專變終端網(wǎng)絡信號采集系統(tǒng)及采集方法
【專利摘要】本發(fā)明是專變終端網(wǎng)絡信號采集系統(tǒng)及其采集方法，其結(jié)構(gòu)包括專變采集終端、蜂窩無線基站、監(jiān)測分析主站、電力用戶用電信息采集主站、GIS系統(tǒng)；采集方法包括：1）專變采集終端實現(xiàn)對通信信號的監(jiān)測，獲取信號品質(zhì)數(shù)據(jù)；2）專變采集終端監(jiān)測其與主站組網(wǎng)的GPRS或CDMA公網(wǎng)通信信號場強；3）在電力用戶用電信息采集主站與采集終端通信協(xié)議的基礎上，擴展一種新的通信規(guī)約；4）主站接收終端的信息，對其進行分析、處理。優(yōu)點：及時掌握設備運行狀況，自動判斷因為網(wǎng)絡信號強度因素引發(fā)的采集異常，減少人工排查的工作量和故障處理時間。對于確保智能電網(wǎng)各應用系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行具有重要意義。
【專利說明】專變終端網(wǎng)絡信號采集系統(tǒng)及采集方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種用電信息采集系統(tǒng)通信網(wǎng)絡信號采集、處理方法，用于無線組網(wǎng)系統(tǒng)故障分析和排除，屬于電力用戶用電信息采集系統(tǒng)通信組網(wǎng)【技術領域】。
【背景技術】
[0002]目前用電信息采集系統(tǒng)專變采集終端與主站通訊網(wǎng)絡一般利用230MHz數(shù)傳電臺或GPRS、CDMA公網(wǎng)通信信道實現(xiàn)信息傳輸，系統(tǒng)的采集成功率跟無線網(wǎng)絡信道的穩(wěn)定性直接相關。而無線網(wǎng)絡的穩(wěn)定性取決于無線電信號強度，在通常情況下無線電信號強度與終端所在地理信息關系密切。230MHz電力無線專網(wǎng)系統(tǒng)終端安裝時，需要測量安裝地點的通信場強。通信主站不間斷監(jiān)測各終端通信信道質(zhì)量。而對于公共網(wǎng)絡提供的GPRS、CDMA蜂窩網(wǎng)絡，服務是由運營商提供，主站監(jiān)測終端現(xiàn)場通信質(zhì)量存在一定難度。
[0003]當主站發(fā)現(xiàn)與終端之間的通信發(fā)生異常時，很難準確地定位是主站故障、終端故障、通信故障還是其它原因。排查故障時通常要派人到現(xiàn)場，以便確定故障原因，然后針對故障進行處理。尤其當通信信號不穩(wěn)定時，還需與網(wǎng)絡運行商進行交涉，耗費大量人工成本，故障修復時間長。一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，存在查找故障原因困難，修復時間長等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出的是專變終端網(wǎng)絡信號采集系統(tǒng)及采集方法，其目的旨在克服現(xiàn)有用電信息采集系統(tǒng)在發(fā)生系統(tǒng)異常時，很難準確定位原因，需要派人到現(xiàn)場以確定是主站故障、終端故障、通信故障還是其它原因，然后針對故障進行處理。當通信信號不穩(wěn)定時，還需與網(wǎng)絡運行商相互交涉，耗費大量人工成本，故障修復時間較長。本發(fā)明通過監(jiān)測、采集提取終端信號強度并量化，在終端與主站的通信協(xié)議加入信道質(zhì)量的相關內(nèi)容，利用現(xiàn)有的用電信息采集信道與通信方式，獲得現(xiàn)場終端信號品質(zhì)數(shù)據(jù)與通信異常事件信息并傳輸給主臺。經(jīng)主臺分析、判斷，確定故障原因，并利用GIS信息實現(xiàn)對故障終端進行精確定位。從而實現(xiàn)系統(tǒng)發(fā)生故障時，系統(tǒng)自動分析，很快查找故障原因、定位終端位置，以便縮短修復時間，從而降低維護成本。
[0005]本發(fā)明的技術解決方案:專變終端網(wǎng)絡信號采集系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)包括專變采集終端、蜂窩無線基站、監(jiān)測分析主站、電力用戶用電信息采集主站、GIS系統(tǒng)；其中專變采集終端的信號輸出端與蜂窩無線基站的信號輸入端對應相接，蜂窩無線基站的信號輸出端與監(jiān)測分析主站的第一信號輸入端對應相接，監(jiān)測分析主站的第二信號輸入端與電力用戶用電信息采集主站的信號輸出端對應相接，監(jiān)測分析主站的信號輸出端與GIS系統(tǒng)的信號輸入端對應相接。
[0006]專變終端網(wǎng)絡信號采集方法:包括如下步驟:
O專變采集終端實現(xiàn)對通信信號的監(jiān)測，獲取信號品質(zhì)數(shù)據(jù)；
2)專變采集終端監(jiān)測其與主站組網(wǎng)的GPRS或CDMA公網(wǎng)通信信號場強，獲取信號品質(zhì)數(shù)據(jù)，并量化: 3)在電力用戶用電信息采集主站與采集終端通信協(xié)議的基礎上，擴展一種新的通信規(guī)約，加入通信信號品質(zhì)數(shù)據(jù)信息，終端將蜂窩無線通信信號品質(zhì)數(shù)據(jù)傳送到采集主站；
4)主站通過蜂窩無線基站接收終端的信息，對其進行分析、處理。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點:通過采集專變終端的信號強度，并通過主站側(cè)挖掘出信號強度與采集成功率之間的對應關系來及時掌握設備運行狀況，自動判斷因為網(wǎng)絡信號強度因素引發(fā)的采集異常，減少人工排查的工作量和故障處理時間。本專利對于確保智能電網(wǎng)各應用系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行具有重要意義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是專變終端網(wǎng)絡信號采集系統(tǒng)邏輯架構(gòu)圖。
[0009]圖2是專變采集終端I結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖3是用電信息采集系統(tǒng)典型架構(gòu)圖。
[0011]圖中的I是專變采集終端、2是蜂窩無線基站、3是運營商骨干網(wǎng)絡、4是監(jiān)測分析主站、5是電力用戶用電彳目息米集主站、6是GIS系統(tǒng)、7是用電彳目息米集系統(tǒng)。
【具體實施方式】
[0012]對照圖1，專變終端網(wǎng)絡信號采集系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)包括專變采集終端1、蜂窩無線基站2、監(jiān)測分析主站4、電力用戶用電信息采集主站5、GIS系統(tǒng)6 ;其中專變采集終端I的信號輸出端與蜂窩無線基站2的信號輸入端對應相接，蜂窩無線基站2的信號輸出端與監(jiān)測分析主站4的第一信號輸入端對應相接，監(jiān)測分析主站4的第二信號輸入端與電力用戶用電信息采集主站5的信號輸出端對應相接，監(jiān)測分析主站4的信號輸出端與GIS系統(tǒng)6的信號輸入端對應相接。
[0013]所述的蜂窩無線基站2的信號輸出端通過運營商骨干網(wǎng)絡3接入監(jiān)測分析主站4的第一信號輸入端。
[0014]所述的監(jiān)測分析主站4的第三信號輸入端與用電信息采集系統(tǒng)7的信號輸出端對應相接。
[0015]所述的專變采集終端I，如圖2所示
其作用是專變采集終端I型為大型壁掛式，上行通信信道可選用230MHZ專網(wǎng)、GPRS無線公網(wǎng)、CDMA無線公網(wǎng)、以太網(wǎng)，通過相對應的通信信道終端可將采集處理后的數(shù)據(jù)傳給主站系統(tǒng)進行分析處理，主站系統(tǒng)亦可實現(xiàn)對終端的控制。
[0016]終端配置以下接口功能:
交流模擬量采集功能:專變采集終端可按使用要求選配電壓、電流等模擬量采集功能，測量電壓、電流、功率、功率因數(shù)等，測量準確度等級符合國網(wǎng)規(guī)范《Q/GDW 1374.1-2013電力用戶用電信息采集系統(tǒng)技術規(guī)范》之要求；
狀態(tài)量采集功能:終端實時采集位置狀態(tài)、控制輸出回路開關接入狀態(tài)和其它狀態(tài)信息，發(fā)生變位時應記入內(nèi)存并在最近一次主站查詢時向其發(fā)送該變位信號或終端主動上報；
脈沖量采集功能:終端能接收電能表輸出的脈沖，并根據(jù)電能表脈沖常數(shù)Kp (imp/kWh或imp/kvarh)、TV變比KTV、TA變比KTA計算Imin平均功率，并記錄當日、當月功率最大值和出現(xiàn)時間，脈沖輸入累計誤差不大于I個脈沖，功率的轉(zhuǎn)換誤差在±1%范圍內(nèi)；
控制功能:終端根據(jù)主站要求，可實現(xiàn)跳閘、合閘控制功能；
RS-485接口功能:終端配置2路RS-485抄表接口，可抄讀電表數(shù)據(jù)；
蜂窩無線基站2，蜂窩無線基站是網(wǎng)絡運營商的信號傳送基站，基站的建設維護由網(wǎng)絡運營商負責，比如中國移動、中國電信、中國聯(lián)通等。
[0017]監(jiān)測分析主站4，監(jiān)測分析主站是本專利的重要組成部分,監(jiān)測分析主站主要由數(shù)據(jù)服務器、應用用服務器、數(shù)據(jù)接口組成。主站完成本專利采集終端通信信號品質(zhì)數(shù)據(jù)的集中獲取，并利用信號品質(zhì)數(shù)據(jù)，結(jié)合通過接口從電力用戶用電信息采集主站獲取到的數(shù)據(jù)與氣象數(shù)據(jù)進行綜合分析，分析信號變化趨勢、信號偏弱區(qū)域，并對影響數(shù)據(jù)采集的信號變化通過告警的方式通知系統(tǒng)維護人員。
[0018]電力用戶用電信息采集主站5，如圖3所示
用電信息采集系統(tǒng)是智能電網(wǎng)的重要組成部分，是國家電網(wǎng)公司在2010年在各網(wǎng)省統(tǒng)一建設的、覆蓋全部電力用戶的用電信息采集系統(tǒng)，主要由用電現(xiàn)場采集設備(采集終端和電能表)、通信網(wǎng)絡(包括230M無線專網(wǎng)、GPRS/CDMA公網(wǎng)、光線網(wǎng)絡、電力載波等組網(wǎng)方式)以及采集主站組成，如圖所示。用電信息采集系統(tǒng)在各網(wǎng)省已經(jīng)建設完成。
[0019]用電信息采集系統(tǒng)主站實現(xiàn)每日或?qū)崟r對電力用戶電能表示值、電壓、電流、功率、電量等用電信息的采集，實現(xiàn)對全省用電情況的監(jiān)控、實行有序用電管理和實行電力預付費的停/復電控制、進行用電分析等功能。
[0020]GIS系統(tǒng)6 GIS系統(tǒng)就是地理信息系統(tǒng)，是在帶GPS地理坐標的數(shù)字地圖信息上進行電力用戶位置、采集設備位置、供電線路等信息的地理定位，可在地圖上實時綜合展現(xiàn)用戶的用電信息、采集設備位置網(wǎng)絡信號信息。
[0021]工作時，專變采集終端采集I提取通信信號品質(zhì)數(shù)據(jù)，蜂窩無線基站2接收專變采集終端采集I的信息，并通過營銷網(wǎng)絡系統(tǒng)3將包含通信信號品質(zhì)數(shù)據(jù)的信息傳輸給監(jiān)測分析主站4，同時監(jiān)測分析主站4接收電力用戶用電信息采集主站5發(fā)出的數(shù)據(jù)信息和用電信息采集系統(tǒng)7的數(shù)據(jù)信息，經(jīng)監(jiān)測分析主站4分析從專變終端獲取的通信信號品質(zhì)數(shù)據(jù)，并結(jié)合GIS系統(tǒng)6的坐標信息，和從用電信息采集系統(tǒng)7獲取通信效果統(tǒng)計數(shù)據(jù)，結(jié)合氣象等信息排查采集終端通信異常原因，快速定位因為信號強度因素導致的系統(tǒng)異常，并通過GIS系統(tǒng)6直觀的展示；除此之外，監(jiān)測分析主站4還可以對信號強度信息、GIS信息、采集成功率信息以及氣象信息進行關聯(lián)分析，對采集系統(tǒng)因信號強度變化引起的異常進行預警。
[0022]專變終端網(wǎng)絡信號采集方法:包括如下步驟:
O專變采集終端實現(xiàn)對通信信號的監(jiān)測，獲取信號品質(zhì)數(shù)據(jù)；
2)專變采集終端監(jiān)測其與主站組網(wǎng)的GPRS或CDMA公網(wǎng)通信信號場強，獲取信號品質(zhì)數(shù)據(jù)，并量化:
3)在電力用戶用電信息采集主站與采集終端通信協(xié)議的基礎上，擴展一種新的通信規(guī)約，加入通信信號品質(zhì)數(shù)據(jù)信息，終端將蜂窩無線通信信號品質(zhì)數(shù)據(jù)傳送到采集主站。
[0023]4)主站通過蜂窩無線基站接收終端的信息，對其進行分析、處理。
[0024]所述的一種新的通信規(guī)約見下:
(I)實時數(shù)據(jù)(AFN=OCH)1)F225:終端網(wǎng)絡信號品質(zhì)
【權利要求】
1.專變終端網(wǎng)絡信號采集系統(tǒng)，其特征是包括專變采集終端、蜂窩無線基站、監(jiān)測分析主站、電力用戶用電信息采集主站、Gis系統(tǒng)；其中專變采集終端的信號輸出端與蜂窩無線基站的信號輸入端對應相接，蜂窩無線基站的信號輸出端與監(jiān)測分析主站的第一信號輸入端對應相接，監(jiān)測分析主站的第二信號輸入端與電力用戶用電信息采集主站的信號輸出端對應相接，監(jiān)測分析主站的信號輸出端與GIS系統(tǒng)的信號輸入端對應相接。
2.根據(jù)權利要求1所述的專變終端網(wǎng)絡信號采集系統(tǒng)，其特征是所述的蜂窩無線基站的信號輸出端通過運營商骨干網(wǎng)絡接入監(jiān)測分析主站的第一信號輸入端。
3.根據(jù)權利要求1所述的專變終端網(wǎng)絡信號采集系統(tǒng)，其特征是所述的監(jiān)測分析主站的第三信號輸入端與用電信息采集系統(tǒng)的信號輸出端對應相接。
4.專變終端網(wǎng)絡信號采集方法，其特征是包括如下步驟: 1)專變采集終端實現(xiàn)對通信信號的監(jiān)測，獲取信號品質(zhì)數(shù)據(jù)； 2)專變采集終端監(jiān)測其與主站組網(wǎng)的GPRS或CDMA公網(wǎng)通信信號場強，獲取信號品質(zhì)數(shù)據(jù)，并量化； 3)在電力用戶用電信息采集主站與采集終端通信協(xié)議的基礎上，擴展一種新的通信規(guī)約，加入通信信號品質(zhì)數(shù)據(jù)信息，終端將蜂窩無線通信信號品質(zhì)數(shù)據(jù)傳送到采集主站； 4)主站通過蜂窩無線基站接收終端的信息，對其進行分析、處理。
5.根據(jù)權利要求4所述的專變終端網(wǎng)絡信號采集方法，其特征是所述的一種新的通信規(guī)約見下: (I)實時數(shù)據(jù)(AFN=OCH)
6.根據(jù)權利要求4所述的專變終端網(wǎng)絡信號采集方法，其特征是所述的主站通過蜂窩無線基站接收終端的信息，對其進行分析、處理，包括 1)監(jiān)測主站進行終端現(xiàn)場信號品質(zhì)相關數(shù)據(jù)收集， 監(jiān)測主站主動請求終端收集的通信信號品質(zhì)數(shù)據(jù),接收終端上報的網(wǎng)絡通信失敗事件； 2)專變終端信號強度趨勢分析， 使用數(shù)據(jù)挖掘技術對系統(tǒng)積累的信號強度信息與氣象數(shù)據(jù)、GIS信息等進行關聯(lián)分析，通過相關的分析可以分析出各終端信號強度的走勢，終端信號強度趨勢信息為相關檢修、維護部門日常工作起到指導作用； 3)專變終端信號強度與采集成功率關聯(lián)分析， 使用數(shù)據(jù)挖掘技術對專變終端信號強度與采集成功率之間進行關聯(lián)分析，通過分析得出保障各終端采集成功的信號強度閾值，系統(tǒng)根據(jù)此閾值自動地排查著存在通訊異常分險的終端； 4)采集信號自動預或報警功能， 結(jié)合終端信號強度走趨信息與信號品質(zhì)臨界值，監(jiān)測主站系統(tǒng)可以自動對存在通信品質(zhì)下降風險的終端進行報警，協(xié)助相關部門快速定位系統(tǒng)故障原因，要求網(wǎng)絡運營商提升通信服務品質(zhì)，并提前做好維護工作，保障整個采集系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行； 5)專變終端信號強度在GIS上可視化展示， 獲取各終端的信號強度，在地理信息系統(tǒng)GIS上直觀展示；不同的信號強度在GIS上用不同的顏色標注出來；對信號強度處于臨界狀態(tài)的終端進行聚類分析，在地圖直觀顯示信號覆蓋偏弱的區(qū)域或信號覆蓋盲區(qū)，敦促網(wǎng)絡運營商提升通信品質(zhì)——例如增加基站或基站擴容，根據(jù)不同網(wǎng)絡運營商在同區(qū)域的網(wǎng)絡信號覆蓋情況進行對比分析，指導通訊信道的優(yōu)化與選擇如GPRS與CDMA。
【文檔編號】H04W24/08GK103874122SQ201410101956
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月19日 優(yōu)先權日:2014年3月19日
【發(fā)明者】呂洪波 申請人:國網(wǎng)吉林省電力有限公司信息通信公司