論電力物聯網的數據采集系統與網絡傳輸

李熠輝

摘 要：本文集中論述了數據采集系統及其網絡設計，并且基于詳實的分析討論后，有針對性的提供了一些實現電力系統采集數據的網絡設計以及網絡數據通信傳輸的有效方法。

關鍵詞：電力物聯網;數據采集系統;網絡傳輸

引言：

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

1數據采集的系統模型

系統中采集數據主要由三個部分組成，用來實現不同的功能，這三個部分分別是：智能電表、集中器和信息管理系統。通過比較現有一些常見的采集數據系統產品，可以總結得到其特點。

1.1從智能電表分析

與用戶體驗直接相關聯的部分就是智能電表。該終端直接安裝在單元樓下，進行相關數據的采集。為了有效采集數據需要一定的功能，如下：

（1）采集數據。采集數據這一步主要是收集一些基本的數據，例如電壓電流、功率、電壓電流相位差等相關的信息。并且智能終端不僅保持了傳統電表的功能，還進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，實現彼此之間的數據交互。

（3）自檢。智能電表終端需要進行自檢，并且自檢后結果信息需要向一級設備終端傳達。下一級設備為集中器，集中器工作的時候可以自動收集到智能電表的相關運行信息，例如是否處于故障狀態以及運行狀況、數據異常等情況。這樣才能夠實現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相互交互，集中器可以實現匯集數據，暫存數據以及傳輸等功能。如下詳細分析：

（1）傳輸和反饋數據。集中器是按照約定俗成的方式和智能電表終端進行數據流通交互?？梢酝ㄟ^不同的方式實現與智能電表終端的數據交互以及對通信狀況

（2）統計數據。主要是存儲統計集中器的抄表數據，便于在整理匯集電表終端傳輸的數據后，將數據一并發送給下一級的信息管理系統。

（3）自檢。集中器自檢，主要是向信息管理系統報告自身運行狀況、是否發生故障以及參數、數據異常等相關信息。

1.3物聯網信息管理系統

物聯網信息管理系統的作用，主要是對采集發送到系統的大量數據進行保存統計和分析反饋。

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

2采集系統網絡傳輸數據

數據采集系統所需要的網絡架構和一般的網絡不同，它具有智能電表和集中器，所以整體網絡架構需要進行相應的調整，一般由智能電表、集中器，各個電力中心以及國家電網組成。

下文對不同情況不同要求的設計方法進行討論。數據采集系統的通信方式有：：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據并且保持一定的穩定性。這種方式不需要架設外設線路，所需要的安裝維護的資金也較少。不過這種方式存在一定的缺點，便是電力載波自身很復雜，存在信號質量差，噪聲等問題。并且這種通信方式是屬于專網傳輸，可以保障大多數普通用戶安全。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的數據，該通訊方式的安全防護機制相對薄弱。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格要求的數據。

2.2 RS485通信規約

RS485通信規約是指以老式接口為基礎，對其升級更新換代的新型通信接口，技術發展較為成熟，可應用在智能電力設備方面，其性能穩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的組件，支持的節點數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。在實際使用的過程中選用此通信方式其數據傳輸效率較為不錯。這種通訊方式的缺陷在于需要有線網絡以及架設外設線路。這種采集數據系統并沒有突出的優點，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模的商業應用，以及較為成熟的技術。

2.3射頻通信及其他方式

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

3電力數據采集網絡系統的設計

根據前文分析討論的結果來說，本文提出的數據采集系統所使用的網絡方案有兩個方向：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當做備用方式。

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

4采集數據的網絡

基于上述分析與討論，可以看出采集數據網絡的設計基礎，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用的方式，并且為了適應現代化生活的實際需求，需要對采集數據的網絡進行設計，使其具備更多的人性化功能，滿足人們的實際生活需求，才能更加適用于現代化的生活方式。

5結語

綜上所述，本文從多角度討論了電力數據采集方式與其進行網絡傳輸的方式。實際上除去本文討論的辦法外，還有很多種類型的網絡設計方法。只是這些方法不能滿足實際應用需求，或者存在技術不成熟，不能達到預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：

[1]王金峰. 電力物聯網的數據采集系統與網絡傳輸[J]. 物聯網技術， 2013（11）：42.

[2]沈明艷， 田斌. 淺談電力物聯網的數據采集系統與網絡傳輸[J]. 百科論壇電子雜志， 2019（4）：599.

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