一種用電信息採集系統及方法
2024-01-24 12:52:15 1
專利名稱：一種用電信息採集系統及方法
技術領域：
本發明涉及電力技術領域，具體地說，涉及一種基於先進無線傳感器網絡技術和電力線通信技術的用電信息採集技術，用於解決居民小區複雜環境下的穩定數據採集和可靠通信問題。
背景技術：
用電信息採集是電力系統中的一項重要業務，為實現用電能效分析、合理用電、電費激勵政策提供基礎數據。目前，該業務主要通過電力線通信技術和無線公網(GPRS、CDMA 等)通信方式實現。電力線通信技術包括窄帶電力線通信和寬帶電力線通信兩種。窄帶電力線通信技術是指載波信號頻率範圍 IMHz的低壓電力線載波通信技術，具有帶寬高，數據容量大，雙向傳輸、抗幹擾性強等特點，適用於用戶電能表安裝較為集中的臺區。以GPRS為主的無線公網通信方式在用電信息採集業務中應用也較為普遍，依靠無線通信模塊將採集的用電信息通過無線公網上傳。在用電信息採集業務中單獨採用以上傳統通信方式有如下缺點如單獨採用電力線通信技術，採集終端通常布放在表箱內，電能表與採集終端之間通過RS-485線纜相連並通信，由於表箱內布線空間有限，導致布線困難且雜亂，線纜接頭易鬆動；公網通信設置語音數據具有優先權，GPRS等數據傳輸的實時性無法得到保證，數據上傳帶寬也極為有限。此外，由於信號覆蓋因素，通信模塊或終端的安裝位置受到極大程度的限制。
發明內容
鑑於以上問題，本發明提出了一種用電信息採集系統及方法。根據本發明的一方面，提供了一種用電信息採集系統，包括電錶、採集終端和採集網關，其特徵在於所述電錶為具有無線傳感模塊的智能電錶；所述採集終端具有無線傳感模塊，通過無線傳感器網絡從智能電錶採集用電信息，並通過寬帶電力線將用電信息發送到所述採集網關；所述採集網關通過寬帶電力線接收用電信息。優選地，將現有的電錶更換為具有無線傳感模塊的智能電錶，或者通過在現有電錶中內置或外置無線傳感模塊將其改造為所述智能電錶。優選地，將現有的採集終端更換為具有無線傳感模塊的所述採集終端，或者通過在現有採集終端中內置或外置無線傳感模塊將其改造為所述採集終端。優選地，外置無線傳感模塊的方式為在現有的電錶或採集終端上安裝微型低功耗無線傳感器。優選地，所述採集網關將用電信息匯集、處理、存儲並上傳至主站。根據本發明的另一方面，提供了一種用電信息採集方法，用於從用電信息採集系統採集用電信息，所述用電信息採集系統包括電錶、採集終端和採集網關，其特徵在於由具有無線傳感模塊的採集終端通過無線傳感器網絡從具有無線傳感模塊的智能電錶採集用電信息；通過寬帶電力線將用電信息發送到所述採集網關。優選地，具有無線傳感模塊的智能電錶是通過以下方式實現將現有的電錶更換為具有無線傳感模塊的智能電錶，或者通過在現有電錶中內置或外置無線傳感模塊將其改造為所述智能電錶。優選地，具有無線傳感模塊的採集終端是通過以下方式實現將現有的採集終端更換為具有無線傳感模塊的所述採集終端，或者通過在現有採集終端中內置或外置無線傳感模塊將其改造為所述採集終端。優選地，外置無線傳感模塊是通過以下方式實現在現有的電錶或採集終端上安裝微型低功耗無線傳感器。優選地，將用電信息發送到所述採集網關之後，還包括由所述採集網關將用電信息匯集、處理、存儲並上傳至主站。本發明提出一種無線傳感器網絡(WSN)與寬帶電力線通信(BPLC)相結合的用電信息採集系統。針對用電信息採集系統通信鏈路特點，分段採取WSN和BPLC通信技術，即智能電錶的用電信息採集以及智能電錶與採集終端之間的通信採用WSN技術，以避免繁複布線，並且近距離確保WSN通信穩定性；採集終端與採集網關之間的通信，即穿透表箱和建築牆面採用BPLC技術。本發明中用戶信息傳輸速率高、採集周期短、可靠性高、工程實施維護難度小、實用性好。通過以下參照附圖對本發明的示例性實施例的詳細描述，本發明的其它特徵及其優點將會變得清楚。
此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本發明的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中圖1示出本發明實施例中基於無線傳感器網絡與寬帶電力線通信的用電信息採集方法流程圖。圖2示出本發明實施例中基於無線傳感器網絡與寬帶電力線通信的用電信息採集系統架構示意圖。
具體實施例方式現在將參照附圖來詳細描述本發明的各種示例性實施例。應注意到除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數字表達式和數值不限制本發明的範圍。以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本發明
4及其應用或使用的任何限制。對於相關領域普通技術人員已知的技術、方法和設備可能不作詳細討論，但在適當情況下，所述技術、方法和設備應當被視為授權說明書的一部分。在這裡示出和討論的所有示例中，任何具體值應被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實施例的其它示例可以具有不同的值。圖1示出本發明實施例中基於WSN與寬帶電力線通信的用電信息採集方法流程圖，用電信息採集方法用於從用電信息採集系統採集用電信息。圖2示出了本發明實施例中用電信息採集系統，其包括電錶、採集終端和採集網關。下面將結合圖1和圖2詳細描述本發明。首先，在圖1的步驟101中，由具有無線傳感模塊的採集終端通過無線傳感器網絡從具有無線傳感模塊的智能電錶採集用電信息，用電信息包括電錶示數、電壓、電流、功率因素等信息。將現有的電錶更換為具有無線傳感模塊的智能電錶，或者在現有電錶中內置或外置無線傳感模塊將其改造為智能電錶。其中，外置無線傳感模塊可以是在電錶或採集終端上安裝微型低功耗無線傳感器。將現有的採集終端更換為具有無線傳感模塊的所述採集終端，或者通過在現有採集終端中內置或外置無線傳感模塊將其改造為所述採集終端。採集終端根據現場情況和需要安裝在表箱內、樓層或樓宇單元，通過無線傳感器網絡對同一表箱、同一樓層、同一樓宇單元或者同一樓宇的居民用戶及非居民用戶的所有智能電錶用電信息進行採集。由於通過無線傳感器網絡進行傳輸，因此可以避免繁複布線，並且近距離確保WSN通信穩定性。接著，在圖1的步驟102中，所述採集終端通過寬帶電力線將用電信息發送到所述採集網關。利用已有BPLC(寬帶電力線通信)作為通信介質並穿透表箱、建築結構，所述建築結構例如建築牆面。採集網關將用電信息經協議轉換和調製轉化為寬帶電力線載波信號，經電力線通信耦合模塊(未示出)耦合到配電網絡表箱入線上。電力線通信耦合模塊設置在WSN/BPLC 採集網關中，其是電力線載波通信系統中的關鍵環節，用於耦合載波電壓和電流，能夠從電力線上接收信號，還能夠以電壓或者電流的形式向電力線輸出信號，並且在發送和接收狀態下具有不同的阻抗，可以使電力載波的數據機位於任何位置時都可以耦合到較強的通信信號，提高了通信的成功率。在臺變、公變處、樓宇地下配電室或其他適宜信息匯集點安裝WSN/BPLC採集網關，公變處是指直接由電力部門負責的電錶設施，將WSN/BPLC採集網關放置在電錶表箱內空餘表位或合適位置。WSN/BPLC採集網關一般的工作環境條件要求標準工作溫度為-25 V 55°C，相對溼度為5% 95%，故滿足此條件的地點均應視為適宜的信息匯集
點ο然後，在本發明的另一實施例中，還包括上傳至主站的操作，即在圖1的步驟103 中，各採集網關將寬帶電力線載波信號匯集、處理、存儲並上傳至主站。採集網關通過 TD-SCDMA專用信道或電力光纖專網與主站通信。圖2示出了本發明實施例中基於WSN與寬帶電力線通信技術的用電信息採集系統架構示意圖。包括智能電錶、採集終端以及採集網關。圖2還示出了主站。下面將結合圖
52詳細說明。採集網關包括TD-SCDMA/WSN採集網關、EP0N/WSN採集網關以及TD-SCDMA/BPLC採集網關。上述採集網關之間的區別是採集終端與採集網關、以及採集網關與系統主站之間採用的通信方式不同。TD-SCDMA/WSN採集網關採集終端與採集網關之間通過WSN通信，採集網關與系統主站採用TD-SCDMA方式通信；EP0N/WSN採集網關下行通信採用WSN方式，上行通信採用EPON方式；TD-SCDMA/BPLC採集網關下行通信採用WSN/BPLC方式，上行通信採用TD-SCDMA 方式。本發明針對用電信息採集系統通信鏈路特點，分段採取WSN和BPLC通信技術，即智能電錶的用電信息採集採用WSN技術，以避免繁複布線，並且近距離確保WSN通信穩定性，採集終端與採集網關之間的通信採用BPLC技術。本發明採用無線傳感器網絡和寬帶電力線通信相結合的技術來實現用電信息採集，可以解決現有通信技術中工程實施布線困難、信息傳輸不穩定、採集周期過長或數據實時性無法保證等問題。遠程斷電控制方案遠程控制的執行機構可以為電能表，也可以採用外置的可控開關，其中三相非居民用戶採用外置的可控開關。主站發出控制命令後，由電能表進行分合閘或由採集網關 (也可為電能表)控制可控開關進行分合閘。對於低壓非居民用戶，採用主站預付費管理模式，用戶剩餘電費的計算和發出控制跳間指令的控制邏輯在主站完成，跳間指令由現場的終端或者表計執行。主站通過採集用戶的用電信息，在主站進行電費計算後，將剩餘電費信息下發，現場信息的顯示由表計完成。主站預付費可以根據用戶實際執行的電價政策比較準確地算出剩餘電費，特別適用於執行多種電價政策或電費計算方式的用戶，由現場設備本地計算可能會導致剩餘電費的計算誤差。主站預付費方式主站每天收集用戶的用電數據，計算剩餘電費，控制邏輯在主站完成，在用戶端沒有更改剩餘電費的手段，有效降低了惡意篡改剩餘電費的可能性。雖然已經通過示例對本發明的一些特定實施例進行了詳細說明，但是本領域的技術人員應該理解，以上示例僅是為了進行說明，而不是為了限制本發明的範圍。本領域的技術人員應該理解，可在不脫離本發明的範圍和精神的情況下，對以上實施例進行修改。本發明的範圍由所附權利要求來限定。
權利要求
1.一種用電信息採集系統，包括電錶、採集終端和採集網關，其特徵在於所述電錶為具有無線傳感模塊的智能電錶；所述採集終端具有無線傳感模塊，通過無線傳感器網絡從智能電錶採集用電信息，並通過寬帶電力線將用電信息發送到所述採集網關；所述採集網關通過寬帶電力線接收用電信息。
2.根據權利要求1所述用電信息採集系統，其特徵在於將現有的電錶更換為具有無線傳感模塊的智能電錶，或者通過在現有電錶中內置或外置無線傳感模塊將其改造為所述智能電錶。
3.根據權利要求1所述用電信息採集系統，其特徵在於將現有的採集終端更換為具有無線傳感模塊的所述採集終端，或者通過在現有採集終端中內置或外置無線傳感模塊將其改造為所述採集終端。
4.根據權利要求2所述用電信息採集系統，其特徵在於外置無線傳感模塊的方式為在現有的電錶或採集終端上安裝微型低功耗無線傳感器。
5.根據權利要求1所述用電信息採集系統，其特徵在於所述採集網關將用電信息匯集、處理、存儲並上傳至主站。
6.一種用電信息採集方法，用於從用電信息採集系統採集用電信息，所述用電信息採集系統包括電錶、採集終端和採集網關，其特徵在於由具有無線傳感模塊的採集終端通過無線傳感器網絡從具有無線傳感模塊的智能電錶採集用電信息；所述採集終端通過寬帶電力線將用電信息發送到所述採集網關。
7.根據權利要求6所述用電信息採集方法，具有無線傳感模塊的智能電錶是通過以下方式實現將現有的電錶更換為具有無線傳感模塊的智能電錶，或者通過在現有電錶中內置或外置無線傳感模塊將其改造為所述智能電錶。
8.根據權利要求6所述用電信息採集方法，具有無線傳感模塊的採集終端是通過以下方式實現將現有的採集終端更換為具有無線傳感模塊的所述採集終端，或者通過在現有採集終端中內置或外置無線傳感模塊將其改造為所述採集終端。
9.根據權利要求7所述用電信息採集方法，外置無線傳感模塊是通過以下方式實現 在現有的電錶或採集終端上安裝微型低功耗無線傳感器。
10.根據權利要求6所述用電信息採集方法，將用電信息發送到所述採集網關之後，還包括由所述採集網關將用電信息匯集、處理、存儲並上傳至主站。
全文摘要
本發明公開了一種用電信息採集系統及方法。由具有無線傳感模塊的採集終端通過無線傳感器網絡從具有無線傳感模塊的智能電錶採集用電信息；所述採集終端通過寬帶電力線將用電信息發送到所述採集網關。本發明中用戶信息傳輸速率高、採集周期短、可靠性高、工程實施維護難度小。
文檔編號G08C19/00GK102298834SQ20111027484
公開日2011年12月28日 申請日期2011年9月16日 優先權日2011年9月16日
發明者劉建明, 曾令康, 李瑞雪, 李祥珍, 歐清海, 甄巖, 陳晰 申請人:國網信息通信有限公司