基于北斗与短距离无线通信的集中器及用电数据采集方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统用电数据采集技术领域，特别是指一种基于北斗与短距离无线通信的集中器及用电数据采集方法。
【背景技术】
[0002]智能电网的提出，被认为是21世纪电力系统的重大科技创新和发展趋势。在国内外的智能电网建设和应用中，智能配电网络和智能用电网络是智能电网的重点应用领域。
[0003]用电数据采集系统可分为骨干层和接入层两部分，目前的接入层的通信方式主要采用工业以太网、电力线载波、无线通信网等；工业以太网为有源设备，不具备抗多点失效性，扩容成本高，且缺乏统一的产品标准，无法整体应用；电力线载波传输效率低，噪声干扰大，信号衰减严重，不适于信号的远距离传输。
[0004]在电无线通信方面，我国主要采用公网(GPRS、3G、4G)、230M数传电台专网等，存在组网能力弱、安全可靠性弱等缺点。尽管部分电力企业也在尝试将无线宽带通信(全球微波互联继而WIMAX、多载波无线信息本地环路Mcwill)等引入配用电系统，但基本还处于试验阶段，既没有形成大规模应用，也没有行业/企业标准规范。
[0005]目前GPRS无线电力远程抄表系统，电力部门可将工业和民用电表采集的用电数据数据通过GPRS网络实时传送到地、市、省级电力公司的用电数据管理主站系统，以实现对居民和工业用电数据的管理，及符合分析等。然而该系统需要基于现有的GPRS网络，在广阔的无人区，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。
[0006]电力用户用电能表采集用户用电数据，上传至部署在附近的集中抄表装置一台集中抄表装置可以连接最多上百台电能表。目前电力公司的集中抄表装置是通过光纤或者无线公网通道上送至电力公司的用电数据管理主站系统。但对于广大人烟稀少的牧区，偏远的农村，则因成本过高而无法安装光纤通道，或很难保证公网信号，可靠性极低。同时，依靠电力线载波传输也无法满足远程的载波传输。
[0007]短距离无线通信的主要特点为通信距离短，覆盖距离一般在10-200m ;另外，无线发射器的发射功率低，一般小于100mW，工作频率多为免付费、免申请的全球通用的工业、科学、医学频段，频段一般为2.4G或者5.SG。
[0008]W1-Fi (Wireless Fidelity无线高保真)属于无线局域网的一种，通常是指符合IEEE802.11系列标准的网络产品，是利用无线接入手段的新型局域网解决方案。W1-Fi的主要特点是传输速率高、可靠性高、建网快速便捷、可移动性好、网络结构弹性化、组网灵活、组网价格较低等。ZigBee它使用2.4GHz波段，采用跳频技术，功率更低，它的基本速率是250kb/s，当降低到28kb/s时，传输范围可扩大到134m，并获得更高的可靠性。ZigBee可与254个节点联网，可应用与电力通信、仪器和家庭自动化等领域。
[0009]北斗卫星导航定位系统(简称“北斗系统”)从2004年4月正式运行，是我国自主知识产权的全天候全天时提供卫星导航定位信息的区域导航系统，无缝覆盖我国全部国土和周边海域，具有快速定位、简短通信和精密授时三大主要功能，目前全面对民用用户开放，已在测绘、电信、水利、交通运输、勘探和国家安全等诸多领域提供导航定位、报文通信和授时服务等应用。
[0010]北斗卫星导航定位系统目前已经建成覆盖我国及周边地区的基本系统，并开始提供试运行服务。截止2014年8月我国已经发射16颗北斗导航卫星，全面完成亚太区域导航的建设。北斗卫星导航定位系统的应用领域主要包括国防军工、通信、应急救灾、电力通信、气象海洋、交通运输等，随着技术的跟新换代，未来还将在安防、农林牧渔、森林防火、高端装备制造等领域进一步拓展。市场上对于北斗导航卫星的关注，将随着相关政策扶持措施的出台、行业应用示范项目等刺激性事件的出现而不断升温。
[0011]北斗卫星导航定位系统是中国自主研发的全球卫星导航定位系统，目前该系统已经具备在中国及周边地区开展定位、受时和报文等服务。
【发明内容】
[0012]有鉴于此，本发明针对现在技术的不足，提出了一种基于北斗与短距离无线通信的集中器及用电数据采集方法，特别针对采集器到集中器，集中器到中心主站的通信问题，分别采用短距离无线通信与北斗卫星通信相结合的通信方法，解决了由于偏远地区公网信号微弱而电信息采集困难的问题。
[0013]基于上述目的本发明提供的基于北斗与短距离无线通信的集中器，包括微处理器、北斗卫星通信模块、短距离无线通信模块、协议处理模块、存储模块；所述微处理器分别与北斗卫星通信模块、协议处理模块以及存储模块相连接，所述短距离无线通信模块与协议处理模块相连接；
[0014]所述短距离无线通信模块，用于通过短距离无线通信网络接收电能表或者采集终端所采集的用电数据；
[0015]所述协议处理模块，用于对用电数据进行解析，将短距离无线通信网络所传输的数据格式的用电数据转换为北斗卫星通信数据报文格式的用电数据；
[0016]所述存储模块，用于存储转换为北斗卫星通信数据报文的用电数据，并对该用电数据进行排队、拆包和分包；
[0017]所述微处理器，用于接收转换为北斗卫星通信数据报文的用电数据，并将该用电数据发送给存储模块进行存储以及排队、拆包和分包；将存储模块中的已完成排队、拆包和分包的用电数据发送给北斗卫星通信模块；
[0018]所述北斗卫星通信模块，用于通过北斗卫星通信网络将已完成排队、拆包和分包的用电数据发送给主站。
[0019]在一些实施方式中，所述的短距离无线通信网络同时支持WIFI和Zigbee两种模式。
[0020]在一些实施方式中，所述微处理器还用于发送第一条指定协议指令给所述协议处理模块；
[0021]所述协议处理模块还用于将第一条指定协议指令转换为短距离无线通信网络所传输的数据格式的第一条指定协议指令；
[0022]所述短距离无线通信模块还用于将转换为短距离无线通信网络所传输的数据格式的第一条指定协议指令通过短距离无线通信网络发送给电能表或者采集终端；
[0023]所述电能表或者采集终端解析所述第一条指定协议指令并根据第一条指定协议指令将用电数据转换为短距离无线通信网络所传输的数据格式的用电数据，对用电数据进行分装并通过短距离无线通信网络发送给短距离无线通信模块；
[0024]所述短距离无线通信模块还用于接收电能表或者采集终端发来的用电数据并转发给协议处理模块；
[0025]所述协议处理模块还用于根据第一指令协议对用电数据进行解析，解析完成后将用电数据重新转换为北斗卫星通信数据报文格式的用电数据并将该用电数据通过所述微处理器发送给存储模块。
[0026]在一些实施方式中，所述北斗卫星通信模块还用于接收主站发送的第二条指定协议指令；
[0027]所述微处理器还用于从存储模块读取用电数据，对已完成排队、拆包和分包的北斗卫星通信数据报文格式的用电数据使用北斗卫星通信模块通过北斗卫星通信网络返回给主站。
[0028]在一些实施方式中，所述存储模块包括缓存队列模块、低功耗芯片、数据存储器；
[0029]所述缓存队列模块，用于对短距离无线通信网络所传输的数据格式的用电数据按用电数据到来的先后顺序进行排队，形成缓存队列；
[0030]所述低功耗芯片，用于对用电数据进行拆包和分包，将在缓存队列中的用电数据分为大小为1920比特的数据包；
[0031]所述数据存储器，用于存储完成拆包和分包的用电数据。
[0032]本发明的另一方面还提供了一种基于北斗与短距离无线通信的用电数据采集方法，包括:
[0033]通过短距离无线通信网络接收电能表或者采集终端所采集的用电数据；
[0034]对用电数据进行解析，将短距离无线通信网络所传输的数据格式的用电数据转换为北斗卫星通信数据报文格式的用电数据；
[0035]存储转换为北斗卫星通信数据报文的用电数据，并对该用电数据进行排队、拆包和分包；
[0036]通过北斗卫星通信网络将已完成排队、拆包和分包的用电数据发送给主站。
[0037]在一些实施方式中，通过北斗卫星通信网络发送给主站的用电数据，每隔60秒发送一次，每次发送数据量不超过1920比特。
[0038]在一些实施方式中，所述用电数据采集方法还包括:
[0039]将第一条指定协议指令转换为短距离无线通信网络所传输的数据格式的第一条指定协议指令；
[0040]将转换为短距离无线通信网络所传输的数据格式的第一条指定协议指令通过短距离无线通信网络发送给电能表或者采集终端；
[0041]所述电能表或者采集终端解析所述第一条指定协议指令并根据第一条指定协议指令将用电数据转换为短距离无线通信网络所传输的数据格式的用电数据，对用电数据进行分装并通过短距离无线通信网络返