基于电力线载波通信的信息自动采集方法及其系统与流程

本发明涉及智能电网通信领域，特别涉及一种基于电力线载波通信的信息自动采集方法及其系统。

背景技术：
在能源日趋紧张、用电需求迅速增长、供电服务要求日益提高的形势下，美国、欧盟、韩国、澳大利亚等国的电力公司都已纷纷提出“智能电网”的概念，实现电力用户用电信息采集是配网控制和需求侧管理等业务的基础。西班牙ENDESA电力公司采用电力线宽带载波技术在西班牙PuertoReal地区部署集中抄表方案，覆盖用户约10万；英国已基本实现了工商业用户和部分居民用户的自动抄表；意大利ENEL电力公司于2001～2004年间，安装和改造了3000万只智能电表，建立起了智能化计量网络，实现了全国95%用户电能信息的自动采集，每年节省约5亿欧元管理成本，降低40%以上。建成电力线载波远程抄表及预付费系统，解决电费流失问题，提高管理水平。结合我国的实际应用，实现快速准确的电力用户用电信息采集是为“SG186工程”营销业务应用提供电力用户实时用电信息数据，推进营销计量、抄表、收费模式标准化建设和公司信息化建设，为公司提升快速响应市场变化、快速反映客户需求，从客户用电信息的源头提供数据支持，为分时电价、阶梯电价、全面预付费的营销业务策略的实施提供技术基础。当前电力用户用电信息采集中的数据采集过程基本已经实现的自动化管理，用电数据采集主控设备（简称主控设备）定时启动数据采集，数据分析和生成相应的数据报表。但是电力用户用电信息采集中的用户资料采集过程仍然需要大量的人工干预，包括已经安装的设备编号；关联设备的匹配关系，如用电数据计量设备（简称计量设备）和用电数据采集设备（简称采集设备）；设备的替换和变更，上述信息都需要人工采集并录入到系统中。这样不只增加了人力投入，并且在时效性和可靠性方面都没有办法保障。另外，当前电力线窄带载波通信还存在以下缺陷：通信效率低（一般速率为50bps～1,600bps），信道利用率低（5～7秒内只能完成一个数据包的上/下行交互），易受用电设备及用电负荷影响。

技术实现要素：
本发明的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本发明而学习。为克服现有技术的问题，本发明提供一种基于电力线载波通信的信息自动采集方法及其系统，采用采集设备与主控设备自动组网的技术，达到了多点并行组网的过程，节省了组网的时间；同时利用采集设备上传与其相连的计量设备的信息，由此提高了载波信道的利用率，且在整个信息采集过程不需要人工干预。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：根据本发明的一个方面，提供一种基于电力线载波通信的信息自动采集方法，包括：S1、将主控设备以及与该主控设备相连的采集设备进行上电操作；该主控设备上电后，通过电力线载波发起分布式组网报文；该采集设备上电后，搜集与其相连的用于记录用户用电数据的计量设备的信息，并开始监听包括该分布式组网报文在内的该电力线载波上的报文；S2、该采集设备在监听到包括该分布式组网报文在内的该电力线载波上的任一报文后，发送入网请求报文；S3、该主控设备收到该入网请求报文后，发送入网确认报文，确认该采集器设备入网成功；S4、该采集设备收到该入网确认报文后，向该主控设备上报其搜集的该计量设备的信息。根据本发明的一个实施例，该计量设备的信息包括计量设备编号、与该采集设备通信的协议、与该采集设备通信的速率、计量设备记录的用户用电数据中的至少一项。根据本发明的一个实施例，在该步骤S1中，该采集设备搜集与其相连的计量设备的信息的步骤包括：该采集设备设置计量设备编号尾数；该采集设备选择第一串口波特率或第二串口波特率与具有该计量设备编号尾数的计量设备通信；通信成功后，该采集设备获取该计量设备的完整计量设备编号以及该计量设备的其他信息。根据本发明的一个实施例，该步骤S2中，在该采集设备发起该入网请求报文前，还包括步骤：该采集设备通过散列算法运算得出一个散列时间，且在该散列时间内，继续监听该电力线载波上的报文。根据本发明的一个实施例，若在该散列时间内，该采集设备监听到该电力线载波上的报文，则该采集设备重新计算新的散列时间。根据本发明的一个实施例，在该步骤S3之后还包括：该主控设备生成新采集设备入网事件，并向该主站上报；在该步骤S4之后还包括：该主控设备生成新计量设备入网事件，并向该主站上报。根据本发明的一个实施例，还包括步骤S5：该主控设备收到该计量设备的信息后，发送建档确认报文，确认该计量设备建档成功；该主控设备生成新计量设备归档事件，并向主站上报。根据本发明的另一个方面，提供一种基于电力线载波通信的信息自动采集系统，包括：计量设备，用于记录用户用电数据；主控设备，用于通过电力线载波发起分布式组网报文以及发送入网确认报文；采集设备，与该主控设备以及该计量设备相连，用于监听包括该分布式组网报文在内的该电力线载波上的报文并发送入网请求报文，且具有搜集与其相连的该计量设备的信息的自动注册模块。根据本发明的一个实施例，该采集设备还设有用于规避电力线载波通信过程中的报文数据冲突的散列算法运算模块。根据本发明的一个实施例，该主控设备还设有用于向主站上报该采集设备以及该计量设备的信息的事件上报模块。本发明提供了一种基于电力线载波通信的信息自动采集方法及其系统，将采集设备作为分布式组网过程的主体，该采集设备监听在网报文，同时利用散列算法运算方法适时发送入网请求报文，减小了不同采集设备同时发送报文冲突的可能性，提高了载波通信的成功率；同时利用采集设备上传与其相连的计量设备的信息，由此提高了载波信道的利用率，且在整个用户资料采集过程不需要人工干预。通过阅读说明书，本领域普通技术人员将更好地了解这些技术方案的特征和内容。附图说明下面通过参考附图并结合实例具体地描述本发明，本发明的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本发明的解释说明，而不构成对本发明的任何意义上的限制，在附图中：图1为本发明实施例的基于电力线载波通信的信息自动采集系统的整体架构示意图。图2为本发明第一实施例的基于电力线载波通信的信息自动采集系统的结构示意图。图3为本发明第二实施例的基于电力线载波通信的信息自动采集系统的结构示意图。图4为本发明第一实施例的基于电力线载波通信的信息自动采集方法的流程示意图。图5为本发明采集设备搜集与其相连的计量设备的信息的方法示意图。图6为本发明实施例的新设备入网事件的上报流程示意图。图7为本发明第二实施例的基于电力线载波通信的信息自动采集方法的流程示意图。具体实施方式如图1、图2所示，本发明提供一种基于电力线载波通信的信息自动采集系统，包括：计量设备40，用于记录用户用电数据；主控设备20，用于通过电力线载波发起分布式组网报文以及发送入网确认报文；采集设备30，与主控设备20以及计量设备40相连，用于监听包括该分布式组网报文在内的该电力线载波上的报文并发送入网请求报文，且具有搜集与其相连的计量设备的信息的自动注册模块31，其中该计量设备的信息包括计量设备编号、与该采集设备通信的协议、与该采集设备通信的速率、计量设备记录的用户用电数据中的至少一项。在具体应用时，一个主控设备20可以连接多个采集设备30，并通过电力线载波与该些计量设备30进行通信；同样一个采集设备30也可以通过例如RS-485线连接多个计量设备40。该些主控设备20还会连接到主站10上，该连接可以通过GPRS、CDMA或其他专网完成。请再参照图3，图3为本发明第二实施例的基于电力线载波通信的信息自动采集系统的结构示意图。在本实施例中，该采集设备30具有自动注册模块31以及散列算法运算模块32，该散列算法运算模块32用于规避电力线载波通信过程中的报文数据冲突，具体来说，在采集设备30监听到包括该分布式组网报文在内的该电力线载波上的报文后，该采集设备30不会立即发出入网请求报文，而是利用该散列算法运算模块32计算一个散列时间，若在该散列时间内没接收到该电力线载波上的报文，则发出入网请求报文；若在该散列时间内又接收到该电力线载波上的报文，则再计算一个新的散列时间。运用该散列算法运算模块32有效减小了不同采集设备同时发送报文冲突的可能性，提高了载波通信的成功率。主控设备20除了用于通过电力线载波发起分布式组网报文以及发送入网确认报文之外，还包括事件上报模块21，用于向主站10上报采集设备以及该计量设备的信息；其中该采集设备是指与该主控设备20组网成功的采集设备，而计量设备的信息就来自于与该主控设备20组网成功的采集设备利用自动注册模块31搜集得到的。该事件上报模块21提供了整个系统的信息同步，对于系统和数据分析的及时性有很大的提升。如图4所示，本发明还提供一种基于电力线载波通信的信息自动采集方法，包括：S1、将主控设备20以及与该主控设备20相连的采集设备30进行上电操作；主控设备20上电后，通过电力线载波发起分布式组网报文；采集设备30上电后，搜集与其相连的用于记录用户用电数据的计量设备40的信息，并开始监听包括该分布式组网报文在内的该电力线载波上的报文；S2、采集设备30在监听到包括该分布式组网报文在内的该电力线载波上的任一报文后，发送入网请求报文；S3、主控设备20收到该入网请求报文后，发送入网确认报文，确认该采集器设备30入网成功；S4、采集设备30收到该入网确认报文后，向主控设备20上报其搜集的该计量设备的信息。上述计量设备的信息包括计量设备编号、与该采集设备通信的协议、与该采集设备通信的速率、计量设备记录的用户用电数据中的至少一项，在本实施例中，该计量设备的信息包括计量设备编号以及计量设备记录的用户用电数据。在本实施例中，主控设备20上电后，会将自身标识为在网状态；而采集设备30在接收到主控设备20发出的入网确认报文后，也会将自身标识为在网状态。请同时参照图5，在该步骤S1中，该采集设备搜集与其相连的计量设备的信息的步骤包括：首先，采集设备30设置计量设备编号尾数；在本实施例中，设置的计量设备编号尾数为两位数，所以首先设置该计量设备编号尾数为00，虽然图中未显示，但是也可以将计量设备编号尾数设置为三位数或仅为一位数，本发明并不对设置的计量设备编号尾数做位数的限制。接着，采集设备30选择第一串口波特率或第二串口波特率与具有该计量设备编号尾数的计量设备通信；具体来说，采集设备30首先选择第一串口波特率例如是1200bps与计量设备编号尾数为00的计量设备进行通信；若通信不成功，则接着选择第二串口波特率例如是2400bps与计量设备编号尾数为00的计量设备进行通信；若通信还是不成功，则默认不存在计量设备编号尾数为00的计量设备，或选择其他的串口波特率再次进行通信。若通信成功，则采集设备30获取该计量设备的完整计量设备编号以及该计量设备的其他信息，例如与该采集设备通信的协议、与该采集设备通信的速率或计量设备记录的用户用电数据。在完成与计量设备编号尾数为00的计量设备通信后，不管通信是否成功，都进入下一步，将设置的计量设备编号尾数加1，在本实施例中，即由原来的00设置为01，再重复上述所有步骤，直至计量设备编号尾数达到99，如此，该采集设备30就完成了对与其相连的计量设备的信息的搜集。在该步骤S2中，该采集设备30不仅可以直接向主控设备20发送入网请求报文，还可以通过经该主控设备20确认入网成功的其他采集设备进行发送，如此有效解决了某些采集设备30与主控设备20由于距离等原因造成的通信不良的问题。为了减小不同采集设备同时发送报文冲突的可能性，在该步骤S2中，采集设备30发起该入网请求报文前，还包括步骤：该采集设备30通过散列算法运算得出一个散列时间，且在该散列时间内，继续监听该电力线载波上的报文。若在该散列时间内，该采集设备30监听到该电力线载波上的报文，则该采集设备30重新计算新的散列时间。由此可见，只有当在该散列时间内，该采集设备30未监听到该电力线载波上的报文时，该采集设备30才会发起入网请求报文。需要说明的是，在本实施例中，该采集设备30接收的报文必须是完整并且正确的，否则，不会重新计算新的散列时间。上述散列时间由硬直等待时间以及随机等待时间组成，其中该硬直等待时间根据所使用的电力线载波通信芯片特性设置，保证芯片处于正常的收发状态；而该随机等待时间则与该采集设备在发出入网请求报文之前，监听到的该电力线载波上的报文的个数有关，在具体实施时，监听到一个报文记为一次冲突，在起始时冲突次数为0，根据冲突次数加权获得随机等待时间区间，然后根据均匀分布的原则从等待区间中获取一个随机等待时间。在本实施例中，该随机等待时间与硬直等待时间的和就是散列时间。为了及时同步整个系统的信息，在该步骤S3之后还包括：主控设备20生成新采集设备入网事件，并向主站10上报；在该步骤S4之后还包括：主控设备20生成新计量设备入网事件，并向主站10上报。请参照图6，图6为本发明实施例的新设备入网事件的上报流程示意图。主控设备20在接收到采集设备上报的报文后，首先判断是否为采集设备的信息或计量设备的信息；若是，则接着判断其主控设备档案中是否已有该采集设备或计量设备的信息；若已有该采集设备或计量设备的信息，则只需将该信息进行更新，若没有该采集设备或计量设备的信息，则将该信息存储在主控设备档案中；接着主控设备20将该采集设备或计量设备的信息上报到主站10，主站10接收到该信息后，将信息进行存储，并发送确认报告给主控设备20，主控设备20接收到该确认报告后，新设备入网事件的上报就完成，若主控设备20没有接收到该确认报告，则该主控设备20会继续向主站10上报该采集设备或计量设备的信息，直至完成新设备入网事件的上报。请再参照图7，图7为本发明第二实施例的基于电力线载波通信的信息自动采集方法的流程示意图。与本发明第一实施例的基于电力线载波通信的信息自动采集方法不同的是：在本实施例中，为了对步骤S4的完成做确认，还包括步骤S5：主控设备20收到该计量设备的信息后，发送建档确认报文，确认该计量设备建档成功。本发明提供了一种基于电力线载波通信的用户信息自动采集方法及其系统，将采集设备作为分布式组网过程的主体，该采集设备监听在网报文，同时利用散列算法运算方法适时发送入网请求报文，如此在利用多点并行组网的过程，节省组网的时间并提高载波信道的利用率的同时，减小了不同采集设备同时发送报文冲突的可能性，提高了载波通信的成功率。本发明还通过采集设备自动搜集计量设备信息，实现了计量设备信息的免维护性，降低了人力投入和可能由人工操作引入的错误；同时利用主控设备的事件上报模块提供了整个系统的信息同步，对于系统和数据分析的及时性有很大的提升。以上参照附图说明了本发明的优选实施例，本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质，可以有多种变型方案实现本发明。举例而言，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用于另一实施例以得到又一实施例。以上仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。