本實用新型屬于智能電網信息傳輸領域，特別涉及一種基于1.8G頻段TD-LTE電力無線專網的用電信息采集系統(tǒng)。

背景技術：

在智能電網的用電和配電信息采集系統(tǒng)中，電力用電信息采集集中器(終端)與電能表通訊方案包括微功率無線和電力線載波等。采用微功率無線和電力線載波方案存在通訊延時長以及通訊可靠性差的缺點。電力用電信息采集集中器(終端)與用電信息采集主站之間的數(shù)據(jù)傳輸包括有線網絡和無線網絡兩種傳輸方案。由于采用有線網絡需要鋪設網線/光纜，對于施工和成本要求比較高，所以目前應用比較廣泛的是移動運營商的GPRS通訊方案，但該方案存在通訊速率慢，資費高的問題。隨著無線技術的發(fā)展，4G技術應運而生，4G在20M帶寬下可提供下行100Mbps與上行50Mbps的峰值速率，遠高于GPRS的114Kbps通信速率，4G平均時延小于50ms，遠低于GPRS平均時延1s。雖然采用4G技術替換GPRS可解決通訊速率慢的問題，但采用4G無線公網的年租金投資巨大，需要持續(xù)花銷。

技術實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術中存在集中器(終端)與主站通訊速率慢、資費高，集中器(終端)與電能表通訊延時長、通訊質量差的問題的缺陷，本實用新型提供一種整體投入和維護費用遠低于公網的基于1.8G頻段TD-LTE電力無線專網的用電信息采集系統(tǒng)。本實用新型的技術方案如下：

一種基于1.8G頻段TD-LTE電力無線專網的用電信息采集系統(tǒng)，包括電能表、集中器、電力服務器和主站前置機，所述集中器包括運算處理模塊以及分別與所述運算處理模塊通信連接的存儲模塊、網絡模塊和采集模塊，所述采集模塊用于采集電能表的用電信息，所述存儲模塊用于對采集到的用電信息進行分類存儲，所述運算處理模塊用于對用電信息進行分析處理，所述采集模塊通過RS-485總線與所述電能表通信連接，所述網絡模塊通過1.8G頻段TD-LTE電力無線專網與所述電力服務器通信連接，所述電力服務器與所述主站前置機通信連接。

進一步的，所述運算處理模塊用于對所述用電信息進行總加組運算和數(shù)據(jù)統(tǒng)計。

進一步的，所述用電信息包括電能表的用電量信息、收費信息和狀態(tài)信息。

進一步的，還包括1.8G頻段TD-LTE電力無線專網模塊，所述網絡模塊通過點對點協(xié)議建立與所述1.8G頻段TD-LTE電力無線專網模塊的通信連接，所述1.8G頻段TD-LTE電力無線專網模塊通過撥號建立與1.8G頻段TD-LTE電力無線專網的連接。

進一步的，所述集中器通過socket建立與電力服務器的通信連接，所述集中器包括時鐘計時模塊，所述時鐘計時模塊用于校準與電力服務器同步的時間。

進一步的，所述集中器通過心跳報文檢測與所述主站前置機是否正常連接。

進一步的，所述集中器還包括報警模塊，用于在采集到電能表狀態(tài)信息異常后，向電力服務器發(fā)送報警信息。

本實用新型還提供一種基于1.8G頻段TD-LTE電力無線專網的電力設備信息采集系統(tǒng)，包括集中器、電力服務器和主站前置機，所述集中器包括運算處理模塊以及分別與所述運算處理模塊通信連接的存儲模塊、網絡模塊和采集模塊，所述采集模塊用于采集電力設備的用電信息，所述存儲模塊用于對采集到的用電信息進行分類存儲，所述運算處理模塊用于對用電信息進行總加組運算和數(shù)據(jù)統(tǒng)計，所述采集模塊與所述電力設備內置的1.8G頻段TD-LTE電力無線專網模塊通信連接，所述網絡模塊通過1.8G頻段TD-LTE電力無線專網與所述電力服務器通信連接，所述電力服務器與所述主站前置機通信連接。

進一步的，所述電力設備為電能表，所述電能表通過內置的1.8G頻段TD-LTE電力無線專網模塊向所述采集模塊傳輸用電信息，所述電能表設置有時鐘計時模塊，所述時鐘計時模塊用于校準與集中器同步的時間。

進一步的，所述電能表通過socket建立與所述集中器的通信連接，所述電能表通過心跳報文檢測與主站前置機的連接。

與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有以下有益效果：

本實用新型采用的1.8G頻段TD-LTE電力無線專網使用4G無線通信技術，具有通訊速率快、無租金的特點。集中器采用485總線方案與電能表通訊，具有通訊延時短、通訊可靠性高的特點。采用485總線和4G網絡相結合的方式解決了通訊速率慢、資費高、通訊延時長以及通訊可靠性差等問題。

附圖說明

圖1是本實用新型用電信息采集系統(tǒng)的結構示意圖；

圖2是本實用新型的集中器的結構示意圖；以及

圖3是本實用新型建立通信連接的流程示意圖。

具體實施方式

以下將參考附圖詳細說明本實用新型的示例性實施例、特征和方面。附圖中相同的附圖標記表示功能相同或相似的元件。盡管在附圖中示出了實施例的各種方面，但是除非特別指出，不必按比例繪制附圖。

TD-LTE是新一代移動寬帶通信技術，屬于第四代(4G)主流無線通訊技術。TD-LTE 4G采用了多天線MIMO與頻分復用OFDM等關鍵技術，下行峰值速率可達100Mbps，TD-LTE 4G主要有四個工作頻段，其中1.8G專網頻段主要用作企業(yè)專網建設。本實用新型提供一種基于1.8G頻段TD-LTE電力無線專網的用電信息采集系統(tǒng)，如圖1及圖2所示，該系統(tǒng)包括電能表1、集中器2、電力服務器3和主站前置機4，采用1.8GHz頻段TD-LTE(4G)電力無線專網(電力無線專網簡稱電力無線專網或4G專網)，該電力無線專網以變電站或電力單位等光纖資源地為基站建設點，是一種低成本的通信解決方案，投資少，維護方便，擴容簡單，實現(xiàn)用配電網絡全覆蓋。集中器2通過RS-485抄收電能表數(shù)據(jù)，具有通訊延時短、通訊可靠性高的特點。集中器2通過無線信號接入電力無線專網，電力無線專網通過無線信號與電力服務器相連，電力服務器通過有線或無線信號與主站前置機通訊。具體的，集中器2包括運算處理模塊24以及分別與運算處理模塊24通信連接的采集模塊21、存儲模塊22和網絡模塊23，電能表1通過RS-485總線與集中器通信連接，集中器2的采集模塊采集電能表的用電信息，存儲模塊22對采集到的用電信息進行分類存儲，運算處理模塊24對用電信息進行分析處理，網絡模塊23通過1.8G頻段TD-LTE電力無線專網與電力服務器3通信連接，電力服務器3與主站前置機4通信連接。

集中器2按照配置參數(shù)，例如采集時間、采集范圍和采集頻率等，由采集模塊采集用電信息或用戶數(shù)據(jù)，包括用電量信息、收費信息和狀態(tài)信息，存儲模塊對采集到的用電信息進行分類存儲，運算處理模塊對采集的數(shù)據(jù)進行總加組運算和數(shù)據(jù)統(tǒng)計，進行日凍結、月凍結、曲線凍結和抄表日凍結操作。集中器與主站之間通過1376.1協(xié)議(即Q/GDW1376.1-2013電力用戶用電信息采集系統(tǒng)通信協(xié)議：主站與采集終端通信協(xié)議)進行通訊。集中器按照配置參數(shù)上報用電信息給主站。

在另一實施例中，集中器2還包括報警模塊25，采集到電能表1狀態(tài)信息異常后，運算處理模塊24控制報警模塊25向電力服務器發(fā)送報警信息。

集中器2的網絡模塊23通過點對點協(xié)議(PPP協(xié)議,Point to Point Protocol)建立與外接的1.8G頻段TD-LTE電力無線專網模塊(即4G專網模塊)的會話連接，通過socket建立與電力服務器3的TCP(Transmission Control Protocol傳輸控制協(xié)議)連接，集中器2還具有時鐘計時模塊26，用于校準與電力服務器同步的時間。集中器2通過心跳報文檢測與主站前置機4是否正常連接。

集中器2與主站通訊實時在線檢測及斷線處理方法：一方面通過與模塊的PPP協(xié)議通訊判斷連接是否斷開。另一方面集中器按照配置的心跳周期，通過無線網絡向主站發(fā)送心跳報文，并等待返回報文，通過是否有返回報文，來判斷連接是否斷開。當連續(xù)3個周期未收到心跳返回報文時，斷開TCP連接并從新建立TCP連接，如果連續(xù)3次創(chuàng)建TCP連接失敗，則斷開與4G專網的連接，在連接斷開后重啟4G專網模塊，并重新創(chuàng)建與1.8G頻段TD-LTE電力無線專網的網絡連接。

下面結合附圖對本實用新型的工作流程做進一步解釋：

本實用新型的用電信息采集系統(tǒng)與電力無線專網建立連接的流程如圖3所示，網絡模塊上電后，用AT指令對網絡模塊進行初始化,初始化完成后通過PPP建立網絡會話連接,會話連接建立成功后，用socket建立與主站即電力服務器的TCP連接,以實現(xiàn)電力數(shù)據(jù)與主站的通訊。通過心跳檢測與主站的連接，保證本設備實時在線，具體的，集中器與主站前置機通訊實時在線檢測及斷線處理方法：一方面通過PPP協(xié)議通訊判斷連接是否斷開，另一方面集中器按照配置的心跳周期，向主站前置機發(fā)送心跳報文，并等待返回報文，通過是否有返回報文，來判斷連接是否斷開，當連續(xù)三個周期未收到心跳返回報文時，斷開TCP連接并從新建立TCP連接，如果連續(xù)3次創(chuàng)建TCP連接失敗，則斷開與電力無線專網的連接，在連接斷開后重啟專網的4G專網模塊，并重新創(chuàng)建與電力無線專網的網絡連接。

對于安裝了4G專網模塊的電力設備，其可作為TCP客戶端訪問集中器，此時，集中器作為TCP服務器，電力設備通過4G專網模塊與集中器連接建立后，集中器的采集模塊通過4G網絡采集電力設備數(shù)據(jù)。例如，安裝4G專網模塊電能表登錄TCP服務器，TCP服務器可以抄收電能表的用電信息，當電能表有異常信息時，TCP服務器經過處理后能及時把異常信息上報給主站。因此，本實用新型的另一實施例中，一種基于1.8G頻段TD-LTE電力無線專網的電力設備信息采集系統(tǒng)，包括通信連接的集中器、電力服務器和主站前置機，集中器作為TCP服務器，電力設備內置1.8G頻段TD-LTE電力無線專網模塊，電力設備作為TCP客戶端。集中器即TCP服務器包括運算處理模塊以及分別與運算處理模塊通信連接的存儲模塊、網絡模塊和采集模塊，采集模塊用于采集電力設備的用電信息，存儲模塊用于對采集到的用電信息進行分類存儲，運算處理模塊用于對用電信息進行總加組運算和數(shù)據(jù)統(tǒng)計等分析處理，采集模塊與電力設備內置的1.8G頻段TD-LTE電力無線專網模塊通信連接，網絡模塊通過1.8G頻段TD-LTE電力無線專網與電力服務器通信連接，電力服務器與主站前置機通信連接。具體的，電力設備例如可以是電能表，作為TCP服務器的集中器負責采集電能表的用電信息，電能表具有時鐘計時模塊，用于校準與TCP服務器同步的時間。TCP服務器對用電信息進行總加組運算和數(shù)據(jù)統(tǒng)計，以及進行日凍結、月凍結、曲線凍結和抄表日凍結操作，電能表通過PPP建立與內置的1.8G頻段TD-LTE電力無線專網模塊的會話連接，電能表通過socket建立與TCP服務器的TCP連接，電能表通過1376.1協(xié)議與主站前置機通訊，電能表通過心跳報文檢測與主站前置機的連接。

最后應說明的是：以上所述的各實施例僅用于說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或全部技術特征進行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的范圍。