CN110995320A - 一种基于宽带载波通信的三相用电数据采集方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于宽带载波通信的三相用电数据采集方法及装置，方法包括通过宽带通信模块对智能电能表、集中器以及主站进行组网，形成本地通信网络；宽带路由模块查询采集任务，包括事件和状态数据；执行采集任务，包括轮抄和主动上报；存储单元进行状态数据、事件的记录存储；集中器汇集数据，上传主站。本发明可以广泛应用于用电信息采集***，用以提升用电采集本地通信质量，提高低压用户数据传输通信速率、通信可靠性，以及满足日益增多的实时性、互动性业务需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于宽带载波通信的三相用电数据采集方法及装置。
背景技术
电力线通信（Powerline Communication）是利用电力线传送数据的一种通信方式，简称PLC。它把载有有效信息的基带信号加载到电力线上，用电力线进行数据传输，并通过专用的电力线调制解调器将基带信号从电力线上分离出来，传送到终端设备。新型宽带PLC通信技术，可以利用遍及各地的电力线作为传输媒介，承载语音、数据以及图像的传播。基于电力线是遍历性最强的网络，可以实现其他任何一种网络都无法达及的覆盖范围和密度。随着电网智能化水平的不断提高、管理精益化要求的突出，以及建设泛在电力物联网总体规划的提出，用电信息采集领域对于实时性、互动性业务的需求愈趋强烈，进而对采集通讯速率、稳定性及功能的深化应用方面提出了更严苛的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于宽带载波通信的三相用电数据采集方法及装置，更为有效的支撑泛在电力物联网建设对于用电信息采集通信的迫切需求，提高用电信息采集***本地通讯质量，保证用电信息数据传输稳定性，支撑用电信息大数据深化应用，促进用电信息采集传统业务向新型业务拓展。
本发明所采用的技术方案是：一种基于宽带载波通信的三相用电数据采集方法，其包括如下步骤：
S1：通过宽带通信模块对智能电能表、集中器以及主站进行组网，形成本地通信网络；
S2：宽带路由模块查询采集任务，包括事件和状态数据；
S3：执行采集任务，包括轮抄和主动上报；
S4：存储单元进行状态数据、事件的记录存储；
S4：集中器汇集数据，上传主站。
进一步的，在S2中，状态数据采集包括电压、电流、电量、有功功率以及功率参数的数据采集。
进一步的，在S2中状态数据采集流程包括：
初始化计量IC；
唤醒数据采集任务；
获取/转换计量数据；
任务挂起。
进一步的，在S2中，事件数据采集的具体方法包括
***参数恢复/初始化；
初始化计量IC；
设备状态初始化；
唤醒数据采集任务；
获取/转换计量数据；
判断智能电能表电流是否大于零且处于关机状态，若为是，则状态变更为开机，并保存事件；若为否，则继续判断电流是否大于工作电流阈值且状态处于开机状态，若为是，则状态变更为工作开始，并保存事件；若为否，则继续判断电流是否小于工作电流阈值且状态处于工作开始状态，若为是，则状态变更为工作结束，并保存事件，若为否，则继续判断是否设备下点，若为是则状态变更为关机，并保存事件，若为否，则任务挂起，重新回到唤醒数据采集任务之前的状态。
进一步的，在S4中包括计量数据、荷记录数据、事件记录数据的存储。
进一步的，在S4中，状态数据的存储以15分钟为间隔，存储当前的状态数据，采用循环记录方式，半年后，从存储器的初始位置写入。
进一步的，状态数据存储流程包括：
唤醒数据存储任务；
判断状态数据存储区是否写满，若写满，则擦除较久的数据扇区，然后写数据，最后任务挂起；若未写满，则检索可用扇区flash，擦扇区，写数据，最后任务挂起。
进一步的，事件存储采用循环记录的方式，当事件发生时进行存储，半年或存储空间写满后，从存储器的初始位置写入。
进一步的，事件存储的具体方法为：
环形数据存储任务；
判断是否存储区满，若已满，则擦除较久的数据扇区，然后写数据，最后任务挂起；
若判断未满，则继续判断是否满半年，如果已满半年，则擦除较久的数据扇区，然后写数据，最后任务挂起；如果未满半年，则检索可用扇区flash，擦扇区，写数据，最后任务挂起。
一种基于宽带载波通信的三相用电数据采集装置，其包括中央处理单元、单相宽带载波通信单元、三相计量单元、数据存储单元以及RS-485通信单元，中中央处理单元用于设备运行与数据处理工作，载波通信单元用于宽带载波STA与路由设备宽带载波CCO模块通信，计量单元用于数据测量与采集，数据存储单元负责计量数据、负荷记录数据、事件记录数据等数据的存储，RS-485通信模块可实现中央处理单元与具备RS-485接口的外部设备通信。
本发明的积极效果为：
1.经济效益明显
本发明可以广泛应用于用电信息采集***，用以提升用电采集本地通信质量，提高低压用户数据传输通信速率、通信可靠性，以及满足日益增多的实时性、互动性业务需求。三相用电数据采集功能集成于智能电能表载波通信模块，利用宽带载波高效、稳定的特性，既节约了设备投资成本，减少公司在采集***架构建设的资金投入，同时又降低了由于通信质量问题造成的现场运维工作量。
2.风险可控性高
PLC宽带载波采集设备具有统一标准的互联互通技术协议，功能实施便捷、可靠；实现业务的深化应用仅需对面向对象通信协议以及1376.2采集终端本地通信模块接口协议进行相关功能扩展，对采集主站增加相应数据项采集策略即可满足理论需求；软、硬件设计技术路线清晰，技术风险较低，具有较高的可行性，便于进行大规模推广。
附图说明
图1为本发明状态数据采集流程图；
图2为本发明事件数据采集流程图；
图3为本发明状态数据存储流程图；
图4为本发明事件数据存储流程图；
图5为本发明数据交互功能流程图；
图6为本发明软件设计流程图；
图7为本发明装置原理框图；
图8为本发明工作原理图。
具体实施方式
PLC宽带载波采集设备将单相宽带载波通信模块与三相计量模块以及RS-485通信融为一体，实现对三相用电资产的用电量及工作状态采集存储。通过PLC处理单元测量用电设备的工作电压、电流、电量、有功功率、功率因数和运行时间等参数，实现低压用户三相用电数据的采集，同时，PLC处理单元具有电力线通信和组网功能，将测量数据编帧后通过电力线将数据上传，工作原理如附图8所示。
***具有以下基本功能：电力线通信和组网功能；用电设备计量功能，包括电压、电流、电量有功功率、功率因数等参数，电压范围3×220/380V，电流最大630A；入网上报功能；事件记录功能、负荷数据记录功能和实时数据记录功能；离线存储功能，在没有电力线通信网络时，能够存储用电设备半年的工作参数信息，其中包括计量数据、事件记录数据和负荷记录数据，在加入电力线通信网络时将存储的离线信息上传到软件平台；设置设备ID的功能；支持自动快速组网，自动中继，最大10级中继；根据路由设备命令将相应的数据上传到路由设备；改写工作电流阈值和待机电流阈值功能，这两个电流的阈值可通过软件平台下发命令改写。
如附图7、8所示，一种基于宽带载波通信的三相用电数据采集装置，其包括中央处理单元、单相宽带载波通信单元、三相计量单元、数据存储单元以及RS-485通信单元，中中央处理单元用于设备运行与数据处理工作，载波通信单元用于宽带载波STA与路由设备宽带载波CCO模块通信，计量单元用于数据测量与采集，数据存储单元负责计量数据、负荷记录数据、事件记录数据等数据的存储，RS-485通信模块可实现中央处理单元与具备RS-485接口的外部设备通信。
一种基于宽带载波通信的三相用电数据采集方法，其包括如下步骤：
S1：通过宽带通信模块对智能电能表、集中器以及主站进行组网，形成本地通信网络；
S2：宽带路由模块查询采集任务，包括事件和状态数据；
S3：执行采集任务，包括轮抄和主动上报；
S4：存储单元进行状态数据、事件的记录存储；
S4：集中器汇集数据，上传主站。
在S2中，状态数据采集包括电压、电流、电量、有功功率以及功率参数的数据采集，如附图1所示，状态数据采集流程包括：
初始化计量IC；
唤醒数据采集任务；
获取/转换计量数据；
任务挂起。
如附图2所示，事件数据采集的具体方法包括：
***参数恢复/初始化；
初始化计量IC；
设备状态初始化；
唤醒数据采集任务；
获取/转换计量数据；
判断智能电能表电流是否大于零且处于关机状态，若为是，则状态变更为开机，并保存事件；若为否，则继续判断电流是否大于工作电流阈值且状态处于开机状态，若为是，则状态变更为工作开始，并保存事件；若为否，则继续判断电流是否小于工作电流阈值且状态处于工作开始状态，若为是，则状态变更为工作结束，并保存事件，若为否，则继续判断是否设备下点，若为是则状态变更为关机，并保存事件，若为否，则任务挂起，重新回到唤醒数据采集任务之前的状态。
在S4中数据存储功能包括计量数据、荷记录数据、事件记录数据的存储。
状态数据存储
***以15分钟为间隔，存储当前的状态数据。能够存储半年的事件记录数据，采用循环记录的方式，半年后，从存储器的初始位置写入；可根据命令将任意一天的事件记录上传。状态数据被召测后，擦除相关大小的记录，具体流程如图3所示。
具体状态数据存储流程包括：
唤醒数据存储任务；
判断状态数据存储区是否写满，若写满，则擦除较久的数据扇区，然后写数据，最后任务挂起；若未写满，则检索可用扇区flash，擦扇区，写数据，最后任务挂起。
事件数据存储
存储设备工作状态变化的时间点。
采用循环记录的方式存储该数据。当事件发生时，存储；半年或者存储空间写满后，从存储器的初始位置写入；可根据命令将任意一天的事件记录召测。
事件存储采用循环记录的方式，当事件发生时进行存储，半年或存储空间写满后，从存储器的初始位置写入，具体流程如附图4所示，事件存储的具体方法为：
环形数据存储任务；
判断是否存储区满，若已满，则擦除较久的数据扇区，然后写数据，最后任务挂起；
若判断未满，则继续判断是否满半年，如果已满半年，则擦除较久的数据扇区，然后写数据，最后任务挂起；如果未满半年，则检索可用扇区flash，擦扇区，写数据，最后任务挂起。
数据交互功能
具有设置设备ID的功能；根据路由设备命令将相应的数据上传到路由设备；具有改写工作电流阈值和待机电流阈值功能，这两个电流的阈值可通过软件平台下发命令改写，流程如附图5所示，首先唤醒数据交换任务，解析收到的报文，然后数据填充/执行动作，然后应答报文，最后任务挂起。
本发明还公开关于软件设计的部分，如附图6所示。
上电后***参数恢复，外部IC初始化，查询任务，包括：载波模块发起交互数据、计量采集计算任务、存储任务等； 主程序中循环查询任务队列，当任务队列存在有效的任务时，展开执行相关任务。
a.载波通信任务
适配器与载波模块之间的数据交互任务，如上电后的地址搜索，根据路由设备命令将相应的数据上传到路由设备，改写工作电流阈值和待机电流阈值功能等。
b. 计量任务
轮训采集计量数据，周期500毫秒；定时时间到，则提交任务到主队列；任务生成电压、电流和电量、有功功率、功率因数等数据，方便载波等任务相关数据获取。
c. 存储任务
当事件发生时，添加任务到主队列，进行事件的存储；***软件流程如附图7所示。
本发明利用PLC宽带载波采集设备将单相宽带载波通信模块与三相计量模块以及RS-485通信融为一体，实现对三相用电资产的用电量及工作状态采集存储。
通过PLC处理单元测量用电设备的工作电压、电流、电量、有功功率、功率因数和运行时间等参数，实现低压用户三相用电数据的采集，同时，PLC处理单元具有电力线通信和组网功能，将测量数据编帧后通过电力线将数据上传。
具有电力线通信和组网、用电设备计量、事件记录、负荷数据记录、实时数据记录、离线存储及离线信息上报、设置设备ID、自动快速组网、根据路由设备命令上传数据、改写工作电流阈值和待机电流阈值等基本功能。
采集设备内置高精度三相计量芯片ATT7022E构成的计量单元，具有计量精确、性能稳定、性价比好的优势；载波通信采用模块化设计，芯片选用高效宽带载波芯片，实现宽带载波STA与路由设备宽带载波CCO模块通信。
***软件设计，上电后***参数恢复，外部IC初始化，查询任务，包括：载波模块发起交互数据、计量采集计算任务、存储任务等；主程序中循环查询任务队列，当任务队列存在有效的任务时，展开执行相关任务。包括：载波任务、计量任务、存储任务等。
***硬件设计，PLC宽带载波采集设备硬件构成主要由中央处理单元、单相宽带载波通信单元、三相计量单元、数据存储单元、RS-485通信单元等部分组成。其中中央处理单元负责设备运行与数据处理等工作，载波通信单元负责宽带载波STA与路由设备宽带载波CCO模块通信，计量单元负责数据测量与采集，数据存储单元负责计量数据、负荷记录数据、事件记录数据等数据的存储，RS-485通信模块可实现中央处理单元与具备RS-485接口的外部设备通信。
Claims (10)
1.一种基于宽带载波通信的三相用电数据采集方法，其特征在于其包括如下步骤：
S1：通过宽带通信模块对智能电能表、集中器以及主站进行组网，形成本地通信网络；
S2：宽带路由模块查询采集任务，包括事件和状态数据；
S3：执行采集任务，包括轮抄和主动上报；
S4：存储单元进行状态数据、事件的记录存储；
S4：集中器汇集数据，上传主站。
2.根据权利要求1所述的一种基于宽带载波通信的三相用电数据采集方法，其特征在于在S2中，状态数据采集包括电压、电流、电量、有功功率以及功率参数的数据采集。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于宽带载波通信的三相用电数据采集方法，其特征在于在S2中状态数据采集流程包括：
初始化计量IC；
唤醒数据采集任务；
获取/转换计量数据；
任务挂起。
4.根据权利要求1所述的一种基于宽带载波通信的三相用电数据采集方法，其特征在于在S2中，事件数据采集的具体方法包括：
***参数恢复/初始化；
初始化计量IC；
设备状态初始化；
唤醒数据采集任务；
获取/转换计量数据；
判断智能电能表电流是否大于零且处于关机状态，若为是，则状态变更为开机，并保存事件；若为否，则继续判断电流是否大于工作电流阈值且状态处于开机状态，若为是，则状态变更为工作开始，并保存事件；若为否，则继续判断电流是否小于工作电流阈值且状态处于工作开始状态，若为是，则状态变更为工作结束，并保存事件，若为否，则继续判断是否设备下点，若为是则状态变更为关机，并保存事件，若为否，则任务挂起，重新回到唤醒数据采集任务之前的状态。
5.根据权利要求1所述的一种基于宽带载波通信的三相用电数据采集方法，其特征在于在S4中包括计量数据、荷记录数据、事件记录数据的存储。
6.根据权利要求1或5所述的的一种基于宽带载波通信的三相用电数据采集方法，其特征在于在S4中，状态数据的存储以15分钟为间隔，存储当前的状态数据，采用循环记录方式，半年后，从存储器的初始位置写入。
7.根据权利要求6所述的一种基于宽带载波通信的三相用电数据采集方法，其特征在于状态数据存储流程包括：
唤醒数据存储任务；
判断状态数据存储区是否写满，若写满，则擦除较久的数据扇区，然后写数据，最后任务挂起；若未写满，则检索可用扇区flash，擦扇区，写数据，最后任务挂起。
8.根据权利要求6所述的一种基于宽带载波通信的三相用电数据采集方法，其特征在于事件存储采用循环记录的方式，当事件发生时进行存储，半年或存储空间写满后，从存储器的初始位置写入。
9.根据权利要求8所述的一种基于宽带载波通信的三相用电数据采集方法，其特征在于事件存储的具体方法为：
环形数据存储任务；
判断是否存储区满，若已满，则擦除较久的数据扇区，然后写数据，最后任务挂起；
若判断未满，则继续判断是否满半年，如果已满半年，则擦除较久的数据扇区，然后写数据，最后任务挂起；如果未满半年，则检索可用扇区flash，擦扇区，写数据，最后任务挂起。
10.一种基于宽带载波通信的三相用电数据采集装置，其特征在于其包括中央处理单元、单相宽带载波通信单元、三相计量单元、数据存储单元以及RS-485通信单元，中中央处理单元用于设备运行与数据处理工作，载波通信单元用于宽带载波STA与路由设备宽带载波CCO模块通信，计量单元用于数据测量与采集，数据存储单元负责计量数据、负荷记录数据、事件记录数据等数据的存储，RS-485通信模块可实现中央处理单元与具备RS-485接口的外部设备通信。
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Legal Events
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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