基于北斗短报文通信的电力数据采集传输处理系统和方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于北斗短报文通信的电力数据采集传输处理系统，包括：多个电表、集中器、集中器侧北斗通信终端、主站侧北斗通信终端和主站。其中，电表采集电力数据信息；集中器连接多个电表，能够将从电表发送过来的电力数据信息封装成376.1协议，数据报文，发送给集中器侧北斗通信终端；集中器侧北斗通信终端将收到的376.1协议数据报文解析、处理并封装成北斗短报文，然后通过北斗卫星的传输信道发送给主站侧北斗通信终端；主站侧北斗通信终端通过北斗通信信道与集中器侧北斗通信终端连接，接收上述北斗短报文，对北斗短报文进行解析、处理并且封装到376.1协议数据报文中，发送给主站；主站与主站侧北斗通信终端连接，对收到的数据报文进行解析，并对解析出的电力数据进行存储、分析和显示。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信
，具体地说是涉及一种基于北斗短报文通信的电力数据采集传输处理系统和方法。
技术介绍
目前，在电力监测系统中，采用的一般是电力线载波、光纤、GPRS/CDMA等通信方式，但是这些通信方式会存在两个问题，第一个问题是在山区、草原等偏远而且居民分散的地区，这些通信方式并不可以完全覆盖；第二个问题是地震、洪水等自然灾害会造成这些通信方式没办法正常工作。北斗卫星导航系统提供了短报文功能，这就为地面网络的覆盖问题提供了一种解决方案。北斗卫星系统的短报文通信中的报文最大长度为120个汉字或1680比特，民用通信容量仅有78个字节，而且存在发送频度上的限制，民用级别一般是60秒发送一条短报文。这样当真正把北斗短报文功能应用到电力用户数据采集系统中时，系统将会面临以下三个主要问题：1)电力用户用电信息采集系统的Q/GDW_376.1-2009电力用户用电信息采集系统通信协议(在下文中简称为376.1协议)中的报文长度大都超过100字节，所以就需要对长报文进行分割和重组；2)北斗短报文通信是不可靠通信，根据《北斗短报文通信信道性能测试与统计分析》中的统计分析结果显示，北斗短报文通信单数据包的传输成功率为95.5％，而在电力数据采集过程中，丢失任一数据包都有可能得不到所需要的电力信息；3)北斗短报文存在发送频度的限制，民用级别一般是60s发送一条短报文，而电力用户用电信息采集系统中的376.1协议数据报文的通信和响应时间远远小于60s，这会被通信双方认为通信超时出错。目前针对北斗短报文通信的已经提出了多种应用，但均未公开有效解决上述三个主要问题的方法。
技术实现思路
本专利技术针对北斗短报文技术在电力用户用电数据采集系统的应用中面临的问题，提出了一种基于北斗短报文通信的电力数据采集传输处理系统和方法，实现了长报文增强、通信频度自适应和可靠通信。为达成上述目的，本专利技术提出了基于北斗短报文通信的电力数据采集传输处理系统，包括：多个电表、集中器、集中器侧北斗通信终端、主站侧北斗通信终端和主站，其中：电表，采集电力数据信息；集中器，连接多个电表，并能够将从电表发送过来的电力数据信息封装成376.1协议数据报文，发送给集中器侧北斗通信终端；集中器侧北斗通信终端，通过以太网口与集中器连接，能够将收到的376.1协议数据报文解析、处理并封装成北斗短报文，然后通过北斗卫星的传输信道发送给主站侧北斗通信终端；主站侧北斗通信终端，通过北斗通信信道与集中器侧北斗通信终端连接，接收上述北斗短报文，并对接收的北斗短报文进行解析、处理并重新封装到376.1协议数据报文中，发送给主站；主站，通过以太网口连接主站侧北斗通信终端，对收到的数据报文进行解析，并对解析出的电力数据进行存储、分析和显示。进一步，其中所述的集中器侧北斗通信终端或主站侧北斗通信终端包括：北斗通信单元、串口电平转换单元、处理单元、以太网单元和电源单元，其中：北斗通信单元通过串口与串口电平转换单元连接，用于北斗短报文的接收和发送；串口电平转换单元与处理单元交互连接；以太网单元与处理单元交互连接，与集中器或者主站连接，用于接收和发送376.1协议报文；处理单元，用于协议的相互转换、长报文的拆包、短报文的组包和通信可靠性的保证；电源单元，为处理单元、以太网单元、串口电平转换单元和北斗通信单元供电。本专利技术另提出一种基于北斗短报文通信的电力数据采集传输处理系统的电力数据采集传输处理方法，包括登录环节、数据采集环节和心跳环节，其中：登录环节包括：步骤1-1：集中器为了与主站建立连接，向集中器侧北斗通信终端发送登录报文；步骤1-2：集中器侧北斗通信终端收到集中器发来的登录报文后，将其解析、处理并封装成北斗短报文，发送给主站侧北斗通信终端；步骤1-3：主站侧北斗通信终端收到来自集中器侧北斗通信终端的北斗短报文，将其解析、处理并封装成与集中器发送给集中器侧北斗通信终端的登录报文相同的376.1协议报文，发送给主站；步骤1-4：主站收到来自主站侧北斗通信终端的登录报文后，回复确认报文；步骤1-5：主站侧北斗通信终端收到来自主站的确认报文后，将其解析、处理并封装成北斗短报文，发送给集中器侧北斗通信终端；步骤1-6：集中器侧北斗通信终端收到来自主站侧北斗通信终端的北斗短报文后，将其解析、处理并封装成与主站发给主站侧北斗通信终端的确认报文相同的376.1协议报文，发给集中器；步骤1-7：集中器收到确认报文，与主站建立连接；数据采集环节包括：步骤2-1：主站为了获取电力数据信息，向主站侧北斗通信终端发送查询报文；步骤2-2：主站侧北斗通信终端收到来自主站的查询报文后，将其解析、处理并封装成北斗短报文，发送给集中器侧北斗通信终端；步骤2-3：集中器侧北斗通信终端收到来自主站侧北斗通信终端的北斗短报文后，将其解析、处理并封装成与主站发给主站侧北斗通信终端的查询报文相同的376.1协议报文，发给集中器；步骤2-4：集中器收到查询报文后，根据查询报文，按照DL/T645-2007协议，向电表查询相应的电力数据；步骤2-5：电表收到DL/T645-2007协议格式的主站请求帧后，向集中器回复应答帧；步骤2-6：集中器收到来自电表的DL/T645-2007协议格式应答帧后，进行解析、处理并封装成376.1协议报文发送给集中器侧北斗通信终端；步骤2-7：集中器侧北斗通信终端收到集中器发来的电力数据报文后，将其解析、处理并封装成北斗短报文，发送给主站侧北斗通信终端；步骤2-8：主站侧北斗通信终端收到来自集中器侧北斗通信终端的北斗短报文，将其解析、处理并封装成与集中器发送给集中器侧北斗通信终端的电力数据报文相同的376.1协议报文，发送给主站；步骤2-9：主站收到电力数据报文，便获得了所需要的电力数据信息。心跳环节是集中器侧和主站侧在等待时间超时的情况下，集中器侧和主站侧为了确认连接是否断开的处理，其中集中器侧的处理包括下述步骤：步骤3-1：当等待时间超时，集中器会主动向集中器侧北斗通信终端发送心跳报文，确认连接是否断开；步骤3-2：集中器侧北斗通信终端收到来自集中器的心跳报文后，集中器侧北斗通信终端会向集中器回复确认报文，执行步骤3-1；向主站侧北斗通信终端发送心跳，查询主站侧的连接情况，并通知集中器侧北斗通信终端的连接情况，执行步骤3-3；步骤3-3：主站侧北斗通信终端收到来自集中器侧北斗通信终端的心跳后，对心跳报文进行解析，可以得到当前集中器侧的连接状态，如果集中器侧连接断开，则主站侧北斗通信终端主动断开与主站的连接；如果集中器连接正常，则向集中器侧北斗通信终端回复确认，告知主站侧的连接情况；步骤3-4：集中器侧北斗通信终端收到来自主站侧北斗通信终端的确认报文后，对确认报文进行解析，得到当前主站侧的连接状态，如果主站侧连接断开，则集中器主动断开与集中器侧北斗通信终端的连接；如果主站侧连接正常，则保持集中器侧的正常连接；步骤3-5：当集中器连续发送3次心跳报文，都没有在响应时间内收到来自集中器侧北斗通信终端的确认报文，集中器则会判断当前连接中断，将会向主站重新发登录报文；主站侧确认连接是否断开的处理包括下列步骤：步骤4-1：当等待时间超时，主站侧北斗通信终端向主站发送心跳报文，确认连接是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于北斗短报文通信的电力数据采集传输处理系统，其特征在于，包括：多个电表、集中器、集中器侧北斗通信终端、主站侧北斗通信终端和主站，其中：电表，采集电力数据信息；集中器，连接多个电表，并能够将从电表发送过来的电力数据信息封装成376.1协议数据报文，发送给集中器侧北斗通信终端；集中器侧北斗通信终端，通过以太网口与集中器连接，能够将收到的376.1协议数据报文解析并且封装成北斗短报文，然后通过北斗卫星的传输信道发送给主站侧北斗通信终端；主站侧北斗通信终端，通过北斗通信信道与集中器侧北斗通信终端连接，接收上述北斗短报文，并对接收的北斗短报文进行解析、处理并重新封装到376.1协议数据报文中，发送给主站；主站，通过以太网口连接主站侧北斗通信终端，对收到的数据报文进行解析，并对解析出的电力数据进行存储、分析和显示。

【技术特征摘要】
1.一种基于北斗短报文通信的电力数据采集传输处理系统，其特征在于，包括：多个电表、集中器、集中器侧北斗通信终端、主站侧北斗通信终端和主站，其中：电表，采集电力数据信息；集中器，连接多个电表，并能够将从电表发送过来的电力数据信息封装成376.1协议数据报文，发送给集中器侧北斗通信终端；集中器侧北斗通信终端，通过以太网口与集中器连接，能够将收到的376.1协议数据报文解析并且封装成北斗短报文，然后通过北斗卫星的传输信道发送给主站侧北斗通信终端；主站侧北斗通信终端，通过北斗通信信道与集中器侧北斗通信终端连接，接收上述北斗短报文，并对接收的北斗短报文进行解析、处理并重新封装到376.1协议数据报文中，发送给主站；主站，通过以太网口连接主站侧北斗通信终端，对收到的数据报文进行解析，并对解析出的电力数据进行存储、分析和显示。2.根据权利要求1所述的基于北斗短报文通信的电力数据采集传输处理系统，其特征在于，其中所述的集中器侧北斗通信终端或主站侧北斗通信终端包括：北斗通信单元、串口电平转换单元、处理单元、以太网单元和电源单元，其中：北斗通信单元通过串口与串口电平转换单元连接，用于北斗短报文的接收和发送；串口电平转换单元与处理单元交互连接；以太网单元与处理单元交互连接，与集中器或者主站连接，用于接收和发送376.1协议报文；处理单元，用于协议的相互转换、长报文的拆包、短报文的组包和通信可靠性的保证；电源单元，为处理单元、以太网单元、串口电平转换单元和北斗通信单元供电。3.一种基于权利要求1所述的基于北斗短报文通信的电力数据采集传输处理系统的电力数据采集传输处理方法，其特征在于，包括登录环节、数据采集环节和心跳环节，其中：登录环节包括：步骤1-1：集中器为了与主站建立连接，向集中器侧北斗通信终端发送登录报文；步骤1-2：集中器侧北斗通信终端收到集中器发来的登录报文后，将其解析、处理并封装成北斗短报文，发送给主站侧北斗通信终端；步骤1-3：主站侧北斗通信终端收到来自集中器侧北斗通信终端的北斗短报文，将其解析、处理并封装成与集中器发送给集中器侧北斗通信终端的登录报文相同的376.1协议报文，发送给主站；步骤1-4：主站收到来自主站侧北斗通信终端的登录报文后，回复确认报文；步骤1-5：主站侧北斗通信终端收到来自主站的确认报文后，将其解析、处理并封装成北斗短报文，发送给集中器侧北斗通信终端；步骤1-6：集中器侧北斗通信终端收到来自主站侧北斗通信终端的北斗短报文后，将其解析、处理并封装成与主站发给主站侧北斗通信终端的确认报文相同的376.1协议报文，发给集中器；步骤1-7：集中器收到确认报文，与主站建立连接；数据采集环节包括：步骤2-1：主站为了获取电力数据信息，向主站侧北斗通信终端发送查询报文；步骤2-2：主站侧北斗通信终端收到来自主站的查询报文后，将其解析、处理并封装成北斗短报文，发送给集中器侧北斗通信终端；步骤2-3：集中器侧北斗通信终端收到来自主站侧北斗通信终端的北斗短报 文后，将其解析、处理并封装成与主站发给主站侧北斗通信终端的查询报文相同的376.1协议报文，发给集中器；步骤2-4：集中器收到查询报文后，根据查询报文，按照DL/T645-2007协议，向电表查询相应的电力数据；步骤2-5：电表收到DL/T645-2007协议格式的主站请求帧后，向集中器回复应答帧；步骤2-6：集中器收到来自电表的应答帧后，进行解析、处理并封装成376.1协议报文发送给集中器侧北斗通信终端；步骤2-7：集中器侧北斗通信终端收到集中器发来的电力数据报文后，将其解析、处理并封装成北斗短报文，发送给主站侧北斗通信终端；步骤2-8：主站侧北斗通信终端收到来自集中器侧北斗通信终端的北斗短报文，将其解析、处理并封装成与集中器发送给集中器侧的北斗通信终端的电力...

【专利技术属性】
技术研发人员：王健，周东杰，赵建梁，李文峰，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32