一种采集运维在线支持装置的制作方法

1.本实用新型属于电力行业用电信息采集运行维护技术领域，尤其是涉及一种采集运维在线支持装置。


背景技术：

2.用电信息采集系统，后面简称“采集系统”，是电力用户采集数据的入口，是营销用户管理控制的出口。采集系统支持营销自动抄表、电量电费控制、用电监测分析、计量在线监测、电能质量统计分析、线损统计等各种业务。维护好采集系统良好运行有着极其重要的意义。当前采集系统现场运维主要依靠供电营业所和计量采集运维人员。他们通过内部业务培训、相互交流、自学和实践感悟获得维护的一些方法和技能。判断故障的手段，一是利用现有抄读器抄读电表和通信模块，确定故障范围；二是采用替换法，即用好的部件替换运行部件，尝试解决；三是问题咨询，获取支持。现场运行环境复杂，场景差异较大，通信链路长，现有检测仪器和判断手段只能解决一些简单问题，而且效率低。面对部分复杂环境下不常见问题或深层问题则无能为力，尤其是网络问题。例如载波通信失败或数据传输失真的现象，故障排查需要集中器与载波模块之间的通信报文，据此查找问题所在。但载波模块安装在集中器的卡槽内，集中器与载波模块之间的通信接口隐藏在壳体中间部位，通信接口的数据收、发管脚不方便引出监测，困扰测试人员。
3.目前，常用的报文监控方法是使用usb转ttl电平通信线。方法是打开本地载波通信模块或远程通信模块的外壳，将rxd端连接到集中器模块弱电接口的txd脚上，测试需要焊接线缆。这种方法其一可能会损伤模块硬件，操作不方便。其二只能监听单一方向，如接收或者发送。若监听双向通信，则需两套设备打开两个监控软件串口。其三监听到的双向数据报文可能不同步，存在收发过程查看不便的问题。其四方法局限于厂家技术员和实验环境，没有广泛的现场使用价值。
4.cn113422842a公开了一种考虑网络负载的分布式电力用电信息数据采集系统，包括：s1：基于异步事件驱动网络模型构建通信服务；s2：基于分布式协调组件zookeeper构建分布式采集集群；s3：设计考虑供需平衡的分布式负载管理模型；s4：引入分布式消息中间件kafka处理剧增的业务数据。其利用epoll设计基于通信频次的读写缓冲区的异步数据处理策略，可以更加有效的利用服务器资源；弹性扩招的采集服务集群避免了采集服务的单点故障，可以随着设备的接入量在不停机的情况下弹性伸缩，极大的提高了采集服务的可靠性；基于图论构建供需平衡的分布式负载模型，考虑各个节点的资源限制，极大的提高了数据在分布式节点中的传输效率。
5.cn110989418a公开了一种基于rs485通讯的数据采集系统及其工作方法，系统包括数据采集服务器，所述数据采集服务器通过路由器交换机或4g无线接入互联网并与监控主机、工作站、打印机、数据库服务器和web服务器通信，所述数据采集服务器通过rs485接口连接保护模组、监控装置、智能电表、电能表和传感器。该数据采集系统支持断点续传，可以选择有线传输，在采集数据量和稳定性上具有较大优势；该系统支持更多的协议，不需要
在网关上做任何配置，简化了操作，并可动态扩展通讯规约与链路通讯方式，支持在线升级固件；降低了运维人员的时间成本，提升了工作效率。
6.但是，申请人发现上述现有技术同样不能解决上述技术问题。
7.为了解决以上问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。


技术实现要素：

8.本实用新型要解决的技术问题是：提供一种采集运维在线支持装置，一方面通过通信接口板保证采集设备正常运行，另一方面通过内置的通信报文采集电路，同步采集采集设备发出的报文和通信模块（如载波通信模块或远程通信模块）回应报文，并将采集到的通信报文以4g无线网络发送到办公电脑监控软件上，或者利用本地网络接口发送到平板分析仪。技术专员通过分析给予运维人员现场支持，达到快速解决复杂问题的目的。
9.所指采集设备包含专变采集终端（符合《q/gdw1375.1-2013专变采集终端型式规范》)、集中器（符合《q/gdw1375.2-2013集中器型式规范》）、单相智能电能表（符合《q/gdw1355-2013单相智能电能表型式规范》）、三相智能电能表（q/gdw1356-2013三相智能电能表型式规范》）。
10.为了解决上述问题，本技术采用了以下技术方案：
11.一种采集运维在线支持装置，包含有通信接口模板和监听模块。其特征在于：所述通信接口模板包含有第一通信接口板、第二通信接口板、第三通信接口板、第四通信接口板中的至少一种。第一通信接口板为集中器本地载波通信模块接口板，第二通信接口板为集中器和专变采集终端远程通信模块接口板，第三通信接口板为单相电能表载波通信模块接口板，第四通信接口板为三相电能表载波通信模块接口板。所述监听模块包含有供电模块、通信接口模块、第一报文采集模块、第二报文采集模块、mcu控制模块、4g无线网络模块、通信网络模块和便携式仪表外壳。供电模块、通信接口模块、第一报文采集模块、第二报文采集模块、mcu控制模块、4g无线网络模块、通信网络模块都安装在便携式仪表外壳的内部。通信接口模块可与位于便携式仪表外壳的外部的第一通信接口板、第二通信接口板、第三通信接口板、第四通信接口板相对接。通信接口模块通过rxd端与第一报文采集模块的输入端相对接，通信接口模块通过txd端与第二报文采集模块的输入端对接；第一报文采集模块的输出端与mcu控制模块的第一串口的rxd管脚相连，第二报文采集模块的输出端与mcu控制模块的第二串口的rxd管脚相连，mcu控制模块的第三串口与4g无线网络模块的输入端相连,mcu控制模块的第四串口与通信网络模块的输入端相连，供电模块供应给监听模块电力；通信接口模板可通过排线与通信接口模块相连接。
12.进一步地，上述所述的一种采集运维在线支持装置，还可以包含有：现场故障分析仪，现场故障分析仪的输入端与通信网络模块的输出端相连接。
13.更进一步地，上述所述的一种采集运维在线支持装置，还可以包含有：现场故障分析仪、信号发射装置、远程故障分析仪，现场故障分析仪的输入端与通信网络模块的输出端相连接，4g无线网络模块的输出端与信号发射装置之间通过有线连接，信号发射装置与远程故障分析仪之间通过无线连接。
14.本技术中所采用的mcu控制模块的型号为stm32f103rct6。
15.本技术中，4g无线网络模块的输出端发送到信号发射装置，信号发射装置将接收
到的信号发送到远程故障分析仪，远程故障分析仪对接收到的信号通过在线支持软件分析并获得分析结果，通信网络模块将信号发送到现场故障分析仪，现场故障分析仪对接收到的信号通过平板故障分析软件分析并获得分析结果。
16.本实用新型的有益效果是：采用本装置后，通过现场报文采集实现了基层与专家互动，实时技术支持，弥补基层不足，激发了基层维护热情，使基层长了知识，同时也使专家贴近实际，为后期培训提供了真实素材。
附图说明
17.图1是本实用新型的系统示意图。
18.图2是本实用新型中通信接口模板、监听模块的原理框图。
19.图3是本实用新型mcu控制模块的原理图。
20.图4是本实用新型第一报文采集模块的原理图。
21.图5是本实用新型第二报文采集模块的原理图。
22.为了使所在技术领域人员能更好地实施本专利，现结合说明书附图对附图标记作详细说明，图1、2中：1—通信接口模板、2—监听模块、3—现场故障分析仪、4—信号发射装置、5—远程故障分析仪、11—第一通信接口板、12—第二通信接口板、13—第三通信接口板、14—第四通信接口板、21—供电模块、22—通信接口模块、23—第一报文采集模块、24—第二报文采集模块、25—mcu控制模块、26—4g无线网络模块、27—通信网络模块；图3-5中，集成电路模块边缘上的数字序号代表引脚编号。
具体实施方式
23.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
24.实施实例
25.一种采集运维在线支持装置，包含有通信接口模板1、监听模块2，其特征在于：所述通信接口模板1包含有第一通信接口板11、第二通信接口板12、第三通信接口板13、第四通信接口板14中的至少一种，第一通信接口板11为集中器本地载波通信模块接口板，第二通信接口板12为集中器或专变采集终端远程通信模块接口板，第三通信接口板13为单相电能表载波通信模块接口板，第四通信接口板14为三相电能表载波通信模块接口板；所述监听模块2包含有供电模块21、通信接口模块22、第一报文采集模块23、第二报文采集模块24、mcu控制模块25、4g无线网络模块26、通信网络模块27、便携式仪表外壳。供电模块21、通信接口模块22、第一报文采集模块23、第二报文采集模块24、mcu控制模块25、4g无线网络模块26、通信网络模块27都安装在便携式仪表外壳的内部。通信接口模块22可与位于便携式仪表外壳的外部的第一通信接口板11、第二通信接口板12、第三通信接口板13、第四通信接口板14相对接，通信接口模块22通过rxd端与第一报文采集模块23的输入端相对接，通信接口
模块22通过txd端与第二报文采集模块24的输入端对接；第一报文采集模块23的输出端与mcu控制模块25的第一串口的rxd管脚相连，第二报文采集模块24的输出端与mcu控制模块25的第二串口的rxd管脚相连，mcu控制模块25的第三串口与4g无线网络模块26的输入端相连,mcu控制模块25的第四串口与通信网络模块27的输入端相连，供电模块21供应给监听模块2电力；通信接口模板1可通过排线与通信接口模块22相连接。
26.进一步地，上述所述的一种采集运维在线支持装置，还可以包含有：现场故障分析仪3，现场故障分析仪3的输入端与通信网络模块27的输出端相连接。
27.更进一步地，上述所述的一种采集运维在线支持装置，还可以包含有：现场故障分析仪3、信号发射装置4、远程故障分析仪5，现场故障分析仪3的输入端与通信网络模块27的输出端相连接，4g无线网络模块26的输出端与信号发射装置4之间通过有线连接，信号发射装置4与远程故障分析仪5之间通过无线连接。
28.本技术中所采用的mcu控制模块的型号为stm32f103rct6。
29.本技术中的第一至第四通信接口板的功能及实现方法也是现有技术中已使用的，始cn110209617a公开的一种uart串口ttl电平通信双向物理监听系统及方法 ，集中器本地载波通信模块接口板、集中器或专变采集终端远程通信模块接口板、单相电能表载波通信模块接口板、三相电能表载波通信模块接口板,均可在市场上购买到。
30.本技术中，4g无线网络模块26的输出端发送到信号发射装置4，信号发射装置4将接收到的信号发送到远程故障分析仪5，远程故障分析仪5对接收到的信号通过在线支持软件分析并获得分析结果，通信网络模块27将信号发送到现场故障分析仪3，现场故障分析仪3对接收到的信号通过平板故障分析软件分析并获得分析结果。
31.本技术中现场故障分析仪3、远程故障分析仪5中使用的软件是：国网湖北省电力有限公司的名称为：基于大数据的电力系统信息智能采集系统v1.0、著作权登记号为：2019sr0199211、登记日期为：2019-03-01的软件。
32.本技术中，所指采集运维在线支持装置由通信接口模板和监听模块组成。根据采集终端类型和监听功能，通信接口模板可配置四种：第一通信接口板11、第二通信接口板12、第三通信接口板13、第四通信接口板14。这些接口板在市场上都是可以采购到的，且在所在技术领域已规模应用；根据现场测试需要，在监听模块上接入不同的通信接口板，通信接口板的作用有二个：一是按采集设备上的通信模块接口原样引出，保证采集设备上的原运行通信模块能正常工作，比如集中器上的本地载波模块拔出后插到第一通信接口板11上，运行同没接通信接口板11前一样，二是将采集设备的收发通信线引出，与通信接口模块22对应连接起来。
33.mcu控制模块25的第一串口rtx和第一报文采集电路23连接，mcu控制模块25的第二串口rtx和第二报文采集电路24连接。第一报文采集电路23与通信接口模块22的rxd管脚对接；第二报文采集电路24与通信接口模块22的txd管脚对接。第一报文采集电路23和第二报文采集电路24经光隔离保护后分别进入mcu的ttl电平第一串口输入和第二串口输入。第一串口输入数据为采集设备发送给通信模块的报文，比如通信模块是本地载波模块。第二串口输入数据为采集设备接收到通信模块的报文，即通信模块发送给采集设备的报文，经第三串口转发到4g无线远程发送模块，发送到远程故障分析仪5，远程故障分析仪可为远程pc故障分析软件端；经第四串口转发到通信网络模块27，发送到现场故障分析仪3的接收
端，现场故障分析仪也可称为本地故障分析仪，本地故障分析仪内装有故障分析软件。
34.本技术中可根据要监测对象不同选择不同的通信接口板接入到监听模块的通信接口模块22上，通信接口模板1与监听模块2之间通过排线连接。
35.本技术中，供电模块21是由外接ac220v电压转换为dc3.3v电压为监听模块的功能电路提供工作电源。
36.当采集设备出现故障需要查看采集设备与通信模块之间的报文信息时，操作步骤如下：
37.将采集设备（如集中器）上的通信模块（如本地载波通信模块）拔下，把第一通信接口板11的插针端插到通信模块的位置上，第一通信接口板11的排线端插到监听模块的通信接口模块22上，通信模块插到监听模块的对应位置上。
38.监听模块开机，此时第一报文采集模块23和第二报文采集模块24开始工作，采集设备可正常运行，mcu控制电路9从4g无线网络模块获取网络标准时间，用于记录接收到采集电路7和第二报文采集模块24传送的报文信息时间。
39.当采集设备向通信模块发送报文时，监听模块的通信接口模块22的txd管脚电平发生变化，第二报文采集模块24中的u6光隔离芯片第3脚获取到“0”电平时，第2脚和第3脚导通，通过光触发，u6光隔离芯片第6脚由“1”转换为“0”电平；第二报文采集模块24中的u6光隔离芯片第3脚获取到“1”电平时，第2脚和第3脚不导通，光隔离芯片不触发，u6光隔离芯片第6脚
ꢀ“
1”电平不变。u6光隔离芯片第6脚与mcu控制电路9的第二串口的rxd管脚相连，mcu控制电路9的第二串口将接收到的一串报文信息标记为采集设备“发送”信息，并标记好网络标准时间，经第三串口和第四串口同时发送到4g无线网络模块26和通信网络模块27，上传到远程pc故障分析软件和本地平板故障分析软件。
40.当采集设备接收通信模块发送报文时，监听模块的通信接口模块22的rxd管脚电平发生变化，第一报文采集模块23中的u5光隔离芯片第3脚获取到“0”电平时，第2脚和第3脚导通，通过光触发，u5光隔离芯片第6脚由“1”转换为“0”电平；第一报文采集模块23中的u5光隔离芯片第3脚获取到“1”电平时，第2脚和第3脚不导通，光隔离芯片不触发，u5光隔离芯片第6脚
ꢀ“
1”电平不变。u5光隔离芯片第6脚与mcu控制电路9的第一串口的rxd管脚相连，mcu控制电路9的第一串口将接收到的一串报文信息标记为采集设备“接收”信息，并标记好网络标准时间，经第三串口和第四串口同时发送到4g无线网络模块26和通信网络模块27，上传到远程pc故障分析软件和本地平板故障分析软件。
41.远程pc故障分析软件和本地平板故障分析软件对监听模块上传的报文信息根据报文的发生时刻及采集设备“接收”和“发送”标记，整理配对关系，显示在界面上，技术专员对显示的报文信息进行分析，报文格式是否符合q/gdw 1376.1-2013 《主站与采集终端通信协议》、q/gdw 1376.2-2013《集中器本地通信模块接口协议》、q/gdw 1376.3-2013《采集终端远程通信模块接口协》、dl/t 645—2007多功能电能表通信协议和q/gdw 11778—2017 面向对象的用电信息数据交换协议，进一步分析数据项是否正确，分析故障现象的原因，对现场运维人员进行远程技术支持，大幅提高了现场运维人员对疑难故障解决处理的工作效率。
42.本技术中，stm32f103rct6、xh254-5aw、hcpl-0600都为集成电路，可根据型号规格在市场上购买得到，49smd-8m为晶体振荡器，也可根据型号规格在市场上购买到，本技术中
虽只给出的原理框图及部分的电路图，其它部分为现有技术中的常用技术手段，故在此基础上，所在技术领域人员足以实施。
43.上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本实用新型的保护范围之内。
44.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
45.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。