、频率合成、功率放大；

北斗芯片，用于采集终端的卫星定位及异常位移上报；能够实现对采集终端经纬度的精确定位，并能实现位置变化大于10m的位移信息，通过主动上报的方式，报送至用电信息采集系统主站侧。

存储芯片，用于通信参数及通信数据的存储。

所述电源管理(PMU)用于提供模组正常工作的稳定供电。

卫星通信模组可以实现通过天通卫星移动通信系统接入无线公网，最终实现和用电信息采集系统主站通信，并具有北斗定位功能实现了对集中器的定位，其原理框图如3所示。

基于卫星通信的采集终端远程通信装置的另一个重要核心是MCU，MCU实现对卫星通信模组的控制和AT命令转换。如附图4所示的MCU工作流程图，上机通电并完成软硬件初始化后，MCU首先对模组状态是否正常进行自查；然后检查卫星通信sim卡通信信号有无异常，根据通信强度选取最优通信卫星，并开展网络注册；然后设置通信节点，建立TCP通信链路，即可以通过天通卫星移动通信系统接入无线公网；最后MCU将接收到的集中器数据，进行协议转换，即将电力通信645通信协议或面向对象协议转换为卫星通信协议指令，并将数据发送给卫星通信模组，实现数据的发送。

如附图5所示，本实用新型在原有用电信息采集系统基础上，在采集终端侧更换基于卫星通信的采集终端远程通信装置，并安装卫星通信sim卡，实现天通卫星通信信号接入采集终端，自身开启北斗卫星实时定位，在成功接受卫通信号后集中器开始组网，在采集终端与电表组网成功后，可以通过天通卫星移动通信系统接入无线公网，最终实现和用电信息采集系统主站形成双向数据交互，其主要可以实现对于偏于地区进行实时抄表、异常事件的主动上报及采集终端位置信息进行精准采集。

本实用新型在不改变国网用电信息采集系统架构和增加额外设备的前提下，实现了在牧区和深山等偏远地区的用户用电信息采集工作，减少偏远地区的工作人员的工作量，实现实时信息采集及数据主动上报，确保了采集数据的准确性、实时性，提升了国网公司用电信息全覆盖质量；实时定位集中器位置，降低维护成本，大幅提升计量资产的精益化管理水平。

Claims (10)

1.一种基于卫星通信的采集终端远程通信装置，其特征在于其包括：

卫星通信模组，用于采集终端与天通一号卫星信号通讯，实现采集终端与用电信息采集主站的数据交互；

采集终端接口模块，用于实现与采集终端数据或本地运维设备交互的通讯接口；

电源管理模块，用于实现远程通信装置的供电；

控制单元，用于实现卫星通信模组、电源管理模块和采集终端接口模块功能控制及AT指令转换。

2.根据权利要求1所述的一种基于卫星通信的采集终端远程通信装置，其特征在于所述采集终端接口模块的连接件采用2*15双排插针。

3.根据权利要求1所述的一种基于卫星通信的采集终端远程通信装置，其特征在于所述卫星通信模组的卫星通信带宽支持9.6kpbs至384kbps的宽带数据通信。

4.根据权利要求1所述的一种基于卫星通信的采集终端远程通信装置，其特征在于所述电源管理模块还具有电路过压过流保护功能。

5.根据权利要求1所述的一种基于卫星通信的采集终端远程通信装置，其特征在于所述卫星通信模组包括：

基带芯片，用于合成基带信号进行发射，或对接收到的基带信号进行解码；

射频芯片，用于射频收发、频率合成以及功率放大；

北斗芯片，用于采集终端的卫星定位及异常位移上报；

存储芯片，用于通信参数及通信数据的存储。

6.根据权利要求5所述的一种基于卫星通信的采集终端远程通信装置，其特征在于还包括电源管理，用于提供模组正常工作的稳定供电。

7.根据权利要求5所述的一种基于卫星通信的采集终端远程通信装置，其特征在于所述北斗芯片收集采集终端位置变化大于10m的位移信息，报送至用电信息采集系统主站。

8.根据权利要求1所述的一种基于卫星通信的采集终端远程通信装置，其特征在于所述控制单元支持标准指令集转换为卫星通信指令。

9.根据权利要求1所述的一种基于卫星通信的采集终端远程通信装置，其特征在于所述电源管理模块内置24PF超级电容。

10.根据权利要求1所述的一种基于卫星通信的采集终端远程通信装置，其特征在于采集终端接口模块兼容rj45接口、usb2.0以及usb3.0接口。

Images