基于宽带载波通信的抄表方法与流程

本发明属于电力线宽带载波通信技术领域，尤其涉及一种基于宽带载波通信的抄表方法。

背景技术：

电力抄表系统一般由电能表、采集器、集中器、数据传输信道、主站系统组成。其中，集中器的本地数据传输信道70％以上为载波信道，采用电力线窄带载波通信或电力线宽带载波通信。电力线载波(powerlinecarrier，简称plc)是电力系统特有的通信方式，是利用电力线通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。其最大特点是不需要重新架设网络，只要有电线就能进行数据传输。电力线窄带载波通信一般工作在3k～500khz，通信速率为几kbps到几百kbps，甚至1mbps。电力线宽带载波通信一般工作在1.8mhz～250mhz，通信速率为几mbps到几百mbps，甚至1gbps。由于电力线宽带载波通信能够提供双向、高速、安全和稳定的数据通道，使集中器、采集器、智能表计、用户智能交互终端等设备在用户和电网公司之间形成网络互动和即时连接，保障了电量信息、应用和数据的实时高速采集和传输，实现了“全采集、全费控”。因此，随着智能电网建设的不断向前推进，电力线宽带载波通信在电力抄表系统中得到了广泛应用，并逐渐取代传统的电力线窄带载波通信技术。

传统的抄表系统中，集中器与路由器之间通过串口连接，集中器与路由器采用“一问一答”的方式进行通信，集中器发送一次抄表命令，等待该命令回复后，才发送下一条抄表命令，无法充分体现电力线宽带载波的优势。为了提高抄表效率，有的厂家提出了基于宽带载波通信的“多问多答”的并行抄表方式，由集中器连续发送多条抄表命令给路由器，路由器连续返回多个抄表结果给集中器。这种“多问多答”的并行抄表方式需要集中器和路由器同时支持，属于集中器主动抄表方式，对目前现场仍在运行的大量电力线窄带载波抄表系统，由于所用集中器只支持“一问一答”的抄表方式，且大部分集中器只支持路由主动抄表方式，为了使用并行抄表技术，除了需要将窄带载波模块替换为宽带载波模块外，还需要将集中器更换为支持“多问多答”抄表方式的集中器，改造成本高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可以提高抄表效率并减少系统改造成本的基于宽带载波通信的抄表方法，本发明依然采用集中器和路由器之间“一问一答”的抄表方式，通过改变路由器的工作方式提高抄表效率，系统改造时无需更换集中器，减少改造成本。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：

基于宽带载波通信的抄表方法的步骤如下：

集中器启动后与路由器进行电能表档案同步，路由器将集中器下发电能表档案的顺序作为电能表的初始抄读顺序，第一轮抄读时路由器按照初始抄读顺序选择电能表进行抄读；

集中器向路由器下发抄表命令，路由器接收抄读电能表的抄表命令后，对抄表命令进行解析，获取待抄读电能表的表地址及数据项，同时路由器将接收抄表命令的顺序作为待抄读电能表在集中器中的抄读顺序，用于后续抄读；

路由器获取待抄读电能表的数据项后，在路由器的结果缓存区进行检索，查找是否已经存在待抄读电能表当前要抄读的数据项的抄读结果，如果有则将抄读结果返回集中器，抄表结束，如果没有则将抄表命令发送到对应的电能表；

路由器将抄表命令发送给待抄读电能表后，对于抄读顺序在待抄读电能表之后的电能表，检查这些电能表中有哪些电能表在路由器的数据项缓存区中存在未抄读的数据项，对于存在未抄读的数据项的电能表路由器分别组建相应的抄表命令，将抄表命令发送到对应的电能表；

电能表向路由器返回抄读结果，路由器接收抄读结果，并将与集中器的抄表命令对应的抄读结果返回给集中器，将与路由器组建的抄表命令对应的抄读结果保存至结果缓存区，完成抄表。

进一步的，路由器的数据项缓存区中记录由集中器下发的所有待抄读电能表的数据项。

进一步的，路由器解析抄表命令时，每解析一条抄读命令，就在路由器的数据项缓存区中查询是否存在当前待抄读电能表要抄读的数据项，如果数据项缓存区中不存在该数据项，则将其添加到数据项缓存区中。

进一步的，每一次抄表完成后，集中器启动新一轮抄表时，清除以前数据项缓存区中保存的数据项，重新记录抄读数据项。

进一步的，在结果缓存区中保存的抄读结果的内容包括表地址、数据项、协议类型、抄读状态、抄读序列号、抄读时间戳、抄读结果内容、抄读结果长度、结果是否有效。

进一步的，路由器在将抄读结果返回给集中器后，将相应电能表的对应数据项置为已抄读状态。

进一步的，路由器为待抄读电能表之后的多块电能表组建抄表命令时，如果这些电能表中有部分电能表是与采集器相连的电能表，只为属于不同采集器的电能表组建抄表命令。

进一步的，结果缓存区中保存的抄读结果具有生命周期，在将与路由器组建的抄表命令对应的抄读结果保存至结果缓存区的同时缓存对应抄读结果返回的时间戳，路由器根据抄读结果返回的时间戳对结果缓存区中的抄读时间戳进行检查，将已经超过生命周期的抄读结果进行清除。

由以上技术方案可知，本发明在路由器中设置结果缓存区和数据项缓存区，在结果缓存区中存储了抄表时根据由路由器自行组建的待抄读电能表之后的其它电能表的抄读结果，在数据项缓存区存储了集中器下发的所有抄读数据项；当路由器接收到抄表命令后，先在结果缓存区中检索是否已有抄读结果，如果结果缓存区中存在已经抄读完成的数据，则直接返回给集中器，不用再下发到电能表，而且在根据抄表命令抄表的同时自动组建抄读后续电能表的抄表命令，将抄表结果提前存储，节省了抄读时间，提高了效率，适用于由传统电力线窄带载波抄表系统改造的宽带载波抄表系统，抄表时不改变集中器与路由器模块的交互方式，只需变更路由器程序处理方式，无需更换集中器，利用电力线宽带载波通信的优势，提高抄表效率的同时，降低改造成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为抄表系统的框图；

图2为本发明方法的流程图。

具体实施方式

为了让本发明的上述和其它目的、特征及优点能更明显，下文特举本发明实施例，并配合所附图示，做详细说明如下。

如图1所示，电力抄表系统一般包括集中器、路由器以及若干电能表，电能表可以是具有宽带载波通信模块的电能表，或者不具有宽带载波通信模块的电能表。路由器与集中器通信连接，接收来自集中器的抄表命令并将抄表结果返回给集中器。具有宽带载波通信模块的电能表直接通过电力线与路由器通信连接，不具有宽带载波通信模块的电能表通过具有宽带载波通信模块的采集器及电力线与路由器通信连接。电能表接收由路由器经电力线传送的抄表命令后，将抄表结果传送至路由器。采集器可以是ⅰ型或ⅱ型宽带采集器。采集器用于连接1个或1个以上不具有宽带载波通信模块的电能表。

下面以采用国网2013标准的集中器为例对本发明的方法进行说明，集中器工作在集中器主动抄表模式，集中器与路由器之间通过串口连接，交互命令格式符合q/gdw1376.2-2013。如图2所示，本发明基于宽带载波通信的抄表方法的步骤如下：

集中器启动后与路由器进行电能表档案同步，电能表档案包括电能表地址、电能表规约类型等，即集中器将要抄读的电能表地址及电能表规约类型等下发到路由器，路由器将集中器下发电能表档案的顺序作为电能表的初始抄读顺序，第一轮抄读时路由器按照初始抄读顺序选择电能表进行抄读；

要抄读电能表时，集中器向路由器下发抄表命令，路由器接收来自集中器的抄读电能表的抄表命令后，对抄表命令进行解析，获取待抄读电能表的表地址及数据项，同时，路由器将接收抄表命令的顺序作为待抄读电能表在集中器中的抄读顺序，下一轮抄读时，按本步骤中确定的抄读顺序进行抄读；

路由器获取到待抄读电能表的数据项后，检索路由器的结果缓存区，查找是否已经存在该待抄读电能表的当前要抄读的数据项的抄读结果，如果有则直接将结果返回给集中器，不再向电能表发送抄表命令，抄表结束，如果没有则将抄表命令通过电力线发送到对应的电能表；路由器中除了设置结果缓存区外，还设置有数据项缓存区，数据项缓存区用于记录由集中器下发的所有待抄读电能表的数据项，路由器每解析一条抄读命令，就在数据项缓存区中查询是否存在当前要抄读的数据项，如果数据项缓存区中不存在该数据项，则将其添加到数据项缓存区中，在抄读排在当前抄读电能表之后的电能表时将从数据项缓冲区中获取该数据项以组建抄表命令，如果已经存在，则将抄表命令发送到对应的电能表；

路由器将来自集中器的抄表命令发送给待抄读电能表后，对于抄读顺序排在待抄读电能表之后的电能表，检查这些电能表中有哪些电能表具有保存在数据项缓存区中的数据项未抄读，对于存在未抄读的数据项的电能表分别组建相应数据项的抄表命令帧，通过电力线将抄表命令发送到对应的电能表；例如，路由器从集中器接收到抄读电能表1的正向有功总电能数据项的命令，路由器检索结果缓存区，在结果缓存区中不存在电能表1的正向有功电能数据项的抄读结果，路由器将抄表命令发送给电能表1，同时检索数据项缓存区，发现该数据项不存在于数据项缓存区中，在数据项缓存区中对该数据项进行缓存，之后，继续选择抄读顺序在电能表1之后的电能表2、3、4……n，并检查这些电能表中哪些电能表的正向有功总电能数据项未抄读完成，对于未抄读完成该数据项的电能表，组建相应的抄表命令，并通过电力线将抄表命令发送给对应的电能表，进行主动抄表，如，电能表2、3、4……n中，3、4存在未抄读完成的数据项，则路由器针对电能表3、4分别组建抄读正向有功电能数据项的抄表命令，将抄表命令发送给电能表3、4；

电能表向路由器返回抄读结果，路由器接收抄读结果，抄读结果包括根据集中器下发的抄表命令抄读的电能表的抄读结果，也包括根据路由器自主组建的抄表命令抄读的电能表的抄读结果，路由器将与集中器的抄表命令对应的抄读结果返回给集中器，将与路由器组建的抄表命令对应的抄读结果保存至结果缓存区，记录抄读结果返回的时间戳，完成本次抄表。如前例，路由器接收到抄读电能表1的命令后，将抄表命令发送给电能表1，电能表1返回抄读结果后，路由器将电能表1的结果返回给集中器，路由器同时组建了抄读电能表1之后的电能表3、4的抄表命令，并将抄表命令发送给对应的电能表，对应的电能表也向路由器返回抄读结果，路由器将这些表返回的抄读结果存储到结果缓存区中，同时缓存对应抄读结果返回的时间戳，对电能表1的抄表完成；

集中器完成对电能表1的抄读后，继续抄读电能表3，集中器向路由器下发抄读电能表3的正向有功电能数据项的抄表命令，路由器检索到结果缓存中已经存在电能表3的正向有功电能数据项的抄读结果，不再向电能表3发送该抄表命令，直接将该抄读结果返回给集中器，节省了抄读时间，同时检索到该数据项已经存在于数据项缓存中，不再重新对该数据项进行缓存。

本发明的路由器模块接收到的集中器的抄表命令，包括集中器主动抄表和路由器主动抄表两种方式下的抄表命令。当每一次抄表完成后，集中器启动新一轮抄表时，会清除以前数据项缓存区中保存的数据项，并重新记录本次抄表的抄读数据项。

在结果缓存区中保存的抄读结果包括表地址、数据项、协议类型、抄读状态、抄读序列号、抄读时间戳、抄读结果内容、抄读结果长度、结果是否有效等信息。路由器在将抄读结果返回给集中器后，会将相应电能表的数据项置为已抄读状态。结果缓存区中保存的抄读结果具有生命周期，本实施例生命周期为10秒，路由器会不断对结果缓存区中的抄读时间戳进行检查，将已经超过生命周期的抄读结果进行清除。

当路由器为待抄读电能表之后的多块电能表组建抄表命令时，如果在这多块电能表中，有部分电能表是与采集器相连的电能表，为了保证抄表效率，优选的，只为属于不同采集器的电能表组建抄表命令。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。