专利名称：一种基于td-lte无线网络的自动抄表系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自动抄表系统，尤其是一种基于TD-LTE无线网络的自动抄表系统。
背景技术：
在人们的日常生活中，自来水、煤气、电力等是不可或缺的用品。提供这些服务的相关部门为了对各用户的使用量进行监管并收费，各种仪表，如水表、电表、煤气表等也就被相应地安装在用户家中。目前我国对这些仪表进行计数收费大都采用由各相关公司派人直接到用户家中抄表的方式进行。显然，这种方式需要消耗大量的人力物力，且非常不方便。
国家电网公司以奉献清洁能源、促进经济发展、服务社会和谐为基本使命，提出建设涵盖电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节的统一坚强智能电网。推动客户侧新能源和可再生能源分布式发电，减少对化石燃料的依赖，是未来能源技术发展的方向。因此，供电公司需要实时采集用户用电的实时信息，实现降低用电成本、安全可靠用电。
目前市场上有各种电力信息采集终端，如符合国网公司用电信息采集新标准的集中器、采集器，以及一些电参数计量装置。但是每一种都有一些缺点:1)符合国网公司用电信息采集新标准的集中器、采集器只适用于用户电能表的采集；2)市场上的一些电参数计量装置，采集协议与标准不统一，如果要实现用户采集数据集中的话，成本会比较高。
因此，需要一种采集方法以及相关系统，来实现用户用电信息的实时采集以及统一传输。目前在国外有些地方已经采用了远程计费系统，然而，这种计费系统的基本结构为将计费中心的计算机与若干台集中器相连，每台集中器又同时与多个仪表相连。这种计费系统采用脉冲计数的方式，要求长期通电，电子器件容易损坏，使用寿命短；读取的数据采用累加方式计数，但系统断电、上电和电源的不稳定以及外界干扰容易造成计费不准确的现象。发明内容
本发明要解决的问题是:现有的用户用电信息由于采集装置各自独立，采集协议与标准不统一，所采集的数据难于集中传输和集中管理。
本发明的技术方案为:提供一种基于TD-LTE无线网络的自动抄表系统，包括用电信息实时采集装置、用电信息接收装置、以太网通信子系统、无线通信子系统和远程用电管理服务器，用电信息实时采集装置与用电信息接收装置通过以太网通信子系统或无线通信子系统进行传输、处理数据，用电信息接收装置通过无线通信子系统将用电信息报送到远程用电管理服务器。
用电信息实时采集装置，包括电能信息采集模块、MCU模块、无线通信模块、以太网模块和存储器，电能信息采集模块、无线通信模块、以太网模块和存储器分别与MCU模块连接，电能信息采集模块和无线通信模块通过RS232接口与MCU模块连接，电能信息采集模块通过RS485接口连接用户电参数计量设备。
本发明的用电信息实时采集装置可以通过RS485线最多支持接入24个用户电参数计量设备，采用轮采模式采集，同时按保存周期保存一定量的数据，支持定时上报保存数据，以及数据的实时召测。
本发明的用电信息接收装置和用电信息采集装置之间进行通信，包括:两个模块之间相互身份验证、数据的初始化和读取用电信息数据，通过各种交换安全协议，如密码，可实现用电信息接收装置和用电信息采集装置之间的相互身份验证。
本发明用电信息实时采集装置的统一传输方法，特点是采集的数据按统一方式传输。采用数据抽象的方式，把采集的各种数据抽象成数据标识与数据值的方式，然后再传输到电能信息接收装置中，本发明采用两种传输方式，一种是通过以太网传输，另一种是通过无线方式传输。对于布线方便的用户可以采用以太网传输，反之，则可通过无线方式传输。如果采用以太网方式传输，本发明所述模块可直接与电能信息接收装置通信，反之，则需要将电能信息接收装置与远程用电管理服务器通过TD-LTE无线网络方式进行用电信息数据传输、处理通信。
用电信息实时采集装置首先按以下步骤进行初始化:
(SlOl)根据电能信息接收装置所管理的电能数据，配置电能信息采集模块连接的用户电参数计量设备的通信信息、协议信息、能采集到的数据项信息；
(S102)电能信息接收装置把配步骤(SlOl)的配置信息设置到用电实时信息采集装置的MCU模块中，同时发送时间信息、上报周期的设置信息，与用电实时信息采集装置进行对时并约定上报周期；
(S103)用电实时信息采集装置根据配置信息进行数据采集抄收。数据实时采集:
(S201)用电信息实时采集装置将所连接的用户电参数计量设备编上序号；
(S202)MCU模块根据序号控制电能信息采集模块轮流采集相关的用户电参数计量设备信息，采集的数据采用数据抽象的方式，把采集的各种数据抽象成数据标识与数据值的方式，存储至存储器，在采集时，电能信息采集模块自动适应不同的用户电参数计量设备支持的协议；
(S203)MCU模块对于未采集到数据的用户电参数计量设备，控制电能信息采集模块进行补采，在补采五次后，还是未采到数据的，则作为事件保存至存储器，同时触发事实时主动上报到电能信息接收装置，同时采集的其他用户电参数计量设备的数据存储至存储器；
(S204)设置数据上报周期，MCU模块根据上报周期，自动冻结采集到的实时数据，并实时上报到上位电能管理系统；
数据传输:MCU模块把数据分成实时数据、冻结数据、事件数据三大类上传给上位电能管理系统，
实时数据指在轮流采集用户电参数计量设备过程中实时采集到的数据，电能信息接收装置主动召唤时上传；
冻结数据指在上报周期到来时，MCU模块把采集到的实时数据冻结成的数据，MCU模块把冻结数据通过无线通信模块或以太网模块按照上报周期主动上报给电能信息接收装置；
事件数据指在采集过程中的异常事件，MCU模块对采集中的异常情况作为事件保存至存储器后，主动上报给上位电能管理系统。
平时，各个用电信息接收装置处于睡眠状态，当远程用电管理服务器唤醒其中一个或任一个用户的用电信息接收装置时，上述已被唤醒的用电信息接收装置可以唤醒同一群组内的其它用电信息接收装置，采集读数传送给最初唤醒的用电信息接收装置，以此节约能源。
进一步的，远程用电管理服务器以TD-LTE无线方式发送唤醒指令至用电信息接收装置，以唤醒用电信息接收装置。
进一步的，用电信息接收装置与多个用电信息采集装置于唤醒后，开始执行计时程序及用电信息接收任务，并由用电信息接收装置将用电信息报送给远程用电管理服务器，用电信息接收装置若于预设时间没有收到来自远程用电管理服务器的命令，则用电信息接收装置自行进入睡眠状态。
综上可见，本发明有益效果为:
I)实时采集:本发明中所述的电能信息实时采集传输模块，采用自下而上的数据主动上报方式，采集周期可根据需要自动设置；
2)适用于多种标准接口的电参数计量设备:本发明中所述的电能信息实时采集传输模块，集成了多种标准接口，在初始化时设置好相关的协议标准，即可实现电参数计量设备上用户用电数据的采集；
3)两种传输接口:本发明中所述的电能信息实时采集传输模块，提供了无线和以太网两种方式传输数据，对于可接入内网和不方便接入内网两种情况都给予了考虑，给具体安装实施时提供了灵活性；
4)平时，各个用电信息接收装置处于睡眠状态，当远程用电管理服务器唤醒其中一个或任一个用户的用电信息接收装置时，上述已被唤醒的用电信息接收装置可以唤醒同一群组内的其它用电信息接收装置，采集读数传送给最初唤醒的用电信息接收装置，以此节约能源。
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
图1是用电信息采集装置的组成图。
实施方式
下面参照附图并结合实例对本发明作进一步详细描述。但是本发明不限于所给出的例子。
实施方式一
假设某一用电用户是一个办公楼宇，按照明、插座、配电房等布线，并已实现了相线路采用多功能电能表、电参数计量设备等多种品牌设备对用电数据进行计量，现在需要把用电计量数据统一传输到某一管理系统上进行分析统计，其包括如下步骤:
第一步、在相应的多功能电能表、电参数计量设备附件加装本发明所述电能信息实时采集传输模块；如果多功能电能表、电参数计量设备安装较集中，可以采用一个电能信息实时采集传输模块接多个计量设备。电能信息实时采集传输模块采用以太网方式接入该办公楼宇内部网络。
第二步、管理系统按本发明初始化流程，对电能信息实时采集传输模块进行初始化；
部署完毕后，可以看到如下效果:
上位电能管理系统每隔设定的上报周期，就会收到相应的计量设备的数据。
实施方式二
假设某一用电用户是一个住宅小区，按照明、插座、配电房等布线，并已实现了相线路采用多功能电能表、电参数计量设备等多种品牌设备对用电数据进行计量，现在需要把用电计量数据统一传输到某一管理系统上进行分析统计，其包括如下步骤:
第一步、在相应住宅用户的多功能电能表、电参数计量设备附件加装本发明所述电能信息实时采集传输模块；如果多功能电能表、电参数计量设备安装较集中，可以采用一个电能信息实时采集传输模块接多个计量设备。电能信息实时采集传输模块采用以太网方式接入该办公楼宇内部网络。
第二步、用电信息接收装置预设在住宅用户的固定区域，用电信息接收装置与用电信息采集装置通过以太网方式连接。
第三步、用电信息接收装置与用电信息采集装置建立通信并相互验证，管理系统按本发明初始化流程，对电能信息实时采集传输模块进行初始化；
部署完毕后，可以看到如下效果:
上位电能管理系统每隔设定的上报周期，就会收到相应的计量设备的数据。
实施方式三
假设某一用电用户是一个住宅小区，属于老旧小区，照明、插座、配电房等布线并不完善，但是采用多功能电能表、电参数计量设备等多种品牌设备对用电数据进行计量，现在需要把用电计量数据统一传输到某一管理系统上进行分析统计，其包括如下步骤:
第一步、在相应住宅用户的多功能电能表、电参数计量设备附件加装本发明所述电能信息实时采集传输模块，一个电能信息实时采集传输模块接多个计量设备，电能信息实时采集传输模块采用以太网方式接入该办公楼宇内部网络。
第二步、用电信息接收装置也可以安装在移动的汽车上，并且在每个车载用电信息采集装置中内嵌有GPS接收器，一旦汽车到达预定义的位置，车载用电信息接收装置通过与用电信息采集装置建立通信并相互验证、数据初始化、读取及报送用电信息数据。
第三步、用电信息接收装置与用电信息采集装置建立通信并相互验证，管理系统按本发明初始化流程，对电能信息实时采集传输模块进行初始化；
部署完毕后，可以看到如下效果:
上位电能管理系统每隔设定的上报周期，就会收到相应的计量设备的数据。
权利要求
1.一种基于TD-LTE无线网络的自动抄表系统，包括用电信息实时采集装置、用电信息接收装置、以太网通信子系统、无线通信子系统和远程用电管理服务器，用电信息实时采集装置与用电信息接收装置通过以太网通信子系统或无线通信子系统进行传输、处理数据，用电信息接收装置通过无线通信子系统将用电信息报送到远程用电管理服务器。
2.用电信息实时采集装置，包括电能信息采集模块、MCU模块、无线通信模块、以太网模块和存储器，电能信息采集模块、无线通信模块、以太网模块和存储器分别与MCU模块连接，电能信息采集模块和无线通信模块通过RS232接口与MCU模块连接，电能信息采集模块通过RS485接口连接用户电参数计量设备。
3.根据权利要求1或2所述的用电信息实时采集装置可以通过RS485线最多支持接入24个用户电参数计量设备，采用轮采模式采集，同时按保存周期保存一定量的数据，支持定时上报保存数据，以及数据的实时召测。
4.权利要求1或2所述的用电实时信息采集装置的采集方法，其特征是包括数据实时采集和数据传输: 数据实时采集: (5201)用电信息实时采集装置将所连接的用户电参数计量设备编上序号； (5202)MCU模块根据序号控制电能信息采集模块轮流采集相关的用户电参数计量设备信息，采集的数据采用数据抽象的方式，把采集的各种数据抽象成数据标识与数据值的方式，存储至存储器，在采集时，电能信息采集模块自动适应不同的用户电参数计量设备支持的协议； (5203)MCU模块对于未采集到数据的用户电参数计量设备，控制电能信息采集模块进行补采，在补采三次后，还是未采到数据的，则作为事件保存至存储器，同时触发事件实时主动上报到上位电能管理系统，同时采集的其他用户电参数计量设备的数据存储至存储器； (5204)设置数据上报周期，MCU模块根据上报周期，自动冻结采集到的实时数据，并实时上报到上位电能管理系统； 数据传输:MCU模块把数据分成实时数据、冻结数据、事件数据三大类上传给上位电能管理系统， 实时数据指在轮流采集用户电参数计量设备过程中实时采集到的数据，上位电能管理系统主动召唤时上传； 冻结数据指在上报周期到 来时，MCU模块把采集到的实时数据冻结成的数据，MCU模块把冻结数据通过无线通信模块或以太网模块按照上报周期主动上报给上位电能管理系统； 事件数据指在采集过程中的异常事件，MCU模块对采集中的异常情况作为事件保存至存储器后，主动上报给上位电能管理系统。
5.根据权利要求3所述的用电实时信息采集装置的采集方法，其特征是用电实时信息采集装置进行初始化后再进行数据实时采集和数据传输，初始化为: (5101)根据上位电能管理系统所管理的电能数据，配置电能信息采集模块连接的用户电参数计量设备的通信信息、协议信息、能采集到的数据项信息； (5102)上位电能管理系统把配步骤(SlOl)的配置信息设置到用电实时信息采集装置的MCU模块中，同时发送时间信息、上报周期的设置信息，与用电实时信息采集装置进行对时并约定上报周期； (S103)用电实时信息采集装置根据配置信息进行数据采集抄收。
6.根据权利要求1所述的用电信息接收装置处于睡眠状态，当远程用电管理服务器唤醒其中一个或任一个用户的用电信息接收装置时，上述已被唤醒的用电信息接收装置可以唤醒同一群组内的其它用电信息接收装置，采集读数传送给最初唤醒的用电信息接收装置， 进一步的，远程用电管理服务器以TD-LTE无线方式发送唤醒指令至用电信息接收装置，以唤醒用电信息接收装置。
进一步的，用电信息 接收装置与多个用电信息采集装置于唤醒后，开始执行计时程序及用电信息接收任务，并由用电信息接收装置将用电信息报送给远程用电管理服务器，用电信息接收装置若于预设时间没有收到来自远程用电管理服务器的命令，则用电信息接收装置自行进入睡眠状态。
7.根据权利要求1或6所述的用电信息接收装置，可以安装在移动的汽车上，并且在每个车载用电信息采集装置中内嵌有GPS接收器，一旦汽车到达预定义的位置，车载用电信息接收装置通过与用电信息采集装置建立通信并相互验证、数据初始化、读取及报送用电信息数据。
全文摘要
本发明涉及一种自动抄表系统，尤其是一种基于TD-LTE无线网络的自动抄表系统，包括用电信息实时采集装置、用电信息接收装置、以太网通信子系统、无线通信子系统和远程用电管理服务器，用电信息实时采集装置与用电信息接收装置通过以太网通信子系统或无线通信子系统进行传输、处理数据，用电信息接收装置通过无线通信子系统将用电信息报送到远程用电管理服务器。
文档编号G08C17/02GK103136914SQ20111037731
公开日2013年6月5日 申请日期2011年11月24日 优先权日2011年11月24日
发明者张龙 申请人:新疆电力公司电力科学研究院, 新疆电力建设调试所, 国家电网公司