基于北斗與短距離無線通信的集中器及用電數據采集方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電力系統用電數據采集技術領域，特別是指一種基于北斗與短距離無線通信的集中器及用電數據采集方法。
【背景技術】
[0002]智能電網的提出，被認為是21世紀電力系統的重大科技創新和發展趨勢。在國內外的智能電網建設和應用中，智能配電網絡和智能用電網絡是智能電網的重點應用領域。
[0003]用電數據采集系統可分為骨干層和接入層兩部分，目前的接入層的通信方式主要采用工業以太網、電力線載波、無線通信網等；工業以太網為有源設備，不具備抗多點失效性，擴容成本高，且缺乏統一的產品標準，無法整體應用；電力線載波傳輸效率低，噪聲干擾大，信號衰減嚴重，不適于信號的遠距離傳輸。
[0004]在電無線通信方面，我國主要采用公網(GPRS、3G、4G)、230M數傳電臺專網等，存在組網能力弱、安全可靠性弱等缺點。盡管部分電力企業也在嘗試將無線寬帶通信(全球微波互聯繼而WIMAX、多載波無線信息本地環路Mcwill)等引入配用電系統，但基本還處于試驗階段，既沒有形成大規模應用，也沒有行業/企業標準規范。
[0005]目前GPRS無線電力遠程抄表系統，電力部門可將工業和民用電表采集的用電數據數據通過GPRS網絡實時傳送到地、市、省級電力公司的用電數據管理主站系統，以實現對居民和工業用電數據的管理，及符合分析等。然而該系統需要基于現有的GPRS網絡，在廣闊的無人區，GPRS并不能完全覆蓋，因此在通信盲區GPRS無線電力遠程抄表系統并不能得到充分的應用。
[0006]電力用戶用電能表采集用戶用電數據，上傳至部署在附近的集中抄表裝置一臺集中抄表裝置可以連接最多上百臺電能表。目前電力公司的集中抄表裝置是通過光纖或者無線公網通道上送至電力公司的用電數據管理主站系統。但對于廣大人煙稀少的牧區，偏遠的農村，則因成本過高而無法安裝光纖通道，或很難保證公網信號，可靠性極低。同時，依靠電力線載波傳輸也無法滿足遠程的載波傳輸。
[0007]短距離無線通信的主要特點為通信距離短，覆蓋距離一般在10-200m ;另外，無線發射器的發射功率低，一般小于100mW，工作頻率多為免付費、免申請的全球通用的工業、科學、醫學頻段，頻段一般為2.4G或者5.SG。
[0008]W1-Fi (Wireless Fidelity無線高保真)屬于無線局域網的一種，通常是指符合IEEE802.11系列標準的網絡產品，是利用無線接入手段的新型局域網解決方案。W1-Fi的主要特點是傳輸速率高、可靠性高、建網快速便捷、可移動性好、網絡結構彈性化、組網靈活、組網價格較低等。ZigBee它使用2.4GHz波段，采用跳頻技術，功率更低，它的基本速率是250kb/s，當降低到28kb/s時，傳輸范圍可擴大到134m，并獲得更高的可靠性。ZigBee可與254個節點聯網，可應用與電力通信、儀器和家庭自動化等領域。
[0009]北斗衛星導航定位系統(簡稱“北斗系統”)從2004年4月正式運行，是我國自主知識產權的全天候全天時提供衛星導航定位信息的區域導航系統，無縫覆蓋我國全部國土和周邊海域，具有快速定位、簡短通信和精密授時三大主要功能，目前全面對民用用戶開放，已在測繪、電信、水利、交通運輸、勘探和國家安全等諸多領域提供導航定位、報文通信和授時服務等應用。
[0010]北斗衛星導航定位系統目前已經建成覆蓋我國及周邊地區的基本系統，并開始提供試運行服務。截止2014年8月我國已經發射16顆北斗導航衛星，全面完成亞太區域導航的建設。北斗衛星導航定位系統的應用領域主要包括國防軍工、通信、應急救災、電力通信、氣象海洋、交通運輸等，隨著技術的跟新換代，未來還將在安防、農林牧漁、森林防火、高端裝備制造等領域進一步拓展。市場上對于北斗導航衛星的關注，將隨著相關政策扶持措施的出臺、行業應用示范項目等刺激性事件的出現而不斷升溫。
[0011]北斗衛星導航定位系統是中國自主研發的全球衛星導航定位系統，目前該系統已經具備在中國及周邊地區開展定位、受時和報文等服務。
【發明內容】
[0012]有鑒于此，本發明針對現在技術的不足，提出了一種基于北斗與短距離無線通信的集中器及用電數據采集方法，特別針對采集器到集中器，集中器到中心主站的通信問題，分別采用短距離無線通信與北斗衛星通信相結合的通信方法，解決了由于偏遠地區公網信號微弱而電信息采集困難的問題。
[0013]基于上述目的本發明提供的基于北斗與短距離無線通信的集中器，包括微處理器、北斗衛星通信模塊、短距離無線通信模塊、協議處理模塊、存儲模塊；所述微處理器分別與北斗衛星通信模塊、協議處理模塊以及存儲模塊相連接，所述短距離無線通信模塊與協議處理模塊相連接；
[0014]所述短距離無線通信模塊，用于通過短距離無線通信網絡接收電能表或者采集終端所采集的用電數據；
[0015]所述協議處理模塊，用于對用電數據進行解析，將短距離無線通信網絡所傳輸的數據格式的用電數據轉換為北斗衛星通信數據報文格式的用電數據；
[0016]所述存儲模塊，用于存儲轉換為北斗衛星通信數據報文的用電數據，并對該用電數據進行排隊、拆包和分包；
[0017]所述微處理器，用于接收轉換為北斗衛星通信數據報文的用電數據，并將該用電數據發送給存儲模塊進行存儲以及排隊、拆包和分包；將存儲模塊中的已完成排隊、拆包和分包的用電數據發送給北斗衛星通信模塊；
[0018]所述北斗衛星通信模塊，用于通過北斗衛星通信網絡將已完成排隊、拆包和分包的用電數據發送給主站。
[0019]在一些實施方式中，所述的短距離無線通信網絡同時支持WIFI和Zigbee兩種模式。
[0020]在一些實施方式中，所述微處理器還用于發送第一條指定協議指令給所述協議處理模塊；
[0021]所述協議處理模塊還用于將第一條指定協議指令轉換為短距離無線通信網絡所傳輸的數據格式的第一條指定協議指令；
[0022]所述短距離無線通信模塊還用于將轉換為短距離無線通信網絡所傳輸的數據格式的第一條指定協議指令通過短距離無線通信網絡發送給電能表或者采集終端；
[0023]所述電能表或者采集終端解析所述第一條指定協議指令并根據第一條指定協議指令將用電數據轉換為短距離無線通信網絡所傳輸的數據格式的用電數據，對用電數據進行分裝并通過短距離無線通信網絡發送給短距離無線通信模塊；
[0024]所述短距離無線通信模塊還用于接收電能表或者采集終端發來的用電數據并轉發給協議處理模塊；
[0025]所述協議處理模塊還用于根據第一指令協議對用電數據進行解析，解析完成后將用電數據重新轉換為北斗衛星通信數據報文格式的用電數據并將該用電數據通過所述微處理器發送給存儲模塊。
[0026]在一些實施方式中，所述北斗衛星通信模塊還用于接收主站發送的第二條指定協議指令；
[0027]所述微處理器還用于從存儲模塊讀取用電數據，對已完成排隊、拆包和分包的北斗衛星通信數據報文格式的用電數據使用北斗衛星通信模塊通過北斗衛星通信網絡返回給主站。
[0028]在一些實施方式中，所述存儲模塊包括緩存隊列模塊、低功耗芯片、數據存儲器；
[0029]所述緩存隊列模塊，用于對短距離無線通信網絡所傳輸的數據格式的用電數據按用電數據到來的先后順序進行排隊，形成緩存隊列；
[0030]所述低功耗芯片，用于對用電數據進行拆包和分包，將在緩存隊列中的用電數據分為大小為1920比特的數據包；
[0031]所述數據存儲器，用于存儲完成拆包和分包的用電數據。
[0032]本發明的另一方面還提供了一種基于北斗與短距離無線通信的用電數據采集方法，包括:
[0033]通過短距離無線通信網絡接收電能表或者采集終端所采集的用電數據；
[0034]對用電數據進行解析，將短距離無線通信網絡所傳輸的數據格式的用電數據轉換為北斗衛星通信數據報文格式的用電數據；
[0035]存儲轉換為北斗衛星通信數據報文的用電數據，并對該用電數據進行排隊、拆包和分包；
[0036]通過北斗衛星通信網絡將已完成排隊、拆包和分包的用電數據發送給主站。
[0037]在一些實施方式中，通過北斗衛星通信網絡發送給主站的用電數據，每隔60秒發送一次，每次發送數據量不超過1920比特。
[0038]在一些實施方式中，所述用電數據采集方法還包括:
[0039]將第一條指定協議指令轉換為短距離無線通信網絡所傳輸的數據格式的第一條指定協議指令；
[0040]將轉換為短距離無線通信網絡所傳輸的數據格式的第一條指定協議指令通過短距離無線通信網絡發送給電能表或者采集終端；
[0041]所述電能表或者采集終端解析所述第一條指定協議指令并根據第一條指定協議指令將用電數據轉換為短距離無線通信網絡所傳輸的數據格式的用電數據，對用電數據進行分裝并通過短距離無線通信網絡返