載波集中器自動(dòng)搜表及采集器功能的實(shí)現(xiàn)方案

載波集中器自動(dòng)搜表及采集器功能的實(shí)現(xiàn)方案載波集中器自動(dòng)搜表及采集器的功能實(shí)現(xiàn)用電信息采集系統(tǒng)中集中器主要基于載波通信，如果集中器能夠自動(dòng)識(shí)別和管理其下屬連接的采集器和電能表，這將能非常有利于簡(jiǎn)化系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中的參數(shù)設(shè)置和調(diào)試工作，并在今后的運(yùn)行維護(hù)中，如表計(jì)更換、臺(tái)區(qū)調(diào)整均能及時(shí)識(shí)別并通知系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，為系統(tǒng)的高效運(yùn)行帶來(lái)益處。在集中器以下的本地系統(tǒng)中，采集器僅起到中轉(zhuǎn)的作用，通常不需要配置和管理，本文強(qiáng)調(diào)并管理了采集器，為系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)、故障分析和資產(chǎn)管理提供支持。1.基本原理我們的基本目標(biāo)是在不需要人工參與的情況下，要求集中器能夠識(shí)別和記錄其下所連接的采集器和電能表及其拓?fù)潢P(guān)系。主要依賴于采集器的自身管理和應(yīng)答集中器的查詢來(lái)完成集中器的管理功能。實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn)在于：（1）載波信道由于集中器向下到采集器或者電能表絕大多數(shù)情況下采用載波信道，而載波信道的通信速率低（100-1200BPS）、可靠性低（通信成功率低于80%）、有效距離短（常遇干擾，有時(shí)需要多級(jí)中繼）、非雙向信道、常遇到串臺(tái)區(qū)。這些特點(diǎn)決定了采集器或電能表不能采用主動(dòng)向集中器上報(bào)信息，集中器僅能采用主動(dòng)查詢機(jī)制，但也非常受制于載波的通信效率。（2）二級(jí)設(shè)備集中器下的二級(jí)設(shè)備為載波電能表、I型采集器、II型采集器三種之一或其混合。載波電能表形式單一，僅需被集中器識(shí)別即可，而采集器由于還有下一級(jí)的多個(gè)電能表需要管理，其與電能表的關(guān)系不確定，采集器自身需要一定的智能識(shí)別和維護(hù)功能。I型采集器具備存儲(chǔ)和時(shí)鐘，資源相對(duì)豐富，能夠完成自身管理功能，而II型采集器無(wú)內(nèi)置時(shí)鐘，許多管理必須依靠集中器的引導(dǎo)才能完成。本文以最難以管理的II型采集器為例，設(shè)計(jì)給出集中器自動(dòng)管理功能的實(shí)現(xiàn)流程，簡(jiǎn)化和對(duì)照引用亦可用于I型采集器和載波電能表。2.運(yùn)行模式集中器設(shè)置兩種運(yùn)行模式：（1）基本模式，傳統(tǒng)運(yùn)行模式，集中器定時(shí)搜表功能關(guān)閉，完全依靠主站給集中器下發(fā)測(cè)量點(diǎn)參數(shù)，直接采集電表數(shù)據(jù)。采集器中繼轉(zhuǎn)發(fā)集中器指令，轉(zhuǎn)答其下電表的應(yīng)答，通過(guò)電表的應(yīng)答能獲知其連接的電表。（2）增強(qiáng)模式，集中器開啟定時(shí)搜表和采集器的功能，可獲知集中器下所連接的采集器和電能表。依據(jù)集中器的指令，采集器識(shí)別連接的電能表，報(bào)給集中器?；疽?，采集器所連接的電能表必須在同一臺(tái)區(qū)內(nèi)。本文在集中器中所記錄的表號(hào)實(shí)際是指電能表的通信地址號(hào)，而非主站上的電能表資產(chǎn)編號(hào)。3.集中器的功能實(shí)現(xiàn)集中器中建立一個(gè)電能表、測(cè)量點(diǎn)、采集器關(guān)系列表，用于記錄集中器下連接的采集器、電能表關(guān)系及其當(dāng)前處于某種被識(shí)別的狀態(tài)。識(shí)別狀態(tài)分為三種：（1）已由主站配置測(cè)量點(diǎn)的對(duì)象：電表號(hào)測(cè)量點(diǎn)號(hào)無(wú)采集器號(hào)此時(shí)電表已經(jīng)由主站確認(rèn)，以測(cè)量點(diǎn)參數(shù)下發(fā)配置給了集中器。集中器需要指定表號(hào)發(fā)送查詢采集器指令，以確認(rèn)所連接到的采集器，從而進(jìn)入狀態(tài)（2）。同時(shí)，借助于集中器的查詢采集器指令，采集器得以確認(rèn)電表及其自身的歸屬。集中器中可能沒有自動(dòng)發(fā)現(xiàn)電表而僅依賴于主站的設(shè)置，可能已經(jīng)通過(guò)自動(dòng)識(shí)別過(guò)程記錄了電能表采集器關(guān)系（狀態(tài)（3））。但即使已有發(fā)現(xiàn)，從而已知其與采集器的連接關(guān)系，也需要下發(fā)采集器查詢指令，不直接使用已有記錄。這是為了引導(dǎo)采集器對(duì)其下電能表狀態(tài)變更，借助于集中器的查詢采集器指令采集器確認(rèn)電表已在集中器中配置了測(cè)量點(diǎn)。雖然通過(guò)抄表指令也可以讓采集器確認(rèn)電表狀態(tài)，但如果不使用明確的查詢指令，在更換采集器時(shí)集中器無(wú)法準(zhǔn)確判別。（2）已被集中器正常管理的對(duì)象：電表號(hào)測(cè)量點(diǎn)號(hào)采集器號(hào)此時(shí)電表及其所屬采集器關(guān)系已經(jīng)集中器確認(rèn)，進(jìn)入正常工作狀態(tài)，不需要參與定時(shí)識(shí)別過(guò)程。但常規(guī)運(yùn)行中，會(huì)存在拆換表、更換采集器、臺(tái)區(qū)調(diào)整等待業(yè)務(wù)操作，需要集中器作出相應(yīng)的識(shí)別：測(cè)量點(diǎn)參數(shù)被重新設(shè)置，其表號(hào)對(duì)應(yīng)的采集器需要重新設(shè)置；電表被某個(gè)采集器主動(dòng)報(bào)告了不同的采集器號(hào)后需要修改為新采集器編號(hào)。此時(shí)刪除該電表對(duì)應(yīng)的采集器編號(hào)，進(jìn)入狀態(tài)（1），在下一輪的定時(shí)查詢中會(huì)重新確認(rèn)其采集器編號(hào)。測(cè)量點(diǎn)參數(shù)被刪除，電表采集器關(guān)系應(yīng)同時(shí)被刪除，如果此電表確實(shí)存在，由于長(zhǎng)期未被抄表，采集器會(huì)復(fù)位其識(shí)別標(biāo)志而重新主動(dòng)上報(bào)給集中器。（3）被采集器主動(dòng)報(bào)告的對(duì)象：電表號(hào)采集器號(hào)無(wú)測(cè)量點(diǎn)號(hào)在集中器的搜表廣播指令下，由采集器自動(dòng)識(shí)別并報(bào)告給集中器新發(fā)現(xiàn)的電能表，供主站召測(cè)回去以確認(rèn)集中器下的電表關(guān)系。集中器應(yīng)刪除連續(xù)5次未接收到采集器主動(dòng)上報(bào)的無(wú)測(cè)量點(diǎn)號(hào)的電表對(duì)象。當(dāng)出現(xiàn)串臺(tái)區(qū)時(shí)，采集器會(huì)同時(shí)受到多個(gè)集中器的搜表指令，此時(shí)采集器無(wú)法確定實(shí)際所屬集中器，采集器可同時(shí)向多個(gè)集中器上報(bào)，通過(guò)主站輔助決定將最終在那個(gè)集中器中下發(fā)測(cè)量點(diǎn)參數(shù)。即使是多個(gè)集中器重復(fù)搜表，采集器也不重復(fù)上報(bào)已被某一集中器認(rèn)定（集中器設(shè)定了測(cè)量點(diǎn)，通過(guò)查詢采集器指令通知了采集器）的電表。如果某個(gè)采集器同時(shí)向多個(gè)集中器上報(bào)了電表關(guān)系，由于其中一個(gè)集中器的認(rèn)定，采集器再次接受到搜表命令時(shí)，此電表不會(huì)上報(bào)給任何集中器，曾接收到主動(dòng)上報(bào)但無(wú)測(cè)量點(diǎn)配置的集中器經(jīng)過(guò)5次檢查后將刪除此電表關(guān)系。采集器無(wú)電表連接時(shí)，需要主動(dòng)上報(bào)無(wú)表采集器。集中器功能：（1）定時(shí)搜尋已被配置測(cè)量點(diǎn)而無(wú)采集器的電表采集器關(guān)系。對(duì)電表采集器關(guān)系列表中的有測(cè)量點(diǎn)無(wú)采集器（狀態(tài)（1））的電表，逐一且連續(xù)發(fā)送查詢采集器指令。搜尋采集器的指令格式見附件。（2）定時(shí)發(fā)送廣播搜表命令。在查詢采集器命令發(fā)送結(jié)束后，直接發(fā)送一個(gè)全局的廣播搜表命令，啟動(dòng)采集器搜索自身電表。廣播搜表命令格式見附件。（3）接收采集器的指令回復(fù)。在查詢采集器和廣播搜表命令發(fā)送完成后，等待接收采集器的信息上報(bào)，更新電表采集器關(guān)系列表。（4）搜表功能可被設(shè)置為啟用、停用，啟用時(shí)可指定每日啟動(dòng)時(shí)刻，可單次立即啟動(dòng)。啟用時(shí)，當(dāng)采集器查詢發(fā)現(xiàn)新建立的采集器電表關(guān)系或自動(dòng)搜表增加了新的電表，則形成集中器參數(shù)變更事件。默認(rèn)啟用搜表功能、參數(shù)變更事件為重要事件。（5）可從配置口及被主站讀取“采集器資產(chǎn)號(hào)與電表號(hào)”關(guān)系表。4.采集器的功能實(shí)現(xiàn)采集器中建立一個(gè)電能表狀態(tài)列表，用于記錄本采集器能夠搜索到的電能表號(hào)，并標(biāo)識(shí)其狀態(tài)是否已被集中器認(rèn)可。其認(rèn)可狀態(tài)的判定是基于采集器接收到集中器指定表號(hào)的采集器查詢命令。在上電初始化后，以及在聆聽到集中器的查詢采集器指令時(shí)，如果本采集器的電表列表為空，啟動(dòng)一次縮位尋址，自動(dòng)查詢本采集器所接電表。在抄表指令的應(yīng)答過(guò)程中，積累本采集器所連接電表。采集器中的電表列表通過(guò)自動(dòng)詢表、集中器抄表時(shí)的電表應(yīng)答等建立。如果持續(xù)20次抄表命令涉及到本采集器所接電表而電表無(wú)應(yīng)答時(shí)，從列表中刪除該電表（這是針對(duì)已經(jīng)被設(shè)置過(guò)測(cè)量點(diǎn)的電表，被更換到其它采集器下，本采集器不再保留其信息）；如果連續(xù)5次縮位尋址未查找到的電表也從列表中刪除。采集器中的電表列表被集中器認(rèn)可而配置了測(cè)量點(diǎn)，通過(guò)接收到集中器指定表號(hào)的采集器查詢命令將該電表的被認(rèn)可標(biāo)志置位。如果連續(xù)接收到了3次搜表廣播命令，而本采集器下的已置位電表在這期間沒有接收到抄表命令或采集器查詢命令，說(shuō)明集中器已經(jīng)刪除了此測(cè)量點(diǎn)，采集器將其狀態(tài)復(fù)位在集中器廣播搜表時(shí)，采集器將所有未置位的電表上報(bào)（不判別搜表指令來(lái)自哪個(gè)集中器，可重復(fù)上報(bào)給多個(gè)集中器），已置位的電表不再上報(bào)，但指定電表的查詢命令需要正常相應(yīng)。采集器功能：（1）自動(dòng)巡查管理本采集器所連接電表。（2）響應(yīng)集中器的采集器電表關(guān)系查詢指令，更新本采集器下的電表列表狀態(tài)。應(yīng)答時(shí)需要注意沖突檢測(cè)。（3）響應(yīng)集中器的廣播搜表命令，啟動(dòng)自身的搜表并應(yīng)答本采集器下的全部未被認(rèn)定的電表。如果本采集器未連接任何電表，報(bào)告一次“采集器資產(chǎn)號(hào)+EEEEEEEEEEEE”。無(wú)需要應(yīng)答的內(nèi)容時(shí)不予任何回復(fù)。（4）向其它采集器中繼轉(zhuǎn)發(fā)搜表命令（應(yīng)在自身已經(jīng)獲得至少一個(gè)電表地址后）。由于此時(shí)集中器的路由管理可能還未建立，所以需要采集器強(qiáng)制實(shí)現(xiàn)廣播式路由（采集器應(yīng)記住自身的路由級(jí)別，不廣播低級(jí)別路由）。集中器可籍由采集器經(jīng)過(guò)的應(yīng)答路由而快速建立路由策略。（5）可從配置口設(shè)置和讀取采集器資產(chǎn)編號(hào)、所連接電表號(hào)。5.采集系統(tǒng)主站（1）召測(cè)集中器中的“采集器資產(chǎn)號(hào)與電表號(hào)”關(guān)系表，并根據(jù)關(guān)系表在頁(yè)面調(diào)整測(cè)量點(diǎn)參數(shù)設(shè)置，經(jīng)確認(rèn)后人工下發(fā)給集中器。（2）在主站以樹形結(jié)構(gòu)展現(xiàn)集中器下各個(gè)端口的電能表連接情況，31號(hào)載波端口包括采集器以三層結(jié)構(gòu)展現(xiàn)。（3）可以配置集中器的自動(dòng)搜表功能啟用參數(shù)，啟動(dòng)集中器立即搜表。6．各個(gè)業(yè)務(wù)的流程6.1新裝（1）新裝集中器時(shí)，集中器內(nèi)無(wú)測(cè)量點(diǎn)參數(shù)配置，當(dāng)啟用自動(dòng)搜表功能后，會(huì)接受到采集器上報(bào)的電能表配置。（2）主站在召測(cè)集中器的電表列表后形成測(cè)量點(diǎn)參數(shù)，或者直接在主站形成測(cè)量點(diǎn)參數(shù)，下發(fā)給集中器。（3）集中器通過(guò)采集器查詢指令確認(rèn)各個(gè)測(cè)量點(diǎn)電表采集器關(guān)系表。（4）主站召測(cè)并展示其下拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。6.2更換集中器（1）已經(jīng)運(yùn)行的系統(tǒng)中，更換集中器后，新裝集中器內(nèi)無(wú)任何參數(shù)，可啟用自動(dòng)搜表功能。（2）如果此時(shí)主站根據(jù)原先的集中器參數(shù)重新下發(fā)給集中器，則集中器將開始查詢采集器，獲取了全部的連接關(guān)系。在未獲取采集器連接關(guān)系前并不影響常規(guī)的抄表。（3）如果主站一直未下參數(shù)，經(jīng)過(guò)集中器3次的自動(dòng)搜表指令后，采集器將會(huì)清除原電表置位狀態(tài)而重新上報(bào)給集中器。6.3臺(tái)區(qū)供電關(guān)系調(diào)整（1）原集中器中失去了部分電表，抄表失敗但無(wú)任何變化，在測(cè)量點(diǎn)被刪除后，電表采集器關(guān)系也被刪除。（2）采集器因失去原有集中器而無(wú)抄表指令，接受到新集中器搜表指令3次后，清除原有電表狀態(tài)，將新的電表采集器關(guān)系上報(bào)給新集中器。（3）新集中器有參數(shù)變更事件上報(bào)主站，主站獲取到集中器中電表關(guān)系而刪除原集中器測(cè)量點(diǎn)參數(shù)，設(shè)置新集中器測(cè)量點(diǎn)參數(shù)。（4）如果此時(shí)竄臺(tái)區(qū)，則采集關(guān)系不發(fā)生變化，作為未調(diào)整臺(tái)區(qū)而運(yùn)行。6.4竄臺(tái)區(qū)而重新設(shè)置（1）發(fā)現(xiàn)因竄臺(tái)區(qū)而出現(xiàn)的測(cè)量點(diǎn)參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤后，主站將重新給有關(guān)的兩個(gè)集中器重新下發(fā)參數(shù)。（2）原集中器失去測(cè)量點(diǎn)，電表采集器關(guān)系被刪除。（3）新集中器在被配置測(cè)量點(diǎn)后，將查詢獲取采集器關(guān)系，采集器正常應(yīng)答，不知其關(guān)系已被調(diào)整。（4）如果調(diào)整過(guò)程中有誤，導(dǎo)致某電表未被設(shè)置，則在集中器的定時(shí)搜表過(guò)程中采集器復(fù)位該電表的置位狀態(tài)從而向兩個(gè)集中器上報(bào)未被接管的空閑電表。6.5換表現(xiàn)場(chǎng)換表后，原表抄表失敗，新表由于定時(shí)搜表指令而被采集器查詢到報(bào)告給集中器。如果同一采集器下發(fā)現(xiàn)新增一表而抄表失敗一表則可以判定為換表，可直接確認(rèn)其對(duì)照關(guān)系而下發(fā)配置參數(shù)。如果同一采集器下同時(shí)換了兩塊電表，由于其對(duì)照關(guān)系不能確認(rèn)，必須等待營(yíng)銷歸檔才可下發(fā)配置參數(shù)。6.6更換采集器（1）更換一個(gè)已經(jīng)在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的采集器后，新采集器發(fā)現(xiàn)電表后就可以正常抄表，但其電表狀態(tài)是未被集中器認(rèn)定的狀態(tài)，在搜表命令后采集器將報(bào)告給集中器。（2）集中器因同一電表被報(bào)告了新的采集器而原采集器被刪除，進(jìn)入待查找采集器狀態(tài)（3）集中器在第二次搜表開始時(shí)發(fā)送采集器查詢指令，集中器和采集器均進(jìn)入正常狀態(tài)。6.7電表間交換采集器（1）將兩個(gè)采集器下的電表交換后，每個(gè)采集器將在集中器發(fā)送自動(dòng)搜表指令時(shí)，發(fā)現(xiàn)各自新增的電表并報(bào)告給集中器。（2）集中器因被報(bào)告的電表關(guān)系從而刪除原有電表與采集器關(guān)系。（3）集中器在第二自動(dòng)搜表時(shí)，查詢被變更的電表對(duì)應(yīng)的采集器而使關(guān)系正確。而采集器在搜表時(shí)多次未檢索到原有電表而刪除其關(guān)系。7.新增補(bǔ)的通信協(xié)議7.1主站-集中器協(xié)議參數(shù)設(shè)置：集中器自動(dòng)搜表功能啟動(dòng)參數(shù)。出廠默認(rèn)設(shè)置為每日晚間21:00點(diǎn)啟動(dòng)。參數(shù)設(shè)置：查詢集中器中電表采集器關(guān)系表控制命令：集中器立即自動(dòng)搜表一次7.2集中器-采集器協(xié)議參數(shù)設(shè)置：查詢指定電表的采集器編號(hào)7.3采集器-掌機(jī)協(xié)議參數(shù)設(shè)置：設(shè)置采集器資產(chǎn)號(hào)參數(shù)設(shè)置：查詢采集器電表關(guān)系參數(shù)設(shè)置：查詢采集器的集中器歸屬具體規(guī)約增補(bǔ)見附錄。8.擴(kuò)展規(guī)約定義8.1主站與集中器通信規(guī)約本部分是在國(guó)網(wǎng)電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/GDW376.1－2009《電力用戶用電信息采集系統(tǒng)通信協(xié)議第一部分：主站與采集器通信協(xié)議》的基礎(chǔ)上，規(guī)定了集中器必須實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容，并對(duì)其中部分內(nèi)容進(jìn)行了補(bǔ)充和說(shuō)明。本部分適用于用電信息采集系統(tǒng)主站或手持設(shè)備對(duì)集中器器執(zhí)行主從問(wèn)答方式以及集中器主動(dòng)上傳到主站方式的通信。8.1.1設(shè)置查詢參數(shù)（AFN=04H或AFN=0AH）Fn（1）F111：集中器自維護(hù)定時(shí)任務(wù)參數(shù)——終端通信端口號(hào)：數(shù)據(jù)范圍1~31；——集中器自維護(hù)定時(shí)任務(wù)啟動(dòng)/停止標(biāo)志：●D7~D1備用；●D0按位表示啟動(dòng)/停止標(biāo)志，D0=0表示禁止，D0=1表示允許。——集中器自維護(hù)起始時(shí)間：數(shù)據(jù)格式19表示日時(shí)分，如果日為0，每日啟動(dòng)，日不為0，則為每月啟動(dòng)?！衅髯跃S護(hù)允許執(zhí)行時(shí)間：數(shù)值范圍1-12，單位為小時(shí)，0-表示無(wú)限制時(shí)間。（2）F112：采集器與電能表參數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系*采集器資產(chǎn)號(hào)12位長(zhǎng)度，取采集器資產(chǎn)條碼的10位流水號(hào)，高位補(bǔ)零。8.1.2控制命令（AFN=05H）Fn（1）F63：立即啟動(dòng)集中器自維護(hù)置“55H”：?jiǎn)?dòng)；置“AAH”停止；其它數(shù)值無(wú)效；終端通信端口號(hào)：數(shù)據(jù)范圍1~31；8.1.3請(qǐng)求1類數(shù)據(jù)（AFN=0CH）Fn和（1）F12：終端網(wǎng)絡(luò)信號(hào)品質(zhì)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)品質(zhì)：返回?zé)o線公網(wǎng)模塊的信號(hào)品質(zhì)(dBm)。用于調(diào)試過(guò)程中或主站判定現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)信號(hào)強(qiáng)度。數(shù)據(jù)格式05部分種類通信模塊實(shí)際能獲取的RSSI值（接收的信號(hào)強(qiáng)度指示）與dBm的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表：（2）F186：載波模塊程序版本號(hào)8.1.4請(qǐng)求3類數(shù)據(jù)（AFN=0EH）自維護(hù)功能開啟后使“采集器資產(chǎn)號(hào)與電表號(hào)”關(guān)系表與啟動(dòng)搜表前發(fā)生變化，則形成集中器參數(shù)變更事件（ERC3）并上報(bào)，參數(shù)變更數(shù)據(jù)項(xiàng)為F112。默認(rèn)啟用搜表功能、參數(shù)變更事件為重要事件。8.2集中器與集中器下行通信模塊本地接口通信規(guī)約本部分是在國(guó)網(wǎng)電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/GDW376.2－2009《電力用戶用電信息采集系統(tǒng)通信協(xié)議第一部分：集中器與下行通信模塊本地接口協(xié)議》的基礎(chǔ)上，規(guī)定了集中器必須實(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)（AFN=02H）（1）下行報(bào)文F1：轉(zhuǎn)發(fā)命令；03H-FFH保留。——報(bào)文長(zhǎng)度L：規(guī)約的原始報(bào)文數(shù)據(jù)總長(zhǎng)度。——報(bào)文內(nèi)容：規(guī)約的原始報(bào)文數(shù)據(jù)。廣播搜索電表命令(DI=04A00301)：指定搜索：集中器邏輯地址(J1J0