论文部分内容阅读
摘 要：本文集中论述了数据采集系统及其网络设计，并且基于详实的分析讨论后，有针对性的提供了一些实现电力系统采集数据的网络设计以及网络数据通信传输的有效方法。
关键词：电力物联网;数据采集系统;网络传输
引言：
本文所讨论的电力物联网，是使用无线传感器网络（WSN）采集一些包含基本信息的数据，除此之外它采集到的节点数目会有增加，并且获取到的电力数据也会更加全面。从功能方面看，除了上述普通信息采集过程外还包含了协同感知和反馈等控制方式。其中协同感知主要是指传感器节点可以共同感知信息，不仅采用其中某一个节点。对于不同位置的节点同时收到的信息可以进行横向比较，有效的筛选出准确可靠信息，利用多传感器的位置确定发生故障的位置，能够有效提高检测的速度和准确率。应用物联网信息管理系统强大管理和数据分析的能力，并能进行故障检测以及解决故障的方法。
1数据采集的系统模型
系统中采集数据主要由三个部分组成，用来实现不同的功能，这三个部分分别是：智能电表、集中器和信息管理系统。通过比较现有一些常见的采集数据系统产品，可以总结得到其特点。
1.1从智能电表分析
与用户体验直接相关联的部分就是智能电表。该终端直接安装在单元楼下，进行相关数据的采集。为了有效采集数据需要一定的功能，如下：
（1）采集数据。采集数据这一步主要是收集一些基本的数据，例如电压电流、功率、电压电流相位差等相关的信息。并且智能终端不仅保持了传统电表的功能，还进一步的提升了收集信息能力[1]。
（2）传输与反馈。通过特定的通信方式，将智能电表与集中器连接在一起，实现彼此之间的数据交互。
（3）自检。智能电表终端需要进行自检，并且自检后结果信息需要向一级设备终端传达。下一级设备为集中器，集中器工作的时候可以自动收集到智能电表的相关运行信息，例如是否处于故障状态以及运行状况、数据异常等情况。这样才能够实现终端之间的有效交互。
1.2从集中器分析
如上述所说，集中器和电表终端通过双向通信技术相互交互，集中器可以实现汇集数据，暂存数据以及传输等功能。如下详细分析：
（1）传输和反馈数据。集中器是按照约定俗成的方式和智能电表终端进行数据流通交互。可以通过不同的方式实现与智能电表终端的数据交互以及对通信状况
（2）统计数据。主要是存储统计集中器的抄表数据，便于在整理汇集电表终端传输的数据后，将数据一并发送给下一级的信息管理系统。
（3）自检。集中器自检，主要是向信息管理系统报告自身运行状况、是否发生故障以及参数、数据异常等相关信息。
1.3物联网信息管理系统
物联网信息管理系统的作用，主要是对采集发送到系统的大量数据进行保存统计和分析反馈。
数据的传输和反馈主要通过GPRS等通信方式和集中器进行信息流通交互，并通过一定的方式反馈其通信状态。并针对各個集中器传输过来的数据进行保存，生成相对应的数据库，分门别类清晰的展现相关数据，能够提供多方位多角度、多视图的数据展示方式。最后对于收集到的相关数据使用相应的软件进行数据分析，预测未来的电量走向，为配电提供有效的数据参考。将数据及时有效的利用，用于故障排查和用电异常用户的排查。同时通过数据反馈将录入的信息反馈到集中器上（例如设置的参数信息）[2]。
2采集系统网络传输数据
数据采集系统所需要的网络架构和一般的网络不同，它具有智能电表和集中器，所以整体网络架构需要进行相应的调整，一般由智能电表、集中器，各个电力中心以及国家电网组成。
下文对不同情况不同要求的设计方法进行讨论。数据采集系统的通信方式有：：电力载波、GPRS以及其他射频通信方式等。
2.1电力载波
电力载波成为一种通信方式，是由于电缆线能够传输数据并且保持一定的稳定性。这种方式不需要架设外设线路，所需要的安装维护的资金也较少。不过这种方式存在一定的缺点，便是电力载波自身很复杂，存在信号质量差，噪声等问题。并且这种通信方式是属于专网传输，可以保障大多数普通用户安全。但是对于黑客具有多种入侵手段，可以截获通讯过程中传输的数据，该通讯方式的安全防护机制相对薄弱。电力载波，是性价比较高的方式，但不适用于传输过程中有保密严格要求的数据。
2.2 RS485通信规约
RS485通信规约是指以老式接口为基础，对其升级更新换代的新型通信接口，技术发展较为成熟，可应用在智能电力设备方面，其性能稳定并支持大面积商用。RS485如果超过最大的通信距离，则需要添加组件保证通信。这种通信方式一旦添加相应的组件，支持的节点数量可以得到十倍以上的增加。
RS485通信在不同传输速度下可以采用不同的电缆线，具体来讲可以分为低速双绞线和高速专用电缆。在实际使用的过程中选用此通信方式其数据传输效率较为不错。这种通讯方式的缺陷在于需要有线网络以及架设外设线路。这种采集数据系统并没有突出的优点，可以将其作为一种在主通信方式不好用的时候，临时使用的备用通信方式。因此该方案也具有较大规模的商业应用，以及较为成熟的技术。
2.3射频通信及其他方式
对于射频通信方式传输数据可以借助各种通信模块，让通信设备的组件智能电表和集中器以及信息管理系统均可以用这种方式传输数据。以实现各个部件之间相互传输通信进行数据交互反馈。这种方案的安全性更高，采用特殊的算法来保证所传输数据的安全，该传输数据的方式完全可以满足，各种类型的加密数据对于安全的要求。
3电力数据采集网络系统的设计
根据前文分析讨论的结果来说，本文提出的数据采集系统所使用的网络方案有两个方向：第一，智能电表和集中器基于射频通信的方法;第二，智能电表和集中器基于GPRS的方法。除了以上两种主要方法以外可以将RS485当做备用方式。
基于GPRS的VPN方式可以用于小区到城区，城区到市区，市区到国家电网等路径的信息传输。但是最后一项通往国家电网还可以选择光纤。
4采集数据的网络
基于上述分析与讨论，可以看出采集数据网络的设计基础，主要是基于两个方面：基于GPRS和基于宽带VPN，这两种方式是目前最为常用且实用的方式，并且为了适应现代化生活的实际需求，需要对采集数据的网络进行设计，使其具备更多的人性化功能，满足人们的实际生活需求，才能更加适用于现代化的生活方式。
5结语
综上所述，本文从多角度讨论了电力数据采集方式与其进行网络传输的方式。实际上除去本文讨论的办法外，还有很多种类型的网络设计方法。只是这些方法不能满足实际应用需求，或者存在技术不成熟，不能达到预期效果等多方面的原因，因此本文并未将其纳入讨论范围。
参考文献：
[1]王金峰. 电力物联网的数据采集系统与网络传输[J]. 物联网技术， 2013（11）：42.
[2]沈明艳， 田斌. 浅谈电力物联网的数据采集系统与网络传输[J]. 百科论坛电子杂志， 2019（4）：599.
（中能融合智慧科技有限公司，北京 100013）
关键词：电力物联网;数据采集系统;网络传输
引言：
本文所讨论的电力物联网，是使用无线传感器网络（WSN）采集一些包含基本信息的数据，除此之外它采集到的节点数目会有增加，并且获取到的电力数据也会更加全面。从功能方面看，除了上述普通信息采集过程外还包含了协同感知和反馈等控制方式。其中协同感知主要是指传感器节点可以共同感知信息，不仅采用其中某一个节点。对于不同位置的节点同时收到的信息可以进行横向比较，有效的筛选出准确可靠信息，利用多传感器的位置确定发生故障的位置，能够有效提高检测的速度和准确率。应用物联网信息管理系统强大管理和数据分析的能力，并能进行故障检测以及解决故障的方法。
1数据采集的系统模型
系统中采集数据主要由三个部分组成，用来实现不同的功能，这三个部分分别是：智能电表、集中器和信息管理系统。通过比较现有一些常见的采集数据系统产品，可以总结得到其特点。
1.1从智能电表分析
与用户体验直接相关联的部分就是智能电表。该终端直接安装在单元楼下，进行相关数据的采集。为了有效采集数据需要一定的功能，如下：
（1）采集数据。采集数据这一步主要是收集一些基本的数据，例如电压电流、功率、电压电流相位差等相关的信息。并且智能终端不仅保持了传统电表的功能，还进一步的提升了收集信息能力[1]。
（2）传输与反馈。通过特定的通信方式，将智能电表与集中器连接在一起，实现彼此之间的数据交互。
（3）自检。智能电表终端需要进行自检，并且自检后结果信息需要向一级设备终端传达。下一级设备为集中器，集中器工作的时候可以自动收集到智能电表的相关运行信息，例如是否处于故障状态以及运行状况、数据异常等情况。这样才能够实现终端之间的有效交互。
1.2从集中器分析
如上述所说，集中器和电表终端通过双向通信技术相互交互，集中器可以实现汇集数据，暂存数据以及传输等功能。如下详细分析：
（1）传输和反馈数据。集中器是按照约定俗成的方式和智能电表终端进行数据流通交互。可以通过不同的方式实现与智能电表终端的数据交互以及对通信状况
（2）统计数据。主要是存储统计集中器的抄表数据，便于在整理汇集电表终端传输的数据后，将数据一并发送给下一级的信息管理系统。
（3）自检。集中器自检，主要是向信息管理系统报告自身运行状况、是否发生故障以及参数、数据异常等相关信息。
1.3物联网信息管理系统
物联网信息管理系统的作用，主要是对采集发送到系统的大量数据进行保存统计和分析反馈。
数据的传输和反馈主要通过GPRS等通信方式和集中器进行信息流通交互，并通过一定的方式反馈其通信状态。并针对各個集中器传输过来的数据进行保存，生成相对应的数据库，分门别类清晰的展现相关数据，能够提供多方位多角度、多视图的数据展示方式。最后对于收集到的相关数据使用相应的软件进行数据分析，预测未来的电量走向，为配电提供有效的数据参考。将数据及时有效的利用，用于故障排查和用电异常用户的排查。同时通过数据反馈将录入的信息反馈到集中器上（例如设置的参数信息）[2]。
2采集系统网络传输数据
数据采集系统所需要的网络架构和一般的网络不同，它具有智能电表和集中器，所以整体网络架构需要进行相应的调整，一般由智能电表、集中器，各个电力中心以及国家电网组成。
下文对不同情况不同要求的设计方法进行讨论。数据采集系统的通信方式有：：电力载波、GPRS以及其他射频通信方式等。
2.1电力载波
电力载波成为一种通信方式，是由于电缆线能够传输数据并且保持一定的稳定性。这种方式不需要架设外设线路，所需要的安装维护的资金也较少。不过这种方式存在一定的缺点，便是电力载波自身很复杂，存在信号质量差，噪声等问题。并且这种通信方式是属于专网传输，可以保障大多数普通用户安全。但是对于黑客具有多种入侵手段，可以截获通讯过程中传输的数据，该通讯方式的安全防护机制相对薄弱。电力载波，是性价比较高的方式，但不适用于传输过程中有保密严格要求的数据。
2.2 RS485通信规约
RS485通信规约是指以老式接口为基础，对其升级更新换代的新型通信接口，技术发展较为成熟，可应用在智能电力设备方面，其性能稳定并支持大面积商用。RS485如果超过最大的通信距离，则需要添加组件保证通信。这种通信方式一旦添加相应的组件，支持的节点数量可以得到十倍以上的增加。
RS485通信在不同传输速度下可以采用不同的电缆线，具体来讲可以分为低速双绞线和高速专用电缆。在实际使用的过程中选用此通信方式其数据传输效率较为不错。这种通讯方式的缺陷在于需要有线网络以及架设外设线路。这种采集数据系统并没有突出的优点，可以将其作为一种在主通信方式不好用的时候，临时使用的备用通信方式。因此该方案也具有较大规模的商业应用，以及较为成熟的技术。
2.3射频通信及其他方式
对于射频通信方式传输数据可以借助各种通信模块，让通信设备的组件智能电表和集中器以及信息管理系统均可以用这种方式传输数据。以实现各个部件之间相互传输通信进行数据交互反馈。这种方案的安全性更高，采用特殊的算法来保证所传输数据的安全，该传输数据的方式完全可以满足，各种类型的加密数据对于安全的要求。
3电力数据采集网络系统的设计
根据前文分析讨论的结果来说，本文提出的数据采集系统所使用的网络方案有两个方向：第一，智能电表和集中器基于射频通信的方法;第二，智能电表和集中器基于GPRS的方法。除了以上两种主要方法以外可以将RS485当做备用方式。
基于GPRS的VPN方式可以用于小区到城区，城区到市区，市区到国家电网等路径的信息传输。但是最后一项通往国家电网还可以选择光纤。
4采集数据的网络
基于上述分析与讨论，可以看出采集数据网络的设计基础，主要是基于两个方面：基于GPRS和基于宽带VPN，这两种方式是目前最为常用且实用的方式，并且为了适应现代化生活的实际需求，需要对采集数据的网络进行设计，使其具备更多的人性化功能，满足人们的实际生活需求，才能更加适用于现代化的生活方式。
5结语
综上所述，本文从多角度讨论了电力数据采集方式与其进行网络传输的方式。实际上除去本文讨论的办法外，还有很多种类型的网络设计方法。只是这些方法不能满足实际应用需求，或者存在技术不成熟，不能达到预期效果等多方面的原因，因此本文并未将其纳入讨论范围。
参考文献：
[1]王金峰. 电力物联网的数据采集系统与网络传输[J]. 物联网技术， 2013（11）：42.
[2]沈明艳， 田斌. 浅谈电力物联网的数据采集系统与网络传输[J]. 百科论坛电子杂志， 2019（4）：599.
（中能融合智慧科技有限公司，北京 100013）