报文转发装置、系统及方法与流程

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种报文转发装置、系统及方法。

背景技术：
目前，相关技术中在台区与主站系统数据采集通道之间通常采用中国移动等公网运营商提供的通用分组无线业务（GeneralPacketRadioService，简称为GPRS）/码分多址（CodeDivisionMultipleAccess，简称为CDMA）无线通道来实现的。但是，针对广大人烟稀少且移动信号尚未完全覆盖的农牧区，上述通信方式则显得无能为力。由此可见，如何在无公网信号覆盖、无电话网、无互联网等“三无”地区的台区电力抄表集中器与系统主站之间寻求一种行之有效的通信手段成为亟待解决的技术难题。考虑到上述台区均安装于露天处，其附近地区开阔，缺乏建筑物阻挡，因此，这些台区虽难以被蜂窝式公网信号覆盖，却符合基于北斗卫星短报文的数据传输要求。北斗卫星系统具有独特的短报文传输功能。在民用领域，北斗短报文功能所支持的发送频率为30秒/帧且北斗短报文特有的最大单帧（可支持100字节稳定传输），然而对于数据接收则没有时间频度与单帧长度的限制。虽然台区电力抄表集中器与系统主站之间的数据交互频度并不高，但是，单次传输的电量数据通常远大于100字节。因此，当现场抄表集中器需要上传远大于100字节的电量数据时，北斗卫星短报文功能则无法进行数据的可靠传输。

技术实现要素：
本发明提供了一种报文转发装置、系统及方法，以至少解决相关技术中的现场抄表集中器与中心主站系统之间无法通过北斗短报文直接传输用电信息数据问题。根据本发明的一个方面，提供了一种报文转发装置。根据本发明的报文转发装置包括：以太网接口，用于获取用电信息数据报文或者上报用电信息数据命令报文；报文转换处理器件，与以太网接口相连接，用于将用电信息数据报文转换为一个或多个第一北斗短报文，或者，将一个或多个第二北斗短报文转换为上报用电信息数据命令报文；串行接口，与报文转换处理器件相连接，用于将一个或多个第一北斗短报文发送至北斗卫星通信装置，或者，接收来自于北斗卫星通信装置的一个或多个第二北斗短报文。优选地，报文转换处理器件，用于对用电信息数据报文进行解析，在判断出用电信息数据报文的字节数大于每个第一北斗短报文的最大单帧字节数时，对用电信息数据报文进行拆分并转换成多个第一北斗短报文。优选地，报文转换处理器件，用于对用电信息数据报文进行解析，在判断出用电信息数据报文的字节数小于或者等于每个第一北斗短报文的最大单帧字节数时，直接将用电信息数据报文转换成一个第一北斗短报文。优选地，报文转换处理器件，用于对接收到的一个第二北斗短报文进行完整性和准确性校验，如果校验成功，则直接将一个第二北斗短报文转换成上报用电信息数据命令报文。优选地，报文转换处理器件，用于对接收到的多个第二北斗短报文分别进行完整性和准确性校验，如果均校验成功，则对多个第二北斗短报文进行转换并重组成上报用电信息数据命令报文。优选地，以太网接口，用于接收集中抄表采集装置上报的用电信息数据报文。优选地，以太网接口，用于经由北斗卫星通信装置接收来自于中心主站的上报用电信息数据命令报文。优选地，上述装置还包括：升级器件；升级器件，与报文转换处理器件相连接，用于对报文转换处理器件中的嵌入式程序进行实时升级。优选地，上述装置还包括：供电器件；供电器件，与报文转换处理器件相连接，用于为报文转换处理器件供电。根据本发明的另一方面，提供了一种报文转发系统。根据本发明的报文转发系统包括：上述报文转发装置；北斗卫星通信装置，与报文转发装置的串行接口相连接，用于将经过报文转发装置转换处理后的用电信息数据报文经由北斗卫星通信服务器发送至中心主站，或者，经由北斗卫星通信服务器接收中心主站发送的上报用电信息数据命令报文；北斗卫星通信服务器，与北斗卫星通信装置相连接，用于对经过报文转发装置转换处理后的用电信息数据报文进行反转换处理，获取用电信息数据报文，并发送至中心主站，或者，在对中心主站发送的上报用电信息数据命令报文进行转换处理后，发送至北斗卫星通信装置。根据本发明的又一方面，提供了一种报文转发方法。根据本发明的报文转发方法包括：接收来自于集中抄表采集装置的用电信息数据报文；将用电信息数据报文转换为一个或多个第一北斗短报文；向北斗卫星通信服务器发送转换后的一个或多个第一北斗短报文，其中，转换后的一个或多个第一北斗短报文在被北斗卫星通信服务器还原成用电信息数据报文后，由北斗卫星通信服务器发送至中心主站。优选地，将用电信息数据报文转换为一个或多个北斗短报文包括：对用电信息数据报文进行解析，判断用电信息数据报文的字节数是否大于每个第一北斗短报文的最大单帧字节数；如果否，则直接将用电信息数据报文转换为一个第一北斗短报文，并在该第一北斗短报文中添加集中抄表采集装置的标识信息，其中，标识信息用于北斗卫星通信服务器识别该第一北斗短报文所归属的集中抄表采集装置；如果是，则对用电信息数据报文进行拆分，转换成多个第一北斗短报文，并分别在每个第一北斗短报文中添加标识信息以及与每个第一北斗短报文对应的序号信息，其中，序号信息用于北斗卫星通信服务器对多个第一北斗短报文进行重组。优选地，在接收用电信息数据报文之前，还包括：接收来自于中心主站的一个或多个第二北斗短报文；将一个或多个第二北斗短报文转换为上报用电信息数据命令报文，其中，上报用电信息数据命令报文用于指示集中抄表采集装置上报用电信息数据；向集中抄表采集装置发送上报用电信息数据命令报文。优选地，将一个第二北斗短报文转换为上报用电信息数据命令报文包括：对接收到的一个第二北斗短报文进行完整性和准确性校验；如果校验成功，则直接将一个第二北斗短报文转换成上报用电信息数据命令报文。优选地，将多个第二北斗短报文转换为上报用电信息数据命令报文包括：依次对接收到的多个第二北斗短报文进行完整性和准确性校验；如果均校验成功，则对多个第二北斗短报文进行转换并重组成上报用电信息数据命令报文。通过本发明，采用以太网接口获取用电信息数据报文或者上报用电信息数据命令报文；报文转换处理器件，与以太网接口相连接，将用电信息数据报文转换为一个或多个第一北斗短报文，或者，将一个或多个第二北斗短报文转换为上报用电信息数据命令报文；串行接口，与报文转换处理器件相连接，将一个或多个第一北斗短报文发送至北斗卫星通信装置，或者，接收来自于北斗卫星通信装置的一个或多个第二北斗短报文，即通过报文转换处理器件实现用电信息数据报文与一个或多个第一北斗短报文以及一个或多个第二北斗短报文与一个或多个第二北斗短报文之间的相互转换，以实现现场抄表集中器与中心主站系统之间采用北斗短报文直接进行双向通信，由此解决了相关技术中的现场抄表集中器与中心主站系统之间无法通过北斗短报文直接传输用电信息数据的问题，进而实现了现场抄表集中器能够自动将居民用电信息数据上报至中心主站系统，节省了大量的人力、物力和财力。附图说明此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1是根据本发明实施例的报文转发装置的结构框图；图2是根据本发明优选实施例的报文转发装置的结构框图；图3是根据本发明实施例的报文转发系统的结构框图；图4是根据本发明实施例的报文转发方法的流程图。以上附图中的标记如下所示：1、报文转发装置；2、北斗卫星通信装置；3、北斗卫星通信服务器；10、以太网接口；20、报文转换处理器件；30、串行接口；40、升级器件；50、供电器件。具体实施方式下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。图1是根据本发明实施例的报文转发装置的结构框图。如图1所示，该报文转发装置可以包括：以太网接口10，用于获取用电信息数据报文或者上报用电信息数据命令报文；报文转换处理器件20，与以太网接口10相连接，用于将用电信息数据报文转换为一个或多个第一北斗短报文，或者，将一个或多个第二北斗短报文转换为上报用电信息数据命令报文；串行接口30，与报文转换处理器件20相连接，用于将一个或多个第一北斗短报文发送至北斗卫星通信装置，或者，接收来自于北斗卫星通信装置的一个或多个第二北斗短报文。相关技术中，现场抄表集中器与中心主站系统之间无法通过北斗短报文直接传输用电信息数据。采用如图1所示的装置，以太网接口获取用电信息数据报文或者上报用电信息数据命令报文；报文转换处理器件，与以太网接口相连接，将用电信息数据报文转换为一个或多个第一北斗短报文，或者，将一个或多个第二北斗短报文转换为上报用电信息数据命令报文；串行接口，与报文转换处理器件相连接，将一个或多个第一北斗短报文发送至北斗卫星通信装置，或者，接收来自于北斗卫星通信装置的一个或多个第二北斗短报文，即通过报文转换处理器件实现用电信息数据报文与一个或多个第一北斗短报文以及一个或多个第二北斗短报文与一个或多个第二北斗短报文之间的相互转换，以实现现场抄表集中器与中心主站系统之间采用北斗短报文直接进行双向通信，由此解决了相关技术中的现场抄表集中器与中心主站系统之间无法通过北斗短报文直接传输用电信息数据的问题，进而实现了现场抄表集中器能够自动将居民用电信息数据上报至中心主站系统，节省了大量的人力、物力和财力。在优选实施例中，北斗卫星通信装置以串口的形式与报文转发装置相连接，实现了北斗数据报文的发送和接收。当串行接口中存在需要发送的数据时，可以通过北斗卫星天线发送给北斗卫星，同时还可以实时接收北斗卫星下发的北斗数据报文。优选地，报文转换处理器件20，用于对用电信息数据报文进行解析，在判断出用电信息数据报文的字节数大于每个第一北斗短报文的最大单帧字节数时，对用电信息数据报文进行拆分并转换成多个第一北斗短报文。在优选实施例中，报文转换处理器件20，负责将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》协议的数据帧与北斗协议的数据帧的相互转换。报文转换处理器件20通过以太网接口10实时接收集中抄表采集装置上报的用电信息数据报文，判断该用电信息数据报文的长度是否超过了北斗短报文的允许一次发送的最大帧长度。如果超过了允许一次发送的最大帧长度，则对集中抄表采集装置上报的用电信息数据报文进行拆包处理，然后将拆分后的每一个子数据包重新组包成北斗短报文，并通过北斗卫星天线发送出去。作为本发明的一个优选实施例，考虑到集中抄表采集装置需要上报的用电信息数据报文的长度有可能超过了北斗短报文的允许一次发送的最大帧长度，因此，需要对集中抄表采集装置上报的用电信息数据报文进行拆包处理，然后将拆分后的每一个子数据包重新组包成北斗短报文依次发送。但是，在长期运行的过程中，难免会发生丢包或者乱序现象。为了避免上述情况发生，可以在每一个子数据包的用电信息数据报文前加入了6个字节，其中，4个字节为世纪秒时间，1个字节为总包数，1个字节为包号。4个字节的世纪秒时间用于使接收端将相同时间的报文重组在一起；总包数用于表示具体一共有多少个子数据包需要重组在一起，可以用来判断有无丢包现象发生；包号主要是为了在重新组包时按照包号的顺序进行组合，由此避免乱序现象的发生。因此，需要将用电信息数据报文组合成如表1所示的格式，而最终的第二北斗短报文的通讯格式变为如表2所示。表1世纪秒包序号总包数被拆分的电量信息报文32bit8bit8bit北斗卡允许的最大长度81个字节表2优选地，报文转换处理器件20，用于对用电信息数据报文进行解析，在判断出用电信息数据报文的字节数小于或者等于每个第一北斗短报文的最大单帧字节数时，直接将用电信息数据报文转换成一个第一北斗短报文。在优选实施例中，如果集中抄表采集装置上报的用电信息数据报文的长度未超过允许一次发送的最大帧长度，则无需对集中抄表采集装置上报的用电信息数据报文进行拆包处理，而是直接将用电信息数据报文重新组包成北斗短报文，并通过北斗卫星天线发送出去。优选地，报文转换处理器件20，用于对接收到的一个第二北斗短报文进行完整性和准确性校验，如果校验成功，则直接将一个第二北斗短报文转换成上报用电信息数据命令报文。在优选实施例中，报文转换处理器件20可以实时接收北斗卫星发送的北斗短报文并进行完整性和准确性校验，如果校验通过，则将北斗短报文转换成上报用电信息数据命令报文通过以太网接口10实时发送给集中抄表采集装置。优选地，报文转换处理器件20，用于对接收到的多个第二北斗短报文分别进行完整性和准确性校验，如果均校验成功，则对多个第二北斗短报文进行转换并重组成上报用电信息数据命令报文。在优选实施例中，考虑到中心主站系统需要发送的上报用电信息数据命令报文的长度有可能超过了北斗短报文的允许一次发送的最大帧长度，因此，需要对中心主站系统下发的上报用电信息数据命令报文进行拆包处理，然后将拆分后的每一个子数据包重新组包成北斗短报文依次发送。但是，在长期运行的过程中，难免会发生丢包或者乱序现象。为了避免上述情况发生，可以在每一个子数据包的用电信息数据报文前加入了6个字节，其中，4个字节为世纪秒时间，1个字节为总包数，1个字节为包号。4个字节的世纪秒时间用于使接收端将相同时间的报文重组在一起；总包数用于表示具体一共有多少个子数据包需要重组在一起，可以用来判断有无丢包现象发生；包号主要是为了在重新组包时按照包号的顺序进行组包，由此避免乱序现象的发生。需要说明的是，上述上报用电信息数据命令报文的格式可以参照如表1所示的设计方式，而上述北斗短报文的格式可以参照如表2所示的设计方式。优选地，以太网接口10，用于接收集中抄表采集装置（即上述现场抄表集中器）上报的用电信息数据报文。优选地，以太网接口10，用于经由北斗卫星通信装置接收来自于中心主站的上报用电信息数据命令报文。在优选实施例中，以太网接口10，负责与居民现场的集中抄表采集装置或者用电信息中心主站系统进行通信，通过以太网接口10可以与集中抄表采集装置进行实时通讯，实时接收集中抄表采集装置上报的用电信息数据报文，也可以实时将用电信息中心主站系统下发的上报用电信息数据命令报文传递给集中抄表采集装置。优选地，如图2所示，上述装置还可以包括：升级器件40；升级器件40，与报文转换处理器件相连接，用于对报文转换处理器件中的嵌入式程序进行实时升级。在优选实施例中，可以将带有升级可执行程序的U盘插入报文转换处理器件，能够自行完成报文转换处理器件内部嵌入式程序的升级。报文转换处理器件通过线程实时读取USB目录下有无可执行程序，如果没有读到可执行程序，则说明没有U盘插入或者U盘当前没有需要升级的可执行程序。如果能够读到可执行程序，则说明已经有U盘插入，进而判断U盘中的可执行程序与当前正在运行的可执行程序的版本是否相同，如果相同，则说明不需要进行程序升级，当前运行的程序已经为最新程序；如果不相同，则将U盘的可执行程序替换当前正在运行的可执行程序，并软件杀死进程，使设备重新启动。当设备重新启动后，如果U盘没有拔掉，则会重现检测是否有需要烧写的可执行程序，如果有，但是此时运行的程序与U盘中的程序的版本相同，因此不再进行任何处理，继续实时监测是否发现新的可执行程序。优选地，如图2所示，上述装置还可以包括：供电器件50；供电器件50，与报文转换处理器件相连接，用于为报文转换处理器件供电。在优选实施例中，居民用电现场只能存在220V等级交流电，该供电器件50负责将现场AC220V转换成DC12V电源，为报文转换处理器件20供电。图3是根据本发明实施例的报文转发系统的结构框图。如图3所示，该报文转发系统可以包括：上述报文转发装置1；北斗卫星通信装置2，与报文转发装置1的串行接口30相连接，用于将经过报文转发装置1转换处理后的用电信息数据报文经由北斗卫星通信服务器3发送至中心主站，或者，经由北斗卫星通信服务器3接收中心主站发送的上报用电信息数据命令报文；北斗卫星通信服务器3，与北斗卫星通信装置2相连接，用于对经过报文转发装置1转换处理后的用电信息数据报文进行反转换处理，获取用电信息数据报文，并发送至中心主站，或者，在对中心主站发送的上报用电信息数据命令报文进行转换处理后，发送至北斗卫星通信装置2。采用如图3所示的系统，解决了相关技术中的现场抄表集中器与中心主站系统之间无法通过北斗短报文直接传输用电信息数据的问题，进而实现了现场抄表集中器能够自动将居民用电信息数据上报至中心主站系统，节省了大量的人力、物力和财力。在优选实施例中，首先，在集中抄表采集装置与报文转发装置1之间通过以太网接口10进行通信链路的连接，报文转发装置1与北斗卫星通信装置2之间通过串行接口30进行通信链路的连接。其次，用户端的北斗卫星通信装置2将会通过北斗卫星通信链路与中心主站端的北斗卫星通信装置进行通信链路的连接。然后，中心主站端的北斗卫星通信装置通过串行接口将接收到的数据发送至北斗卫星通信服务器3，北斗卫星通信服务器3在将一个或多个北斗短报文反转换为用电信息数据报文后，通过网路模式传递至中心主站系统。由此，实现了北斗数据长报文的准确传输和接收以及《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》协议中的数据帧与北斗短报文格式数据帧的相互转换，按照698规约处理长报文的拆包、组包，最终实现了中心主站与现场集中抄表采集装置之间的数据透明传输。反之，当用电信息中心主站系统向集中抄表采集装置发送上报用电信息数据命令报文时，按照《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》将数据送给主站端的北斗卫星通信服务器。北斗卫星通信服务器实现原用电信息采集协议向北斗通信协议的转换，并通过北斗通信链路将数据转发给报文转发装置1，报文转发装置1进行北斗协议向用电信息采集协议的转换，并下发给集中抄表采集装置。图4是根据本发明实施例的报文转发方法的流程图。如图4所示，该方法可以包括以下处理步骤：步骤S402：接收来自于集中抄表采集装置的用电信息数据报文；步骤S404：将用电信息数据报文转换为一个或多个第一北斗短报文；步骤S406：向北斗卫星通信服务器发送转换后的一个或多个第一北斗短报文，其中，转换后的一个或多个第一北斗短报文在被北斗卫星通信服务器还原成用电信息数据报文后，由北斗卫星通信服务器发送至中心主站。针对相关技术中北斗卫星通信系统特有的最大单帧可支持100字节可靠传输的短报文功能，结合台区集中抄表采集装置上传的用电信息数据报文的长度可能会出现远大于100字节，但是其传输频度较低的实际情况。采用如图4所示的方法，能够有效地解决相关技术中的现场抄表集中器与中心主站系统之间无法通过北斗短报文直接传输用电信息数据的问题，进而实现了现场抄表集中器能够自动将居民用电信息数据上报至中心主站系统，节省了大量的人力、物力和财力。优选地，在步骤S404中，将用电信息数据报文转换为一个或多个北斗短报文可以包括以下操作：步骤S1：对用电信息数据报文进行解析，判断用电信息数据报文的字节数是否大于每个第一北斗短报文的最大单帧字节数；步骤S2：如果否，则直接将用电信息数据报文转换为一个第一北斗短报文，并在该第一北斗短报文中添加集中抄表采集装置的标识信息，其中，标识信息用于北斗卫星通信服务器识别该第一北斗短报文所归属的集中抄表采集装置；步骤S3：如果是，则对用电信息数据报文进行拆分，转换成多个第一北斗短报文，并分别在每个第一北斗短报文中添加标识信息以及与每个第一北斗短报文对应的序号信息，其中，序号信息用于北斗卫星通信服务器对多个第一北斗短报文进行重组。在优选实施例中，在台区集中抄表采集装置侧，可以自动接收集中抄表采集装置发送的长度远大于100字节的用电信息数据报文，因此需要将用电信息数据报文自动拆分为若干个单包不大于100字节且有序的子数据包，然后通过北斗卫星通信装置将上述有序的子数据包以30秒/次的频度传送给主站侧的北斗卫星通信服务器。北斗卫星通信服务器可以根据接收到的北斗短报文中的北斗标识（ID）卡号（即上述标识信息）确定北斗短报文是归属于哪个集中抄表采集装置的，即对不同集中抄表采集装置上报的北斗短报文加以区分。此外，还可以根据北斗短报文中的序号信息（可以包括：总包数信息和包号信息）确定需要将多少个北斗短报文重组在一起以及在重组时按照何种顺序进行组包，由此避免乱序现象的发生。优选地，在步骤S402，接收用电信息数据报文之前，还可以包括以下步骤：步骤S4：接收来自于中心主站的一个或多个第二北斗短报文；步骤S5：将一个或多个第二北斗短报文转换为上报用电信息数据命令报文，其中，上报用电信息数据命令报文用于指示集中抄表采集装置上报用电信息数据；步骤S6：向集中抄表采集装置发送上报用电信息数据命令报文。在优选实施例中，根据电量数据传输规约，中心主站系统需要向各个台区的集中抄表采集装置下发临时抄表命令。中心主站下发的临时抄表命令的数据包长度通常小于或者等于100字节，但并不表示中心主站下发的临时抄表命令的数据包长度会限制在100字节以内，也可以根据实际情况调整临时抄表命令的数据包长度（即可能会出现临时抄表命令的数据包长度大于100字节的情形），因此，在通常情况下，中心主站下发的临时抄表命令无需进行拆包和组包。北斗卫星通信服务器在接收到中心主站的临时抄表命令时，可以根据上述表2所示的集中抄表采集装置的地址信息与北斗ID卡的对应关系，将临时抄表命令转换成一个或多个北斗短报文之后，经由北斗卫星通信装置发送至报文转发装置，报文转发装置通过协议转换，还原出临时抄表命令，而后经网口将临时抄表命令转发给集中抄表采集装置，以完成中心主站到集中抄表采集装置的指令下发。优选地，在步骤S5中，将一个第二北斗短报文转换为上报用电信息数据命令报文可以包括以下操作：步骤S51：对接收到的一个第二北斗短报文进行完整性和准确性校验；步骤S52：如果校验成功，则直接将一个第二北斗短报文转换成上报用电信息数据命令报文。优选地，将步骤S5中，多个第二北斗短报文转换为上报用电信息数据命令报文可以包括以下步骤：步骤S53：依次对接收到的多个第二北斗短报文进行完整性和准确性校验；步骤S54：如果均校验成功，则对多个第二北斗短报文进行转换并重组成上报用电信息数据命令报文。从以上的描述中，可以看出，上述实施例实现了如下技术效果（需要说明的是这些效果是某些优选实施例可以达到的效果）：本发明实施例所提供的技术方案可以应用在无GPRS/CDMA信号、无固话、无互联网的“三无”偏远地区以实现用户电量数据的自动传输。而且本发明实施例所提供的技术方案可以在不改变台区的集中抄表采集装置、不改变电力公司用电信息采集中心主站系统的情况下，利用北斗卫星系统所特有的双向通信短报文功能，实现居民用电信息的自动上传，极大地改善了电力行业对上述“三无”偏远地区采用人工抄表的现状，节省了大量的人力、物力和财力。显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。