李熠輝

摘 要：本文集中論述了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及其網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，并且基于詳實(shí)的分析討論后，有針對性的提供了一些實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)以及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信傳輸?shù)挠行Х椒ā?/p>

關(guān)鍵詞：電力物聯(lián)網(wǎng);數(shù)據(jù)采集系統(tǒng);網(wǎng)絡(luò)傳輸

引言：

本文所討論的電力物聯(lián)網(wǎng)，是使用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）采集一些包含基本信息的數(shù)據(jù)，除此之外它采集到的節(jié)點(diǎn)數(shù)目會有增加，并且獲取到的電力數(shù)據(jù)也會更加全面。從功能方面看，除了上述普通信息采集過程外還包含了協(xié)同感知和反饋等控制方式。其中協(xié)同感知主要是指傳感器節(jié)點(diǎn)可以共同感知信息，不僅采用其中某一個節(jié)點(diǎn)。對于不同位置的節(jié)點(diǎn)同時收到的信息可以進(jìn)行橫向比較，有效的篩選出準(zhǔn)確可靠信息，利用多傳感器的位置確定發(fā)生故障的位置，能夠有效提高檢測的速度和準(zhǔn)確率。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)信息管理系統(tǒng)強(qiáng)大管理和數(shù)據(jù)分析的能力，并能進(jìn)行故障檢測以及解決故障的方法。

1數(shù)據(jù)采集的系統(tǒng)模型

系統(tǒng)中采集數(shù)據(jù)主要由三個部分組成，用來實(shí)現(xiàn)不同的功能，這三個部分分別是：智能電表、集中器和信息管理系統(tǒng)。通過比較現(xiàn)有一些常見的采集數(shù)據(jù)系統(tǒng)產(chǎn)品，可以總結(jié)得到其特點(diǎn)。

1.1從智能電表分析

與用戶體驗(yàn)直接相關(guān)聯(lián)的部分就是智能電表。該終端直接安裝在單元樓下，進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的采集。為了有效采集數(shù)據(jù)需要一定的功能，如下：

（1）采集數(shù)據(jù)。采集數(shù)據(jù)這一步主要是收集一些基本的數(shù)據(jù)，例如電壓電流、功率、電壓電流相位差等相關(guān)的信息。并且智能終端不僅保持了傳統(tǒng)電表的功能，還進(jìn)一步的提升了收集信息能力[1]。

（2）傳輸與反饋。通過特定的通信方式，將智能電表與集中器連接在一起，實(shí)現(xiàn)彼此之間的數(shù)據(jù)交互。

（3）自檢。智能電表終端需要進(jìn)行自檢，并且自檢后結(jié)果信息需要向一級設(shè)備終端傳達(dá)。下一級設(shè)備為集中器，集中器工作的時候可以自動收集到智能電表的相關(guān)運(yùn)行信息，例如是否處于故障狀態(tài)以及運(yùn)行狀況、數(shù)據(jù)異常等情況。這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)終端之間的有效交互。

1.2從集中器分析

如上述所說，集中器和電表終端通過雙向通信技術(shù)相互交互，集中器可以實(shí)現(xiàn)匯集數(shù)據(jù)，暫存數(shù)據(jù)以及傳輸?shù)裙δ?。如下詳?xì)分析：

（1）傳輸和反饋數(shù)據(jù)。集中器是按照約定俗成的方式和智能電表終端進(jìn)行數(shù)據(jù)流通交互?？梢酝ㄟ^不同的方式實(shí)現(xiàn)與智能電表終端的數(shù)據(jù)交互以及對通信狀況

（2）統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。主要是存儲統(tǒng)計(jì)集中器的抄表數(shù)據(jù)，便于在整理匯集電表終端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)一并發(fā)送給下一級的信息管理系統(tǒng)。

（3）自檢。集中器自檢，主要是向信息管理系統(tǒng)報(bào)告自身運(yùn)行狀況、是否發(fā)生故障以及參數(shù)、數(shù)據(jù)異常等相關(guān)信息。

1.3物聯(lián)網(wǎng)信息管理系統(tǒng)

物聯(lián)網(wǎng)信息管理系統(tǒng)的作用，主要是對采集發(fā)送到系統(tǒng)的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行保存統(tǒng)計(jì)和分析反饋。

數(shù)據(jù)的傳輸和反饋主要通過GPRS等通信方式和集中器進(jìn)行信息流通交互，并通過一定的方式反饋其通信狀態(tài)。并針對各個集中器傳輸過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，生成相對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，分門別類清晰的展現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)，能夠提供多方位多角度、多視圖的數(shù)據(jù)展示方式。最后對于收集到的相關(guān)數(shù)據(jù)使用相應(yīng)的軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，預(yù)測未來的電量走向，為配電提供有效的數(shù)據(jù)參考。將數(shù)據(jù)及時有效的利用，用于故障排查和用電異常用戶的排查。同時通過數(shù)據(jù)反饋將錄入的信息反饋到集中器上（例如設(shè)置的參數(shù)信息）[2]。

2采集系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所需要的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和一般的網(wǎng)絡(luò)不同，它具有智能電表和集中器，所以整體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，一般由智能電表、集中器，各個電力中心以及國家電網(wǎng)組成。

下文對不同情況不同要求的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行討論。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的通信方式有：：電力載波、GPRS以及其他射頻通信方式等。

2.1電力載波

電力載波成為一種通信方式，是由于電纜線能夠傳輸數(shù)據(jù)并且保持一定的穩(wěn)定性。這種方式不需要架設(shè)外設(shè)線路，所需要的安裝維護(hù)的資金也較少。不過這種方式存在一定的缺點(diǎn)，便是電力載波自身很復(fù)雜，存在信號質(zhì)量差，噪聲等問題。并且這種通信方式是屬于專網(wǎng)傳輸，可以保障大多數(shù)普通用戶安全。但是對于黑客具有多種入侵手段，可以截獲通訊過程中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，該通訊方式的安全防護(hù)機(jī)制相對薄弱。電力載波，是性價比較高的方式，但不適用于傳輸過程中有保密嚴(yán)格要求的數(shù)據(jù)。

2.2 RS485通信規(guī)約

RS485通信規(guī)約是指以老式接口為基礎(chǔ)，對其升級更新?lián)Q代的新型通信接口，技術(shù)發(fā)展較為成熟，可應(yīng)用在智能電力設(shè)備方面，其性能穩(wěn)定并支持大面積商用。RS485如果超過最大的通信距離，則需要添加組件保證通信。這種通信方式一旦添加相應(yīng)的組件，支持的節(jié)點(diǎn)數(shù)量可以得到十倍以上的增加。

RS485通信在不同傳輸速度下可以采用不同的電纜線，具體來講可以分為低速雙絞線和高速專用電纜。在實(shí)際使用的過程中選用此通信方式其數(shù)據(jù)傳輸效率較為不錯。這種通訊方式的缺陷在于需要有線網(wǎng)絡(luò)以及架設(shè)外設(shè)線路。這種采集數(shù)據(jù)系統(tǒng)并沒有突出的優(yōu)點(diǎn)，可以將其作為一種在主通信方式不好用的時候，臨時使用的備用通信方式。因此該方案也具有較大規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用，以及較為成熟的技術(shù)。

2.3射頻通信及其他方式

對于射頻通信方式傳輸數(shù)據(jù)可以借助各種通信模塊，讓通信設(shè)備的組件智能電表和集中器以及信息管理系統(tǒng)均可以用這種方式傳輸數(shù)據(jù)。以實(shí)現(xiàn)各個部件之間相互傳輸通信進(jìn)行數(shù)據(jù)交互反饋。這種方案的安全性更高，采用特殊的算法來保證所傳輸數(shù)據(jù)的安全，該傳輸數(shù)據(jù)的方式完全可以滿足，各種類型的加密數(shù)據(jù)對于安全的要求。

3電力數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

根據(jù)前文分析討論的結(jié)果來說，本文提出的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所使用的網(wǎng)絡(luò)方案有兩個方向：第一，智能電表和集中器基于射頻通信的方法;第二，智能電表和集中器基于GPRS的方法。除了以上兩種主要方法以外可以將RS485當(dāng)做備用方式。

基于GPRS的VPN方式可以用于小區(qū)到城區(qū)，城區(qū)到市區(qū)，市區(qū)到國家電網(wǎng)等路徑的信息傳輸。但是最后一項(xiàng)通往國家電網(wǎng)還可以選擇光纖。

4采集數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)

基于上述分析與討論，可以看出采集數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，主要是基于兩個方面：基于GPRS和基于寬帶VPN，這兩種方式是目前最為常用且實(shí)用的方式，并且為了適應(yīng)現(xiàn)代化生活的實(shí)際需求，需要對采集數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其具備更多的人性化功能，滿足人們的實(shí)際生活需求，才能更加適用于現(xiàn)代化的生活方式。

5結(jié)語

綜上所述，本文從多角度討論了電力數(shù)據(jù)采集方式與其進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆绞?。?shí)際上除去本文討論的辦法外，還有很多種類型的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法。只是這些方法不能滿足實(shí)際應(yīng)用需求，或者存在技術(shù)不成熟，不能達(dá)到預(yù)期效果等多方面的原因，因此本文并未將其納入討論范圍。

參考文獻(xiàn)：

[1]王金峰. 電力物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)傳輸[J]. 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)， 2013（11）：42.

[2]沈明艷， 田斌. 淺談電力物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)傳輸[J]. 百科論壇電子雜志， 2019（4）：599.

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