一種用電信息採集裝置及系統的製作方法

2023-06-12 17:46:46 1

本實用新型屬於供電技術領域，尤其涉及一種用電信息採集裝置及系統。

背景技術：

由於移動通信網絡的覆蓋範圍較廣,因此供電公司在用電信息採集領域廣泛採用GPRS(General Packet Radio Service，通用分組無線服務技術)通道作為大客戶負控終端、居民用戶用電信息採集終端等終端設備的上行通道。但是某些專變或者公變用戶配電房具有很明確的特殊要求，即業務必須面對各種不同的惡劣環境，包括複雜的城市甚至是地下以及某些GPRS信號難以覆蓋的區域等。在這些特殊的環境下，GPRS信號往往比較弱甚至沒有，無法承載基本的業務需求。

在傳統的用電信息採集技術中，應對這類問題通常使用的方法是延長饋線或者使用高增益天線。然而，延長饋線會導致信號衰減，同時也增加施工複雜度；而使用高增益天線則會顯著地增加工程成本，同時該類高增益天線的施工要求也更高一些，而且延長的距離也很有限。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種用電信息採集裝置及系統，以改善現有技術為克服行動網路信號覆蓋範圍不足而遇到的施工複雜度較高的問題。

一種用電信息採集裝置，包括：終端設備、本地中繼器及遠程中繼器：所述終端設備用於採集用電信息，並與所述本地中繼器連接；所述本地中繼器還與所述遠程中繼器通過電力載波通訊技術進行通信；所述遠程中繼器還用於通過移動通信網絡與配電自動化主站進行通信；所述本地中繼器及所述遠程中繼器均用於對輸入信號進行處理並將處理後的信號中繼轉發；所述遠程中繼器所處位置的移動通信網絡信號強度能夠滿足通過所述移動通信網絡與所述配電自動化主站進行通信的要求。

在其中一個實施例中，所述終端設備與所述本地中繼器通過乙太網連接。

在其中一個實施例中，所述本地中繼器包括依次連接的乙太網通信模塊、第一控制器及第一電力載波通信模塊；

所述乙太網通信模塊用於與所述終端設備利用乙太網進行通信；所述第一控制器用於將所述乙太網通信模塊傳來的信號進行處理並將處理後的信號傳送至所述第一電力載波通信模塊，或者將所述第一電力載波通信模塊傳來的信號進行處理並將處理後的信號傳送至所述乙太網通信模塊；所述第一電力載波通信模塊用於與所述遠程中繼器利用所述電力載波通訊技術進行通信。

在其中一個實施例中，所述本地中繼器還包括第一耦合電路；所述第一耦合電路的一端與所述第一電力載波通信模塊連接，所述第一耦合電路的另一端通過電力線與所述遠程中繼器連接。

在其中一個實施例中，所述遠程中繼器包括依次連接的第二電力載波通信模塊、第二控制器及移動通信網絡模塊；

所述第二電力載波通信模塊用於與所述本地中繼器利用所述電力載波通訊技術進行通信；所述第二控制器用於將所述第二電力載波通信模塊傳來的信號進行處理並將處理後的信號傳送至所述移動通信網絡模塊，或者將所述移動通信網絡模塊傳來的信號進行處理並將處理後的信號傳送至所述第二電力載波通信模塊；所述移動通信網絡模塊用於通過所述移動通信網絡與所述配電自動化主站進行通信。

在其中一個實施例中，所述遠程中繼器還包括移動信號檢測模塊；所述移動信號檢測模塊與所述第二控制器連接，且所述移動信號檢測模塊用於檢測所述遠程中繼器所處位置的移動通信網絡信號強度。

在其中一個實施例中，所述遠程中繼器還包括顯示模塊；所述顯示模塊與所述第二控制器連接，並用於顯示所述移動信號檢測模塊檢測出的移動通信網絡信號強度。

在其中一個實施例中，所述遠程中繼器還包括第二耦合電路；所述第二耦合電路的一端與所述第二電力載波通信模塊連接，所述第二耦合電路的另一端通過電力線與所述本地中繼器連接。

在其中一個實施例中，所述移動通信網絡為GPRS網絡。

一種用電信息採集系統，包括配電自動化主站及上述用電信息採集裝置；所述配電自動化主站與所述用電信息採集裝置通過移動通信網絡進行通信。

在本實用新型中，本地中繼器和遠程中繼器之間利用電力載波通訊技術(即PLC，Power line Communication)建立中繼鏈路，因此在終端設備處於移動通信網絡信號強度較弱甚至沒有移動通信網絡信號的區域的情況下，終端設備採集的用電信息可以通過上述中繼鏈路傳輸至遠程中繼器，由於遠程中繼器所處位置的移動通信網絡信號強度能夠滿足通過移動通信網絡與配電自動化主站進行通信的要求，因此即可通過遠程中繼器利用移動通信網絡將相應的用電信息發送至配電自動化主站，從而克服了移動通信網絡信號覆蓋不足的缺陷。另外，由於PLC技術是一種通過電力線路進行數據傳輸的通信技術，而終端設備均需要通過電網進行供電，因此本實用新型中的本地中繼器和遠程中繼器之間直接通過現有的電力線即可進行數據通信，從而有效規避了拉饋線、更換高增益天線等複雜的額外操作，降低了施工複雜度。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他實施例的附圖。

圖1是本實用新型一實施例提供的用電信息採集系統的結構組成框圖；

圖2是圖1所示實施例的用電信息採集系統中本地中繼器的其中一種結構組成框圖；

圖3是圖1所示實施例的用電信息採集系統中遠程中繼器的其中一種結構組成框圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於實用新型的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在實用新型的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在限制本實用新型。本文所使用的術語「和/或」包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。

本實用新型實施例的目的在於提供一種在能解決移動通信網絡信號覆蓋範圍不足的前提下還能降低施工複雜度的用電信息採集系統，即通過增加一條PLC中繼鏈路，使大客戶負控終端、居民用戶用電信息採集終端等終端設備能夠正常通過移動通信網絡上行傳送數據，從而提高供電公司信息採集的成功率和完整性。下面結合附圖，對本實用新型作進一步的說明。

如圖1所示，一實施例提供了一種用電信息採集系統，包括用電信息採集裝置100和配電自動化主站200。其中，配電自動化主站200是配電自動化系統的核心部分，主要實現配電網數據採集與監控等基本功能以及配電網拓撲分析應用等擴展功能。用電信息採集裝置100布置於終端設備110一側，並與配電自動化主站200通過移動通信網絡進行通信。用電信息採集裝置100用於採集終端設備110的用電信息，並通過PLC中繼鏈路和移動通信網絡傳輸至配電自動化主站200。其中，移動通信網絡例如為GPRS網絡、LTE(Long Term Evolution，長期演進)網絡、CDMA(Code Division Multiple Access,碼分多址)網絡或其它類型。

用電信息採集裝置100包括終端設備110、本地中繼器120及遠程中繼器130。其中，終端設備110用於採集用電信息，其可以為大客戶負控終端、居民用戶用電信息採集終端等。終端設備110與本地中繼器120連接。具體的，終端設備110與本地中繼器120通過乙太網連接。可以理解的是，終端設備110與本地中繼器120之間還可以採用其他的連接方式。

本地中繼器120還與遠程中繼器130通過電力載波通訊技術進行通信。因此，本地中繼器120與遠程中繼器130即構成了上述PLC中繼鏈路。遠程中繼器130還用於通過移動通信網絡與配電自動化主站200進行通信。因此，在終端設備110、本地中繼器120、遠程中繼器130、配電自動化主站200之間即可建立一條完整的數據傳輸鏈路。同時，遠程中繼器130所處位置的移動通信網絡信號強度能夠滿足通過移動通信網絡與配電自動化主站200進行通信的要求.換言之，遠程中繼器130所處位置的移動通信網絡信號強度大於設定閾值，以保證遠程中繼器130能夠與配電自動化主站200通過移動通信網絡進行正常通信。

其中，電力載波通訊技術，即PLC技術，是一種通過電力線進行數據傳輸的通信技術，其利用現有的電網作為信號的傳遞介質，使得電網在傳輸電力的同時還可以進行數據通訊。電力載波通訊技術即插即用，大大提高了生產、工作和生活效率，在很大程度上節約了布線施工成本，只要使用電力的設備均可使用該技術，而且穩定可靠。另外，由於終端設備110的通訊速率較高，因此電力載波通訊技術採用高速的寬帶載波技術，示例地：採用1～30MHz的載波頻率，傳輸速率介於1～200Mbps之間，同時採用成熟的DMT(Discrete Multi-Tone，離散多載波)調製方式，從而能夠避免出現單一載波可能被幹擾的通信阻塞問題。

另外，本地中繼器120及遠程中繼器130均用於對輸入信號進行處理並將處理後的信號中繼轉發。具體的，本地中繼器120與遠程中繼器130各自的作用可以是將各自輸入端接收的信號轉換為與輸出端連接的對象能夠接收的信號，從而保證整個數據傳輸鏈路能夠正常傳輸數據，即用電信息能夠通過本地中繼器120利用電力載波通訊技術傳輸至遠程中繼器130並由遠程中繼器130通過移動通信網絡發送至配電自動化主站200，從而完成上行通道數據傳輸，或者配電自動化主站200通過移動通信網絡發送的數據能夠通過遠程中繼器130利用電力載波通訊技術傳輸至本地中繼器120並由本地中繼器120傳輸至終端設備110，從而完成下行通道數據傳輸。

在上行通道數據傳輸過程中，本地中繼器120將終端設備110傳輸的乙太網數據信號轉換為PLC數據信號，並將轉換後的PLC數據信號通過電力線傳送至遠程中繼器130。之後，遠程中繼器130將該轉換後的PLC數據信號再轉換為適於移動通信網絡傳輸的信號(例如為GPRS信號)，再將轉換後的信號通過移動通信網絡無線發送至配電自動化主站200，至此，本地中繼器120與遠程中繼器130共同完成了上行通道的數據中繼轉發。

在下行通道數據傳輸過程中，配電自動化主站200通過移動通信網絡向遠程中繼器130發送移動通信網絡信號(例如GPRS信號)，遠程中繼器130將該移動通信網絡信號轉換為PLC數據信號，並將轉換後的PLC數據信號通過電力線傳送至本地中繼器120。之後本地中繼器120再將該轉換後的PLC數據信號轉換為相應的乙太網數據信號，並將該轉換後的乙太網數據信號回傳至終端設備110，至此，本地中繼器120與遠程中繼器130共同完成了下行通道的數據中繼轉發。

因此，由於本實施例提供的用電信息採集系統，在移動通信網絡信號強度較差的區域和移動通信網絡信號強度較強的區域之間建立了一條中繼鏈路(即由本地中繼器120與遠程中繼器130構成的PLC傳輸鏈路)，因此在終端設備110所處位置的移動通信網絡信號強度較差或者該位置沒有移動通信網絡信號的情況下，終端設備110可以將用電信息通過本地中繼器120傳送至遠程中繼器130，由於遠程中繼器130所處位置的移動通信網絡信號強度能夠滿足通過移動通信網絡與配電自動化主站200進行通信的要求，因此遠程中繼器130最終能夠將用電信息上傳至配電自動化主站200，從而解決了移動通信網絡覆蓋不足的問題，使得位於移動通信網絡信號強度較弱或者沒有移動通信網絡信號的區域的終端設備110，仍然能夠與配電自動化主站200保持數據的正常傳輸，同時也解除了對終端設備110安裝位置的範圍限制條件，從而能夠更好得遵循供電公司的整體規劃方案。

另外，在本實施例提供的上述用電信息採集系統中，本地中繼器120與終端設備110之間的通信線路即乙太網、遠程中繼器130與配電自動化主站200之間進行通信的移動通信網絡，均為原有系統具備的網絡，而且由於終端設備110均需要通過電網進行供電，因此本實施例採用PLC技術，無需額外布置其它線路，只需使本地中繼器120與遠程中繼器130之間利用現有的電力線即可相互傳輸數據，使得電網在正常供電的同時還可以進行數據通信，從而有效規避了拉饋線、更換高增益天線等複雜的額外操作，降低了施工複雜度，同時，只需要採用同一變壓器下的電網進行供電即可，環境適用性強。

在其中一個實施例中，終端設備110為大客戶負控終端，其用於採集配電房電能量的使用情況。該終端設備110內置乙太網通信接口，用於通過乙太網與本地中繼器120之間傳輸數據。另外，該終端設備110通過RS485接口採集現場計量電能表的數據，即用電信息。該終端設備110的供電電源為三相交流電。

可以理解的是，終端設備110的具體結構不限於上述情況，只要能夠採集用電信息並能與本地中繼器120之間有效傳輸數據即可。

在其中一個實施例中，本地中繼器120的結構組成框圖如圖2所示。本地中繼器120包括依次連接的乙太網通信模塊121、第一控制器122及第一電力載波通信模塊123。

其中，乙太網通信模塊121用於與終端設備110利用乙太網進行通信。具體的，乙太網通信模塊121主要用於對乙太網相關的信號進行調製、解調，從而實現乙太網的雙向信號傳輸功能。示例地，乙太網通信模塊121可採用ENC28J60乙太網收發晶片，其兼容IEEE 802.3標準，集成了MAC和10BASE-T PHY，內置接收器和衝突抑制電路，支持一個帶自動極性檢測和校正的10BASE-T埠，支持全雙工和半雙工模式，使用獨立的SPI接口，最高速度可達10Mbps，具有性能優良、使用方便、成本低等優點。

第一電力載波通信模塊123用於與遠程中繼器130利用電力載波通訊技術進行通信。具體的，第一電力載波通信模塊123主要用於對電力載波相關的信號進行調製、解調等，從而實現電力載波通訊的信號雙向傳輸功能。示例地，第一電力載波通信模塊123可採用Hi-PLC收發晶片，該Hi-PLC收發晶片是基於IEEE1901寬帶PLC標準研發的Hi-PLC晶片技術，在通信速率上可達到2Mbps，比傳統PLC收發晶片提升了20倍，解決了傳統的PLC技術存在的傳輸速率低、通信可靠性差的問題。另外，該Hi-PLC收發晶片基於通信頻段選擇和自適應技術，避開了傳統的通信噪點，同時可以動態選擇質量良好的頻段，通信可靠性相比傳統PLC技術得到大幅提升。

第一控制器122用於將乙太網通信模塊121傳來的信號進行處理並將處理後的信號傳送至第一電力載波通信模塊123，或者將第一電力載波通信模塊123傳來的信號進行處理並將處理後的信號傳送至乙太網通信模塊121。具體的，第一控制器122可以將乙太網通信模塊121傳來的信號轉換為適於第一電力載波通信模塊123接收的信號，或者將第一電力載波通信模塊123傳來的信號轉換為適於乙太網通信模塊121接收的信號。其中，第一控制器122可以進行通信協議的轉換，從而保證能夠實現數據雙向傳輸。

進一步的，請繼續參考圖2，本地中繼器120還包括第一耦合電路124。第一耦合電路124的一端與第一電力載波通信模塊123連接，第一耦合電路124的另一端通過電力線與遠程中繼器130連接。第一耦合電路124為耦合電路，通常具有濾波、蓄能、隔離、阻抗變換等一種或幾種功能，通過選用第一耦合電路124，可以提高PLC技術傳輸的抗幹擾能力。

另外，本地中繼器120的供電電源為三相交流電，且本地中繼器120內設有第一電源模塊(圖中未示出)。該第一電源模塊用於將三相交流電轉換為適於本地中繼器120內各模塊工作的電源，從而對本地中繼器120內部的各模塊進行供電。

可以理解的是，本地中繼器120的組成結構不限於上述情況，只要能夠使得終端設備110傳送的信號能夠通過電力線傳輸至遠程中繼器130，且使遠程中繼器130傳送的信號能夠傳輸至終端設備110即可。例如，若第一電力載波通信模塊123內部已經具有耦合電路，則無需設置第一耦合電路124。

在其中一個實施例中，遠程中繼器130的組成結構如圖3所示。遠程中繼器130包括依次連接的第二電力載波通信模塊131、第二控制器132及移動通信網絡模塊133。

其中，第二電力載波通信模塊131用於與本地中繼器120利用電力載波通訊技術進行通信。具體的，第二電力載波通信模塊131主要用於對電力載波通訊相關的信號進行調製、解調，從而實現電力載波通訊的信號雙向傳輸功能。示例地，第二電力載波通信模塊131同樣可採用Hi-PLC收發晶片，該Hi-PLC收發晶片的性能請參考上一實施例關於第一電力載波通信模塊123的相關內容，這裡就不再贅述。

移動通信網絡模塊133用於通過移動通信網絡與配電自動化主站200進行通信。具體的，移動通信網絡模塊133主要用於對移動通信網絡相關的信號進行調製、解調，從而實現移動通信網絡的信號雙向傳輸功能。示例地，若移動通信網絡為GPRS網絡，則移動通信網絡模塊133可以採用GPRS模塊M35F晶片。

第二控制器132用於將第二電力載波通信模塊131傳來的信號進行處理並將處理後的信號傳送至移動通信網絡模塊133，或者將移動通信網絡模塊133傳來的信號進行處理並將處理後的信號傳送至第二電力載波通信模塊131。具體的，第二控制器132可以將第二電力載波通信模塊131傳來的信號轉換為適於移動通信網絡模塊133接收的信號，或者將移動通信網絡模塊133傳來的信號轉換為適於第二電力載波通信模塊131接收的信號。其中，第二控制器132可以進行通信協議的轉換，從而保證能夠實現雙向信號傳輸。

進一步的，請繼續參考圖3，遠程中繼器130還包括移動信號檢測模塊134。移動信號檢測模塊134與第二控制器132連接，且該移動信號檢測模塊134用於檢測遠程中繼器130所處位置的移動通信網絡信號強度。具體的，若移動通信網絡為GPRS網絡，則移動信號檢測模塊134可以採用GC868晶片。

因此，本實施例能夠通過移動信號檢測模塊134來檢測遠程中繼器130周邊移動通信網絡的基站信息和信號強度，為現場安裝人員提供了數據依據，從而尋找出信號較強的安裝位置以安裝遠程中繼器130，使得遠程中繼器130能夠通過移動通信網絡與配電自動化主站200保持正常通信，大大提高了施工效率和實際運行的中繼效果。

進一步的，請繼續參考圖3，遠程中繼器130還包括顯示模塊135。該顯示模塊135與第二控制器132連接，並用於顯示移動信號檢測模塊134檢測出的移動通信網絡信號強度。具體的，顯示模塊135可以為LCD(Liquid Crystal Display，液晶顯示器)。其中，顯示模塊135可以在第二控制器132的控制下顯示移動通信網絡信號強度。另外，顯示模塊135還可以顯示其它內容，例如基站信息、告警信息。當第二控制器132根據移動信號檢測模塊134檢測的數據判斷當前位置的移動通信網絡信號強度不滿足遠程中繼器130的通信要求時，可以通過顯示模塊135顯示告警信息，同時顯示周邊的基站信息，更便於施工人員及時、快速得尋找到適於安裝遠程中繼器130的位置。

進一步的，請繼續參考圖3，遠程中繼器130還包括第二耦合電路136。該第二耦合電路136的一端與第二電力載波通信模塊131連接，第二耦合電路136的另一端通過電力線與本地中繼器120連接。第二耦合電路136為耦合電路，通常具有濾波、蓄能、隔離、阻抗變換等一種或幾種功能，通過選用第二耦合電路136，可以提高PLC技術傳輸的抗幹擾能力。

另外，遠程中繼器130的供電電源為單相交流電，且遠程中繼器130內設有第二電源模塊(圖中未示出)。該第二電源模塊用於將單相交流電轉換為適於遠程中繼器130內各模塊工作的電源，從而對遠程中繼器130內部的各模塊進行供電。

可以理解的是，遠程中繼器130的組成結構不限於上述情況，只要能夠使得配電自動化主站200發送的信號能夠通過電力線傳輸至本地中繼器120，且使本地中繼器120傳送的信號能夠通過移動通信網絡無線發送至配電自動化主站200即可。例如，若第二電力載波通信模塊131內部已經具有耦合電路，則無需設置第二耦合電路136。

以上所述實施例的各技術特徵可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特徵所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特徵的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的範圍。

以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對實用新型專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本實用新型的保護範圍。因此，本實用新型專利的保護範圍應以所附權利要求為準。