用于电力系统的信息采集系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于电力系统的信息采集系统。该信息采集系统包括：多个采集站；多个数据采集子系统，数据采集子系统用于按照采集指令的指示采集所在采集站的多个类型的采集信息；多个通信终端，每个通信终端与所在采集站的数据采集子系统连接，通信终端用于转发通过北斗卫星接收到的采集指令至数据采集子系统，并通过北斗卫星发送多种类型的采集信息；应用服务器通过北斗卫星接收各个通信终端发送的多种类型的采集信息；多个数据处理设备通过局域网与应用服务器连接，每个数据处理设备用于处理一种类型的采集信息，其中，局域网与应用服务器间设置有物理隔离网闸。本实用新型解决了相关技术中电能信息采集的实时性较低的技术问题。
【专利说明】
用于电力系统的信息采集系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及电力系统领域，具体而言，涉及一种用于电力系统的信息采集系统。
【背景技术】
[0002]目前，在电网行业数据通信的应用中，主要采用光纤、微波或手机公网(GPRS、3G等)通道进行通信，而对于广大人烟稀少山区、牧区、深山中的峡谷水电站等，其既无光纤通路，也尚无法保证稳定的公网信号覆盖，若在这类地区使用上述通信方式则显不大现实，而新建设通信通道存在着成本高昂、通信架构受限、建设与维护等问题。
[0003]如，在四川省内共有小型水电站3000余座，其中弱信号(无线公网信号较弱或未覆盖地区)的电站有800余座，主要分布在雅安、阿坝、凉山、攀枝花、甘孜等地区，地理位置较为偏僻。另外，在这些地区(以及在其它地区若干地点)，尚有涉及电能量采集业务的其它应用方式同样存在弱信号的情况，影响了对发电、用电信息的及时掌控。
[0004]再如，在青海省内共有600多个自然村庄因通信手段匮乏无法完成自动抄表，需依靠每月一次的人工方式进行走抄，有些村庄甚至开车进去，当天都无法往返。这种方式下不仅数据采集的实时性不强，还极大的浪费了人力物力。
[0005]以上的情况描述的几乎是中国1/3地区的共同需求，其它省份如云南、贵州、新疆、西藏、甘肃等。因此，急需获得一种行之有效的通信通道来解决众多项目的主要通信需求。
[0006]上述的地区信号非常弱或根本没有信号，而且长期得不到解决，从而造成了数据采集的实时性较差，主要包括下述两个方面:一是远方采集设备不能正常工作，数据采集成功率很低，仍然需要人工现场补充抄取，不能满足营销运营管理的要求;二是现有采集设备由于通信通道的瓶颈得不到有效利用，不能及时传输信息，还造成了设备闲置资源浪费。
[0007]针对相关技术中电能信息采集的实时性较低的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型实施例提供了一种用于电力系统的信息采集系统，以至少解决相关技术中电能信息采集的实时性较低的技术问题。
[0009]根据本实用新型实施例，提供了一种用于电力系统的信息采集系统，该信息采集系统包括:多个采集站;多个数据采集子系统，每个数据采集子系统设置在对应的采集站，数据采集子系统用于按照采集指令的指示采集所在采集站的多个类型的采集信息；多个通信终端，每个通信终端设置在对应的采集站，与所在采集站的数据采集子系统连接，通信终端用于转发通过北斗卫星接收到的采集指令至数据采集子系统，并通过北斗卫星发送多种类型的采集信息；应用服务器，通过北斗卫星接收各个通信终端发送的多种类型的采集信息;多个数据处理设备，多个数据处理设备通过局域网与应用服务器连接，每个数据处理设备用于处理一种类型的采集信息，其中，局域网与应用服务器间设置有物理隔离网闸。
[0010]进一步地，数据采集子系统包括至少两个类型的采集装置，每个类型的采集装置用于采集一种类型的采集信息。
[0011 ]进一步地，至少两个类型的采集装置包括下述至少之二:用于采集所在采集站的图像信息的图像采集设备、用于采集目标对象的用电量或者发电量的电能数据采集表、用于监测所在采集站的火灾状况的灾情监控装置、用于监测所在采集站的气象状况的气象监控装置、用于检测目标对象的温度的温度检测器以及用于检测目标对象的位移变化量的位移检测器，其中，目标对象位于采集站内。
[0012]进一步地，采集装置通过网口、RS232、RS422以及RS485中的任一连接方式与通信终端连接。
[0013]进一步地，图像采集设备包括摄像机和定时器，摄像机按照采集指令的指示采集图像信息或在间隔时间达到预设时间时采集图像信息。
[0014]进一步地，电能数据采集表包括载波电能表。
[0015]进一步地，该采集系统还包括多个存储设备，多个存储设备分别与应用服务器连接，多个存储设备用于存储应用服务器接收到的多种类型的采集信息，其中，多个存储设备采用分布式文件存储系统。
[0016]进一步地，通信终端内设置有加密芯片，加密芯片用于按照多个预设加密算法中的至少之二对多个类型的采集信息进行至少两轮加密;该信息采集系统还包括用于插入数据处理设备的证书U盘，证书U盘保存有用于对加密的采集信息进行解密的解密文件。
[0017]进一步地，信息采集系统还包括展示装置，展示装置与数据处理设备连接，展示装置用于对预设时间段内的采集信息进行图形化展示。
[0018]进一步地，信息采集系统还包括设置在各个采集站的太阳能发电板和蓄电池，蓄电池分别与所在采集站的通信终端和数据采集子系统连接，蓄电池用于为所在采集站的通信终端和数据采集子系统供电。
[0019]在本实用新型实施例中，信息采集系统包括多个采集站、多个数据采集子系统、多个通信终端、应用服务器以及多个数据处理设备;每个数据采集子系统设置在对应的采集站，数据采集子系统用于按照采集指令的指示采集所在采集站的多个类型的采集信息;每个通信终端设置在对应的采集站，与所在采集站的数据采集子系统连接，通信终端用于转发通过北斗卫星接收到的采集指令至数据采集子系统，并通过北斗卫星发送多种类型的采集信息;应用服务器通过北斗卫星接收各个通信终端发送的多种类型的采集信息；多个数据处理设备通过局域网与应用服务器连接，每个数据处理设备用于处理一种类型的采集信息，其中，局域网与应用服务器间设置有物理隔离网闸，通过将采集的信息及时地通过北斗卫星传输至主站进行处理，从而解决了相关技术中电能信息采集的实时性较低的技术问题，实现了对采集信息的实时传输的技术效果。
【附图说明】
[0020]此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0021]图1是根据本实用新型实施例的用于电力系统的信息采集系统的示意图。
【具体实施方式】
[0022]为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
[0023]需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列电子元件或电气元件的系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些电子元件或电气元件，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些系统、产品或设备固有的其它电子元件或电气元件。
[0024]首先，在对本实用新型实施例进行描述的过程中出现的部分名词或术语适用于如下解释:
[0025]376.1规约:全称0/60胃376.1-2009规约，《电力用户用电信息采集系统通信协议:主站与采集终端通信协议》，能根据用户配置要求，主动向集中器进行各类电力集抄数据的召唤。
[0026]FPGA:Field Programmable Gate Array，即现场可编程门阵列，可用于进行电路涉及、IC设计验证等。
[0027]TCP/IP transmiss1n Control Pro toco I/Internet Protocol，传输控制协议 /因特网互联协议，是互联网的基本通信协议。
[0028]根据本实用新型实施例，提供了一种用于电力系统的信息采集系统的实施例，需要说明的是，图1是根据本实用新型实施例的用于电力系统的信息采集系统的示意图，如图1所示，该信息采集系统包括:多个采集站11、多个数据采集子系统12、多个通信终端13、应用服务器15以及多个数据处理设备16。
[0029]多个数据采集子系统12中的每个数据采集子系统设置在对应的采集站，数据采集子系统用于按照采集指令的指示采集所在采集站的多个类型的采集信息。
[0030]多个通信终端13中的每个通信终端设置在对应的采集站，与所在采集站的数据采集子系统连接，通信终端用于转发通过北斗卫星14接收到的采集指令至数据采集子系统，并通过北斗卫星发送多种类型的采集信息。
[0031]应用服务器15通过北斗卫星14接收各个通信终端发送的多种类型的采集信息。
[0032]多个数据处理设备16通过局域网17与应用服务器15连接，每个数据处理设备用于处理一种类型的采集信息，其中，局域网17与应用服务器15间设置有物理隔离网闸18。
[0033]通过上述实施例，通过在采集站设置数据采集子系统和通信终端，通信终端与所在采集站的数据采集子系统连接，通信终端转发通过北斗卫星接收到的采集指令至数据采集子系统，数据采集子系统按照采集指令的指示采集所在采集站的多个类型的采集信息，通信终端通过北斗卫星发送多种类型的采集信息至应用服务器，通过局域网与应用服务器相连的多个数据处理设备对多种类型的采集信息进行处理，其中，每个数据处理设备用于处理一种类型的采集信息，局域网与应用服务器间设置有物理隔离网闸，通过将采集的信息及时地通过北斗卫星传输至主站进行处理，从而解决了相关技术中电能信息采集的实时性较低的技术问题，实现了对采集信息的实时传输的技术效果。
[0034]需要说明的是，北斗卫星系统建成后由3颗GEO卫星(即静止轨道卫星)和多颗Non-GEO卫星(S卩非静止轨道卫星)组成，目前已实现亚太地区信号覆盖，未来将覆盖全球。其通信特点如下:通常有两颗以上卫星交叉覆盖，信道冗余配置，保证了通信信道的稳定性;不受地形环境和气候限制，具备无通信盲区特点；北斗卫星具备双向通信功能，可采用短报文方式实现数据通信;安全加密性好，用户数据不受干扰、不易受损;传输频度按照用户需求区分，实时性较好。
[0035]需要进一步说明的是，北斗通信终端同时支持两种工作模式:一是主站端使用北斗指挥机进行主动数据召唤的模式;二是北斗终端主动向采集装置召唤数据，并将采集装置采集的数据主动上送到主站的工作模式。在北斗通信终端中，植入有国网的376.1规约，以向采集装置进行数据召唤，并将召唤的各项数据主动上送到主站系统，另外，北斗通信终端还能实现如下功能:将国网用电信息通信协议包嵌入北斗通信协议中，实现协议转换;大数据的长报文自动拆包、组包处理；可远程修改数据采集参数和程序升级；与北斗卫星链接，实现全天候、无障碍实时通信。
[0036]由于北斗通信支持的报文长度有限(目前要保持流畅通信需保持单报文长度不超过100字节)，因此，对通信上遇到较大的数据包时需进行拆包，即通常在单报文数据长度超过100字节时，通信终端将按照单帧报文100字节的大小进行拆包，并重新组包，如，当现场抄表装置将长度为1000字节的数据帧上送给通信终端时，通信终端将数据帧拆分成10个100字节的子包，并利用北斗通信链路，逐一上送给北斗通信前置机(即应用服务器)，北斗通信前置机在收完10个子包后，进行重新组包，还原成原数据包格式并送至主站。
[0037]为了对数据进行缓冲，设置有前置应用服务器组，在这种配置方案下，主站的请求由前置服务器自己响应，其命令报文不再转发到厂站端，同时，应用服务器以循环轮询方式不断向各个采集站的通信终端请求电能量数据，并将接收到的数据保存前置机本地。前置应用服务器需要完成以下五方面功能:按照国网的376.1抄表规约，接收每个采集站的采集装置上送的各项数据，并保存在前置机端的数据库中；按照国网的376.1抄表规约，模拟采集站的采集装置与主站保持TCP/IP实时连接，当主站进行数据请求时，从本地的前置应用服务器的数据库中读取最新的数据，上送给主站系统(即由上述多个数据处理设备等组成的系统)进行处理；由于应用服务器与北斗卫星之间的通信需要遵循国家测绘局颁布的北斗通信协议，与主站、与终端之间的通信需要遵循国网公司颁布的相关通信协议，因此，应用服务器需要实现北斗通信协议和相关通信协议的实时规约转换;需要实现长报文的拆包解包。
[0038]在上述实施例中，数据采集子系统包括至少两个类型的采集装置，每个类型的采集装置用于采集一种类型的采集信息。
[0039]为了满足需求，现场采集装置利用北斗卫星这条通信链路，实现与主站之间的数据透传。每个站点配置有一个数据采集子系统，每个数据采集子系统可以包括1-10台采集装置，每个站点配置一套北斗通信终端，实现远程数据采集和传输。需要说明的是，当站点集装置超过10台时，由于北斗通信技术的特殊性，可以增加一套北斗通信终端。
[0040]可选地，至少两个类型的采集装置包括下述至少之二:用于采集所在采集站的图像信息的图像采集设备、用于采集目标对象的用电量或者发电量的电能数据采集表、用于监测所在采集站的火灾状况的灾情监控装置、用于监测所在采集站的气象状况的气象监控装置、用于检测目标对象的温度的温度检测器以及用于检测目标对象的位移变化量的位移检测器，其中，目标对象位于采集站内。
[0041]为了便于对数据进行采集，上述的电能数据采集表包括载波电能表。
[0042]上述的图像采集设备可以实时采集站点的图像，主站端的数据处理设备通过图像处理算法从图形中识别出电量数据、灾情数据、气象数据、位移数据等，以对电能数据采集表、灾情监控装置、气象监控装置、位移检测器等采集到的数据进行验证;另外，在电能数据采集表、灾情监控装置、气象监控装置、位移检测器等出现问题时，可以通过图像采集设备来获取出现问题的采集装置需要采集的数据。
[0043]需要说明的是，为了便于与不同类型的采集装置进行通讯，北斗通信终端(即上述的通信终端)兼容主流的通讯方式，采集装置可通过网口、RS232、RS422以及RS485中的任一连接方式与通信终端连接。
[0044]通过上述实施例，北斗卫星导航系统可以在服务区域内任何时间、任何地点，为用户提供双向短报文通信服务，从而可以克服现有的移动通信和无线电台通信的覆盖范围有一定的局限性的缺陷，成功解决了偏远地区数据通信的难题。
[0045]在一个可选的实施例中，图像采集设备包括摄像机和定时器，摄像机按照采集指令的指示采集图像信息或在间隔时间(即两次采集之间的时间)达到预设时间时采集图像信息。摄像机可以定时(即间隔时间达到预设时间时)上传采集到的图像信息，也可以在接收到指令时上传，如在各个设备工作正常时，接收到指令时上传信息，在有异常情况发生时，每10秒上传一次，以便于对异常情况进行处理。
[0046]在另一个可选的实施例中，为了对采集到的数据进行缓存，采集系统还可以包括多个存储设备，多个存储设备分别与应用服务器连接，多个存储设备用于存储应用服务器接收到的多种类型的采集信息，其中，多个存储设备采用分布式文件存储系统。
[0047]为了提高数据传输的安全性，通信终端内设置有加密芯片，加密芯片用于按照多个预设加密算法(如MD5算法加密、RSA算法加密、DES算法加密)中的至少之二对多个类型的采集信息进行至少两轮加密，每个加密算法对应于一轮加密;信息采集系统还包括用于插入数据处理设备的证书U盘，证书U盘保存有用于对加密的采集信息进行解密的解密文件。加密芯片为FPGA芯片，芯片内写有多种加密算法，在对信息进行处理时，由于FPGA芯片的并行处理能力极强，因此，可以同时对大量数据进行处理，主要是数据进行至少两轮加密，最好是进行三或五轮加密，并将加密轮数和加密算法的信息写入加密后的数据包，这样，在数据处理设备即可采用对应的解密算法(记录在解密文件中)进行解密，从而可以提高数据传输的安全性。
[0048]在数据处理设备对信息进行处理之后，还可以通过与数据处理设备连接的展示装置对预设时间段内的采集信息进行图形化展示。如对两个小时内的信息进行展示，以使工作人员准确了解设备的运行状况、用电信息、气象信息等。
[0049]—般的通信终端和采集装置与采集站采用同一供电电源，即在采集站出现故障时，通信终端和采集装置可能因为电源问题而不能工作，为了解决该问题，本申请的采集站与通信终端等采用不同的供电源，具体地，本申请的信息采集系统还可以包括设置在各个采集站的太阳能发电板和蓄电池，蓄电池分别与所在采集站的通信终端和数据采集子系统连接，蓄电池用于为所在采集站的通信终端和数据采集子系统供电。
[0050]另外，本申请的信息采集系统还在通信终端和采集装置上设置有报警装置，在采集对象出现故障(如出现火灾、高温、漏电等)时，进行自动报警，以提示工作人员，避免出现人员损伤，同时避免路人因为靠近而受伤，另外还能提醒工作人员采取人工报警或者切断电源等操作;为了对故障进行预处理，还在采集装置上设置有故障分析装置(主要由存储有常见故障的存储器和用于对故障数据进行分析的单片机组成)，以在出现故障时，将故障数据与预存数据，并通过自动报警装置进行故障播报，已提醒工作人员或者路人进行对应的处理，以避免出现更严重的故障。
[0051]在上述实施例中，北斗卫星系统目前对民用完全免费，暂无需像租赁手机公网那样每月支付月租费用，因此，其只需一次性投入，而无需持续投资;在后期的运行维护中，如出现设备故障，只需对设备本身进行故障诊断，无需向其它通信链路一样，需要判断复杂的通路问题。
[0052]上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0053]在本实用新型的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
[0054]本实用新型所要保护的信息采集系统以及构成该信息采集系统的各个组件都是一种具有确定形状、构造且占据一定空间的实体产品。例如，通信终端、服务器、数据处理设备、采集装置等都是可以独立运行的、具有具体硬件结构的计算机设备、终端或服务器。
[0055]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种用于电力系统的信息采集系统，其特征在于，包括: 多个米集站； 多个数据采集子系统，每个所述数据采集子系统设置在对应的采集站，所述数据采集子系统用于按照采集指令的指示采集所在采集站的多个类型的采集信息； 多个通信终端，每个所述通信终端设置在对应的采集站，与所在采集站的所述数据采集子系统连接，所述通信终端用于转发通过北斗卫星接收到的所述采集指令至所述数据采集子系统，并通过北斗卫星发送多种类型的所述采集信息； 应用服务器，通过北斗卫星接收各个所述通信终端发送的多种类型的所述采集信息； 多个数据处理设备，多个所述数据处理设备通过局域网与所述应用服务器连接，每个所述数据处理设备用于处理一种类型的所述采集信息，其中，所述局域网与所述应用服务器间设置有物理隔离网闸。2.根据权利要求1所述的信息采集系统，其特征在于，所述数据采集子系统包括至少两个类型的采集装置，每个类型的所述采集装置用于采集一种类型的采集信息。3.根据权利要求2所述的信息采集系统，其特征在于，所述至少两个类型的采集装置包括下述至少之二:用于采集所在采集站的图像信息的图像采集设备、用于采集目标对象的用电量或者发电量的电能数据采集表、用于监测所在采集站的火灾状况的灾情监控装置、用于监测所在采集站的气象状况的气象监控装置、用于检测所述目标对象的温度的温度检测器以及用于检测所述目标对象的位移变化量的位移检测器，其中，所述目标对象位于所述采集站内。4.根据权利要求3所述的信息采集系统，其特征在于，所述采集装置通过网口、RS232、RS422以及RS485中的任一连接方式与所述通信终端连接。5.根据权利要求3所述的信息采集系统，其特征在于，所述图像采集设备包括摄像机和定时器，所述摄像机按照采集指令的指示采集所述图像信息或在间隔时间达到预设时间时米集所述图像?目息。6.根据权利要求3所述的信息采集系统，其特征在于，所述电能数据采集表包括载波电能表。7.根据权利要求1至6中任意一项所述的信息采集系统，其特征在于，所述采集系统还包括多个存储设备，多个所述存储设备分别与所述应用服务器连接，多个所述存储设备用于存储所述应用服务器接收到的多种类型的所述采集信息，其中，所述多个存储设备采用分布式文件存储系统。8.根据权利要求7所述的信息采集系统，其特征在于， 所述通信终端内设置有加密芯片，所述加密芯片用于按照多个预设加密算法中的至少之二对多个类型的所述采集信息进行至少两轮加密； 所述信息采集系统还包括用于插入所述数据处理设备的证书U盘，所述证书U盘保存有用于对加密的所述采集信息进行解密的解密文件。9.根据权利要求8所述的信息采集系统，其特征在于，所述信息采集系统还包括展示装置，所述展示装置与所述数据处理设备连接，所述展示装置用于对预设时间段内的所述采集信息进行图形化展示。10.根据权利要求9所述的信息采集系统，其特征在于，所述信息采集系统还包括设置在各个采集站的太阳能发电板和蓄电池，所述蓄电池分别与所在采集站的通信终端和数据采集子系统连接，所述蓄电池用于为所在采集站的通信终端和数据采集子系统供电。
【文档编号】G06Q50/06GK205486249SQ201620112197
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年2月3日
【发明人】孙少华, 杨林慧, 孙晓东, 李卫, 邸上, 白晓彤, 李潇, 齐花
【申请人】国家电网公司, 国网青海省电力公司, 国网青海省电力公司信息通信公司