专变终端网络信号采集系统及采集方法
【专利摘要】本发明是专变终端网络信号采集系统及其采集方法，其结构包括专变采集终端、蜂窝无线基站、监测分析主站、电力用户用电信息采集主站、GIS系统；采集方法包括：1）专变采集终端实现对通信信号的监测，获取信号品质数据；2）专变采集终端监测其与主站组网的GPRS或CDMA公网通信信号场强；3）在电力用户用电信息采集主站与采集终端通信协议的基础上，扩展一种新的通信规约；4）主站接收终端的信息，对其进行分析、处理。优点：及时掌握设备运行状况，自动判断因为网络信号强度因素引发的采集异常，减少人工排查的工作量和故障处理时间。对于确保智能电网各应用系统安全稳定运行具有重要意义。
【专利说明】专变终端网络信号采集系统及采集方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种用电信息采集系统通信网络信号采集、处理方法，用于无线组网系统故障分析和排除，属于电力用户用电信息采集系统通信组网【技术领域】。
【背景技术】
[0002]目前用电信息采集系统专变采集终端与主站通讯网络一般利用230MHz数传电台或GPRS、CDMA公网通信信道实现信息传输，系统的采集成功率跟无线网络信道的稳定性直接相关。而无线网络的稳定性取决于无线电信号强度，在通常情况下无线电信号强度与终端所在地理信息关系密切。230MHz电力无线专网系统终端安装时，需要测量安装地点的通信场强。通信主站不间断监测各终端通信信道质量。而对于公共网络提供的GPRS、CDMA蜂窝网络，服务是由运营商提供，主站监测终端现场通信质量存在一定难度。
[0003]当主站发现与终端之间的通信发生异常时，很难准确地定位是主站故障、终端故障、通信故障还是其它原因。排查故障时通常要派人到现场，以便确定故障原因，然后针对故障进行处理。尤其当通信信号不稳定时，还需与网络运行商进行交涉，耗费大量人工成本，故障修复时间长。一旦系统发生故障，存在查找故障原因困难，修复时间长等缺陷。
【发明内容】
[0004]本发明提出的是专变终端网络信号采集系统及采集方法，其目的旨在克服现有用电信息采集系统在发生系统异常时，很难准确定位原因，需要派人到现场以确定是主站故障、终端故障、通信故障还是其它原因，然后针对故障进行处理。当通信信号不稳定时，还需与网络运行商相互交涉，耗费大量人工成本，故障修复时间较长。本发明通过监测、采集提取终端信号强度并量化，在终端与主站的通信协议加入信道质量的相关内容，利用现有的用电信息采集信道与通信方式，获得现场终端信号品质数据与通信异常事件信息并传输给主台。经主台分析、判断，确定故障原因，并利用GIS信息实现对故障终端进行精确定位。从而实现系统发生故障时，系统自动分析，很快查找故障原因、定位终端位置，以便缩短修复时间，从而降低维护成本。
[0005]本发明的技术解决方案:专变终端网络信号采集系统，其结构包括专变采集终端、蜂窝无线基站、监测分析主站、电力用户用电信息采集主站、GIS系统；其中专变采集终端的信号输出端与蜂窝无线基站的信号输入端对应相接，蜂窝无线基站的信号输出端与监测分析主站的第一信号输入端对应相接，监测分析主站的第二信号输入端与电力用户用电信息采集主站的信号输出端对应相接，监测分析主站的信号输出端与GIS系统的信号输入端对应相接。
[0006]专变终端网络信号采集方法:包括如下步骤:
O专变采集终端实现对通信信号的监测，获取信号品质数据；
2)专变采集终端监测其与主站组网的GPRS或CDMA公网通信信号场强，获取信号品质数据，并量化: 3)在电力用户用电信息采集主站与采集终端通信协议的基础上，扩展一种新的通信规约，加入通信信号品质数据信息，终端将蜂窝无线通信信号品质数据传送到采集主站；
4)主站通过蜂窝无线基站接收终端的信息，对其进行分析、处理。
[0007]本发明的优点:通过采集专变终端的信号强度，并通过主站侧挖掘出信号强度与采集成功率之间的对应关系来及时掌握设备运行状况，自动判断因为网络信号强度因素引发的采集异常，减少人工排查的工作量和故障处理时间。本专利对于确保智能电网各应用系统安全稳定运行具有重要意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是专变终端网络信号采集系统逻辑架构图。
[0009]图2是专变采集终端I结构示意图。
[0010]图3是用电信息采集系统典型架构图。
[0011]图中的I是专变采集终端、2是蜂窝无线基站、3是运营商骨干网络、4是监测分析主站、5是电力用户用电彳目息米集主站、6是GIS系统、7是用电彳目息米集系统。
【具体实施方式】
[0012]对照图1，专变终端网络信号采集系统，其结构包括专变采集终端1、蜂窝无线基站2、监测分析主站4、电力用户用电信息采集主站5、GIS系统6 ;其中专变采集终端I的信号输出端与蜂窝无线基站2的信号输入端对应相接，蜂窝无线基站2的信号输出端与监测分析主站4的第一信号输入端对应相接，监测分析主站4的第二信号输入端与电力用户用电信息采集主站5的信号输出端对应相接，监测分析主站4的信号输出端与GIS系统6的信号输入端对应相接。
[0013]所述的蜂窝无线基站2的信号输出端通过运营商骨干网络3接入监测分析主站4的第一信号输入端。
[0014]所述的监测分析主站4的第三信号输入端与用电信息采集系统7的信号输出端对应相接。
[0015]所述的专变采集终端I，如图2所示
其作用是专变采集终端I型为大型壁挂式，上行通信信道可选用230MHZ专网、GPRS无线公网、CDMA无线公网、以太网，通过相对应的通信信道终端可将采集处理后的数据传给主站系统进行分析处理，主站系统亦可实现对终端的控制。
[0016]终端配置以下接口功能:
交流模拟量采集功能:专变采集终端可按使用要求选配电压、电流等模拟量采集功能，测量电压、电流、功率、功率因数等，测量准确度等级符合国网规范《Q/GDW 1374.1-2013电力用户用电信息采集系统技术规范》之要求；
状态量采集功能:终端实时采集位置状态、控制输出回路开关接入状态和其它状态信息，发生变位时应记入内存并在最近一次主站查询时向其发送该变位信号或终端主动上报；
脉冲量采集功能:终端能接收电能表输出的脉冲，并根据电能表脉冲常数Kp (imp/kWh或imp/kvarh)、TV变比KTV、TA变比KTA计算Imin平均功率，并记录当日、当月功率最大值和出现时间，脉冲输入累计误差不大于I个脉冲，功率的转换误差在±1%范围内；
控制功能:终端根据主站要求，可实现跳闸、合闸控制功能；
RS-485接口功能:终端配置2路RS-485抄表接口，可抄读电表数据；
蜂窝无线基站2，蜂窝无线基站是网络运营商的信号传送基站，基站的建设维护由网络运营商负责，比如中国移动、中国电信、中国联通等。
[0017]监测分析主站4，监测分析主站是本专利的重要组成部分,监测分析主站主要由数据服务器、应用用服务器、数据接口组成。主站完成本专利采集终端通信信号品质数据的集中获取，并利用信号品质数据，结合通过接口从电力用户用电信息采集主站获取到的数据与气象数据进行综合分析，分析信号变化趋势、信号偏弱区域，并对影响数据采集的信号变化通过告警的方式通知系统维护人员。
[0018]电力用户用电信息采集主站5，如图3所示
用电信息采集系统是智能电网的重要组成部分，是国家电网公司在2010年在各网省统一建设的、覆盖全部电力用户的用电信息采集系统，主要由用电现场采集设备(采集终端和电能表)、通信网络(包括230M无线专网、GPRS/CDMA公网、光线网络、电力载波等组网方式)以及采集主站组成，如图所示。用电信息采集系统在各网省已经建设完成。
[0019]用电信息采集系统主站实现每日或实时对电力用户电能表示值、电压、电流、功率、电量等用电信息的采集，实现对全省用电情况的监控、实行有序用电管理和实行电力预付费的停/复电控制、进行用电分析等功能。
[0020]GIS系统6 GIS系统就是地理信息系统，是在带GPS地理坐标的数字地图信息上进行电力用户位置、采集设备位置、供电线路等信息的地理定位，可在地图上实时综合展现用户的用电信息、采集设备位置网络信号信息。
[0021]工作时，专变采集终端采集I提取通信信号品质数据，蜂窝无线基站2接收专变采集终端采集I的信息，并通过营销网络系统3将包含通信信号品质数据的信息传输给监测分析主站4，同时监测分析主站4接收电力用户用电信息采集主站5发出的数据信息和用电信息采集系统7的数据信息，经监测分析主站4分析从专变终端获取的通信信号品质数据，并结合GIS系统6的坐标信息，和从用电信息采集系统7获取通信效果统计数据，结合气象等信息排查采集终端通信异常原因，快速定位因为信号强度因素导致的系统异常，并通过GIS系统6直观的展示；除此之外，监测分析主站4还可以对信号强度信息、GIS信息、采集成功率信息以及气象信息进行关联分析，对采集系统因信号强度变化引起的异常进行预警。
[0022]专变终端网络信号采集方法:包括如下步骤:
O专变采集终端实现对通信信号的监测，获取信号品质数据；
2)专变采集终端监测其与主站组网的GPRS或CDMA公网通信信号场强，获取信号品质数据，并量化:
3)在电力用户用电信息采集主站与采集终端通信协议的基础上，扩展一种新的通信规约，加入通信信号品质数据信息，终端将蜂窝无线通信信号品质数据传送到采集主站。
[0023]4)主站通过蜂窝无线基站接收终端的信息，对其进行分析、处理。
[0024]所述的一种新的通信规约见下:
(I)实时数据(AFN=OCH)1)F225:终端网络信号品质
【权利要求】
1.专变终端网络信号采集系统，其特征是包括专变采集终端、蜂窝无线基站、监测分析主站、电力用户用电信息采集主站、Gis系统；其中专变采集终端的信号输出端与蜂窝无线基站的信号输入端对应相接，蜂窝无线基站的信号输出端与监测分析主站的第一信号输入端对应相接，监测分析主站的第二信号输入端与电力用户用电信息采集主站的信号输出端对应相接，监测分析主站的信号输出端与GIS系统的信号输入端对应相接。
2.根据权利要求1所述的专变终端网络信号采集系统，其特征是所述的蜂窝无线基站的信号输出端通过运营商骨干网络接入监测分析主站的第一信号输入端。
3.根据权利要求1所述的专变终端网络信号采集系统，其特征是所述的监测分析主站的第三信号输入端与用电信息采集系统的信号输出端对应相接。
4.专变终端网络信号采集方法，其特征是包括如下步骤: 1)专变采集终端实现对通信信号的监测，获取信号品质数据； 2)专变采集终端监测其与主站组网的GPRS或CDMA公网通信信号场强，获取信号品质数据，并量化； 3)在电力用户用电信息采集主站与采集终端通信协议的基础上，扩展一种新的通信规约，加入通信信号品质数据信息，终端将蜂窝无线通信信号品质数据传送到采集主站； 4)主站通过蜂窝无线基站接收终端的信息，对其进行分析、处理。
5.根据权利要求4所述的专变终端网络信号采集方法，其特征是所述的一种新的通信规约见下: (I)实时数据(AFN=OCH)
6.根据权利要求4所述的专变终端网络信号采集方法，其特征是所述的主站通过蜂窝无线基站接收终端的信息，对其进行分析、处理，包括 1)监测主站进行终端现场信号品质相关数据收集， 监测主站主动请求终端收集的通信信号品质数据,接收终端上报的网络通信失败事件； 2)专变终端信号强度趋势分析， 使用数据挖掘技术对系统积累的信号强度信息与气象数据、GIS信息等进行关联分析，通过相关的分析可以分析出各终端信号强度的走势，终端信号强度趋势信息为相关检修、维护部门日常工作起到指导作用； 3)专变终端信号强度与采集成功率关联分析， 使用数据挖掘技术对专变终端信号强度与采集成功率之间进行关联分析，通过分析得出保障各终端采集成功的信号强度阈值，系统根据此阈值自动地排查着存在通讯异常分险的终端； 4)采集信号自动预或报警功能， 结合终端信号强度走趋信息与信号品质临界值，监测主站系统可以自动对存在通信品质下降风险的终端进行报警，协助相关部门快速定位系统故障原因，要求网络运营商提升通信服务品质，并提前做好维护工作，保障整个采集系统安全稳定运行； 5)专变终端信号强度在GIS上可视化展示， 获取各终端的信号强度，在地理信息系统GIS上直观展示；不同的信号强度在GIS上用不同的颜色标注出来；对信号强度处于临界状态的终端进行聚类分析，在地图直观显示信号覆盖偏弱的区域或信号覆盖盲区，敦促网络运营商提升通信品质——例如增加基站或基站扩容，根据不同网络运营商在同区域的网络信号覆盖情况进行对比分析，指导通讯信道的优化与选择如GPRS与CDMA。
【文档编号】H04W24/08GK103874122SQ201410101956
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年3月19日 优先权日:2014年3月19日
【发明者】吕洪波 申请人:国网吉林省电力有限公司信息通信公司