一种用电信息同步采集的方法及系统.pdf

本发明涉及电力系统抄表领域，尤其涉及一种用电信息同步采集的方法及系统。通过将信道进行划分，集中器在第一信道集进行集抄，IHD在第二信道集和第三信道集进行传输，因此二者不在同一信道集，相互不受影响，另外对多个信道同时进行监听，根据预设时长在多个信道之间跳转，提高信息采集效率，在此同时采用IHD优先为原则，当二者同时被监听到时，IHD优先，当集中器在采集数据时监听到IHD，则放弃采集数据，切换至IHD，从而提升IHD和集中器同步操作一次的成功率。

权利要求书1.  一种用电信息同步采集的方法，其特征在于，包括： S100、将信道划分为3个信道集，分别为第一信道集、第二信道集和第三 信道集；所述第一信道集包括多个信道，用于组网时集抄使用；所述第二信道 集为单个信道，用于IHD端发送前导包；所述第三信道集为单个信道，用于IHD 端发送应用包； S200、监听多个信道，根据预设时长在多个信道之间跳转，若优先监听到 组网集抄，则对第一信道集的多个信道进行数据采集，若在数据采集过程中时， 监听到IHD端的前导包，则响应IHD端的前导包，丢弃对第一信道集的多个信 道所采集的数据；若同时监听到组网集抄和IHD端的前导包，则优先响应IHD 端的前导包； S300、若监听到IHD端的前导包，判断所述前导包所携带的地址是否与电 表端自身的地址相同，若地址相同，则切换至发送应用包的信道接收应用包， 若地址不相同，则丢弃所述前导包，返回步骤S200。 2.  根据权利要求1所述的用电信息同步采集的方法，其特征在于，所述步 骤S200还包括：在无线模块的发射机发送数据包时，将所述数据包的前导码进 行延伸，延伸至覆盖跳频间隔的时长；所述前导包为短字节的前导码加上电表 表号。 3.  根据权利要求1所述的用电信息同步采集的方法，其特征在于，所述步 骤S200还包括自组网流程，所述自组网流程分为4个阶段，分别为广播参数阶 段、路径搜索阶段、数据采集阶段和网络维护阶段； 所述广播参数阶段为：将属于本网络的所有电表端的无线模块切换到指定 的工作信道； 所述路径搜索阶段为：集中器的无线模块通过遍历表号档案中的每一个表 的邻居节点信息，建立集中器与每台本网络的电表端的通信中继关系； 所述数据采集阶段为：在路径搜索阶段完成后进行对电表端抄读； 所述网络维护阶段为：在没有数据采集阶段任务时，集中器对电表端进行 网络维护。 4.  根据权利要求1所述的用电信息同步采集的方法，其特征在于，在第一 信道集上收到抄表请求数据，则在第一信道集上回复数据。 5.  根据权利要求1所述的用电信息同步采集的方法，其特征在于，IHD前 导包连发多次，多次IHD前导包的时长覆盖第一信道集的1次数据交互时长。 6.  根据权利要求1所述的用电信息同步采集的方法，其特征在于，电表端 无线模块每次发送数据完成或进入空闲时，进入第一信道集与第二信道集切换 监听的状态，优先监听第二信道集。 7.  一种用电信息同步采集的系统，其特征在于，包括集中器、HHU、电表 端和IHD；所述集中器，用于对电表端进行抄表；所述HHU，用于电力系统人 员现场对电表端进行抄表；所述IHD，用于家庭用户通过IHD对电表端进行信 息交互；所述电表端，用于当接收到集中器、HHU或IHD发送的请求信息时， 反馈被请求的数据。 8.  根据权利要求7所述的用电信息同步采集的系统，其特征在于，该系统 还包括监控中心；所述集中器将采集到的用电信息发送至所述监控中心进行存 储；所述HHU将采集到的集抄、调试数据和操作记录通过USB直连、WIFI或 GPRS的方式传输至监控中心进行存储。 9.  根据权利要求7所述的用电信息同步采集的系统，其特征在于，所述IHD， 用于对电表端进行信息查看、预付费充值和参数设置。

说明书一种用电信息同步采集的方法及系统
技术领域
本发明涉及电力系统抄表领域，尤其涉及一种用电信息同步采集的方法及 系统。
背景技术
目前国内可以在用户家里安装抄表系统设备，实现家庭用户自己在家就可 对表计的信息进行查看、预付费充值、参数设置等功能。但是因为家庭用户的 系统与本地系统(即为电力系统)在采集信息时都是由同一频率接受指令与发 出信息，所以如碰到IHD(In-home Display家庭显示单元)和HHU(Hand Held  Unit手持单元)两者同时抄表，会让双方在发出指令时产生冲突并相互抵消， 导致家庭用户与本地系统都无法接收到表计信息，同步操作时失败率达到 99.99％。
HHU，作为采集系统的应用补充，可方便电力系统人员对本地电表进行现 场集抄或维护，在集中器掉电或失效的情况下，HHU的使用是一个有效的集抄 或调试的备用措施。HHU收集的集抄、调试数据及其操作记录可通过USB直连、 WIFI或GPRS等手段将数据传输至监控中心进行集中存储。
IHD，作为用户室内的用电信息同步显示设备，与电表之间定时进行信息交 互，另外也可通过IHD上的按键面板主动发起对电表的交互请求，可实现对表 计的信息查看、预付费充值、参数设置等功能。
然而，当出现同步集抄操作失败时，HHU(Hand Held Unit手持单元)的操 作对象为电力公司工作人员即使抄读失败电力公司的操作人员可以重试，但是 IHD(In-home Display家庭显示单元)的使用者为终端电力用户一旦其请求信息 失败就需手动再次发送信息请求，对于使用者来说，带来不好的使用体验。
因此，需要一种用电信息同步采集的方法及系统，实现当出现同步集抄时， 能够同步采集成功。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种用电信息同步采集的方法及系统， 实现当出现同步集抄时，能够同步采集成功。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种用电信息同步采集的方法，包括：
S100、将信道划分为3个信道集，分别为第一信道集、第二信道集和第三 信道集；所述第一信道集包括多个信道，用于组网时集抄使用；所述第二信道 集为单个信道，用于IHD端发送前导包；所述第三信道集为单个信道，用于IHD 端发送应用包；
S200、监听多个信道，根据预设时长在多个信道之间跳转，若优先监听到 组网集抄，则对第一信道集的多个信道进行数据采集，若在数据采集过程中时， 监听到IHD端的前导包，则响应IHD端的前导包，丢弃对第一信道集的多个信 道所采集的数据；若同时监听到组网集抄和IHD端的前导包，则优先响应IHD 端的前导包；
S300、若监听到IHD端的前导包，判断所述前导包所携带的地址是否与电 表端自身的地址相同，若地址相同，则切换至发送应用包的信道接收应用包， 若地址不相同，则丢弃所述前导包，返回步骤S200。
本发明采用的另一技术方案为：
一种用电信息同步采集的系统，包括集中器、HHU、电表端和IHD；所述 集中器，用于对电表端进行抄表；所述HHU，用于电力系统人员现场对电表端 进行抄表；所述IHD，用于家庭用户通过IHD对电表端进行信息交互；所述电 表端，用于当接收到集中器、HHU或IHD发送的请求信息时，反馈被请求的数 据。
本发明的有益效果在于：通过将信道进行划分，集中器在第一信道集进行 集抄，IHD在第二信道集和第三信道集进行传输，因此二者不在同一信道集， 相互不受影响，另外对多个信道同时进行监听，根据预设时长在多个信道之间 跳转，提高信息采集效率，在此同时采用IHD优先为原则，当二者同时被监听 到时，IHD优先，当集中器在采集数据时监听到IHD，则放弃采集数据，切换 至IHD，从而提升IHD和集中器同步操作一次的成功率。
附图说明
图1为本发明具体实施方式的用电信息同步采集的方法的步骤图；
图2为本发明具体实施方式的用电信息同步采集的系统的结构示意图；
标号说明：
10、HHU；20、集中器；30、IHD；40、电表端。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并 配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于：通过将信道进行划分，对多个信道同时进行监 听，采用IHD优先为原则，当二者同时被监听到时，IHD优先，当集中器在采 集数据时监听到IHD，则放弃采集数据，切换至IHD，从而提升IHD和集中器 同步操作一次的成功率。
请参照图1，为本发明具体实施方式的用电信息同步采集的方法的步骤图， 具体如下：
一种用电信息同步采集的方法，包括：
S100、将信道划分为3个信道集，分别为第一信道集、第二信道集和第三 信道集；所述第一信道集包括多个信道，用于组网时集抄使用；所述第二信道 集为单个信道，用于IHD端发送前导包；所述第三信道集为单个信道，用于IHD 端发送应用包；
S200、监听多个信道，根据预设时长在多个信道之间跳转，若优先监听到 组网集抄，则对第一信道集的多个信道进行数据采集，若在数据采集过程中时， 监听到IHD端的前导包，则响应IHD端的前导包，丢弃对第一信道集的多个信 道所采集的数据；若同时监听到组网集抄和IHD端的前导包，则优先响应IHD 端的前导包；
S300、若监听到IHD端的前导包，判断所述前导包所携带的地址是否与电 表端自身的地址相同，若地址相同，则切换至发送应用包的信道接收应用包， 若地址不相同，则丢弃所述前导包，返回步骤S200。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过将信道进行划分，集中器 在第一信道集进行集抄，IHD在第二信道集和第三信道集进行传输，因此二者 不在同一信道集，相互不受影响，另外对多个信道同时进行监听，根据预设时 长在多个信道之间跳转，提高信息采集效率，在此同时采用IHD优先为原则， 当二者同时被监听到时，IHD优先，当集中器在采集数据时监听到IHD，则放 弃采集数据，切换至IHD，从而提升IHD和集中器同步操作一次的成功率。
进一步的，所述应用包为IHD的应用请求及应用应答数据。
进一步的，所述步骤S200还包括：在无线模块的发射机发送数据包时，将 所述数据包的前导码进行延伸，延伸至覆盖跳频间隔的时长；所述前导包为短 字节的前导码加上电表表号。
由上述描述可知，通过将第一信道集数据包的前导码延伸至覆盖跳频间隔 的时长，能够保证在跳频监听时不会丢失第一信道集的数据或组网命令。
进一步的，所述步骤S200还包括自组网流程，所述自组网流程分为4个阶 段，分别为广播参数阶段、路径搜索阶段、数据采集阶段和网络维护阶段；
所述广播参数阶段为：将属于本网络的所有电表端的无线模块切换到指定 的工作信道；
所述路径搜索阶段为：集中器的无线模块通过遍历表号档案中的每一个表 的邻居节点信息，建立集中器与每台本网络的电表端的通信中继关系；
所述数据采集阶段为：在路径搜索阶段完成后进行对电表端抄读；
所述网络维护阶段为：在没有数据采集阶段任务时，集中器对电表端进行 网络维护。
所述自组网流程分为4个阶段具体为：
1)广播参数阶段
电表端无线模块出厂时默认工作在缺省信道，在组网初始阶段，一个首要 的任务就是要将属于本网络的所有的电表端无线模块切换到指定的工作信道， 这一任务可以通过从监控中心给集中器下发组网命令，继而集中器在组网信道 上广播参数和表号档案来实现。每个电表端模块，收到广播的参数和表号档案 时，不但需要送到自身的应用层进行处理，还要将广播帧进行再生并转发出去， 以便网络范围内所有的电表端模块都能够接收到广播命令；电表端模块在处理 广播命令时，需要将帧中携带的表号档案与自己绑定的表地址进行比对，如果 有1个表号与自身的地址匹配，则将自身的集抄信道号调整为广播命令指定的 信道号。
广播参数命令需要下发到第一信道集的每一个信道，从而保证第一信道集 内在任何信道工作的任何电表端都能收到该广播参数命令。
广播过程中电表端模块需记录邻居节点的信息，以备路径搜索阶段使用。
2)路径搜索阶段
集中器无线模块通过遍历表号档案中的每一个表的邻居节点信息，建立集 中器与每台网络内电表端的通信中继关系。
3)数据采集阶段
在路径搜索完成后即可进行表计抄读。表计抄读使用源路由方式，即在抄 表命令中附加有从网络源节点到目标地址的完整路径，数据帧向前转发时，每 一跳都从帧本身中提取下一跳的地址，依次向前转发，到达目标模块后，目标 模块从帧中解析出源路由中继列表，进行调转后作为反向路由保存，电表返回 的数据即使用此源路由返回到集中器模块。
4)网络维护
在没有数据采集任务时，集中器对表计进行网络维护。网络维护通过对网 内的每台表分别下发路由发现请求、继而获取更新路径实现。
进一步的，在第一信道集上收到抄表请求数据，则在第一信道集上回复数 据。
由上述描述可知，通过在第一信道集上收到抄表请求数据，则在第一信道 集上回复数据，确保不同信道集之间相互不影响。
进一步的，IHD前导包连发多次，多次IHD前导包的时长覆盖第一信道集 的1次数据交互时长。
由上述描述可知，IHD前导包需连发多次，以保证能覆盖到第一信道集的1 次数据交互时长，使得即使电表端模块正在接收一个抄表请求或组网请求，也 能最大概率地接收到IHD发送的前导包。
进一步的，电表端无线模块每次发送数据完成或进入空闲时，进入第一信 道集与第二信道集切换监听的状态，优先监听第二信道集。
由上述描述可知，确保IHD优先原则。
请参阅图2，为本发明具体实施方式的用电信息同步采集的系统的结构示意 图，具体如下：
一种用电信息同步采集的系统，包括集中器20、HHU10、电表端40和IHD30； 所述集中器20，用于对电表端40进行抄表；所述HHU10，用于电力系统人员 现场对电表端40进行抄表；所述IHD30，用于家庭用户通过IHD30对电表端 40进行信息交互；所述电表端40，用于当接收到集中器20、HHU10或IHD30 发送的请求信息时，反馈被请求的数据。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过将信道进行划分，集中器 在第一信道集进行集抄，IHD在第二信道集和第三信道集进行传输，因此二者 不在同一信道集，相互不受影响，另外对多个信道同时进行监听，根据预设时 长在多个信道之间跳转，提高信息采集效率，在此同时采用IHD优先为原则， 当二者同时被监听到时，IHD优先，当集中器在采集数据时监听到IHD，则放 弃采集数据，切换至IHD，从而提升IHD和集中器同步操作一次的成功率。
进一步的，该系统还包括监控中心；所述集中器将采集到的用电信息发送 至所述监控中心进行存储；所述HHU将采集到的集抄、调试数据和操作记录通 过USB直连、WIFI或GPRS的方式传输至监控中心进行存储。
进一步的，所述IHD，用于对电表端进行信息查看、预付费充值和参数设 置。
一、空中信道规划
1、采用慢跳频技术。即在无线模块的发射机发送数据包时，将数据包的前 导码进行一定长度的延伸使之能覆盖跳频间隔的时长；另一方面，接收端接收 机同时监听好几个信道，定时在几个信道间跳转，如果某个信道上侦测到既定 长度的前导字符，则立即停止跳转，锁定信道以继续接收同步字及完整的数据 帧。
2、信道划分。共分3个信道集，其中，用户用电信息采集系统的组网集抄 使用第一信道集，由多个信道组合而成。IHD端发送的前导包占用第二信道集， 由单个信道构成。IHD端发送的应用包占用第三信道集，由单个信道构成。
该实施方式的优势在于，各集中器创建的无线网络可工作在不同信道从而 使得相邻物理范围内的不同信道上的智能表计集抄互不影响，另外，IHD对表 计的同步操作(使用第二、三信道集)由于和组网集抄(使用第一信道集)不 在同一信道集，基于此，结合一定的表计访问竞争机制，可保证极高的IHD一 次同步成功率，从而防止IHD同步受集中器集抄以及HHU操作的影响，为用 户提供了良好的IHD操作体验。
二、自组网流程
该实施方式涉及的自组网流程分4个阶段：
1)广播参数阶段
表端无线模块出厂时默认工作在缺省信道，在组网初始阶段，一个首要的 任务就是要将属于本网络的所有的表端无线模块切换到指定的工作信道，这一 任务可以通过从监控中心给集中器下发组网命令，继而集中器在组网信道上广 播参数和表号档案来实现。每个表端模块，收到广播的参数和表号档案时，不 但需要送到自身的应用层进行处理，还要将广播帧进行再生并转发出去，以便 网络范围内所有的表端模块都能够接收到广播命令；表端模块在处理广播命令 时，需要将帧中携带的表号档案与自己绑定的表地址进行比对，如果有1个表 号与自身的地址匹配，则将自身的集抄信道号调整为广播命令指定的信道号。
广播参数命令需要下发到第一信道集的每一个信道，从而保证第一信道集 内在任何信道工作的任何表都能收到该广播参数命令。
广播过程中表端模块需记录邻居节点的信息，以备路径搜索阶段使用。
2)路径搜索阶段
集中器无线模块通过遍历表号档案中的每一个表的邻居节点信息，建立集 中器与每台网内表计的通信中继关系。
3)数据采集阶段
在路径搜索完成后即可进行表计抄读。表计抄读使用源路由方式，即在抄 表命令中附加有从网络源节点到目标地址的完整路径，数据帧向前转发时，每 一跳都从帧本身中提取下一跳的地址，依次向前转发，到达目标模块后，目标 模块从帧中解析出源路由中断列表，进行调转后作为反向路由保存，电表返回 的数据即使用此源路由返回到集中器模块。
4)网络维护
在没有数据采集任务时，集中器对表计进行网络维护。网络维护通过对网 内的每台表分别下发路由发现请求、继而获取更新路径实现。
三、本地同步功能的保证机制
IHD为用户与表计交互的直接枢纽，因此其操作的可靠性、成功率需采用 特殊机制进行保证。具体如下：
1、表端无线模块应能支持IHD前导包信道与集抄网络信道的跳频切换，用 于支持、保证室内显示单元的数据通讯。
2、表端无线模块每次发送完成或一旦进入空闲，均需进入集抄信道与IHD 前导信道切换监听的状态，且优先监听IHD数据前导信道。
3、IHD的无线模块在应用包信道上接收，在前导信道发送前导包，在应用 包信道上发送应用包。
4、若表端模块
1)在抄表信道上收到抄表请求数据，则在抄表信道上回复；
2)在前导信道上收到自身地址的IHD前导包，则立即切换到应用包信道保 持一段时间以监听后续的IHD应用包。不是自身地址的IHD前导包予以丢弃。
3)IHD前导包需连发若干次，以保证能覆盖到抄表信道的1次数据交互， 从而使得即使表端模块正在接收一个抄表请求或组网请求，也能最大概率地收 到IHD发送的前导包。
4)抄表信道的数据帧前导码需要足够长以保证能覆盖跳频监听间隔时长；
5)在一次抄表信道的数据交互过程中监听到IHD前导包，电表模块应优先 响应IHD前导包而丢弃未完成的当次抄表信道的数据交互；
所述表计为电表端，所述抄表信道为第一信道集。
综上所述，本发明提供的一种用电信息同步采集的方法及系统，通过将信 道进行划分，集中器在第一信道集进行集抄，IHD在第二信道集和第三信道集 进行传输，因此二者不在同一信道集，相互不受影响，另外对多个信道同时进 行监听，根据预设时长在多个信道之间跳转，提高信息采集效率，在此同时采 用IHD优先为原则，当二者同时被监听到时，IHD优先，当集中器在采集数据 时监听到IHD，则放弃采集数据，切换至IHD，从而提升IHD和集中器同步操 作一次的成功率。通过将第一信道集数据包的前导码延伸至覆盖跳频间隔的时 长，能够保证在跳频监听时不会丢失第一信道集的数据或组网命令。通过在第 一信道集上收到抄表请求数据，则在第一信道集上回复数据，确保不同信道集 之间相互不影响。IHD前导包需连发多次，以保证能覆盖到第一信道集的1次 数据交互时长，使得即使电表端模块正在接收一个抄表请求或组网请求，也能 最大概率地接收到IHD发送的前导包。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利 用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术 领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。