基于手机信号盲区配网自动化终端的无线通讯系统的制作方法

1.本发明属于无线通讯技术领域，具体涉及基于手机信号盲区配网自动化终端的无线通讯系统。


背景技术：

2.配网自动化作为提高故障查找速度，快速隔离故障段并恢复非故障段的重要手段，是配电网今后的重点发展方向。要实现配电故障信息的上传依赖于通信通道，而部分地方山区较多，大量线路途经无手机信号的地区，造成在此区域的自动化终端无法上传故障信息，抢修人员无法获知开关的动作情况，因此不能快速恢复非故障段供电。随着运营商抢占5g通信新技术高地，频点越来越高，以无线电技术的根本属性，要想覆盖到原来gprs哪种数据通信的覆盖范围没有可能，而运营商现在关闭2g通信网，以后关闭3g通信网是大势所趋，今后农网数据通信的通信信号能够达到的范围将越来越小，特别是偏远农村的野外10kv线路，其上面的断路器、负荷分界开关三遥通信需要尽早试验研究新的经济的通信手段。然而市面上各种的盲区配网自动化终端的无线通讯仍存在各种各样的问题。
3.如授权公告号为cn209526726u所公开的一种电力集中器盲区通讯中继装置，其虽然实现了通讯中继装置有效解决现有技术中配电网配网自动化设备与配网主站因为通信信号质量差或者盲区而导致通信失败，进而使得配电自动化设备在线率下降的问题，但是并未解决现有技术不能解决无手机信号地区配电网监测问题，无法实现应用于任何空旷的户外，不能解决目前无信号区域自动化终端信息上传的难题，为此我们提出基于手机信号盲区配网自动化终端的无线通讯系统。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供基于手机信号盲区配网自动化终端的无线通讯系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于手机信号盲区配网自动化终端的无线通讯系统，包括数据采集、拆包组包、协议转换、加密解密和数据存储转发，
6.所述数据采集通过数据采集北斗转发专用装置样机进行采集，所述数据采集北斗转发专用装置样机包括有北斗端口，所述北斗端口通过网口分别通讯连接主站监控或者在线检测装置；
7.且供电局自动化主站侧北斗卫星专用数据汇集终端与现场数据采集北斗转发专用装置原理一样，仅仅供电方式、软件及通道数不一样；
8.所述拆包组包在运行的时候所述数据采集获取的原规约数据包转换成北斗协议数据包，经北斗通信链路送至主站端，在主站端将北斗协议数据包还原至原tcp/udp数据包，转换在北斗通信链路两端进行，不影响原通信方式，实现数据透传；
9.所述协议转换是基于卫星导航系统的长报文通信协议的制定思路，即对大的数据包进行拆包并加相应的包头，并且在接收端对接收的数据包拆除包头，并对数据合并，当有
数据包丢失，则返回返回数据请求，要求发送端重新发送丢失的数据包，直到所有的数据接收完毕为止，同时还必须采取超时控制等措施，保证数据通信效率；
10.所述加密解密即远端数据经过增加专用加密解密芯片的采集终端经过北斗卫星转发，然后由局配电自动化主站外的北斗接收装置接收，经过拆包数据格式转化处理，再经过通信协议转换，前置程序处理和加密解密处理后，生成与配电自动化主站系统软件要求的数据表内容完全一致的数据组，通过分配的固定专用接口传输给配电自动化主站；
11.所述数据存储转发用于实现对数据信息进行存储，以及存储后实现对数据进行转发，所述数据存储转发采用的是索引存储方法，实现对数据信息进行有效的存储。
12.优选的，所述数据采集北斗转发专用装置样机设有两组，分别用于连接在所述主站监控或者所述在线检测装置，所述数据采集北斗转发专用装置样机与北斗卫星进行通讯连接。
13.优选的，两组所述数据采集北斗转发专用装置样机为嵌入式接入通讯装置，即是一种协议转换与数据转发设备，同时用于将北斗通信链路下发的数据经过协议转换后下发至采集终端或中心主站。
14.优选的，所述采集终端或所述中心主站采用原有设备的系统，即将北斗通信方式以嵌入式的方式接入，即采集终端上通讯连接数据转发装置，所述数据转发装置通过北斗通讯机实现与北斗卫星通讯连接，所述北斗卫星通过北斗通讯机通讯连接通讯前置服务器，所述通讯前置服务器与所述中心主站通讯连接。
15.优选的，所述现场数据采集北斗转发专用装置样机，即远端数据采集北斗转发专用装置，完成与断路器或者负荷分界开关电力设施现场数据采集和自动化主站发送的指令转发功能，是具备双向数据通信功能的多功能终端，同时具备对北斗终端工作的监测功能。
16.优选的，所述北斗协议数据包转换采用的北斗通信民用数据卡支持报文长度有限，即保持单报文长度不超过78字节，即对通信上遇到较大的数据包时进行拆包，所述现场数据采集北斗转发专用装置将按照单帧报文78字节进行拆包，并重新组包。
17.优选的，所述固定专用接口采用的是104协议数据通讯接口，所述104协议数据通讯接口与局配电自动化主站进行连接，所述104协议数据通讯接口上还连接有北斗卫星专用数据汇集终端，所述北斗卫星专用数据汇集终端与北斗卫星通讯连接，所述北斗卫星通讯连接有北斗卫星专用数据采集终端，所述北斗卫星专用数据采集终端上连接有柱上智能断路器/负荷分界开关。
18.优选的，所述北斗卫星专用数据汇集终端和所述北斗卫星专用数据采集终端均电性连接有加密解密芯片，所述加密解密芯片用于实现对传输的数据包进行加密和解密处理。
19.优选的，所述柱上智能断路器/负荷分界开关设有五台，实现在数条山区配电线路上，实现所述数据采集北斗转发专用装置将数据包上传至所述局配电自动化主站，与所述局配电自动化主站相连的所述北斗卫星专用数据汇集终端采用一套。
20.优选的，所述索引存储方法在储存结点信息的同时，还建立附加的索引表，所述索引表包括有关键字、地址，所述关键字是能唯一标识一个结点的那些数据项，以及稠密索引中索引项的地址指示结点所在的存储位置；稀疏索引中索引项的地址指示一组结点的起始存储位置。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
22.本发明用于农网地面通信无盲区，适合电力行业野外偏远地区，特别是在农网线路柱上开关大多安装点是农村野外，甚至一般情况下都远离村庄，不在农村主干道，田间山坡上通信运营信号覆盖差；
23.接入电网公司配电自动化主站，与调度自动化系统分属两个系统，互不干扰，只是需要进行通信协议转换、长报文传输转换，技术壁垒少，研究周期短，能够最大限度利用北斗卫星数据通信与配电自动化系统数据通信原有技术的共同之处，减少投资，不用另外建设电网自己的无线数据通信专网，也不用为北斗卫星数据通信在电网公司建设主站；
24.与机房自动化系统主站连接的北斗卫星专用数据汇集终端，能够接收远端的数据采集北斗转发专用装置发送的数据信号容量大小与时效性验证，为大容量系统设计应用提供实测数据，是在电力配电行业的一次创新性试验。
附图说明
25.图1为本发明的实现透传接入简图示意图；
26.图2为本发明的基于数据采集北斗转发专用装置原理框图；
27.图3为本发明的北斗数据转发装置/专用数据汇集终端结构图；
28.图4为本发明的长报文传输实现框架示意图；
29.图5为本发明的系统数据传输架构示意图。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
31.请参阅图1-图5，本发明提供一种技术方案：基于手机信号盲区配网自动化终端的无线通讯系统，包括数据采集、拆包组包、协议转换、加密解密和数据存储转发，
32.所述数据采集通过数据采集北斗转发专用装置样机进行采集，所述数据采集北斗转发专用装置样机包括有北斗端口，所述北斗端口通过网口分别通讯连接主站监控或者在线检测装置；
33.且供电局自动化主站侧北斗卫星专用数据汇集终端与现场数据采集北斗转发专用装置原理一样，仅仅供电方式、软件及通道数不一样；
34.所述拆包组包在运行的时候所述数据采集获取的原规约数据包转换成北斗协议数据包，经北斗通信链路送至主站端，在主站端将北斗协议数据包还原至原tcp/udp数据包，转换在北斗通信链路两端进行，不影响原通信方式，实现数据透传；
35.所述协议转换是基于卫星导航系统的长报文通信协议的制定思路，即对大的数据包进行拆包并加相应的包头，并且在接收端对接收的数据包拆除包头，并对数据合并，当有数据包丢失，则返回返回数据请求，要求发送端重新发送丢失的数据包，直到所有的数据接收完毕为止，同时还必须采取超时控制等措施，保证数据通信效率；
36.所述加密解密即远端数据经过增加专用加密解密芯片的采集终端经过北斗卫星
转发，然后由局配电自动化主站外的北斗接收装置接收，经过拆包数据格式转化处理，再经过通信协议转换，前置程序处理和加密解密处理后，生成与配电自动化主站系统软件要求的数据表内容完全一致的数据组，通过分配的固定专用接口传输给配电自动化主站；
37.所述数据存储转发用于实现对数据信息进行存储，以及存储后实现对数据进行转发，所述数据存储转发采用的是索引存储方法，实现对数据信息进行有效的存储。
38.为了实现对数据包进行有效的通讯传输，本实施例中，优选的，所述数据采集北斗转发专用装置样机设有两组，分别用于连接在所述主站监控或者所述在线检测装置，所述数据采集北斗转发专用装置样机与北斗卫星进行通讯连接，两组所述数据采集北斗转发专用装置样机为嵌入式接入通讯装置，即是一种协议转换与数据转发设备，同时用于将北斗通信链路下发的数据经过协议转换后下发至采集终端或中心主站。
39.为了减少资源的消耗，实行快速的进行设备的安装和使用，本实施例中，优选的，所述采集终端或所述中心主站采用原有设备的系统，即将北斗通信方式以嵌入式的方式接入，即采集终端上通讯连接数据转发装置，所述数据转发装置通过北斗通讯机实现与北斗卫星通讯连接，所述北斗卫星通过北斗通讯机通讯连接通讯前置服务器，所述通讯前置服务器与所述中心主站通讯连接。
40.为了实现对有效的数据传输，并且实现对监控功能，本实施例中，优选的，所述现场数据采集北斗转发专用装置样机，即远端数据采集北斗转发专用装置，完成与断路器或者负荷分界开关电力设施现场数据采集和自动化主站发送的指令转发功能，是具备双向数据通信功能的多功能终端，同时具备对北斗终端工作的监测功能。
41.为了实现有效的数据传输，并且完成对数据的精准传输，本实施例中，优选的，所述北斗协议数据包转换采用的北斗通信民用数据卡支持报文长度有限，即保持单报文长度不超过78字节，即对通信上遇到较大的数据包时进行拆包，所述现场数据采集北斗转发专用装置将按照单帧报文78字节进行拆包，并重新组包。
42.为了实现对专用的通讯接口，完成数据传输的精准度，本实施例中，优选的，所述固定专用接口采用的是104协议数据通讯接口，所述104协议数据通讯接口与局配电自动化主站进行连接，所述104协议数据通讯接口上还连接有北斗卫星专用数据汇集终端，所述北斗卫星专用数据汇集终端与北斗卫星通讯连接，所述北斗卫星通讯连接有北斗卫星专用数据采集终端，所述北斗卫星专用数据采集终端上连接有柱上智能断路器/负荷分界开关。
43.为了有效的实现对数据的保密传输，本实施例中，优选的，所述北斗卫星专用数据汇集终端和所述北斗卫星专用数据采集终端均电性连接有加密解密芯片，所述加密解密芯片用于实现对传输的数据包进行加密和解密处理。
44.为了验证其同时可以最大限度接收多少台远端数据采集北斗转发专用装置的数据信号，而不影响数据传输的实时性。远程数据采集北斗转发专用装置终端在线率达到95％以上，自动化主站侧北斗卫星专用数据汇集终端在线率达到100％，信息上传时效性响应指标，因数据加密解密及拆包组包占用时间，需要在本项目试验验证结论得出后总结出具体数据，时效性、在线率由配电自动化主站后台实际数据给出第三方验证，本实施例中，优选的，所述柱上智能断路器/负荷分界开关设有五台，实现在数条山区配电线路上，实现所述数据采集北斗转发专用装置将数据包上传至所述局配电自动化主站，与所述局配电自动化主站相连的所述北斗卫星专用数据汇集终端采用一套。
45.为了实现对数据进行有效的存户，并且实现转发的时候便于进行查询，本实施例中，优选的，所述索引存储方法在储存结点信息的同时，还建立附加的索引表，所述索引表包括有关键字、地址，所述关键字是能唯一标识一个结点的那些数据项，以及稠密索引中索引项的地址指示结点所在的存储位置；稀疏索引中索引项的地址指示一组结点的起始存储位置。
46.主要技术经济指标
47.终端在线率和信息时效性
48.符合iec104规约，远程数据采集北斗转发专用装置终端在线率达到95％以上，自动化主站侧北斗卫星专用数据汇集终端在线率达到100％；
49.信息上传时效性响应指标，根据北斗卫星授时系统在远程装置与主站的时间记录，在运行时，以信息上传开始的时间到主站接收到信息的时间记录，来验证其时效性(因电力行业对可靠性要求的严格，短信方式的数据通信，收端需要给发端回一个收到的确认信息，时效性时间长，这样的话，预估时效性(预计发端-收端-发端1分15秒，北斗终端规定收-发或者发-发之间间隔1分钟))。
50.直接和间接经济指标
51.在完成研发后，终端成本费用较低，因开关动作信息年次数较少，每次报文需要上送次数也相应较少，运维成本较低，而因及时上送开关动作情况而减少的故障停电时间，因故障停电时间减少带来的电费下降幅度减少收益，远高于通信成本，具有很好的直接经济效益，因此产生的间接经济效益更大；
52.间接经济效益
53.产业化走出国门的经济效益巨大。国际几大卫星导航系统，唯独北斗卫星导航系统具备双向数据通信功能，自有知识产权的北斗卫星图文短信功能，走向世界电力行业配电网柱上开关三遥信息传输市场，为北斗卫星走出国门，开辟一条不同于交通导航市场的新途径。
54.安全性方面
55.由于北斗卫星通信是军民两用，一星多用。通信卡的管理比手机对应的三大运营商严格，由军委装备发展部北斗办直接管理，数据安全性优于三大通信运营商的民用系统，由终端研制单位代为办理，同时在终端采用南方电网认可的加密解密专用芯片，对试制的样机进行自动加密解密；
56.完成农网手机信号盲区配网自动化终端的无线通讯技术研究与应用项目研究，完成北斗卫星通信数据转发装置设计研究，完成通讯模块实现方式研究，完成数据通信软件规约转换和拆、组包研究，完成5套北斗卫星专用数据采集终端样机研制生产，完成1套自动化主站侧北斗卫星专用数据汇集终端研制，在5条山区配电线路上通过北斗卫星专用数据采集终端实现5台柱上开关信息上传至主站，形成农网手机信号盲区配网自动化终端的无线通讯技术研究与应用项目研制工作总结报告1份，技术研究报告1份，形成农网手机信号盲区配网自动化专用终端数据通信可靠性和经济性分析报告1份，形成农网手机信号盲区配网自动化专用终端第三方测试报告1份。实现了可研报告设计的全部功能。
57.本发明的工作原理及使用流程：在使用的时候，在原有的设备中将北斗通信方式以嵌入式的方式接入，即采集终端上通讯连接数据转发装置，数据转发装置通过北斗通讯
机实现与北斗卫星通讯连接，北斗卫星通过北斗通讯机通讯连接通讯前置服务器，通讯前置服务器与所述中心主站通讯连接，完成对北斗卫星通讯系统进行接入，然后实现对数据进行传输，并且在进行传输的时候，通过实现对数据采集北斗转发专用装置样机进行采集，以及在进行通讯传输之前实现对拆包组包，将原规约数据包转换成北斗协议数据包，然后进行加密处理，实现对数据包的保密传输，然后在进行数据接收的时候，协议转换实现对接收的数据包拆除包头，并对数据合并，当有数据包丢失，则返回返回数据请求，要求发送端重新发送丢失的数据包，直到所有的数据接收完毕为止，同时还必须采取超时控制等措施，保证数据通信效率，然后实现解密处理，完成对数据的传输和接收，最后通过索引存储方法实现对数据信息进行存储和查找，并且通过查找方式实现对数据信息进行转发。
58.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。