CN101701972A

CN101701972A - 一种基于无线网状自组网的电能数据采集系统

Info

Publication number: CN101701972A
Application number: CN200910253656A
Authority: CN
Inventors: 秦冬雷; 吴锡生; 吴滨
Original assignee: Wuxi Hengtong Electric Appliance Co Ltd
Current assignee: Wuxi Hengtong Electric Appliance Co Ltd
Priority date: 2009-12-04
Filing date: 2009-12-04
Publication date: 2010-05-05

Abstract

本发明涉及一种基于无线网状自组网的电能数据采集系统，其包括主站系统、集中器及采集器，主站系统包括数据库服务器、通信服务器及WEB服务器；集中器采用三合一配变监测仪，三合一配变监测仪包括计量监测模块、无线自组网模块、GPRS/CDMA通讯模块、第一存储器及第一微处理器；采集器包括I型无线电能表，I型无线电能表包括计量模块、无线自组网模块、第二存储器及第二微处理器；三合一配变监测仪与I型无线电能表组成无线网状自组网；三合一配变监测仪与主站系统连接。本发明通过无线网状自组网通信技术以及实现了关口表、集中器和配变监测仪三合一功能的嵌入式开发技术，降低了制造、施工、运行成本，提高了通信实时性。

Description

一种基于无线网状自组网的电能数据采集系统

(一)技术领域

本发明涉及电力配网的远程信息采集系统，具体为一种基于无线网状自组网的电能数据采集系统。

(二)背景技术

目前，电能数据的采集主要采用电力线载波、485通信+红外掌机或者GPRS/CDMA以及ZIGBEE无线通信。电力线载波的缺陷在于数据传输的实时性较差，极端情况下需要24小时才能将数据传回。485通信+红外掌机或者GPRS/CDMA系统的缺陷有两个：第一是增加施工量，第二是红外掌机需要人员到现场；GPRS/CDMA需要通信费用。ZIGBEE无线通信的缺陷是其设计的应用场合并不是用于电能数据的采集，所以其标准功率较低，传输距离不够，需要另外增加功率放大部件。

(三)发明内容

针对上述问题，本发明提供一种基于无线网状自组网的电能数据采集系统，该系统基本不增加施工量、通信实时性好。

其技术方案是这样的：其包括主站系统、集中器及采集器，所述主站系统包括数据库服务器、通信服务器及WEB服务器；所述集中器采用三合一配变监测仪，所述三合一配变监测仪包括计量监测模块、无线自组网模块、GPRS/CDMA通讯模块、第一存储器及第一微处理器，所述计量监测模块、无线自组网模块、GPRS/CDMA通讯模块及第一存储器分别与所述第一微处理器连接；所述采集器包括I型无线电能表，所述I型无线电能表包括计量模块、无线自组网模块、第二存储器及第二微处理器，所述计量模块、无线自组网模块及第二存储器分别与所述第二微处理器相连；所述三合一配变监测仪与所述I型无线电能表通过所述无线自组网模块组成无线网状自组网；所述三合一配变监测仪的GPRS/CDMA通讯模块通过光纤或者GPRS/CDMA信道与所述主站系统的通信服务器连接。

本发明进一步的技术方案为：

所述采集器还包括II型无线电能表，所述II型无线电能表通过无线自组网模块与所述I型无线电能表通讯；所述采集器还包括普通电能表，所述I型无线电能表还包括RS485通讯模块，所述普通电能表通过485总线与所述I型无线电能表的RS485通讯模块连接；所述无线自组网模块包括无线通信芯片、第三存储器及第三微处理器，所述无线通信芯片、第三存储器分别与所述第三微处理器相连。

本发明的技术效果在于：三合一配变监测仪将现有技术中的关口表的计量功能、集中器的用电数据采集和配变监测仪的配电变压器运行状态监测功能集于一身，很好地解决了信道共用问题，降低了通信成本和设备成本；三合一配变监测仪与I型无线电能表组成无线网状自组网，能够保证实时地采集到用电数据，三合一配变监测仪通过光纤或者GPRS/CDMA信道与主站系统的通信服务器连接，将数据上传到电力企业的信息平台，主站系统的软件通过信息平台获得这些现场的数据，然后对数据进行各种处理，以实现存储、查询、统计和其它高级功能；通过无线网状自组网通信技术以及实现了关口表、集中器和配变监测仪三合一功能的嵌入式开发技术，本发明降低了制造、施工、运行成本，提高了通信实时性。

(四)附图说明

图1为本发明的结构框图；

图2为本发明中的I型无线电能表的结构框图；

图3为本发明中的三合一配变监测仪的结构框图；

图4为本发明中的无线自组网模块的结构框图；

图5为本发明中的IEC62056协议中间件的使用示意图；

图6为本发明中的IEC62056协议中间件软件的流程图。

(五)具体实施方式

如图1所示，本发明包括主站系统、集中器及采集器。主站系统包括数据库服务器、通信服务器及WEB服务器。

本发明中的集中器采用三合一配变监测仪。如图3所示，三合一配变监测仪包括计量监测模块、无线自组网模块、GPRS/CDMA通讯模块、第一存储器及第一微处理器，所述计量监测模块、无线自组网模块、GPRS/CDMA通讯模块及第一存储器分别与第一微处理器连接。三合一配变监测仪还可以包括与第一微处理器连接红外通讯模块及RS485通讯模块。其中，无线自组网模块、GPRS/CDMA通讯模块及第一微处理器由电源供电，还可以设置备用电源。三合一配变监测仪将现有技术中的关口表的计量功能、集中器的用电数据采集和配变监测仪的配电变压器运行状态监测功能集于一身，很好地解决了信道共用问题，降低了通信成本和设备成本，同时能够很好地完成分线分台变实时线损分析和配电变压器运行状态的实时监测。

采集器包括I型无线电能表。如图2所示，I型无线电能表包括计量模块、无线自组网模块、第二存储器及第二微处理器，所述计量模块、无线自组网模块及第二存储器分别与第二微处理器相连。I型无线电能表还包括RS485通讯模块。I型无线电能表具有组网能力。

采集器还可以包括II型无线电能表，II型无线电能表不具备组网功能，只能通过无线自组网模块与I型无线电能表通讯。I型无线电能表和II型无线电能表的功能主要有计量、预付费控制。

为了兼容现有的设备，采集器还可以包括普通电能表，普通电能表通过485总线与I型无线电能表的RS485通讯模块连接。

三合一配变监测仪与所述的I型无线电能表通过无线自组网模块组成无线网状自组网，实现了无线网状自组网通信，能够保证实时地采集到所有低压用户的用电数据，并通过这个网络将用户的用电数据上传给三合一配变监测仪。三合一配变监测仪的GPRS/CDMA通讯模块通过光纤或者GPRS/CDMA信道与主站系统的通信服务器连接，将数据上传到电力企业的信息平台。主站系统的软件通过信息平台获得这些现场的数据，然后对数据进行各种处理，以实现存储、查询、统计和其它高级功能，包括实时线损分析。

通过无线网状自组网通信技术以及实现了关口表、集中器和配变监测仪三合一功能的嵌入式开发技术，本发明降低了制造、施工、运行成本，提高了通信实时性；可实现了远程预付费、电能数据采集、配变实时监测和分线分台变实时线损分析。

如图4所示，I型无线电能表、II型无线电能表及三合一配变监测仪中的无线自组网模块包括无线通信芯片、第三存储器及第三微处理器，无线通信芯片、第三存储器分别与第三微处理器相连。

为了更好地将系统统一起来，本发明还研究并实现了IEC62056协议中间件，图5所示为该中间件的使用示意图。需要和遵循IEC62056协议设备通信的软件，可以通过调用中间件，在不用深入了解IEC62056协议细节的情况下，完成软件的通信功能。

中间件符合软件标准，可以很容易地被各种编程工具调用。在使用时，通过简易的调用接口，只要将需要通信的内容作为调用参数传递给中间件，中间件会自动根据IEC62056协议标准生产通信数据或解析数据，完成命令下发或数据采集工作，然后将反馈信息传递给调用者。

完善的协议需要考虑很多可能出现的情况，因此非常繁琐。IEC62056包含了很多的内容，用中间件的形式加以实现，最大的好处就是可以重复使用，且可以对其协议符合性进行充分的测试。

图6所示为本发明中的IEC62056协议中间件软件的流程图，其流程如下：

1)首先判断是否有通信，若有，接收数据；

2)对数据进行校验；

3)从数据中截取信息标识；

4)从标准文件中读取标准内容，作为解析依据；

5)判断信息从哪个方向来的，若是软件下发参数和命令，则按标准拼接数据帧，并下发，同时处理和底层设备的握手应答流程；直到通信成功，通过软件接口，向调用软件流程返回信息；

6)若是底层设备上传数据，则按标准解析，并按流程和底层设备握手应答；解析完成后通过软件接口向调用程序返回数据。

Claims

1.一种基于无线网状自组网的电能数据采集系统，包括主站系统、集中器及采集器，其特征在于：所述主站系统包括数据库服务器、通信服务器及WEB服务器；所述集中器采用三合一配变监测仪，所述三合一配变监测仪包括计量监测模块、无线自组网模块、GPRS/CDMA通讯模块、第一存储器及第一微处理器，所述计量监测模块、无线自组网模块、GPRS/CDMA通讯模块及第一存储器分别与所述第一微处理器连接；所述采集器包括I型无线电能表，所述I型无线电能表包括计量模块、无线自组网模块、第二存储器及第二微处理器，所述计量模块、无线自组网模块及第二存储器分别与所述第二微处理器相连；所述三合一配变监测仪与所述I型无线电能表通过所述无线自组网模块组成无线网状自组网；所述三合一配变监测仪的GPRS/CDMA通讯模块通过光纤或者GPRS/CDMA信道与所述主站系统的通信服务器连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于无线网状自组网的电能数据采集系统，其特征在于：所述采集器还包括II型无线电能表，所述II型无线电能表通过无线自组网模块与所述I型无线电能表通讯。

3.根据权利要求1所述的一种基于无线网状自组网的电能数据采集系统，其特征在于：所述采集器还包括普通电能表，所述I型无线电能表还包括RS485通讯模块，所述普通电能表通过485总线与所述I型无线电能表的RS485通讯模块连接。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的一种基于无线网状自组网的电能数据采集系统，其特征在于：所述无线自组网模块包括无线通信芯片、第三存储器及第三微处理器，所述无线通信芯片、第三存储器分别与所述第三微处理器相连。