基于HomePlug AV的低压电网抄表数据采集方法技术

本发明专利技术涉及一种基于HomePlug AV的低压电网抄表数据采集方法，系统上电，载波节点电表向集中器的宽带PLC芯片发送请求赋予终端设备标识的信号A，宽带PLC芯片发送终端设备标识信息，载波节点电表向宽带PLC芯片发送请求获取加密秘钥的信号B，宽带PLC芯片发送成员秘钥信息，载波节点电表成功注册上线，形成HomePlug AV局域网，集中器通过HomePlug AV局域网下行与多个载波节点电表进行并行抄表采集数据，集中器通过GPRS或CDMA或以太网上行向主站进行并发抄表传送数据。本发明专利技术采用网口和宽带PLC使得集中器端模块的上行和下行都拓宽了，使得并行抄表成为了可能，极大地提高了抄表速度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种低压电网抄表数据采集方法，特别涉及一种基于HomePlugAV的低压电网抄表数据采集方法，属于电力监控领域。
技术介绍
电力线宽带BPL(Broadbandoverpowerlines)是一种允许互联网数据在电力线上进行传输的技术。人们经常把BPL称为电力线通信PLC。宽带电力线通信(BroadbandoverPowerLine)，简称BPL，是指带宽限定在2-30MHz之间、通信速率通常在1Mbps以上的电力线载波通信。电力线通信技术利用现有坚固可靠的电力线作为信息传输的媒介，通过载波方式传输模拟或数字信号。可直接利用电力线，无须重新布线，组网简单快捷、成本较低廉，应用范围广，同时保障信息安全。宽带PLC产品是使用的HomePlugAV规范上扩展的私有协议，工作于1.8-28MHz，HomePlugAV下层基于802.11b以太网协议，使用CSMA冲突检测。HomePlugAV是欧美广泛使用的电力载波线局域网技术，主要用于家庭多媒体局域网，HomePlugV2.0速率最高可达到1Gb/s，当前推出的宽带载波方案速率为10Mbps，实际速率在2-3Mbps左右。宽带PLC通信方案具有先天的技术和应用优势，具体描述如下：⑴抗衰减能力强，与窄带电力线通信技术相比较，宽带PLC具有较强的抗衰减能力，窄带抗衰减一般为60～75dB，宽带PLC可以达到95dB；⑵通信速率高，一般窄带电力线通信速率为1k～4kbps左右，宽带PLC可以达到200Mbps的PHY通信速率，应用层通信速率最高可以达到10Mbps，现场运行速率也至少为2～3Mbps左右，从而，可以承载更多、更复杂的电力线数据应用；⑶自动组网，中继级数高，一般窄带电力线通信中继级数为7级，且易受电力线瞬变阻抗、噪声等环境影响，点对点交互数据不足等原因，点对点通信不稳定。宽带PLC依靠点对点间较强的通信能力，从而可以做到最多16级动态中继，而且中继通信可以实时修复和维护，保证可靠数据通信。
技术实现思路
本专利技术基于HomePlugAV的低压电网抄表数据采集方法公开了新的方案，采用网口和宽带PLC使得集中器端模块的上行(与集中器的网口通讯)和下行(与表端模块的PLC通讯)都拓宽了，使得并行抄表成为了可能，解决了窄带载波通信方法长期存在的抄表周期长、抄表成功率不高的难题。本专利技术基于HomePlugAV的低压电网抄表数据采集方法包括以下过程：系统上电，载波节点电表向集中器的宽带PLC芯片发送请求赋予终端设备标识的信号A，宽带PLC芯片收到信号A后向载波节点电表发送终端设备标识信息，载波节点电表收到终端设备标识信息后向宽带PLC芯片发送请求获取加密秘钥的信号B，宽带PLC芯片收到信号B后向载波节点电表发送成员秘钥信息，载波节点电表收到成员秘钥信息后成功注册上线，形成包括宽带PLC芯片和载波节点电表的HomePlugAV局域网，集中器通过HomePlugAV局域网下行与多个载波节点电表进行并行抄表采集数据，集中器通过GPRS或CDMA或以太网上行向主站进行并发抄表传送数据。进一步，本方案的载波节点电表上电后在注册上线的过程中向宽带PLC芯片发送载波节点电表地址信息，宽带PLC芯片将收到的载波节点电表地址信息上报传送给集中器，集中器将收到的载波节点电表地址信息与来自主站的电表资产文档进行对比来排查电表的异常状况。进一步，本方案的HomePlugAV局域网根据载波节点电表上电注册时的电力网络环境将载波节点电表直接与宽带PLC芯片通信连接，或将载波节点电表经过中继节点电表间接与宽带PLC芯片通信连接。进一步，本方案的HomePlugAV局域网根据实时电力网络环境将直接与宽带PLC芯片通信连接的载波节点电表改变成经过中继节点电表间接与宽带PLC芯片通信连接，或将经过中继节点电表间接与宽带PLC芯片通信连接的载波节点电表改变成直接与宽带PLC芯片通信连接，或将经过中继节点电表间接与宽带PLC芯片通信连接的载波节点电表改变成经过其它中继节点电表间接与宽带PLC芯片通信连接。进一步，本方案的载波节点电表上电后在注册上线的过程中获取成员秘钥信息的过程采用128bit的AES算法加密，载波节点电表注册上线后的所有数据通信信息都通过成员秘钥加密。进一步，本方案在集中器上外接PC设备，通过外接PC设备对指定电表进行数据读取操作。进一步，本方案的集中器经防火墙通过GPRS或CDMA上行向主站进行并发抄表传送数据。本专利技术基于HomePlugAV的低压电网抄表数据采集方法采用网口和宽带PLC使得集中器端模块的上行和下行都拓宽了，使得并行抄表成为了可能，极大地提高了抄表速度。附图说明图1是本方案电网抄表方法宽带PLC组网原理示意图。图2是载波节点与CCo通信连接的原理示意图。图3是本方案电网抄表方法具体组网原理示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步说明。为便于说明方案，下表说明一些本方案的术语和定义。HomePlugAV采用一点到多点的双向树形网络，“一点”指的是CCo，“多点”指的是多个STA，CCo与多个STA能进行双向并发的载波通讯。一般情况下，STA可以与CCo直接进行通讯，而在一些特殊情况下，比如电力线噪声环境恶劣或节点距离过远等情况下，STA无法与CCo直接建立通讯，这些STA被称为HSTA。它需要PSTA的中继功能来间接地与CCo通讯。此外，STA与STA之间默认不允许建立通讯，除非两个STA之间是中继和被中继的关系。每个注册上线的STA由CCo分配一个唯一的ID号，TEI。在CCo维护的AVLN中，TEI能唯一标示该STA。当然，使用MAC地址也可以标识STA，只是在HomePlugAV中只使用TEI标识源STA和目的STA。所以任何报文在转发到电力网前都需要根据源MAC地址和目的MAC地址设置相应的源TEI和目的TEI。本方案的AVLN中存在的若干的PSTA和HSTA，1个HSTA有可能通过1个或者多个PSTA的中继才能跟CCo进行通讯。如图2所示，HSTA需要2个PSTA的中继功能才能与CCo交互，其中，PSTA-2本身也是一个HSTA，它需要PSTA-1的中继功能才能与CCo交互。如图1所示，宽带PLC组网架构模型。宽带PLC通信技术借鉴了当前窄带PLC智能电表抄表的各种方案，具有相似的树形通讯架构，同时又基于HomeplugAV技术，具有高带宽、注册上线、自动组网、自动中继、电表地址自动上报、安全性等特点。其具体功能可参见下表。HomePlugAV协议中的MME格式报文兼容以太网MAC帧格式报文，即指定以太网帧格式中的类型为0x88e1时，该以太网帧被认为是MME报文，这样，该MME报文既可以在以太网上传输，又可以在符合HomePlugAV标准的PLC上传输，使得不同网络介质下的通讯变得很简单。此外，将符合645协议的报文作为MME报文的私有扩展(即将645协议作为私有MME类型的载荷)，实现了645报文在集中器模块、QCA6411(集中器模块里的CCo芯片)、QCA7000(表端模块里的芯片)、电表之间的透明传输。当指定MAC_Type为0x88e1时，该帧就被认为是HomePlugAV协议中的MME报文。后面的MAC_Paylo本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于HomePlug AV的低压电网抄表数据采集方法，其特征是包括以下过程：系统上电，载波节点电表向集中器的宽带PLC芯片发送请求赋予终端设备标识的信号A，宽带PLC芯片收到信号A后向载波节点电表发送终端设备标识信息，载波节点电表收到终端设备标识信息后向宽带PLC芯片发送请求获取加密秘钥的信号B，宽带PLC芯片收到信号B后向载波节点电表发送成员秘钥信息，载波节点电表收到成员秘钥信息后成功注册上线，形成包括宽带PLC芯片和载波节点电表的HomePlug AV局域网，集中器通过HomePlug AV局域网下行与多个载波节点电表进行并行抄表采集数据，集中器通过GPRS或CDMA或以太网上行向主站进行并发抄表传送数据。

【技术特征摘要】
1.基于HomePlugAV的低压电网抄表数据采集方法，其特征是包括以下过程：系统上电，载波节点电表向集中器的宽带PLC芯片发送请求赋予终端设备标识的信号A，宽带PLC芯片收到信号A后向载波节点电表发送终端设备标识信息，载波节点电表收到终端设备标识信息后向宽带PLC芯片发送请求获取加密秘钥的信号B，宽带PLC芯片收到信号B后向载波节点电表发送成员秘钥信息，载波节点电表收到成员秘钥信息后成功注册上线，形成包括宽带PLC芯片和载波节点电表的HomePlugAV局域网，集中器通过HomePlugAV局域网下行与多个载波节点电表进行并行抄表采集数据，集中器通过GPRS或CDMA或以太网上行向主站进行并发抄表传送数据。2.根据权利要求1所述的基于HomePlugAV的低压电网抄表数据采集方法，其特征在于，载波节点电表上电后在注册上线的过程中向宽带PLC芯片发送载波节点电表地址信息，宽带PLC芯片将收到的载波节点电表地址信息上报传送给集中器，集中器将收到的载波节点电表地址信息与来自主站的电表资产文档进行对比来排查电表的异常状况。3.根据权利要求1所述的基于HomePlugAV的低压电网抄表数据采集方法，其特征在于，HomePlugAV局域网根据载波节点电表上电注册时的电力网络环境将载波节点...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶俊，孙进，施勇，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，北京瑞斯康通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31