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
【专利摘要】本发明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。
【专利说明】
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
技术领域
[0001]本发明涉及通信技术领域，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。
【背景技术】
[0002]目前，在电力监测系统中，采用的一般是电力线载波、光纤、GPRS/⑶MA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。
[0003]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:
[0004]I)电力用户用电信息采集系统的Q/OTW_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；
[0005]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；
[0006]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。
[0007]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。
【发明内容】
[0008]本发明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。
[0009]为达成上述目的，本发明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:
[0010]电表，采集电力数据信息；
[0011]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；
[0012]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；
[0013]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；
[0014]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。
[0015]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:
[0016]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；
[0017]串口电平转换单元与处理单元交互连接；
[0018]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；
[0019]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；
[0020]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。
[0021]本发明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:
[0022]登录环节包括:
[0023]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；
[0024]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；
[0025]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；
[0026]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；
[0027]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；
[0028]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；
[0029]步骤1-7:集中器收到确认报文，与主站建立连接；
[0030]数据采集环节包括:
[0031]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；
[0032]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；
[0033]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；
[0034]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；
[0035]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；
[0036]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；
[0037]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；
[0038]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；
[0039]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。
[0040]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:
[0041]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；
[0042]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，
[0043]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;
[0044]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;
[0045]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，
[0046]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；
[0047]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；
[0048]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，
[0049]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；
[0050]如果主站侧连接正常，则保持集中器侧的正常连接；
[0051]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；
[0052 ] 主站侧确认连接是否断开的处理包括下列步骤:
[0053]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，确认连接是否断开；
[0054]步骤4-2:主站收到来自主站侧北斗通信终端的心跳报文，主站回复确认报文，执行步骤4-1 ；
[0055]步骤4-3:当主站侧北斗通信终端连续发送3次心跳报文，都没有在响应时间内收到来自主站的确认报文，主站侧北斗通信终端则会判断当前连接中断。
[0056]进一步，在上述登录环节、数据采集环节和心跳环节中，所述集中器侧北斗通信终端与主站侧北斗通信终端的北斗短报文的传输均包括编码环节、解码环节和反馈环节，其中:
[0057]编码环节包括:
[0058]步骤5-1:对待发送的北斗短报文进行分割，使得分割的每一个子报文满足北斗一代短报文通信的通信容量；
[0059]步骤5-2:将分割后的每个子报文的包头加上数位标识位，用来标识每个子报文的唯一性和确保北斗短报文的可靠通信，标识位包括:
[0060]a.子报文总数标识，用来标识长报文总共被拆分成的子报文数；
[0061 ] b.子报文ID，用来指定本子报文在原长报文所有拆分的子报文中的唯一ID，用顺序阿拉伯数字表示；
[0062]解码环节包括:
[0063]步骤6-1:接收端保存接收到的所有北斗短报文；
[0064]步骤6-2:对收到的北斗短报文进行解析，并检查子报文包头的标识位，当子报文ID等于子报文总数标识时，检查收到的各个子报文的子报文ID，执行反馈环节，如果收到了全部的子报文，则去除包头，按照子报文ID顺序重组，还原为长报文；
[0065]反馈环节包括:
[0066]步骤7-1:检查收到的各个子报文的子报文ID，如果子报文ID没有缺少，执行步骤
7-2，否则执行7-3;
[0067]步骤7-2:向发送端回复ACK报文，确认全部收到，不用重新发送，并返回步骤7-1;
[0068]步骤7-3:向发送端返回ACK报文，反馈丢失的子报文数目及其相应的子报文ID;
[0069]步骤7-4:发送端在收到ACK报文后，如果接收端确认全部收到，则通信结束;如果有丢失子报文，则根据相应的子报文ID，重新发送丢失的子报文;进一步，其中所述ACK报文包括:
[0070]a.ACK标识:用来与其他报文进行区分；
[0071]b.丢失的子报文总数:发送端用来检查是否需要重新发送，以及需要重新发送的子报文数；
[0072]c.丢失的子报文ID:如果丢失的报文总数为0，那么就没有丢失的子报文ID，否则，
发送端用来确定需要重新发送的是哪些子报文。
[0073]本发明的有益效果在于:实现了长报文增强、通信频度自适应，并且保障了北斗通信的可靠性
【附图说明】
[0074]图1是基于北斗短报文的电力数据采集传输系统的示意图；
[0075]图2是图1中集中器侧和主站侧北斗通信终端的示意图；
[0076]图3是基于北斗短报文的电力数据采集传输方法的流程图；
[0077]图4是加入北斗短报文的心跳环节时序图；
[0078]图5是376.1协议帧格式；
[0079]图6是北斗长报文可靠通信协议的示意图；
[0080]图7是基于北斗短报文的电力数据采集传输系统中描述的北斗短报文发送和接收流程示意图。
【具体实施方式】
[0081]为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
[0082]如图1所示，本发明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，该系统包括: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(服务器)。其中:
[0083]多个电表通过RS485与集中器连接，集中器与集中器侧北斗通信终端通过以太网口连接，集中器侧北斗通信终端通过北斗卫星传输信道与主站侧北斗通信终端连接，主站侧北斗通信终端与主站(服务器)通过以太网口连接；
[0084]集中器向集中器侧北斗通信终端发送登录报文，集中器侧北斗通信终端回复确认报文，集中器和集中器侧北斗通信终端建立连接；
[0085]主站侧北斗通信终端向主站发送登录报文，主站回复确认报文，主站侧北斗通信终端与主站建立连接；
[0086]主站，查询电力数据信息，向主站侧北斗通信终端发送用376.1协议封装的查询报文；
[0087]主站侧北斗通信终端，收到376.1协议查询报文后，进行解析、处理并且封装成北斗短报文，通过北斗卫星的传输信道发送给集中器侧北斗通信终端；
[0088]集中器侧北斗通信终端，收到北斗短报文后，进行解析、处理并且用376.1协议重新封装成查询报文，将封装好的查询报文发送给集中器；
[0089]集中器，收到查询报文后，根据查询报文中的要查询的电力数据，向与之连接的电表发送查询命令；
[0090]电表，收到查询命令后，将电力数据信息发送给集中器；
[0091]集中器，收到电表发送过来的电力数据后，将其封装成376.1协议报文格式，发送给集中器侧北斗通信终端；
[0092]集中器侧北斗通信终端，收到376.1协议数据报文后，进行解析、处理并且封装到北斗4.0协议报文中，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；
[0093]主站侧北斗通信终端，对收到的北斗数据报文进行解析、处理并且封装到376.1协议数据报文中，发送给中主站；
[0094]主站，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；
[0095]主站，对收到的各地各时间段的用电数据，可以进行数据挖掘，得到更加有意义的数据，为设立发电站的地域选择，分时段收费的时段选择都具有十分重要的意义。
[0096]如图2所示，北斗通信终端包括:处理单元、以太网单元、北斗通信单元、串口电平转换单元和电源单元。
[0097]在本实施列中，处理单元采用的是意法半导体公司的STM32F103C8T6，以太网单元采用的是美国微芯科技公司的ENC28J60，北斗通信单元采用的是北斗星通的BDM915。
[0098]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(服务器)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，将AC220V转换为DC12V、DC5V和DC3.3V。
[0099]本电力数据采集系统通信的具体步骤分为:登录环节、数据采集环节和心跳环节。
[0100]如图3所示，本发明另提出一种基于北斗短报文的电力数据采集传输方法，具体包括:登录环节、数据采集环节和心跳环节。
[0101]登录环节:
[0102]步骤一: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；
[0103]步骤二: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；
[0104]步骤三: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；
[0105]步骤四: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；
[0106]步骤五: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；
[0107]步骤六: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；
[0108]步骤七:集中器收到确认报文，与主站建立连接；
[0109]数据采集环节:
[0110]步骤一: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；
[0111]步骤二: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；
[0112]步骤三: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；
[0113]步骤四::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；
[0114]步骤五: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；
[0115]步骤六: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；
[0116]
[0117]步骤七: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；
[0118]步骤八: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；
[0119]步骤九:主站收到电力数据报文，便获得了所需要的电力数据信息。
[0120]心跳环节:
[0121]由于典型电力信息采集传输系统的响应时间是在秒级的，而当利用北斗短报文时，响应时间都是10秒级的，这就会造成通彳目双方认为通彳目超时出错。尤其是在心跳环节时，一旦第一次心跳报文没有在响应时间内得到响应，那么在接下的两次心跳以及登录都不会得到响应，因为北斗短报文通信的间隔是60s，而心跳和登录的响应时间时限一般在几秒数量级(比如8s)，这时将会使系统误认为连接已经中断，系统则将不会进行数据通信，如图4。
[0122]而基于北斗短报文的电力数据采集传输处理系统，将会采用如下方法，避免这种超时带来的问题。
[0123]步骤一: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；
[0124]步骤二:集中器侧北斗通信终端收到来自集中器的心跳报文，
[0125]集中器侧北斗通信终端会向集中器回复确认报文，执行步骤一；
[0126]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，执行步骤三；
[0127]步骤三: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，
[0128]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；
[0129]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；
[0130]步骤四: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，
[0131]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；
[0132]如果主站侧连接正常，则保持集中器侧的正常连接；
[0133]步骤五: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，将会向主站重新发起连接。
[0134]同样，主站侧北斗通信终端，在等待时间超时，也会向主站发送心跳报文，确保与主站的连接正常，步骤与上述相似，如图3。
[0135]由于376.1协议数据报文长度过长，而北斗4.0数据报文的长度最多只有78个字节，所以要对376.1协议数据报文进行有效的解析。如图5所示的376.1协议数据报文的报文结构，需要解析出的是链路用户数据以及地址域，其他的字节是用来判断的依据，并不需要封装子北斗短报文中。
[0136]由于北斗短报文通信是不可靠通信，所以需要增加一种可靠通信协议来保证通信的可靠性，如图6。可靠通信的具体步骤分为:编码环节、解码环节和反馈环节。
[0137]编码环节:
[0138]步骤一:对待发送的数据进行分割，使得分割的每一个子报文都能满足北斗一代短报文通信的通信容量；
[0139]步骤二:在分割后的每个子报文的包头加上数位标识位，用来标识每个子报文的唯一性和确保北斗报文的可靠通信，标识位包括:
[0140]a.子报文总数标识，用来标识长报文总共被拆分成的子报文数；
[0141 ] b.子报文ID，用来指定本子报文在原长报文所有拆分的子报文中的唯一ID，用顺序阿拉伯数字表示。
[0142]解码环节:
[0143]步骤一:接收端保存接收到的所以北斗短报文；
[0144]步骤二:对收到的北斗短报文进行解析，并检查子报文包头的标识位，当子报文ID等于子报文总数标识时，检查收到的各个子报文的子报文ID，执行反馈环节，如果收到全部的子报文，则去除包头，按照子报文ID顺序重组，还原为长报文；
[0145]反馈环节包括:
[0146]步骤一:检查收到的各个子报文的子报文ID，如果子报文ID没有缺少，执行步骤二，否则执行步骤三；
[0147]步骤二:向发送端回复ACK报文，确认全部收到，不用重新发送，并返回步骤一；
[0148]步骤三:向发送端返回ACK报文，反馈丢失的子报文数目及其相应的子报文ID;
[0149]步骤四:发送端在收到ACK报文后，如果接收端确认全部收到，则通信结束;如果有丢失子报文，则根据相应的子报文ID，重新发送丢失的子报文；；
[0150]其中ACK报文包括:
[0151 ] ACK标识:用来与其他报文进行区分；
[0152]a.丢失的报文总数:发送端用来检查是否需要重新发送，以及需要重新发送的子报文数；
[0153]b.丢失的子报文ID:如果丢失的报文总数为0，那么就没有丢失的子报文ID，否则，发送端用来确定需要重新发送的是哪些子报文；
[0154]发送端和接收端在子报文传输过程中出现的子报文种丢失情况可以概括为3种:
[0155]第一种，接收端子报文ID与子报文总数标识相等的子报文收到，丢失的是其他子报文；
[0156]第二种，接收端子报文ID与子报文总数标识相等的子报文丢失；
[0157]第三种，接收端发送给发送端的ACK报文丢失；
[0158]对于上述三种报文丢失情况，通过以下机制进行处理:
[0159]对于第一种情况，接收端收到拆分后子报文的最后一个报文，即可用判断出发送端发送完毕，检查收到的子报文ID，给发送端返回ACK报文，发送端通过解析ACK报文中的丢失的子报文ID，重新发送这些ID的子报文；
[0160]对于第二种情况，由于接收端没有收到子报文ID与子报文总数标识相等的子报文，所以接收端无法判断发送端是否发送完毕，而默认发送端没有发送完毕，从而不会向发送端返回ACK报文，而发送端认为自己已经发送完毕，所以在等到接收端返回的ACK报文，此时发送端和接收端都会进入等待状态，为了避免这种情况，在发送端设立一个超时机制，即:发送端在发送完最后一个子报文后，启动一个60秒的定时器，如果定时器计时结束，还没有收到从接受端返回的ACK报文，则重新发送最后一个子报文；
[0161]对于第三种情况，由于丢失的是接收端返回的ACK报文，即发送端进入等待状态，同样按照第二种情况中的超时机制，定时器计时结束后，向接收端重新发送最后一个子报文，接收端收到后，重新返回ACK报文；
[0162]进一步，集中器侧北斗通信终端，还有告警功能，当电表、集中器或者电路等方面发生故障导致电力数据采集不到的时候，集中器侧北斗通信终端会主动向主站发送告警报文，并且在告警报文中加入发生故障所在地的地理位置信息，便于主站的及时发现故障，合理安排靠近人员前去维修。
[0163]主站(服务器)，可以对收到的电力数据信息进行存储和分析，用于比较不同区域、时间上的用电差异，对发电站建设、分时收费等重大决策都有十分重要的参考意义。
[0164]虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
【主权项】
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.—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，确认连接是否断开； 步骤4-2:主站收到来自主站侧北斗通信终端的心跳报文，主站回复确认报文，执行步骤 4-1 ； 步骤4-3:当主站侧北斗通信终端连续发送3次心跳报文，都没有在响应时间内收到来自主站的确认报文，主站侧北斗通信终端则会判断当前连接中断。4.根据权利要求3所述的电力数据采集传输处理方法，其特征在于，在上述登录环节、数据采集环节和心跳环节中，所述集中器侧北斗通信终端与主站侧北斗通信终端的北斗短报文的传输均包括编码环节、解码环节和反馈环节，其中: 编码环节包括: 步骤5-1:对待发送的北斗短报文进行分割，使得分割的每一个子报文满足北斗一代短报文通信的通信容量； 步骤5-2:将分割后的每个子报文的包头加上数位标识位，用来标识每个子报文的唯一性和确保北斗短报文的可靠通信，标识位包括: a.子报文总数标识，用来标识长报文总共被拆分成的子报文数； b.子报文ID，用来指定本子报文在原长报文所有拆分的子报文中的唯一ID，用顺序阿拉伯数字表示； 解码环节包括: 步骤6-1:接收端保存接收到的所有北斗短报文； 步骤6-2:对收到的北斗短报文进行解析，并检查子报文包头的标识位，当子报文ID等于子报文总数标识时，检查收到的各个子报文的子报文ID，执行反馈环节，如果收到全部的子报文，则去除包头，按照子报文ID顺序重组，还原为长报文； 反馈环节包括: 步骤7-1:检查收到的各个子报文的子报文ID，如果子报文ID没有缺少，执行步骤7-2，否则执行7-3; 步骤7-2:向发送端回复ACK报文，确认全部收到，不用重新发送，并返回步骤7-1; 步骤7-3:向发送端返回ACK报文，反馈丢失的子报文数目及其相应的子报文ID; 步骤7-4:发送端在收到ACK报文后，如果接收端确认全部收到，则通信结束;如果有丢失子报文，则根据相应的子报文ID，重新发送丢失的子报文。5.根据权利要求4所述的电力数据采集传输处理方法，其特征在于，其中所述ACK报文包括: a.ACK标识:用来与其他报文进行区分； b.丢失的子报文总数:发送端用来检查是否需要重新发送，以及需要重新发送的子报文数； c.丢失的子报文ID:如果丢失的报文总数为O，那么就没有丢失的子报文ID，否则，发送端用来确定需要重新发送的是哪些子报文。
【文档编号】H04W28/06GK106059848SQ201610296376
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月6日
【发明人】王健, 周东杰, 赵建梁, 李文峰
【申请人】南京大学