一城一北斗|基于北斗短報(bào)文用電信息采集系統(tǒng)

申報(bào)單位：國(guó)網(wǎng)烏魯木齊供電公司

聯(lián)合申報(bào)單位：

主要完成人：王炯程、王世青、蔚凡、謝鵬、擺文志、胡健民

一、案例簡(jiǎn)介

當(dāng)前國(guó)網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)有大量需要實(shí)施配電、用電信息采集的終端站點(diǎn)(公用臺(tái)變，專(zhuān)變用戶),地處偏遠(yuǎn) 地區(qū)，距離公司電力專(zhuān)用通信網(wǎng)節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)，大多都超過(guò)10公里以上，且站點(diǎn)分布過(guò)于分散，采用光纖通信、 無(wú)線專(zhuān)網(wǎng)、電力線載波等專(zhuān)用通信網(wǎng)覆蓋，存在建設(shè)困難、投資成本大、資源利用率低等突出矛盾。這些 站點(diǎn)區(qū)域內(nèi)由于人口稀少，無(wú)線公網(wǎng)信號(hào)大多沒(méi)有覆蓋，即使覆蓋了信號(hào)也很弱，無(wú)法滿足配電、用電信 息采集信號(hào)回傳的通信需求。北斗用電信息采集系統(tǒng)是集現(xiàn)代通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、用電異常判 斷告警技術(shù)、電能計(jì)量技術(shù)、電力負(fù)荷控制技術(shù)和電力營(yíng)銷(xiāo)技術(shù)為一體的用電需求側(cè)綜合性的實(shí)時(shí)信息采 集與分析處理系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星系統(tǒng)為用電信息采集系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的上行通信信道，作為用采遠(yuǎn)程通信 網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充，解決上述條件惡劣且無(wú)公網(wǎng)信號(hào)或信號(hào)弱的偏遠(yuǎn)地區(qū)的供電/用電設(shè)備與計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)間的 通信問(wèn)題問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)由人工處理向自動(dòng)化處理的轉(zhuǎn)變，助力實(shí)現(xiàn)“全覆蓋、全采集”的建設(shè)目標(biāo)。

二、技術(shù)方案

1、系統(tǒng)架構(gòu)：系統(tǒng)主要由北斗前置機(jī)、通信通道與采集終端三部分組成。通過(guò)北斗系統(tǒng)短報(bào)文服務(wù) 實(shí)現(xiàn)用電信息數(shù)據(jù)的傳輸，同時(shí)能夠?yàn)殡娏ο到y(tǒng)提供精準(zhǔn)授時(shí)和定位服務(wù)。其中，

1)北斗前置機(jī)負(fù)責(zé)接入北斗主站設(shè)備及對(duì)接電力營(yíng)銷(xiāo)用采系統(tǒng)前置，北斗前置機(jī)中主要運(yùn)行了北斗 通信前置軟件與北斗用采業(yè)務(wù)前置軟件，北斗通信前置軟件負(fù)責(zé)接入北斗三號(hào)主站終端，根據(jù)北斗短報(bào)文 數(shù)據(jù)協(xié)議格式，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，輸出原始數(shù)據(jù)，并進(jìn)行持久化。同時(shí)負(fù)責(zé)將主站需要下發(fā)的指令組裝 成符合北斗短報(bào)文協(xié)議格式的數(shù)據(jù)，交由主站終端進(jìn)行指令發(fā)送。北斗用采業(yè)務(wù)前置軟件負(fù)責(zé)將北斗短報(bào) 文數(shù)據(jù)與電力698協(xié)議數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，同時(shí)對(duì)接電力營(yíng)銷(xiāo)用采系統(tǒng)前置，響應(yīng)系統(tǒng)指令，保持終端與營(yíng)銷(xiāo)用 采系統(tǒng)之間的通信鏈路與心跳，為營(yíng)銷(xiāo)用采系統(tǒng)賦能北斗短報(bào)文通信功能。

2)通信信道：由現(xiàn)場(chǎng)北斗裝置中的北斗采集終端、北斗衛(wèi)星系統(tǒng)鏈路以及主站側(cè)北斗指揮機(jī)等設(shè)備 構(gòu)成整體的北斗短報(bào)文通信信道。

3)現(xiàn)場(chǎng)終端由北斗采集終端及現(xiàn)場(chǎng)集中器/專(zhuān)變、電能表組成，北斗采集終與集中器/專(zhuān)變通過(guò)RJ45 接口，采用以太網(wǎng)的形式對(duì)接。集中器/專(zhuān)變采用原有方式與電表進(jìn)行通信以及數(shù)據(jù)凍結(jié)，通常采用RS485 或無(wú)線載波形式進(jìn)行通信。北斗采集終端代替集中器/專(zhuān)變終端的4G通道，通過(guò)北斗短報(bào)文形式，將采集 的凍結(jié)數(shù)據(jù)回傳至主站。

2、系統(tǒng)功能：集中器/專(zhuān)變具備北斗短報(bào)文通信功能，實(shí)現(xiàn)采集的凍結(jié)數(shù)據(jù)回傳；營(yíng)銷(xiāo)用采主站具備 北斗短報(bào)文通信能力，實(shí)現(xiàn)北斗采集設(shè)備的接入，實(shí)現(xiàn)采集終端和主站的雙向短報(bào)文數(shù)據(jù)交互。進(jìn)行短報(bào) 文的雙向通訊，實(shí)現(xiàn)采集終端和主站的數(shù)據(jù)交互，數(shù)據(jù)發(fā)送按規(guī)定的頻度發(fā)送，可實(shí)時(shí)接收數(shù)據(jù)，短報(bào)文 收發(fā)有效數(shù)據(jù)長(zhǎng)度不大于北斗卡通信可用字節(jié)長(zhǎng)度。日凍結(jié)、15min凍結(jié)數(shù)據(jù)的采集與上報(bào)。停上電事件 上報(bào)。實(shí)現(xiàn)營(yíng)銷(xiāo)用采主站指令通過(guò)北斗短報(bào)文進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星校時(shí)，可利用衛(wèi)星對(duì)終端進(jìn)行校時(shí)。

三、創(chuàng)新亮點(diǎn)

1)突破通信盲區(qū)限制，構(gòu)建自主可控的電力通信網(wǎng)絡(luò)。將北斗三號(hào)短報(bào)文通信技術(shù)與電力業(yè)務(wù)深度 融合，在無(wú)公網(wǎng)覆蓋的偏遠(yuǎn)地區(qū)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定通信，解決傳統(tǒng)依賴光纖/4G網(wǎng)絡(luò)的局限性。同時(shí)通過(guò)部署北斗 指揮機(jī)及前置服務(wù)器，使得數(shù)據(jù)在安全的通道中傳輸，保障電力數(shù)據(jù)的安全性。

2)基于北斗短報(bào)文的電力數(shù)據(jù)窄帶傳輸方式。為滿足電力數(shù)據(jù)采集終端的實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸量及業(yè)務(wù)的 開(kāi)展使用，在229字節(jié)的約束下，利用電力數(shù)據(jù)分形維度分析算法壓縮數(shù)據(jù)量，利用多模態(tài)協(xié)議統(tǒng)一建模 與語(yǔ)義映射技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)對(duì)象與指令的雙向無(wú)損轉(zhuǎn)換。最后通過(guò)自動(dòng)拆組包設(shè)計(jì)進(jìn)行數(shù)據(jù)封裝后的傳輸。 再數(shù)據(jù)處理下，達(dá)成在業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)內(nèi)完成電力數(shù)據(jù)的傳輸，使得臺(tái)區(qū)數(shù)據(jù)傳輸完成時(shí)間降至5min內(nèi)。

3)基于北斗三號(hào)短報(bào)文通信的用電信息數(shù)據(jù)采集傳輸技術(shù)。在無(wú)公網(wǎng)或地面信號(hào)薄弱地區(qū)，為滿足 “全覆蓋、全采集”的要求，大多通過(guò)人員上門(mén)抄表，本項(xiàng)目使用北斗短報(bào)文技術(shù)，深度優(yōu)化北斗三號(hào)終 端天線，使得完成高緯度的短報(bào)文通信；同時(shí)按照電力數(shù)據(jù)采集業(yè)務(wù)需求，定制開(kāi)發(fā)用電信息采集終端， 滿足環(huán)境使用的限制，完成無(wú)公網(wǎng)區(qū)域用電信息采集任務(wù)，減少人員巡檢工作量，助力電網(wǎng)對(duì)用戶側(cè)的安 全精益化管理。