一种用电信息采集装置及系统的制作方法

本实用新型属于供电技术领域，尤其涉及一种用电信息采集装置及系统。

背景技术：

由于移动通信网络的覆盖范围较广,因此供电公司在用电信息采集领域广泛采用GPRS(General Packet Radio Service，通用分组无线服务技术)通道作为大客户负控终端、居民用户用电信息采集终端等终端设备的上行通道。但是某些专变或者公变用户配电房具有很明确的特殊要求，即业务必须面对各种不同的恶劣环境，包括复杂的城市甚至是地下以及某些GPRS信号难以覆盖的区域等。在这些特殊的环境下，GPRS信号往往比较弱甚至没有，无法承载基本的业务需求。

在传统的用电信息采集技术中，应对这类问题通常使用的方法是延长馈线或者使用高增益天线。然而，延长馈线会导致信号衰减，同时也增加施工复杂度；而使用高增益天线则会显著地增加工程成本，同时该类高增益天线的施工要求也更高一些，而且延长的距离也很有限。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种用电信息采集装置及系统，以改善现有技术为克服移动网络信号覆盖范围不足而遇到的施工复杂度较高的问题。

一种用电信息采集装置，包括：终端设备、本地中继器及远程中继器：所述终端设备用于采集用电信息，并与所述本地中继器连接；所述本地中继器还与所述远程中继器通过电力载波通讯技术进行通信；所述远程中继器还用于通过移动通信网络与配电自动化主站进行通信；所述本地中继器及所述远程中继器均用于对输入信号进行处理并将处理后的信号中继转发；所述远程中继器所处位置的移动通信网络信号强度能够满足通过所述移动通信网络与所述配电自动化主站进行通信的要求。

在其中一个实施例中，所述终端设备与所述本地中继器通过以太网连接。

在其中一个实施例中，所述本地中继器包括依次连接的以太网通信模块、第一控制器及第一电力载波通信模块；

所述以太网通信模块用于与所述终端设备利用以太网进行通信；所述第一控制器用于将所述以太网通信模块传来的信号进行处理并将处理后的信号传送至所述第一电力载波通信模块，或者将所述第一电力载波通信模块传来的信号进行处理并将处理后的信号传送至所述以太网通信模块；所述第一电力载波通信模块用于与所述远程中继器利用所述电力载波通讯技术进行通信。

在其中一个实施例中，所述本地中继器还包括第一耦合电路；所述第一耦合电路的一端与所述第一电力载波通信模块连接，所述第一耦合电路的另一端通过电力线与所述远程中继器连接。

在其中一个实施例中，所述远程中继器包括依次连接的第二电力载波通信模块、第二控制器及移动通信网络模块；

所述第二电力载波通信模块用于与所述本地中继器利用所述电力载波通讯技术进行通信；所述第二控制器用于将所述第二电力载波通信模块传来的信号进行处理并将处理后的信号传送至所述移动通信网络模块，或者将所述移动通信网络模块传来的信号进行处理并将处理后的信号传送至所述第二电力载波通信模块；所述移动通信网络模块用于通过所述移动通信网络与所述配电自动化主站进行通信。

在其中一个实施例中，所述远程中继器还包括移动信号检测模块；所述移动信号检测模块与所述第二控制器连接，且所述移动信号检测模块用于检测所述远程中继器所处位置的移动通信网络信号强度。

在其中一个实施例中，所述远程中继器还包括显示模块；所述显示模块与所述第二控制器连接，并用于显示所述移动信号检测模块检测出的移动通信网络信号强度。

在其中一个实施例中，所述远程中继器还包括第二耦合电路；所述第二耦合电路的一端与所述第二电力载波通信模块连接，所述第二耦合电路的另一端通过电力线与所述本地中继器连接。

在其中一个实施例中，所述移动通信网络为GPRS网络。

一种用电信息采集系统，包括配电自动化主站及上述用电信息采集装置；所述配电自动化主站与所述用电信息采集装置通过移动通信网络进行通信。

在本实用新型中，本地中继器和远程中继器之间利用电力载波通讯技术(即PLC，Power line Communication)建立中继链路，因此在终端设备处于移动通信网络信号强度较弱甚至没有移动通信网络信号的区域的情况下，终端设备采集的用电信息可以通过上述中继链路传输至远程中继器，由于远程中继器所处位置的移动通信网络信号强度能够满足通过移动通信网络与配电自动化主站进行通信的要求，因此即可通过远程中继器利用移动通信网络将相应的用电信息发送至配电自动化主站，从而克服了移动通信网络信号覆盖不足的缺陷。另外，由于PLC技术是一种通过电力线路进行数据传输的通信技术，而终端设备均需要通过电网进行供电，因此本实用新型中的本地中继器和远程中继器之间直接通过现有的电力线即可进行数据通信，从而有效规避了拉馈线、更换高增益天线等复杂的额外操作，降低了施工复杂度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。

图1是本实用新型一实施例提供的用电信息采集系统的结构组成框图；

图2是图1所示实施例的用电信息采集系统中本地中继器的其中一种结构组成框图；

图3是图1所示实施例的用电信息采集系统中远程中继器的其中一种结构组成框图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型实施例的目的在于提供一种在能解决移动通信网络信号覆盖范围不足的前提下还能降低施工复杂度的用电信息采集系统，即通过增加一条PLC中继链路，使大客户负控终端、居民用户用电信息采集终端等终端设备能够正常通过移动通信网络上行传送数据，从而提高供电公司信息采集的成功率和完整性。下面结合附图，对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，一实施例提供了一种用电信息采集系统，包括用电信息采集装置100和配电自动化主站200。其中，配电自动化主站200是配电自动化系统的核心部分，主要实现配电网数据采集与监控等基本功能以及配电网拓扑分析应用等扩展功能。用电信息采集装置100布置于终端设备110一侧，并与配电自动化主站200通过移动通信网络进行通信。用电信息采集装置100用于采集终端设备110的用电信息，并通过PLC中继链路和移动通信网络传输至配电自动化主站200。其中，移动通信网络例如为GPRS网络、LTE(Long Term Evolution，长期演进)网络、CDMA(Code Division Multiple Access,码分多址)网络或其它类型。

用电信息采集装置100包括终端设备110、本地中继器120及远程中继器130。其中，终端设备110用于采集用电信息，其可以为大客户负控终端、居民用户用电信息采集终端等。终端设备110与本地中继器120连接。具体的，终端设备110与本地中继器120通过以太网连接。可以理解的是，终端设备110与本地中继器120之间还可以采用其他的连接方式。

本地中继器120还与远程中继器130通过电力载波通讯技术进行通信。因此，本地中继器120与远程中继器130即构成了上述PLC中继链路。远程中继器130还用于通过移动通信网络与配电自动化主站200进行通信。因此，在终端设备110、本地中继器120、远程中继器130、配电自动化主站200之间即可建立一条完整的数据传输链路。同时，远程中继器130所处位置的移动通信网络信号强度能够满足通过移动通信网络与配电自动化主站200进行通信的要求.换言之，远程中继器130所处位置的移动通信网络信号强度大于设定阈值，以保证远程中继器130能够与配电自动化主站200通过移动通信网络进行正常通信。

其中，电力载波通讯技术，即PLC技术，是一种通过电力线进行数据传输的通信技术，其利用现有的电网作为信号的传递介质，使得电网在传输电力的同时还可以进行数据通讯。电力载波通讯技术即插即用，大大提高了生产、工作和生活效率，在很大程度上节约了布线施工成本，只要使用电力的设备均可使用该技术，而且稳定可靠。另外，由于终端设备110的通讯速率较高，因此电力载波通讯技术采用高速的宽带载波技术，示例地：采用1～30MHz的载波频率，传输速率介于1～200Mbps之间，同时采用成熟的DMT(Discrete Multi-Tone，离散多载波)调制方式，从而能够避免出现单一载波可能被干扰的通信阻塞问题。

另外，本地中继器120及远程中继器130均用于对输入信号进行处理并将处理后的信号中继转发。具体的，本地中继器120与远程中继器130各自的作用可以是将各自输入端接收的信号转换为与输出端连接的对象能够接收的信号，从而保证整个数据传输链路能够正常传输数据，即用电信息能够通过本地中继器120利用电力载波通讯技术传输至远程中继器130并由远程中继器130通过移动通信网络发送至配电自动化主站200，从而完成上行通道数据传输，或者配电自动化主站200通过移动通信网络发送的数据能够通过远程中继器130利用电力载波通讯技术传输至本地中继器120并由本地中继器120传输至终端设备110，从而完成下行通道数据传输。

在上行通道数据传输过程中，本地中继器120将终端设备110传输的以太网数据信号转换为PLC数据信号，并将转换后的PLC数据信号通过电力线传送至远程中继器130。之后，远程中继器130将该转换后的PLC数据信号再转换为适于移动通信网络传输的信号(例如为GPRS信号)，再将转换后的信号通过移动通信网络无线发送至配电自动化主站200，至此，本地中继器120与远程中继器130共同完成了上行通道的数据中继转发。

在下行通道数据传输过程中，配电自动化主站200通过移动通信网络向远程中继器130发送移动通信网络信号(例如GPRS信号)，远程中继器130将该移动通信网络信号转换为PLC数据信号，并将转换后的PLC数据信号通过电力线传送至本地中继器120。之后本地中继器120再将该转换后的PLC数据信号转换为相应的以太网数据信号，并将该转换后的以太网数据信号回传至终端设备110，至此，本地中继器120与远程中继器130共同完成了下行通道的数据中继转发。

因此，由于本实施例提供的用电信息采集系统，在移动通信网络信号强度较差的区域和移动通信网络信号强度较强的区域之间建立了一条中继链路(即由本地中继器120与远程中继器130构成的PLC传输链路)，因此在终端设备110所处位置的移动通信网络信号强度较差或者该位置没有移动通信网络信号的情况下，终端设备110可以将用电信息通过本地中继器120传送至远程中继器130，由于远程中继器130所处位置的移动通信网络信号强度能够满足通过移动通信网络与配电自动化主站200进行通信的要求，因此远程中继器130最终能够将用电信息上传至配电自动化主站200，从而解决了移动通信网络覆盖不足的问题，使得位于移动通信网络信号强度较弱或者没有移动通信网络信号的区域的终端设备110，仍然能够与配电自动化主站200保持数据的正常传输，同时也解除了对终端设备110安装位置的范围限制条件，从而能够更好得遵循供电公司的整体规划方案。

另外，在本实施例提供的上述用电信息采集系统中，本地中继器120与终端设备110之间的通信线路即以太网、远程中继器130与配电自动化主站200之间进行通信的移动通信网络，均为原有系统具备的网络，而且由于终端设备110均需要通过电网进行供电，因此本实施例采用PLC技术，无需额外布置其它线路，只需使本地中继器120与远程中继器130之间利用现有的电力线即可相互传输数据，使得电网在正常供电的同时还可以进行数据通信，从而有效规避了拉馈线、更换高增益天线等复杂的额外操作，降低了施工复杂度，同时，只需要采用同一变压器下的电网进行供电即可，环境适用性强。

在其中一个实施例中，终端设备110为大客户负控终端，其用于采集配电房电能量的使用情况。该终端设备110内置以太网通信接口，用于通过以太网与本地中继器120之间传输数据。另外，该终端设备110通过RS485接口采集现场计量电能表的数据，即用电信息。该终端设备110的供电电源为三相交流电。

可以理解的是，终端设备110的具体结构不限于上述情况，只要能够采集用电信息并能与本地中继器120之间有效传输数据即可。

在其中一个实施例中，本地中继器120的结构组成框图如图2所示。本地中继器120包括依次连接的以太网通信模块121、第一控制器122及第一电力载波通信模块123。

其中，以太网通信模块121用于与终端设备110利用以太网进行通信。具体的，以太网通信模块121主要用于对以太网相关的信号进行调制、解调，从而实现以太网的双向信号传输功能。示例地，以太网通信模块121可采用ENC28J60以太网收发芯片，其兼容IEEE 802.3标准，集成了MAC和10BASE-T PHY，内置接收器和冲突抑制电路，支持一个带自动极性检测和校正的10BASE-T端口，支持全双工和半双工模式，使用独立的SPI接口，最高速度可达10Mbps，具有性能优良、使用方便、成本低等优点。

第一电力载波通信模块123用于与远程中继器130利用电力载波通讯技术进行通信。具体的，第一电力载波通信模块123主要用于对电力载波相关的信号进行调制、解调等，从而实现电力载波通讯的信号双向传输功能。示例地，第一电力载波通信模块123可采用Hi-PLC收发芯片，该Hi-PLC收发芯片是基于IEEE1901宽带PLC标准研发的Hi-PLC芯片技术，在通信速率上可达到2Mbps，比传统PLC收发芯片提升了20倍，解决了传统的PLC技术存在的传输速率低、通信可靠性差的问题。另外，该Hi-PLC收发芯片基于通信频段选择和自适应技术，避开了传统的通信噪点，同时可以动态选择质量良好的频段，通信可靠性相比传统PLC技术得到大幅提升。

第一控制器122用于将以太网通信模块121传来的信号进行处理并将处理后的信号传送至第一电力载波通信模块123，或者将第一电力载波通信模块123传来的信号进行处理并将处理后的信号传送至以太网通信模块121。具体的，第一控制器122可以将以太网通信模块121传来的信号转换为适于第一电力载波通信模块123接收的信号，或者将第一电力载波通信模块123传来的信号转换为适于以太网通信模块121接收的信号。其中，第一控制器122可以进行通信协议的转换，从而保证能够实现数据双向传输。

进一步的，请继续参考图2，本地中继器120还包括第一耦合电路124。第一耦合电路124的一端与第一电力载波通信模块123连接，第一耦合电路124的另一端通过电力线与远程中继器130连接。第一耦合电路124为耦合电路，通常具有滤波、蓄能、隔离、阻抗变换等一种或几种功能，通过选用第一耦合电路124，可以提高PLC技术传输的抗干扰能力。

另外，本地中继器120的供电电源为三相交流电，且本地中继器120内设有第一电源模块(图中未示出)。该第一电源模块用于将三相交流电转换为适于本地中继器120内各模块工作的电源，从而对本地中继器120内部的各模块进行供电。

可以理解的是，本地中继器120的组成结构不限于上述情况，只要能够使得终端设备110传送的信号能够通过电力线传输至远程中继器130，且使远程中继器130传送的信号能够传输至终端设备110即可。例如，若第一电力载波通信模块123内部已经具有耦合电路，则无需设置第一耦合电路124。

在其中一个实施例中，远程中继器130的组成结构如图3所示。远程中继器130包括依次连接的第二电力载波通信模块131、第二控制器132及移动通信网络模块133。

其中，第二电力载波通信模块131用于与本地中继器120利用电力载波通讯技术进行通信。具体的，第二电力载波通信模块131主要用于对电力载波通讯相关的信号进行调制、解调，从而实现电力载波通讯的信号双向传输功能。示例地，第二电力载波通信模块131同样可采用Hi-PLC收发芯片，该Hi-PLC收发芯片的性能请参考上一实施例关于第一电力载波通信模块123的相关内容，这里就不再赘述。

移动通信网络模块133用于通过移动通信网络与配电自动化主站200进行通信。具体的，移动通信网络模块133主要用于对移动通信网络相关的信号进行调制、解调，从而实现移动通信网络的信号双向传输功能。示例地，若移动通信网络为GPRS网络，则移动通信网络模块133可以采用GPRS模块M35F芯片。

第二控制器132用于将第二电力载波通信模块131传来的信号进行处理并将处理后的信号传送至移动通信网络模块133，或者将移动通信网络模块133传来的信号进行处理并将处理后的信号传送至第二电力载波通信模块131。具体的，第二控制器132可以将第二电力载波通信模块131传来的信号转换为适于移动通信网络模块133接收的信号，或者将移动通信网络模块133传来的信号转换为适于第二电力载波通信模块131接收的信号。其中，第二控制器132可以进行通信协议的转换，从而保证能够实现双向信号传输。

进一步的，请继续参考图3，远程中继器130还包括移动信号检测模块134。移动信号检测模块134与第二控制器132连接，且该移动信号检测模块134用于检测远程中继器130所处位置的移动通信网络信号强度。具体的，若移动通信网络为GPRS网络，则移动信号检测模块134可以采用GC868芯片。

因此，本实施例能够通过移动信号检测模块134来检测远程中继器130周边移动通信网络的基站信息和信号强度，为现场安装人员提供了数据依据，从而寻找出信号较强的安装位置以安装远程中继器130，使得远程中继器130能够通过移动通信网络与配电自动化主站200保持正常通信，大大提高了施工效率和实际运行的中继效果。

进一步的，请继续参考图3，远程中继器130还包括显示模块135。该显示模块135与第二控制器132连接，并用于显示移动信号检测模块134检测出的移动通信网络信号强度。具体的，显示模块135可以为LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)。其中，显示模块135可以在第二控制器132的控制下显示移动通信网络信号强度。另外，显示模块135还可以显示其它内容，例如基站信息、告警信息。当第二控制器132根据移动信号检测模块134检测的数据判断当前位置的移动通信网络信号强度不满足远程中继器130的通信要求时，可以通过显示模块135显示告警信息，同时显示周边的基站信息，更便于施工人员及时、快速得寻找到适于安装远程中继器130的位置。

进一步的，请继续参考图3，远程中继器130还包括第二耦合电路136。该第二耦合电路136的一端与第二电力载波通信模块131连接，第二耦合电路136的另一端通过电力线与本地中继器120连接。第二耦合电路136为耦合电路，通常具有滤波、蓄能、隔离、阻抗变换等一种或几种功能，通过选用第二耦合电路136，可以提高PLC技术传输的抗干扰能力。

另外，远程中继器130的供电电源为单相交流电，且远程中继器130内设有第二电源模块(图中未示出)。该第二电源模块用于将单相交流电转换为适于远程中继器130内各模块工作的电源，从而对远程中继器130内部的各模块进行供电。

可以理解的是，远程中继器130的组成结构不限于上述情况，只要能够使得配电自动化主站200发送的信号能够通过电力线传输至本地中继器120，且使本地中继器120传送的信号能够通过移动通信网络无线发送至配电自动化主站200即可。例如，若第二电力载波通信模块131内部已经具有耦合电路，则无需设置第二耦合电路136。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。