专利名称：利用北斗导航技术进行用电信息采集的北斗数据通信装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力领域的电信息采集的装置，特别涉及一种将偏远地区居民用电信息(电能量)传输至电力公司用电信息管理系统的装置。
背景技术：
电能表采集居民用电数据主要就近上送到附近集中抄表装置，一台集中抄表装置可同时连接几台、几十台，甚至上百台电能表。目前集中抄表装置主要通过光纤和公网通道传回部署在电力公司的用电信息管理主站系统，而对于广大人烟稀少的牧区，既无光纤通路，也尚无公网信号，这种地区在通信上则显得无能为力，而新铺设光缆也存在成本过高、通信架构受限等问题。目前，存在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信息数据通过GPRS网络实时传递到地、市、省级电力公司的用电信息管理主站系统，以实现对居民及工业用电信息的管理，及负荷分析等，参见附图1，然而该系统需要基于现有的GPRS网络，在广袤的无人区及高山峻岭地区，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。如何找到一种行之有效的通信通道来满足此需求成了必须解决的问题。本实用新型旨在不改造现投运设备，不改造主站系统的情况下，利用北斗卫星双向通信功能将现场居民用电信息无缝接入到用电信息管理系统主站，实现现场采集数据到北斗通信通道的接入，能够实时，有效，可靠地获得通信不发达地区用电信息。
实用新型内容为此，本实用新型的目的在于提出一种利用北斗导航技术进行用电信息采集的北斗数据通信装置，其特征在于，所述北斗数据通信装置位于中心主站侧，并包括:北斗用户终端和数据转换单元，所述北斗用户终端通过北斗通信链路接收转换为北斗通信报文的用电信息抄表数据报文；所述数据转换单元从北斗用户终端接收所述北斗通信报文并还原为用电信息抄表数据报文。优选地，所述数据转换单元还包括中心主站数据转换模块；所述中心主站数据转换模块将中心主站下发的数据进行转换，使其符合北斗通信协议，并通过北斗用户终端将转换后的数据经北斗通信链路发送到集中抄表装置侧。优选地，所述北斗数据通信装置还包括串口通信单元；所述北斗用户终端和所述数据转换单元通过串口通信单元连接。优选地，所述北斗数据通信装置还包括以太网通信单元；所述以太网通信单元将还原的用电信息抄表数据报文送至中心主站。优选地，所述北斗用户终端是北斗普通型用户机、北斗指挥型用户机中的至少一种或两者的组合。根据本实用新型实施例，本实用新型所采用的技术方案与现有技术相比具备以下优点:1、能够解决通信盲区或通信受限地区的用电信息的管理；2、使高字节数量抄表数据报文得到准确高效地传输。本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
本实用新型上述的优点结合以下附图对实施例的描述作出详细说明，其中:图1为现有技术中远程抄表系统；图2为本实用新型的北斗数据通信装置；图3为北斗通讯报文格式；图4为北斗通信报文中的电文内容格式；图5为本实用新型的远程抄表系统；
具体实施方式
本实用新型提供的北斗数据通信装置是一种协议转换与数据通信设备。它完成两方面功能:1)完成TCP或UDP协议与北斗通信协议之间的相互转换；2)在现场集中抄表装置侧(以下称为装置端)将集中抄表装置上送的数据(集中抄表装置上送的数据格式可以遵循国网公司集中抄表装置的通信规约，如:1—Q / GDW376.1-2009《电力用户用电信息采集系统通信协议:主站与采集终端通信协议》规约)经过协议转换后向北斗通信链路转发，将北斗通信链路下发的数据经过协议转换后下发至集中抄表装置，在中心主站侧(以下称为前置端)将中心主站下发的数据经过协议转换后，向北斗通信链路转发，将北斗通信链路上送的数据经过协议转换后上传至中心主站。北斗数据通信装置主要包括:北斗用户终端，用于通过北斗通信链路进行北斗信号的接收和发送；数据转换单元，用于进行北斗信号的转换；在装置端将集中抄表装置采集用电信息生成的抄表数据报文转换为北斗通信报文；在前置端将北斗通信报文还原为用电信息抄表数据报文。所述北斗用户终端既可以内置于北斗数据通信装置，作为北斗数据通信装置的构件，也可以作为北斗数据通信装置的外接设备。当集中抄表装置采集的电能表数量较少，数据量不大时，前置端的北斗用户终端可以采用北斗普通型用户机；当集中抄表装置采集的电能表数量较大时，为了增强对数据处理能力，前置端的北斗用户终端可以采用北斗指挥型用户机；优选地，为了适应不同的条件，可以同时设置北斗普通型用户机和北斗指挥型用户机，根据实际情况触发不同的北斗用户终端。为了便于中心主站的远程管理，数据转换单元在前置端还可以实施将中心主站下发的数据(如:控制信息)进行协议转换，使其符合北斗通信协议，再将转换后的数据通过北斗通信链路发送到装置端；数据转换单元在装置端，将北斗通信链路下发的数据还原，再将其下发至集中抄表装置。优选的北斗数据通信装置200的结构形式如图2所示:模块201:北斗用户终端，负责北斗信号的接收与发送，以串口方式与模块202连接；模块202:串口通信单元，将接收的北斗数据帧送至模块203，并将模块203上送的数据帧通过模块201发出；模块203:协议转换单元，负责完成TCP/IP或UDP协议的数据帧与北斗协议的数据帧的相互转换，和处理长报文的拆包、组包；模块204:以太网通信单元，负责与居民现场的集中抄表装置或用电信息主站系统的通信；模块205:供电单元，负责现场AC220伏到DC12伏电源的转换，给整机供电。在前置端,北斗用户终端201和串口通信单元202相互稱合,用于接收包含用电信息的北斗通信报文，并负责北斗协议转换后的中心主站下发数据的发送；协议转换单元203作为数据转换单元用于将接收的包含用电信息的北斗通信报文还原为抄表数据报文，以及对中心主站下发数据进行转换，生成符合北斗协议的数据；以太网通信单元204，用于同以太网连接的中心主站进行通信，将还原的抄表数据报文送至中心主站，并接收中心主站下发数据。在装置端，北斗用户终端201和串口通信单元202相互耦合，用于发送包含用电信息的北斗通信报文，并负责符合北斗协议的中心主站下发数据的接收；协议转换单元203作为数据转换单元用于将接收的符合北斗协议的中心站下发数据进行还原，以及将集中抄表装置发送的抄表数据报文转换成北斗通信报文；以太网通信单元204，用于同以太网连接的集中抄表装置进行通信，将还原的中心主站下发数据发送至集中抄表装置，并接收集中抄表装置的抄表数据报文。在进行抄表数据报文转换时，由于北斗通信支持报文长度有限，而集中抄表数据报文可能具备较大的长度，为了解决两者的矛盾，本实用新型在装置端对抄表数据报文进行数据的转换处理，将具有较大长度的抄表数据报文进行拆包，然后将拆分的每一条抄表数据报文重新组包成北斗通信报文依次发送，在前置端再从北斗通信报文中提取拆分的抄表数据报文，将其进行组合。为了保证通信的流畅性，可以将拆分的抄表数据报文长度限制在100字节以内。如图3所示，为北斗通讯报文格式。其中，“指令”传输时以ASC II码表示，每个ASC II码为一个字节；“长度”表示从“指令或内容”起始符“$”开始到“校验和”(含校验和)为止的数据总字节数；“用户地址I”为与北斗数据通信装置相连的北斗用户终端地址，长度为3字节，其中有效位为低21bit，高3bit填“0”；“校验和”是指从“指令或内容”起始符“$”起到“校验和”前一字节，按字节异或的结果；“信息内容”中的用户地址2是目标北斗数据通信装置的地址，电文内容的长度是变长，取决于所选用的北斗卡。在利用北斗通信传输抄表数据时，可以将拆分的抄表数据报文(以下称之为子报文)封装到北斗通信报文中的电文内容内。但是长期的运行中，难免会出现丢包或者乱序现象发生，为了避免这种情况，防止接收端将子报文重新组合时得到错误数据，本实用新型结合北斗卫星导航系统技术本身具备的授时功能，在子报文前加入了世纪秒时间标志位，以及抄表数据报文拆分的总包数，当前子报文的包号的标志位，将上述标志位与子报文一起封装在北斗通信报文的电文内容中。其中世纪秒时间是为了使接收端将相同时间的报文组合在一起，同时也便于主站对数据进行统计、分析和管理；总包数表示具体一共有多少包需要组合在一起，因此可以用此来判断有无丢包发生；包号是为了在重新组包时按照包号的顺序组合，避免了乱序的发生。如图4所示，本实用新型优选地设置4个字节的世纪秒时间，I个字节的总包数，I个字节的包号。作为具体实施例的优化，装置端的北斗数据通信装置的数据转换单元至少包括:报文拆分单元和封装单元。在将抄表数据报文转换成北斗通信报文时，报文拆分单元将所述抄表数据报文拆包为多个子报文，封装单元将每个所述子报文依次嵌入到不同的北斗通信报文中。为了防止由于丢包或者乱序造成接收端将子报文重新组合时得到错误数据，所述封装单元包括分别在北斗通信报文中的电文内容中设置世纪秒时间、抄表数据报文拆包的总包数、当前子报文的包号的标志位的第一封装模块、第二封装模块和第三封装模块。
作为具体实施例的优化，前置端的北斗数据通信装置的数据转换单元至少包括:报文解析单元和还原单元。在将北斗通信报文还原为用电信息抄表数据报文的原始格式时，报文解析单元对所述北斗通信报文进行解析，其中每个所述北斗通信报文包含一个构成抄表数据报文部分数据的子报文，解析后获取电文内容部分的子报文；还原单元，将各个北斗通信报文中的子报文按序进行组合。为了防止由于丢包或者乱序造成将子报文重新组合时得到错误数据，报文解析单元包括分别解析所述电文内容部分中世纪秒时间、构成抄表数据报文的子报文的总包数(即抄表数据报文拆包的总包数)和当前子报文的包号的标志位的第一解析模块、第二解析模块和第三解析模块；所述还原单元将具有相同世纪秒时间的子报文根据包号按序组合。如图5所示。本发明提供的远程抄表系统包括两部分:位于现场集中抄表装置侧的装置端，以及位于中心主站侧的前置端。装置端包括:集中抄表装置501，北斗数据通信装置200 ;装置端每台集中抄表装置501可以同时连接几台、几十台，甚至上百台电能表。集中抄表装置采集电能表的用电信息，并将其生成抄表数据报文。集中抄表装置501与北斗数据通信装置200通过网络相连，网络可以是以太网、无线网络等。集中抄表装置通过网络将抄表数据报文传送给北斗数据通信装置200。北斗数据通信装置200将所述抄表数据报文通过数据转换生成北斗通信报文，经过串口线，将北斗通信报文通过北斗用户终端201传输到前置端。前置端包括:北斗数据通信装置200，中心主站502。经过北斗卫星通信发送到前置端的北斗通信报文通过北斗数据通信装置200的北斗用户终端201接收。北斗数据通信装置将所述北斗通信报文还原成用电信息抄表数据报文的原始格式，并将还原后的用电信息抄表数据报文发往中心主站502。中心主站中的服务器对用电信息进行集中的统计、管理和存储。主站在数据存储方面，采用数据分布存储，集中备份的策略，同时满足数据的完整性和安全性要求。另外，中心主站服务器可以对用电信息进行主动分析(例如:设置阈值)，并对异常数据进行提醒。尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同限定。
权利要求1.一种利用北斗导航技术进行用电信息采集的北斗数据通信装置，其特征在于，所述北斗数据通信装置位于中心主站侧，并包括:北斗用户终端和数据转换单元， 所述北斗用户终端通过北斗通信链路接收转换为北斗通信报文的用电信息抄表数据报文； 所述数据转换单元从北斗用户终端接收所述北斗通信报文并还原为用电信息抄表数据报文。
2.如权利要求1所述的利用北斗导航技术进行用电信息采集的北斗数据通信装置，其特征在于，所述数据转换单元还包括中心主站数据转换模块； 所述中心主站数据转换模块将中心主站下发的数据进行转换，使其符合北斗通信协议，并通过北斗用户终端将转换后的数据经北斗通信链路发送到集中抄表装置侧。
3.如权利要求1或2所述的利用北斗导航技术进行用电信息采集的北斗数据通信装置，其特征在于，所述北斗数据通信装置还包括串口通信单元； 所述北斗用户终端和所述数据转换单元通过串口通信单元连接。
4.如权利要求1或2所述的利用北斗导航技术进行用电信息采集的北斗数据通信装置，其特征在于，所述北斗数据通信装置还包括以太网通信单元； 所述以太网通信单元将还原的用电信息抄表数据报文送至中心主站。
5.如权利要求1或2所述的利用北斗导航技术进行用电信息采集的北斗数据通信装置，其特征在于，所述北斗用户终端是北斗普通型用户机、北斗指挥型用户机中的至少一种或两者的组合。
专利摘要本实用新型提出一种利用北斗导航技术进行用电信息采集的北斗数据通信装置。技术方案为北斗数据通信装置位于中心主站侧，并包括北斗用户终端和数据转换单元，所述北斗用户终端通过北斗通信链路接收转换为北斗通信报文的用电信息抄表数据报文；所述数据转换单元从北斗用户终端接收所述北斗通信报文并还原为用电信息抄表数据报文。采用本实用新型提供的北斗数据通信装置能够在不改造现投运设备的情况下，利用北斗卫星双向通信功能将现场居民用电信息无缝接入到用电信息管理系统主站，实现现场采集数据到北斗通信通道的接入，能够实时，有效，可靠地获得通信不发达地区用电信息。
文档编号G08C19/00GK203025932SQ20122042535
公开日2013年6月26日 申请日期2012年8月24日 优先权日2012年8月24日
发明者杜光耀, 刘 文 申请人:北京国智恒电力管理科技集团有限公司