基于230MHz频段WiMAX的用电信息采集系统的网络结构的制作方法

基于230mhz频段wimax的用电信息采集系统的网络结构
技术领域
1.本实用新型涉及通讯技术、电能计量与采集技术领域，尤其涉及一种基于230mhz频段wimax的用电信息采集系统的网络结构。


背景技术：

2.随着用电信息采集系统应用的不断深化和国家电网对电表抄收成功率要求达到99%的考核指标的下达，对用电信息采集系统通信网络的网络覆盖、带宽、可靠性和安全性提出了更高的要求。目前现有的技术方案包括光纤通信、电力线窄带载波通信、gprs/cdma和230mhz无线通信。
3.在现有的技术中，光纤等有线网络具有较高带宽、可靠性和较好安全性，但受成本等条件的限制，网络覆盖面较小；电力线窄带载波技术目前主要用于集中器和电能表之间通信，但同样受电力网络的阻抗特性及其衰减的影响制约信号的传输距离，噪声的干扰也决定着数据传输的质量，因此该通信技术带宽和可靠性有待提高，技术还需进一步完善；gprs/cdma是借用公网资源进行网络建设的一种方式，虽然前期投资小，但主要存在网络通道建设、稳定性、安全性、可用性及通信质量完全依赖运营商，且后期运营成本高等问题。230m数传电台在安全性和覆盖方面有很大的优势，但230m数传电台数据传输网络独占一个频率资源，在同一频点上同时只能有一个设备发送数据，一般采用中心对远端多点的通信分配方式，采用轮询方式查询数据，数传速率低（300bps～19.2kbps），瞬间发射功率十几瓦到几十瓦，对终端电源提出较高要求。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题是在用电信息采集系统通信网络搭建上，建设具备双向性、实时性、可靠性、安全性特征的智能通信网。特别是如何在现有通信资源条件下，充分利用先进的通信技术升级改造现有通信方式，进一步挖掘潜力。本实用新型提出一种基于230mhz频段wimax的用电信息采集系统的网络结构。
5.本实用新型改造现有用电信息采集系统通信网络和基础设施，进一步挖掘现有通信资源的潜力，构建面向智能用电领域的低成本、高速、高可靠性的新型无线通信网络，完成基于多网融合网络平台的用电信息采集系统网络搭建。利用wimax测试配套采集设备,包括采集设备与表计设备，在多网融合网络平台上实现电能信息采集和传输，进一步提高用电信息采集系统的通信可靠性、实时性和安全性，为用电信息采集系统选择经济适用的通信技术方案，并进一步降低系统建设运维成本。
6.本实用新型具体采用以下技术方案：
7.一种基于230mhz频段wimax的用电信息采集系统的网络结构，其特征在于：采集终端通过以太网、rs485接口或rs232接口与无线接入设备建立连接；所述无线接入设备利用wimax无线技术与wimax无线基站建立通信信道；所述wimax无线基站通过光纤或微波接入采集虚拟网，以实现采集终端与用电信息采集系统端到端通信。
8.进一步地，所述采集终端包括开关监控装置、摄像头和电能表，其中，电能表通过集中器与无线接入设备建立连接。
9.进一步地，在采用宽带载波集抄模式的台区，所述集中器采用宽带载波集中器，台区下属所有表计均安装宽带载波模块。
10.进一步地，在采用2.4g小无线集抄模式的台区，表计端采用2.4g小无线模块，在集中式表箱中，至少部分表计安装2.4g和宽带载波双模通信模块，所述双模通信模块的上行通过宽带载波与集中器宽带载波进行通信，下行通过2.4g小无线与同一个表箱内的表计端2.4g模块通信，用于建立实现抄表功能的通信连接。
11.相比于现有技术，本实用新型及其优选方案在遵循采集设备国网标准规范要求的基础上，提供wimax无线网络测试配套的采集设备，利用混合组网方式将采集设备接入wimax无线基站，测试wimax无线网络可靠性和实时性。基于现有电力用户用电信息采集主站架构，升级用电信息采集主站，通过改造用电信息采集系统网络结构，使wimax无线基站能够接入采集虚拟网。适用于点对点、多点共线及一点对多点的通信方式。
12.其通过搭建wimax无线基站，建立面向用电信息采集系统低成本、高速、高可靠的新型无线蜂窝网。本实用新型的用电采集主站通根据wimax无线信道的查询统计功能，可以支持对单个集中器并行穿透抄收下挂电能表数据，提高透传的实时性和可靠性。本实用新型采用所改造的用电信息采集系统网络结构，可以支持用电信息采集主站对接入wimax无线基站的采集终端进行数据召测、参数设置、链路检测等远程管理操作。本实用新型通过对无线终端设备与基站之间的连接为整个无线网络提供机密性保护。
附图说明
13.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
14.图1是本实用新型实施例基于230mhz频段wimax的新型用电信息采集系统部署逻辑图；
15.图2是本实用新型实施例基于230mhz频段wimax的新型用电信息采集系统网络拓扑图；
16.图3是本实用新型实施例宽带载波集抄模式组网图；
17.图4是本实用新型实施例2.4g小无线集抄系统组网图；
18.图5是本实用新型实施例采集虚拟网改造图。
具体实施方式
19.在下文中，将参考附图对本技术的具体实施例进行详细地描述，依照这些详细的描述，所属领域技术人员能够清楚地理解本技术，并能够实施本技术。在不违背本技术原理的情况下，各个不同的实施例中的特征可以进行组合以获得新的实施方式，或者替代某些实施例中的某些特征，获得其它优选的实施方式。
20.为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，作详细说明如下：
21.如图1所示，为基于国网230mhz频段wimax的新型用电信息采集系统部署逻辑图，包括了由县市电力局的负控专网以及省电力公司的负控专网组成的电力内侧，其中县市电力局的负控专网由多个基站服务器组成，省电力公司的负控专网由采集前置机、采集主站、
数据库、aaa认证服务器组成；由功放和天线组成的无线通信网络；由电能表、集中器、无线接设备组成的采集终端。
22.图1中的基站服务器组成了县市电力局的负控专网；采集前置机、采集主站、数据库、aaa认证服务器组成了省电力公司的负控专网；功放和天线组成了无线通信网络；无线接入设备、集中器、电能表组成了采集终端。其中，天线应搭建于比较空旷的高处环境，如大楼顶层，利用高楼扩大信号覆盖范围；基站服务器和射频单元之间通过光纤通信，基站服务器接入当地电业局负控专网。
23.在远程通信方式上，如图2所示，为基于国网230mhz频段wimax的新型用电信息采集系统网络拓扑图，也是本实用新型结构设计的重点。
24.采集终端通过以太网、rs485接口或rs232接口与无线接入设备建立连接，构建虚拟子网。无线接入设备利用wimax无线技术与wimax无线基站建立通信信道，基站无线信号覆盖范围最远距离35km。wimax无线基站通过光纤或微波接入采集虚拟网，实现采集终端与用电信息采集系统端到端通信，并维持通道稳定，以便于支持各类采集远程召测命令下发。
25.在本地通信方式上，台区本地通信采取宽带载波通信技术和2.4g小无线通信技术双模方式来完成。
26.作为优选，宽带电力线载波集中抄表系统可以采用宽带载波通信技术，通信带宽为10mbps，载波频段为1.8mhz～30mhz。提供多种纠错编码模式和高强度加密算法，支持多种载波模式自动切换。2.4g小无线集中抄表系统与宽带载波集抄系统相结合，在实际应用中，解决部分分散、较远距离的表计抄表。而在集中式表箱内应用，则可以降低建设成本。
27.如图3所示，为宽带载波集抄模式，在试点台区，集中器采用宽带载波集中器，台区下属所有表计均安装宽带载波模块。
28.如图4所示，为2.4g小无线集抄系统，在部分试点台区，表计端采用2.4g小无线模块，在集中式表箱中，部分表计安装2.4g、宽带载波双模通信模块，双模通信模块的上行通过宽带载波与集中器宽带载波进行通信，下行通过2.4g小无线与同一个表箱内的表计端2.4g模块通信，实现抄表功能。
29.基于以上网络结构的设计，本实用新型所提供方案的具体应用和设计如下：
30.在端到端系统方面，无线边缘设备提供了6 公里（城区）到40 公里（郊外）的无线基站覆盖功能，并同时具备面向主控中心的网关。
31.无线接入设备是一款低功耗嵌入式设备，具备无线cpe 的通信功能，且能桥接各种硬件接口和软件协议的终端设备；在无线接入设备方面，无线接入设备waa 提供无线基站的信号覆盖功能，并集成了与企业网络对接的边缘网关、防火墙等网络功能于一体。
32.无线接入设备将无线终端设备及其所连接的终端接入无线网络，提供高速无线数据传输功能。在无线终端设备方面，安装于靠近于数据采集终端侧的网络设备wea向上通过无线连接至无线接入设备，向下通过各种硬件接口连接摄像头、传感器、数据采集仪器、智能手机等终端设备，提供终端设备至无线宽带网络的桥接功能，为终端设备的高速接入提供传输承载。
33.在网络管理方面，基于所提供的网络结构，可以通过nms对物联网无线平台进行同一管理。它可以对网内所有wea、waa 及数据采集终端提供集成化的远程管理环境，以统一的管理视图和操作模式，完成对不同类型、不同接入方式的设备的管理。为企业的系统管理
员提供友好的人机界面，提高简单划一的管理方法。在网络管理系统的帮助下，整个物联网无线平台可以做到即插即用，部署快速简单。
34.在用电信息采集主站方面，基于现有福建电力用户用电信息采集主站系统架构，在遵循国家电网公司《电力用户用电信息采集系统主站软件标准化设计(2012年修订版)》前提下，对现有用电信息采集主站进行配套改造，支持根据wimax无线信道的查询统计功能，支持对单个集中器并行穿透抄收下挂电能表数据。
35.在采集虚拟网方面，改造用电信息采集系统网络结构，使wimax无线基站通过光纤接入采集虚拟网，支持用电信息采集主站对接入无线基站的采集终端进行数据召测、参数设置、链路检测等操作。
36.综上，本实施例方案可以具有以下突出的特性和设计：
37.1.无线接入设备支持无线基站单载波带宽为1.25mhz, 2.5mhz 及5mhz，频谱利用率大于2；提供多载波工作模式，支持部署之后的平滑扩容（无硬件安装）；一套无线边缘设备最多可支持30mhz 带宽容量（单套无线边缘服务器连接6个拉远射频头）；支持远距离无线覆盖（远郊35 公里，城区6 公里）及大规模组网，可自动优化组网，大大降低组网复杂度；支持多用户连接（每载波可支持7000 个终端），支持多类型终端连接。
38.2.无线终端设备支持多种终端接口连接（支持以太网，rs232/485，无线，usb）。
39.3.采集虚拟网在不影响网络中在用设备稳定运行前提下，进行网络改造；网络改造全面考虑网络安全和数据安全；网络改造具备良好的扩展性，当信息量上升、规模扩大时，可方便对相应网络设备进行升级；网络升级改造后的管理以简单、易于操作、方便实用为准则，降低网络管理、维护成本。
40.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求保护范围之内。
41.本专利不局限于上述最佳实施方式，任何人在本专利的启示下都可以得出其它各种形式的基于230mhz频段wimax的用电信息采集系统的网络结构，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利的涵盖范围。