基于北斗卫星的用电信息采集终端数据通信方案0505updateWord文档下载推荐.docx
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4配置预算13
1项目背景
目前电网公司对各网省电力公司提出了对居民用电信息、各厂站电能量数据实现“全覆盖、全采集、全费控”的要求。
根据电网公司要求，各网省公司需加强对各类厂站的管控力度，对其发、售电量、供电可靠性等实时数据信息都急需详细了解，以利于全面掌握电力公司的经营情况。
电网行业的数据通信应用方式中，主要采用光纤、微波或手机公网（GPRS、3G等）通道等进行通信。
但是，对于广大人烟稀少山区、牧区、深山中的峡谷水电站等，既无光纤通路，也尚无法保证稳定的公网信号覆盖的地区，上述通信方式则显得无能为力，而新建设通信通道存在着成本高昂、通信架构受限、建设与维护得不偿失等问题。
基于北斗卫星的同步数传系统利用北斗卫星系统短报文服务为通信通道，巧妙地解决了以上偏远地区电力抄表和信息采集等难题。
2计量自动化主站解决方案
计量自动化主站实现对各类计量自动化终端（包括厂站电能量采集终端、负荷管理终端、配变监测计量终端、低压集中抄表终端）的一体化数据采集与管理，涵盖发、供、配、用各侧计量点，统一处理、存储、管理各类数据。
计量自动化主站系统构成可分为3层：
采集层、通信层和主站层，其中主站层又分为采集中心、数据中心、应用中心三层以及贯穿主站层的安全及管理中心，其逻辑架构图如下：
⏹采集层
采集层由厂站电能量采集终端、负荷管理终端、配变监测计量终端、低压抄表集中器及采集器等计量自动化终端及智能电能表构成。
其主要任务是完成供用电设备的电能量、负荷等信息的采集并执行和转发主站下发的控制命令。
⏹通信层
包括电力通信网络与公共通信网络，为终端设备与主站的双向数据传输提供通信信道。
⏹主站层
主站层又分为采集中心、数据中心、应用中心三层以及贯穿主站层的安全及管理中心。
其中采集中心负责系统的数据采集、数据资源管理、通讯资源管理、档案资料管理、主站设备管理、以及与数据采集相关的功能。
主要功能包括数据采集、参数维护、档案管理、终端运维、终端升级、运行工况、报警处理、系统对时等功能。
数据中心基于系统所采集到的数据，具有数据处理、校对、审核以及异常分析等功能，以保证数据的准确性和完整性。
主要包括远程抄表、数据处理、换表处理、档案审计、异常分析、工单处理、指标管理与数据发布等功能。
应用中心对各业务部门日常工作的主要交互界面，主要包括负荷管理、错峰管理、预购电管理、停复电管理、线损四分、供售电统计、节能评估、电厂电量、负载率分析等功能。
主站层的安全及管理中心主要提供系统的权限认证、密钥管理、网络平台、服务监控以及日志查询等系统管理功能。
计量自动化主站的物理架构拓扑如下图所示：
计量自动化系统从物理上可根据部署位置分为主站、通信信道、采集设备三部分，其中系统主站部分单独组网，与其它应用系统以及公网信道采用防火墙进行安全隔离，保证系统的信息安全。
其中数据采集是主站系统的核心部分，是开展数据分析和应用的基础，对数据的准确性、实时性、扩展性等均有很高的要求。
如上物理架构图所示，主站采集的通信线路基本上以通信公司的GPRS、电力专线网络为主，对于广大人烟稀少山区、牧区、深山中的峡谷水电站等，既无光纤通路，也尚无法保证稳定的公网信号覆盖的地区，上述通信方式则显得无能为力，而新建设通信通道存在着成本高昂、通信架构受限、建设与维护得不偿失等问题。
3基于北斗的用电信息采集解决方案
3.1北斗卫星通信概述
北斗卫星导航系统﹝BeiDou（COMPASS）NavigationSatelliteSystem﹞是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。
系统建设目标是：
建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的北斗卫星导航系统，促进卫星导航产业链形成，形成完善的国家卫星导航应用产业支撑、推广和保障体系，推动卫星导航在国民经济社会各行业的广泛应用。
北斗卫星导航系统具有快速定位，实时导航、简短通信，精密授时等4大功能。
与GPS等系统相比，北斗卫星导航系统除可进行定位导航外，还具备简短数字报文通信功能，可使用户之间、用户与中心控制系统进行数据通信，极大的丰富了通信手段匮乏的偏远地区。
该通信方式不受地理位置限制，通信无盲区，成本低廉，可作为通信手段匮乏地区通信的有效补充。
3.2北斗卫星通信方式
上述章节详细描述了现有的计量自动化主站的逻辑架构和物理拓扑结构，其主要通信方式如下：
加入北斗通信系统的通信方式后，部分偏远地区的终端的采集采用北斗通信协议来传输数据，此部分的通信物理拓扑结构如下图所示:
3.3数据通信组成
每个终端，主动上报的信息分为15分钟任务，小时任务，日任务，月任务。
各任务的数据长度如下表：
15分钟任务：
约600字节（即每隔15分钟，需上传到主站的信息）
小时任务：
1K字节（即每隔60分钟，需上传到主站的信息）
日任务:
约1K字节（即每日，需上传到主站的信息）
月任务：
约4K字节（即每月，需上传到主站的信息）
按之前GPRS的通信协议，这个任务报文可以一次传送，并且终端能收到主站的应答。
但对于北斗系统，因为有发送成功回执，所以可以以收到回执就认为主站接收成功。
数据通信需求定义场景如下：
场景1：
在某个山区县里有50个地方的终端位于山区，需要北斗通信才能解决通信问题。
这50个终端每个地方只有厂站终端、配网终端或集抄终端中的一台终端。
数据主动通信功能见上面描述。
只有任务数据的发送，主站不需要控制现场终端
场景2
在某个山区县里有100个地方的终端位于山区，需要北斗通信才能解决通信问题。
这100个终端每个地方只有厂站终端、配网终端或集抄终端中的一台终端。
在某些特定的场合，需要主站发报文控制各个终端的遥控装置，并且能得到终端控制状态的返回。
这100台终端需要在1小时内控制完毕，并能得到他们的状态返回
场景3
在某个地市里有2000个地方的终端位于山区，需要北斗通信才能解决通信问题。
这2000个终端绝大多数都只有厂站终端、配网终端或集抄终端中的一台终端。
个别地方（不超过总数的5%）有两种终端同时存在，数据主动通信功能见上面描述。
这2000台终端需要在1小时内控制完毕，并能得到他们的状态返回。
有时，由于个别终端损坏，需要更换新终端，需重新设置参数，并主站召读这些终端的数据（总通信次数约20次，总数据量约10K）
3.4北斗通信系统的组成
增加北斗通信系统，完全不用改变原来终端的通信协议和主站协议，只需要增加北斗通信的设备，就可以解决通信的问题，整个北斗通信系统的设备如下：
北斗协议前置机，北斗通信主站；
北斗通信子站
1、北斗协议前置机：
负责将国网、南网的通信协议转换成北斗通信协议，并且管理各子站终端的运行，进行数据采集等工作。
后台直接用网线（可以走电力的专网）跟前置机通信，通信的效果完全跟现有的电网通信协议一样。
2、北斗通信主站：
负责跟各个通信子站通信，并且接收各个子站主动发来的任务数据。
3、北斗通信子站：
通过串口用电网的通信协议跟终端通信，并将数据转换成北斗通信协议，将数据发送到通信主站，并且接收主站发来的信息，解析成终端能识别的协议，控制终端。
3.5北斗通信系统在用电采集信息系统中的应用
利用北斗卫星通信系统进行电力抄表、信息采集时，不对已投运的系统或设备作任何调整，系统由北斗协议前置机，北斗通信主站；
北斗通信子站组成。
即每个现场加装一台北斗通信采集终端，多台终端设备可以通过网线、RS232、RS485等跟北斗通信子站连接。
采集终端或集中器组成分布式的采集终端，将数据传输至采集平台系统。
主站端为采集平台，配置一台北斗通信主控站用于与各个北斗通信子站通信；
主站端安装北斗前置机软件，该软件可以将北斗通信协议完整地转换为国网或南网的通信协议，支持的协议类型包括DLT698,Q/GDW376.1，等现行的协议，也可以跟据不同地方需要进行协议修改满足地方的需要。
前置机可将数据与营销用电信息主站共享。
如下图:
图基于北斗通信的同步数传系统架构
3.5.1基于北斗的信息采集终端
用于现场安装的北斗通信采集终端体积小巧，安装简便，具有防水、防潮、防腐蚀等密封效果，防雷等级满足户外山区使用。
其外观示意如下：
基于北斗卫星的信息采集终端
该终端与现场的计量设备（集中器）通过RS485或RS232方式互联。
3.5.2产品功能简介
在进行偏远地区的电力抄表、信息采集时，可将基于北斗卫星的信息采集终端的天线作为通用的数据传输天线使用，将采集终端以网口、RS232串口或RS485串口三种方式中任意一种方式与电力抄表集中器、厂站终端、专变终端、配网终端等互连即可。
具体描述如下：
1）提供RS232串口、RS485串口及网口三种通信方式，方便与各种电力抄表集中器接口对接；
2）采用性能良好的芯片作为主处理器，数据存储和处理能力大大增强，对于短时间用户设备发送的大量数据，但又受限于北斗通信带宽限制无法及时完成上送的用户设备数据，信息采集终端将数据进行分片处理暂存，然后按照北斗通信带宽逐步分批次发送。
3）植入了国网公司、南网公司颁布的电力抄表等协议,并同时提供完善的后台服务、现场调试工具及软件等配套功能，为用户提供整套系统解决方案；
4）采用防水防干扰抗干扰设计，连接线缆双层屏蔽，双层保护,可在室外苛刻环境下稳定运行；
产品具有高可靠性，能适应强电磁场环境要求。
5）具备高等级的防雷设计，适合于山区高空使用。
3.5.3主要技术指标
电源
输入电压
DC12～24V
性能特点
北斗工作频率
2491.75MHz
冷机启动首次定位时间
≤20秒
北斗接收通道
12
定位精度
北斗定位精度约50m
功耗
北斗功放打开
5W或10W
数据接口
电气
标准RS232、RS485、网口TCP/UDP可选
波特率
9600
物理特性
尺寸（直径*高）
Φ120mm×
80mm
重量
≤0.3Kg（主机）
工作温度
-20℃～+70℃
储存温度
-50℃～+85℃
3.5.4主站—信息采集平台系统
信息采集平台系统主站通常部署在地市级电力公司或省电力公司，主要作为电力计量设备与电力公司用电信息采集系统的中间件使用。
主站信息采集平台与各厂站的采集终端是一对多的通信关系，负责将现场基于北斗卫星的信息采集终端上送的用电、监测等数据打包转发至信息采集平台系统，并与采集终端握手确认数据交互的完成。
同时平台也将下行的指令转发给现场采集终端。
3.6主站侧设备
在本应用中主站侧需要安装两台设备：
1）北斗通信收发终端；
2）同步数传通信机。
北斗通信收发终端通过天线收发数据、通过串口、网口等方式连接在同步数传通信机上。
如下图：
信息采集平台系统示意图
同步数传通信机可通过数据网与其他应用系统相连，也可以通过防火墙与其他应用系统（如用电信息系统）连接，实现统一管理、数据共享。
4配置预算
序号
项目
单价
数量
总价
一、采购设备费用
1
将终端采集数据按照北斗协议发送
2
北斗通信主站硬件
每个系统配置1台，用于管理分散到各个地方的子终端
3
北斗通信协议转换前置机
将北斗通信短报文转换成国网或南网的协议格式，并进行数据存储，每个系统布置1台
采购设备费用小计
二、系统开发费用
需求分析
系统设计
系统开发
4
集成测试
系统开发费用小计
三、运维费用
北斗短报文通道年租费
主站终端年费
每年信道租用年费
北斗通信子站安装与运维
北斗通信主站安装与运维
5
升级或需求变更：
按照双方协定的工作量评估费用
系统运维费用小计
费用总计
升级会员 