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基于北斗卫星通信小水电用电信息采集技术及实践 龙高翼 lgy0231@163.com 贵州电网有限责任公司安顺供电局 汇报提纲 2 1 4 3 项目概况 本项目是用北斗卫星作为通信通道来解决无移动、联通、电信等无线公网信号覆盖山区小水电站电量、负荷、遥测量等电量信息远程采集、传输、监测的难题，形成一种相对成本低、便捷，安全可靠的电能信息传输途径。 项目简介 营销精益化管理 现实需要 北斗民用开放 上、下网和大客户电量100%自动采集，100%自动抄表结算 水电站离散的分布高原山区，无公网信号覆盖，没有其它通讯资源，无法实现远程电能采集和计量装置运行状态监控，运维成本高，铺设专用通信通道代价太大 北斗卫星具有独特的全地域、全天候的数据传输功能，且低成本的应用条件已成熟 项目概况 研究背景 项目概况 系统架构 项目概况 01 目标一 02 03 研发具有北斗卫星通信功能的电能采集终端 研究制定满足电能数据传输的北斗卫星通信协议 研发北斗卫星电能采集数据综合管理平台 目标二 目标三 研究目标 关键技术 北斗通信模块和电能量采集终端的融合，北斗信号防屏蔽和全地形适配技术 主站报文解析和数据综合管理 超北斗短报文容量数据压缩方法和传输 北斗卫星短报文电能数据传输通信协议 通信层 采集层 通信层 主站层 关键技术 关键技术 在现有的电能采集装置的基础上进行开发，硬件上兼容北斗通信模块；同时软件上依据北斗卫星短报文通信协议的要求，对终端解析程序、传送机制进行更改，增加北斗通信程序。 实现 方式 研制具有北斗卫星通信的电能采集终端 关键技术 优点： 防屏蔽，不受地形限制,真正全地域适配 可对通信模块自动复位恢复，降低故障，提高使用效果 信号防屏蔽和全地形适配技术 关键技术 因此终端通信设计成主动发送数据而不需主站端应答的方式。 北斗短报文通讯数据接收无时间间隔限制，可以实时接收处理数据 北斗短报文通讯的数据发送有报文大小和时间间隔限制，数据发送每隔60秒发送一帧报文，时间不到不能发送报文 主站端指挥机不能接收大量的数据的同时又要按照60秒的频度发送数据 北斗通信模块与采集终端的通信管理机制 关键技术 北斗通信模块与采集终端的通信管理机制 采集终端和北斗模块的通讯按照如下格式进行 描述 字节数 备注 起始符 1 0x24 命令类型 4 TXXXX 如发送命令、查询命令等 指令长度 2 ? 本机地址 3 本机用户卡的地址 信息类别 1 ? 发送地址 3 远方用户卡的地址 数据内容长度 2 ? 是否应答位 1 ? 通讯内容 ? ? 校验位 1 累加和 电能数据采用主动上送方式发送，而不是主站下发任务命令 关键技术 电能量采集终端与北斗卫星通信模块通信流程 关键技术 北斗卫星短报文特点： 容量：120字节（45个汉字）/次 频次：60s/次 要实现时段电量、功率、电压、电流等遥测量的传输，完全不能满足要求，也是研究的难点。 与计量自动化系统现有通讯技术存在很大差异，原有通讯协议无法在北斗通讯技术条件下进行直接应用，因此，制定符合北斗通信特点的计量上行通讯协议是一项重要的基础性工作。 北斗卫星短报文电能数据传输通信协议 正向有功 反向有功 正向无功 反向无功 总 尖 峰 平 谷 总 尖 峰 平 谷 总 尖 峰 平 谷 总 尖 峰 平 谷 277.83 73.49 71.33 45.96 87.05 306.88 77.93 80.48 51.48 96.99 451.58 97.93 105.4 73.37 174.88 4.16 1.82 1.13 0.44 0.77 有功功率 无功功率 电压 电流 总 总 A B C A B C 实现方法 1、任务组织方式 拆分和重组传输数据类型，数据帧顺序为：有功-无功-功率-电压-电流-其它 按照上传间隔、上传的起始时间，上传的数据个数及类型组织上传任务 超容量数据压缩和传输方法 按照任务序号的大小开始任务的组织，任务的数据的个数和类型，按照最基本需要的数据先传，每包数据按照北斗短报文通讯的报文大小限制确定要传的数据，把一种类型的数据一次上传 2、任务发送机制 实现方法 3、采集终端接表方案和终端任务配置 电量存储间隔 遥测量存储间隔 测量点数 最小裕度（每小时北斗通道在默认的上报方案中，剩余可通讯的报文个数最大值） 15分钟 15分钟 1到4个 11 30分钟 30分钟 5到8个 11 60分钟 60分钟 9到15个 14 15分钟 60分钟 5到6个 5 30分钟 60分钟 7到10个 9 实现方法 4、报文设计 采用可变长度帧报文，压缩报头报尾非必要字符，尽可能提高报文容量利用率 帧格式: 起始字符（68H） 1 ? ? 长度L 1 ? 地址域A 1 地址域 用户数据区 控制域