專利名稱：基于wsn的低壓配電網(wǎng)數(shù)據(jù)處理方法、裝置及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)技術(shù)，特別是關(guān)于WSN在電力系統(tǒng)低壓 配電網(wǎng)管理中的應(yīng)用，具體的講是一種基于WSN的低壓配電網(wǎng)數(shù)據(jù)處理方法、裝 置及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，低壓用戶端電表數(shù)據(jù)的采集主要采用電力線載波方式，雖 然利用電力線載波通信可以大大地減少投資和對(duì)線路的維護(hù)成本，但電力系統(tǒng) 中低壓電力線路的通信環(huán)境惡劣，使得數(shù)據(jù)獲取成功率較低。
中國(guó)實(shí)用新型專利200520047929.6公開(kāi)了一種水表、燃?xì)獗?、電表自?dòng)抄 表無(wú)線發(fā)訊器，以通過(guò)無(wú)線通信方式將采集終端的數(shù)據(jù)傳送給集中器。該技術(shù) 方案的特點(diǎn)是，采集終端與集中器為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸，每個(gè)采集終端只能與 集中器進(jìn)行無(wú)線通信，釆集終端與采集終端之間不發(fā)生通信，因此釆集終端與 集中器之間的距離是影響無(wú)線通信質(zhì)量的重要因素。
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN， Wireless Sensor Networks)是由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域 內(nèi)大量的微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過(guò)無(wú)線通信方式形成的一個(gè)多跳的自組織的 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中被感知對(duì)象的信 息，并發(fā)送給觀察者。傳感器、感知對(duì)象和觀察者構(gòu)成了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的三 個(gè)要素。如圖1所示，為WSN節(jié)點(diǎn)的典型構(gòu)成。在WSN中，傳感器節(jié)點(diǎn)具有端節(jié)點(diǎn) 和路由的功能， 一方面實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和處理，另一方面實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的融合和路 由，對(duì)本身采集的數(shù)據(jù)和收到的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合，轉(zhuǎn)發(fā)路由到網(wǎng) 關(guān)節(jié)點(diǎn)。
中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)200610114627.5公開(kāi)了一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的家用保安、環(huán)境監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，該發(fā)明專利申請(qǐng)公開(kāi)的技術(shù)方案可合并于此，以作
為本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種基于WSN的低壓配電網(wǎng)數(shù)據(jù)處理方法、裝置及系統(tǒng)，以將WSN 應(yīng)用于低壓配電網(wǎng)的管理之中，解決低壓配電網(wǎng)中的數(shù)據(jù)釆集、傳輸和管理的
問(wèn)題。本發(fā)明的技術(shù)方案為
一種基于WSN的低壓配電網(wǎng)數(shù)據(jù)處理方法，所述的方法包括以下步驟采集 低壓配電網(wǎng)的電能數(shù)據(jù)；通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN傳輸采集到的電能數(shù)據(jù)；從所 述的WSN中接收所述的電能數(shù)據(jù)，并進(jìn)行集中處理；將集中處理后的電能數(shù)據(jù)進(jìn)
行輸出。
一種基于WSN的低壓配電網(wǎng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述的系統(tǒng)包括WSN電能數(shù)據(jù) 采集裝置，用于采集低壓配電網(wǎng)的電能數(shù)據(jù)，并通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN傳輸采 集到的電能數(shù)據(jù)；集中器，用于從所述WSN中的WSN電能數(shù)據(jù)采集裝置接收采集的 電能數(shù)據(jù)，并進(jìn)行集中處理，將集中處理后的電能數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出。
一種WSN電能數(shù)據(jù)采集裝置，所述的WSN電能數(shù)據(jù)采集裝置包括電能數(shù)據(jù)采 集單元，用于采集低壓配電網(wǎng)中用戶電表示值;無(wú)線通信單元，用于通過(guò)WSN發(fā) 送路由信息、傳輸采集到的用戶電表示值和接收外部的控制命令;WSN路由生成 單元，根據(jù)無(wú)線接收信號(hào)強(qiáng)弱或無(wú)線信號(hào)質(zhì)量生成動(dòng)態(tài)WSN路由表，并在已生成 的WSN路由表中獲取目的節(jié)點(diǎn)地址；微處理器，用于控制所述的電能數(shù)據(jù)釆集單 元、無(wú)線通信單元和WSN路由生成單元工作；電源，用于提供工作電能。
本發(fā)明的有益效果在于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)技術(shù)克服了傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)點(diǎn) 對(duì)點(diǎn)無(wú)線傳輸模式的局限性，具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)性強(qiáng)、自組織性以及網(wǎng)絡(luò)分布 式特性。對(duì)于分布在很廣范圍內(nèi)的大量節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是一個(gè)可以進(jìn)行數(shù)據(jù) 采集、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)通信的智能單元，即使網(wǎng)絡(luò)中某些節(jié)點(diǎn)失效，整個(gè)網(wǎng)絡(luò) 仍然能夠正常運(yùn)行。WSN數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)適應(yīng)低壓配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理的需求， 具有低成本、低功耗、超強(qiáng)通訊能力、通訊距離遠(yuǎn)和抗干擾能力強(qiáng)、竊電自動(dòng)圖1是現(xiàn)有技術(shù)中WSN節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)框圖2是本發(fā)明WSN電能數(shù)據(jù)采集裝置的結(jié)構(gòu)框圖3、 4是本發(fā)明WSN電能數(shù)據(jù)釆集裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖5是本發(fā)明集中器的結(jié)構(gòu)框圖6是本發(fā)明集中器實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖7是本發(fā)明WSN電能數(shù)據(jù)釆集裝置與用戶電表及入戶電開(kāi)關(guān)的連接關(guān)系示 意圖8、 9是本發(fā)明系統(tǒng)的WSN電能數(shù)據(jù)采集裝置與用戶電表及入戶電開(kāi)關(guān)、集 中器、后臺(tái)服務(wù)器的連接關(guān)系示意圖10是本發(fā)明系統(tǒng)的WSN電能數(shù)據(jù)采集裝置與用戶電表及入戶電開(kāi)關(guān)、集中 器及變壓器、后臺(tái)服務(wù)器的連接關(guān)系示意圖ll是本發(fā)明系統(tǒng)的集中器及變壓器、后臺(tái)服務(wù)器、二級(jí)WSN子網(wǎng)的連接關(guān) 系示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合


本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。如圖2所示，為本發(fā)明具體實(shí)施 方式的WSN電能數(shù)據(jù)采集裝置，所述的WSN電能數(shù)據(jù)采集裝置包括電表數(shù)據(jù)采集 單元，用于采集低壓配電網(wǎng)中用戶電表示值;RF射頻單元，用于通過(guò)WSN發(fā)送路 由信息、傳輸采集到的用戶電表示值和接收外部的控制命令;WSN路由生成單元， 根據(jù)無(wú)線接收信號(hào)強(qiáng)弱或無(wú)線信號(hào)質(zhì)量生成動(dòng)態(tài)WSN路由表，并在已生成的WSN 路由表中獲取目的節(jié)點(diǎn)地址；微處理器，用于控制所述的電能數(shù)據(jù)采集單元、 無(wú)線通信單元和WSN路由生成單元工作；電源，用于提供工作電能。所述的WSN 電能數(shù)據(jù)采集裝置還包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)采集的用戶電表示值。
如圖3所示，在WSN電能數(shù)據(jù)采集裝置的一實(shí)施例中，電表數(shù)據(jù)采集單元包 括RS485總線接口，通過(guò)該RS485總線接口連接被采集的用戶電表，采集用戶
8電表的電能示值；漏電狀態(tài)檢測(cè)接口，用于檢測(cè)低壓配電網(wǎng)中用戶的漏電狀態(tài)； 開(kāi)關(guān)狀態(tài)控制接口，用于控制低壓配電網(wǎng)中用戶的入戶電開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通或斷開(kāi)。
如圖4所示，在WSN電能數(shù)據(jù)采集裝置的另一實(shí)施例中，電表數(shù)據(jù)采集單元 包括脈沖出入接口，通過(guò)該脈沖出入接口連接被采集的用戶電表，采集用戶 電表的電能示值；漏電狀態(tài)檢測(cè)接口，用于檢測(cè)低壓配電網(wǎng)中用戶的漏電狀態(tài)； 開(kāi)關(guān)輸出控制接口，用于控制低壓配電網(wǎng)中用戶的入戶電開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通或斷開(kāi)。
如圖5，本發(fā)明系統(tǒng)的集中器包括:WSN基站模塊，用于與所述的WSN電能數(shù)
據(jù)采集裝置進(jìn)行通信，接收采集的電能數(shù)據(jù)；通信接口，用于通過(guò)手持抄表器、 GPRS、電信寬帶VPN、電話線Modem撥號(hào)或WSN子網(wǎng)傳輸所述的電能數(shù)據(jù)，并接收 外部的控制命令；微處理器，用于控制所述的WSN基站模塊、通信接口工作；電 源，用于提供工作電能。
如6所示，在本發(fā)明系統(tǒng)的一實(shí)施例中，所述的集中器包括:WSN基站模塊， 用于與所述的WSN電能數(shù)據(jù)采集裝置進(jìn)行通信，接收采集的電能數(shù)據(jù)；通信接口， 用于通過(guò)手持抄表器、GPRS、電信寬帶VPN、電話線Modem撥號(hào)或WSN子網(wǎng)傳輸所 述的電能數(shù)據(jù)，并接收外部的控制命令；微處理器，用于控制所述的WSN基站模 塊、通信接口工作；電源，用于提供工作電能；電能數(shù)據(jù)采集單元，用于采集 低壓配電網(wǎng)中變壓器的運(yùn)行數(shù)據(jù)；電能數(shù)據(jù)召測(cè)單元，用于周期性的發(fā)出命令至 所述的WSN電能數(shù)據(jù)釆集裝置，召測(cè)所有WSN電能數(shù)據(jù)采集裝置采集電能數(shù)據(jù)； 存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)電能數(shù)據(jù)；LCD顯示屏以及鍵盤(pán)。
如圖7所示，在本發(fā)明系統(tǒng)的一實(shí)施例中，WSN電能數(shù)據(jù)采集裝置(703、 704) 分別安裝在低壓用戶表箱(709、 710)內(nèi)。WSN電能數(shù)據(jù)采集裝置703通過(guò)入戶 開(kāi)關(guān)705與用戶電表707連接，并與漏電保護(hù)器701連接，實(shí)時(shí)或周期性的采集用 戶電表707的電能示值、漏電保護(hù)器701的狀態(tài)、入戶開(kāi)關(guān)705的狀態(tài)，并可控制 入戶開(kāi)關(guān)705的開(kāi)或閉。
WSN電能數(shù)據(jù)采集裝置704通過(guò)入戶開(kāi)關(guān)706與用戶電表708連接，并與漏電 保護(hù)器702連接；實(shí)時(shí)或周期性的采集用戶電表708的電能示值、漏電保護(hù)器702的狀態(tài)、入戶開(kāi)關(guān)706的狀態(tài)，并可控制入戶開(kāi)關(guān)706的開(kāi)或閉。
如圖8所示，WSN電能數(shù)據(jù)采集裝置與集中器內(nèi)嵌基站模塊通過(guò)WSN技術(shù)實(shí)現(xiàn) 自組網(wǎng)通信并發(fā)送數(shù)據(jù)到基站模塊，基站模塊轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)到集中器。本發(fā)明WSN 電能數(shù)據(jù)采集裝置硬件上采用低功耗、嵌入式微處理器MSP430F147/149系列和 RF射頻芯片CC1000設(shè)計(jì)，終端輸入交流電220V，經(jīng)過(guò)熔絲、溫敏電阻保護(hù)、EMI 處理(電磁兼容)送至全橋整流成310V直流電，310V直流電經(jīng)過(guò)器件VIPer22A、 開(kāi)關(guān)變壓器和整流二極管DC-DC轉(zhuǎn)換為8v和5V左右兩路相互隔離的直流電，最后 分別經(jīng)過(guò)LM7805和LM1117轉(zhuǎn)變成5V、 3V供應(yīng)用電路使用。
WSN電能數(shù)據(jù)采集裝置RS485總線型用于采集具備RS485通信接口的智能電 表，而WSN電能數(shù)據(jù)采集裝置Plus脈沖型用于釆集只具備脈沖接口的普通脈沖 表。
WSN電能數(shù)據(jù)采集裝置(RS485總線型)定時(shí)(間隔時(shí)間可遠(yuǎn)程或者本地設(shè) 置， 一般設(shè)置為l分鐘)通過(guò)RS485總線通信接口讀取所連接用戶電表的當(dāng)前電 能示值，其通信協(xié)議符合《DL/T 645—1997多功能電能表通信規(guī)約》及兼容規(guī) 約，讀取到的電能示值數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在WSN電能數(shù)據(jù)采集裝置內(nèi)部的"鐵電EEPROM" 存儲(chǔ)器。當(dāng)WSN電能數(shù)據(jù)采集裝置接收到集中器的召測(cè)命令后，則通過(guò)WSN網(wǎng)絡(luò) 傳輸所采集到的電能示值到集中器，由集中器轉(zhuǎn)發(fā)至后臺(tái)服務(wù)器。
WSN電能數(shù)據(jù)采集裝置(Plus脈沖型)通過(guò)中斷方式采集脈沖電表的脈沖輸 出并計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)總數(shù)存儲(chǔ)在內(nèi)部的"鐵電EEPROM"存儲(chǔ)器，依據(jù)電表的脈沖常 數(shù)K，計(jì)算得到電能示值。當(dāng)WSN電能數(shù)據(jù)采集裝置接收到集中器的召測(cè)命令后， 則通過(guò)WSN網(wǎng)絡(luò)傳輸所采集到的電能示值到集中器，由集中器轉(zhuǎn)發(fā)至后臺(tái)服務(wù) 器。
如圖9所示，多個(gè)WSN電能數(shù)據(jù)采集裝置對(duì)應(yīng)的設(shè)置在低壓配電網(wǎng)的多個(gè)用 戶端，形成一級(jí)WSN子網(wǎng)901， 一級(jí)WSN子網(wǎng)901中的每一個(gè)點(diǎn)代表一個(gè)由WSN電能 數(shù)據(jù)采集裝置構(gòu)成的WSN網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。如圖9所示的節(jié)點(diǎn)的放大部分，是由 右側(cè)的WSN電能數(shù)據(jù)釆集裝置與左側(cè)的用戶電表連接組成。一級(jí)WSN子網(wǎng)的無(wú)線路由及傳輸方法為
WSN電能數(shù)據(jù)采集裝置(以下簡(jiǎn)稱采集終端)周期性(間隔時(shí)間可設(shè)置)通 過(guò)廣播方式發(fā)送路由信息，可接收到該路由信息的WSN網(wǎng)絡(luò)中的其它采集終端就 會(huì)獲取到無(wú)線接收信號(hào)強(qiáng)弱RSSI (Received Signal Strength Indication,接 收信號(hào)強(qiáng)度指示器)或者無(wú)線信號(hào)質(zhì)量LQI (Link Quality Indication,連接 質(zhì)量指示器)，接收方的采集終端通過(guò)計(jì)算、判斷后生成動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)路由表，運(yùn) 用權(quán)值計(jì)算方法，在已生成的路由表中自動(dòng)獲取中繼采集終端地址(即父地址)。 任何采集終端發(fā)送的非廣播信息都會(huì)發(fā)向該采集終端計(jì)算獲取到的中繼地址， 然后由作為中繼的釆集終端一級(jí)級(jí)向上轉(zhuǎn)發(fā)，直至送至集中器的基站模塊。
對(duì)于采集終端發(fā)送的信息通過(guò)確認(rèn)Ack及重傳機(jī)制確保信息的準(zhǔn)確、可靠傳
輸。如果發(fā)送采集終端的當(dāng)前中繼采集終端出現(xiàn)故障，則發(fā)送采集終端會(huì)立刻
通過(guò)動(dòng)態(tài)路由表計(jì)算獲取到備用的中繼采集終端地址，此時(shí)路由路徑會(huì)發(fā)生改
變，但所發(fā)送信息會(huì)正確無(wú)誤的傳輸?shù)郊衅鳌?采集終端與集中器之間的通信模式為
集中器會(huì)在整點(diǎn)(可當(dāng)?shù)鼗蜻h(yuǎn)程設(shè)置， 一般是15分鐘的整數(shù)倍)主動(dòng)下發(fā) 命令至采集終端，召測(cè)所有戶表采集信息，并且通過(guò)確認(rèn)機(jī)制保證召測(cè)數(shù)據(jù)的 完整可靠性。用戶也可在后臺(tái)服務(wù)器隨時(shí)操作、遠(yuǎn)程發(fā)送命令獲取采集終端的 戶表數(shù)據(jù)，可以獲取全部戶表，也可以只獲取指定的戶表數(shù)據(jù)。
如果采集終端檢測(cè)到告警事件，則會(huì)立刻通過(guò)采集終端發(fā)送至集中器，集 中器也會(huì)立刻轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)至后臺(tái)服務(wù)器，不用等待集中器的召測(cè)。
上述的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)自組織算法無(wú)需人工干預(yù)，采集終端能夠感知其他采集終 端的存在，并確定連接關(guān)系，組成結(jié)構(gòu)化的WSN網(wǎng)絡(luò)，安裝施工方案。該WSN 網(wǎng)絡(luò)具有自愈功能，增加或者刪除一個(gè)釆集終端、采集終端位置發(fā)生變動(dòng)或采 集終端發(fā)生故障等等，WSN網(wǎng)絡(luò)都能夠自我修復(fù)，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)地 調(diào)整，無(wú)需人工干預(yù)，保證整個(gè)系統(tǒng)仍然能正常工作。
如圖10所示，集中器位于低壓配電網(wǎng)臺(tái)區(qū)變壓器附近(配電柜內(nèi)或者柱上箱體內(nèi))，集中器的數(shù)據(jù)采集單元實(shí)時(shí)采集配電變壓器運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括三相電 壓、三相電流、有功功率、無(wú)功功率及功率因素等數(shù)據(jù)，并對(duì)日/月電壓、電流
進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，同時(shí)通過(guò)一級(jí)WSN子網(wǎng)，接收采集終端轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)的用戶電表的電能 數(shù)據(jù)。集中器定時(shí)或者接收后臺(tái)服務(wù)器的召測(cè)，通過(guò)手持抄表器、GPRS、電信 寬帶VPN、 Modem及WSN網(wǎng)絡(luò)等五種方式之一傳輸電力數(shù)據(jù)到后臺(tái)服務(wù)器。
本發(fā)明集中器在硬件上采用高性能、嵌入式微處理器ARM9和嵌入式操作系 統(tǒng)Linux設(shè)計(jì)，配置LCD液晶屏，6個(gè)按鍵，內(nèi)嵌WSN基站模塊，同時(shí)裝置可根據(jù) 用戶需求靈活配置外部通信接口 GPRS/VPN/MODEM/二級(jí)WSN子網(wǎng)。在數(shù)據(jù)的存 儲(chǔ)和檢索上，可通過(guò)文件系統(tǒng)或者內(nèi)嵌小型數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)臺(tái)區(qū)數(shù)據(jù)及用戶數(shù)據(jù)， 存儲(chǔ)至少兩個(gè)月的歷史數(shù)據(jù)，并可依據(jù)時(shí)間段、表具地址快速檢索查詢到后臺(tái) 服務(wù)器所需數(shù)據(jù)。對(duì)于一級(jí)WSN子網(wǎng)的管理可通過(guò)內(nèi)嵌的WSN基站模塊設(shè)置一 級(jí)WSN網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，并可記錄一級(jí)WSN子網(wǎng)中各個(gè)采集終端的故障情況。
如圖10所示，本發(fā)明系統(tǒng)的一實(shí)施例是，由一級(jí)WSN子網(wǎng)(采集終端、臺(tái)區(qū) 集中器)、后臺(tái)服務(wù)器系統(tǒng)和供電所客戶端系統(tǒng)三大部組成。該系統(tǒng)以供電臺(tái) 區(qū)為單位，由位于臺(tái)區(qū)配電室(柜)的集中采集器(內(nèi)嵌WSN子網(wǎng)基站)和分布在各 計(jì)量表箱內(nèi)的采集終端構(gòu)成各個(gè)一級(jí)WSN子網(wǎng)，內(nèi)嵌子網(wǎng)基站的臺(tái)區(qū)集中器通過(guò) 手持抄表器定期抄錄、GPRS、電信寬帶VPN、電話線Modem撥號(hào)或二級(jí)WSN子網(wǎng)定 時(shí)傳輸采集數(shù)據(jù)(臺(tái)區(qū)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、戶表電量、漏電保護(hù)器狀態(tài)、負(fù)荷狀況等數(shù)據(jù)) 到供電局的后臺(tái)管理服務(wù)器系統(tǒng)，同時(shí)一、二級(jí)WSN子網(wǎng)可接收WSN后臺(tái)管理服 務(wù)器系統(tǒng)發(fā)來(lái)的遙控和遙調(diào)命令(完成數(shù)據(jù)召測(cè)、送/停電、時(shí)間同步、戶表監(jiān) 控等)，供電所、營(yíng)業(yè)所等客戶端可通過(guò)B/S瀏覽器遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所轄臺(tái)區(qū)的低 壓電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)以及異常信息。
一級(jí)WSN子網(wǎng)主要由采集終端、臺(tái)區(qū)集中器兩大部組成。采集終端主要采集 低壓用戶的電力實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，包括戶表電能示值、用戶側(cè)漏電保護(hù)器狀態(tài)、入戶 開(kāi)關(guān)狀態(tài)，并可控制入戶開(kāi)關(guān)的開(kāi)/閉。臺(tái)區(qū)集中器主要采集臺(tái)區(qū)變壓器二次側(cè) 的電壓、電流、功率等數(shù)據(jù)，并作統(tǒng)計(jì)分析。采集終端與集中器內(nèi)嵌基站模塊通過(guò)WSN技術(shù)實(shí)現(xiàn)自組網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)并發(fā)送數(shù)據(jù)到基站，基站轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)到集中器。 通信參數(shù)通信速度4.8kbps 19.2kbps，無(wú)線電頻率230 470MHz。
前面提到內(nèi)嵌子網(wǎng)基站的臺(tái)區(qū)集中器通過(guò)手持抄表器定期抄錄、GPRS、電 信寬帶VPN、電話線Modem撥號(hào)或二級(jí)WSN子網(wǎng)等五種方式傳輸采集數(shù)據(jù)到供電局 的后臺(tái)管理服務(wù)器系統(tǒng)，二級(jí)WSN子網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)是既保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，又降低 了系統(tǒng)的使用費(fèi)用。
如圖11所示，電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的光纖網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)延伸至110KV變電站，只需 采用二級(jí)WSN子網(wǎng)把變電站管轄的配電臺(tái)區(qū)數(shù)據(jù)傳輸至變電站，然后通過(guò)變電站 光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)到供電局后臺(tái)系統(tǒng)。沿10KV供電線路按需分布無(wú)線中繼模塊 這些無(wú)線中繼模塊的電源采用太陽(yáng)能電池+蓄電池/超級(jí)電容器的方式供電，該 中繼模塊與各配電臺(tái)區(qū)的集中器內(nèi)嵌無(wú)線模塊自組網(wǎng)組成二級(jí)WSN子網(wǎng)。其通信 參數(shù)為通信速度38.4kbps 250kbps，無(wú)線電頻率230 470MHz。
因此以上具體實(shí)施方式
僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而非用于限定本發(fā)明。
權(quán)利要求
1. 一種基于WSN的低壓配電網(wǎng)數(shù)據(jù)處理方法，其特征是，所述的方法包括以下步驟采集低壓配電網(wǎng)的電能數(shù)據(jù)；通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN傳輸采集到的電能數(shù)據(jù)；從所述的WSN中接收所述的電能數(shù)據(jù)，并進(jìn)行集中處理；將集中處理后的電能數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征是，所述的采集低壓配電網(wǎng)的電能 數(shù)據(jù)包括在所述的低壓配電網(wǎng)中設(shè)置多個(gè)電能數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，并使每個(gè)電能數(shù)據(jù)采集 點(diǎn)都成為所述WSN的節(jié)點(diǎn)；所述的電能數(shù)據(jù)采集點(diǎn)采集并存儲(chǔ)本地的電能數(shù)據(jù)；所述的本地的電能數(shù)據(jù)包括低壓配電網(wǎng)中本地用戶電表的運(yùn)行數(shù)據(jù)或低壓配電網(wǎng)中本地變壓器的運(yùn)行數(shù)據(jù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征是，所述的通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN 傳輸采集到的電能數(shù)據(jù)包括所述的電能數(shù)據(jù)采集點(diǎn)周期性的發(fā)送路由信息，所述WSN中的能夠接收到該 路由信息的其他電能數(shù)據(jù)釆集點(diǎn)根據(jù)無(wú)線接收信號(hào)強(qiáng)弱或無(wú)線信號(hào)質(zhì)量生成動(dòng) 態(tài)網(wǎng)絡(luò)路由表，并在已生成的路由表中獲取作為中繼的電能數(shù)據(jù)采集點(diǎn)地址， 然后由作為中繼的電能數(shù)據(jù)采集點(diǎn)一級(jí)級(jí)向上轉(zhuǎn)發(fā)電能數(shù)據(jù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征是，所述的從所述的WSN中接收所述的電能數(shù)據(jù)，并進(jìn)行集中處理包括周期性的發(fā)出命令至所述的電能數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，召測(cè)所有電能數(shù)據(jù)采集點(diǎn)采 集電能數(shù)據(jù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征是，所述的將集中處理后的電能數(shù) 據(jù)進(jìn)行輸出包括-通過(guò)手持抄表器定期抄錄、GPRS、電信寬帶VPN、電話線Modem撥號(hào)或WSN子網(wǎng)傳輸采集的電能數(shù)據(jù)到后臺(tái)服務(wù)器；所述的后臺(tái)服務(wù)器通過(guò)手持抄表器、GPRS、電信寬帶VPN、電話線Modem撥 號(hào)或WSN子網(wǎng)向所述WSN網(wǎng)中的電能數(shù)據(jù)采集點(diǎn)傳輸遙控或遙調(diào)命令；所述的后臺(tái)服務(wù)器通過(guò)B/S瀏覽器遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所轄臺(tái)區(qū)的低壓配電網(wǎng)運(yùn) 行狀態(tài)。
6. —種基于WSN的低壓配電網(wǎng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其特征是，所述的系統(tǒng)包括 WSN電能數(shù)據(jù)釆集裝置，用于采集低壓配電網(wǎng)的電能數(shù)據(jù)，并通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN傳輸采集到的電能數(shù)據(jù)；集中器，用于從所述WSN中的WSN電能數(shù)據(jù)采集裝置接收采集的電能數(shù)據(jù)，并 進(jìn)行集中處理，將集中處理后的電能數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征是，在所述的低壓配電網(wǎng)中設(shè)置多 個(gè)WSN電能數(shù)據(jù)采集裝置，并使每個(gè)WSN電能數(shù)據(jù)采集裝置都成為所述WSN的節(jié) 點(diǎn)；所述的WSN電能數(shù)據(jù)采集裝置包括電能數(shù)據(jù)采集單元，用于采集低壓配電網(wǎng)中用戶電表的運(yùn)行數(shù)據(jù)； 無(wú)線通信單元，用于通過(guò)WSN發(fā)送路由信息、傳輸采集到的電能數(shù)據(jù)和接收 外部的控制命令；WSN路由生成單元，根據(jù)無(wú)線接收信號(hào)強(qiáng)弱或無(wú)線信號(hào)質(zhì)量生成動(dòng)態(tài)WSN路 由表，并在已生成的WSN路由表中獲取作為中繼的WSN電能數(shù)據(jù)采集裝置地址， 微處理器，用于控制所述的電能數(shù)據(jù)采集單元、無(wú)線通信單元和WSN路由生成單元工作；電源，用于提供工作電能；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)釆集的用戶電表的運(yùn)行數(shù)據(jù)； 漏電狀態(tài)檢測(cè)單元，用于檢測(cè)低壓配電網(wǎng)中用戶的漏電狀態(tài)； 開(kāi)關(guān)狀態(tài)控制單元，用于控制低壓配電網(wǎng)中用戶的入戶電開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通或斷開(kāi)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征是，所述的WSN電能數(shù)據(jù)采集裝置周期性的發(fā)送路由信息，所述WSN中的能夠接收到該路由信息的其他WSN電能數(shù)據(jù)采集裝置根據(jù)無(wú)線接收信號(hào)強(qiáng)弱或無(wú)線信號(hào)質(zhì)量生成動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)路由表，并在已 生成的路由表中獲取作為中繼的WSN電能數(shù)據(jù)采集裝置地址，然后由作為中繼的WSN電能數(shù)據(jù)采集裝置一級(jí)級(jí)向上轉(zhuǎn)發(fā)用戶電表的運(yùn)行數(shù)據(jù)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征是，所述的集中器包括 WSN基站模塊，用于與所述的WSN電能數(shù)據(jù)采集裝置進(jìn)行通信，接收采集的電能數(shù)據(jù)；通信接口，用于通過(guò)手持抄表器、GPRS、電信寬帶VPN、電話線Modem撥號(hào) 或WSN子網(wǎng)傳輸所述的電能數(shù)據(jù)，并接收外部的控制命令；微處理器，用于控制所述的WSN基站模塊、通信接口工作； 電源，用于提供工作電能；電能數(shù)據(jù)采集單元，用于采集低壓配電網(wǎng)中變壓器的運(yùn)行數(shù)據(jù)； 電能數(shù)據(jù)召測(cè)單元，用于周期性的發(fā)出命令至所述的WSN電能數(shù)據(jù)采集裝 置，召測(cè)所有WSN電能數(shù)據(jù)采集裝置采集電能數(shù)據(jù)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征是，所述的系統(tǒng)還包括后臺(tái)服務(wù) 器，所述的集中器通過(guò)手持抄表器接口、 GPRS、電信寬帶VPN、電話線Modem撥 號(hào)或WSN子網(wǎng)與所述的后臺(tái)服務(wù)器連接，傳輸采集的電能數(shù)據(jù)到后臺(tái)服務(wù)器；所述的后臺(tái)服務(wù)器包括遙控或遙調(diào)單元，用于通過(guò)手持抄表器、GPRS、 電信寬帶VPN、電話線Modem撥號(hào)或WSN子網(wǎng)向所述的集中器傳輸遙控或遙調(diào)命 令；監(jiān)控單元，用于通過(guò)B/S瀏覽器遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所述低壓配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)；其中，所述的集中器通過(guò)所述的WSN將所述的遙控或遙調(diào)命令傳送給對(duì)應(yīng)的 WSN電能數(shù)據(jù)采集裝置。
11. 一種WSN電能數(shù)據(jù)采集裝置，其特征是，所述的WSN電能數(shù)據(jù)采集裝置 包括電能數(shù)據(jù)采集單元，用于采集低壓配電網(wǎng)中用戶電表示值； 無(wú)線通信單元，用于通過(guò)WSN發(fā)送路由信息、傳輸釆集到的用戶電表示值和接收外部的控制命令；WSN路由生成單元，根據(jù)無(wú)線接收信號(hào)強(qiáng)弱或無(wú)線信號(hào)質(zhì)量生成動(dòng)態(tài)WSN路 由表，并在已生成的WSN路由表中獲取目的節(jié)點(diǎn)地址；微處理器，用于控制所述的電能數(shù)據(jù)采集單元、無(wú)線通信單元和WSN路由生 成單元工作；電源，用于提供工作電能。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的WSN電能數(shù)據(jù)采集裝置，其特征是，所述的WSN 電能數(shù)據(jù)采集裝置還包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)采集的用戶電表示值； 漏電狀態(tài)檢測(cè)單元，用于檢測(cè)低壓配電網(wǎng)中用戶的漏電狀態(tài)； 開(kāi)關(guān)狀態(tài)控制單元，用于控制低壓配電網(wǎng)中用戶的入戶電開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通或斷開(kāi)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于WSN的低壓配電網(wǎng)數(shù)據(jù)處理方法、裝置及系統(tǒng)，所述的方法包括以下步驟采集低壓配電網(wǎng)的電能數(shù)據(jù)；通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN傳輸采集到的電能數(shù)據(jù)；從所述的WSN中接收所述的電能數(shù)據(jù)，并進(jìn)行集中處理；將集中處理后的電能數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出。以將WSN應(yīng)用于低壓配電網(wǎng)的管理之中，解決低壓配電網(wǎng)中的數(shù)據(jù)采集、傳輸和管理的問(wèn)題。
文檔編號(hào)H02J13/00GK101431253SQ20071017695
公開(kāi)日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2007年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月7日
發(fā)明者孫軍平, 盛萬(wàn)興 申請(qǐng)人:孫軍平;張家港和喬電子有限公司;盛萬(wàn)興