用电信息采集系统简述

用户用电信息采集系统是通过对配电变压器和终端用户的用电数据的采集和分析，实现用电监控、推行阶梯定价、负荷管理、线损分析，最终达到自动抄表、错峰用电、用电检查（防窃电）、负荷预测和节约用电成本等目的。建立全面的用户用电信息采集系统需要建设系统主站、传输信道、采集设备以及电子式电能表（即智能电表）。

通信协议介绍

电力线载波传输
依靠电线来传输数据，他一般只能用于同一变压器的回路内，传输到终端，终端再无线发送，发送到电力局的电力计量系统；
这种方式都是在电表的下口有一个模块，也就是电力载波模块，电路中数据处理完成以后就传输给电力载波模块，模块处理完数据以后再传输到终端，最后依靠无线发射器传输给电力终端或者是电力计量部门；
这种方式现在也很常用，例如共用配电站、临时变压器、公共计量箱的计量方式基本都是采用这种方式进行计量；这种方式无法实现用户自己在网上自己缴费，只能去电力局买电。
RS-485传输
它可以实现用户远程缴费即网络自助缴费，供电局的系统收到用户网路支付信息，就可以给用户充值，充值完成以后再把信息发送到用户所在小区的集中器；
这种数据传输的RS485通讯方式，都是依靠我们的三大运营商的GPRS或者是CDMA网络，传输的数据再依靠RS-485下发到电表，这样整个数据传输就完成了。
所以说，智能电表无论是是电力线载波方式接收和传输数据还是RS485通讯，他们都是不需要网线的，所以他们都是终端的无线传输。

部分常用电能信息采集协议

DL/T645协议，适用于采集终端和电能表之间。
DL/T698.45协议，适用于主站和采集终端、采集终端和电能表、主站和电能表之间。
IEC60870-5-101/104协议，一般被用于主站和终端之间或者不同系统之间的串行数据通信。
Q/GDW1376.1协议，主站与采集终端通信协议。
Q/GDW1376.2协议，通常作为集中器和本地通信模块接口的通信协议。

通信架构

该网络平台信息交换模型，上层由程序、数据存储器和数据交换平台构成，下层是数据节点群体，当中的每个节点一般电脑当做载体。
客户机与服务器之间进行数据交换，通过协议可以实时采集数据，物理通道一般由通信线等进行直接操作。

客户机和服务器在开始通信前，之间的通信信道必须先完成连通，简称预连接。预连接建立后，默认具有一个最低权限的应用连接，客户机和服务器之间可直接进行数据交换。当客户机需要得到较高权限的服务器服务时，客户机必须发起建立较高权限的应用连接。

DL/T645报文帧结构

1.帧起始符 68H

DLT645协议的数据帧每帧的开始都固定为0x68，作为数据的起始符方便接收方做数据解析。

2.地址域 A0~A5

地址域是用来表示电表地址，低位在前，高位在后；在485总线上可能挂着多个645设备，要找到指定的设备，必须要根据设备的地址查找。每台设备出厂会有自己的地址，也可以修改设备的通信地址。

3.控制域

1个字节，例如读取数据的控制码为0x11(00010001)，读取通讯地址的控制码为0x13(00010011)。

4.数据长度

1个字节，表示数据域的字节数，读取数据时L

5.数据域

数据域为变长，字节数由数据长度L决定，传输时候。发送方需要加0x33，接收方需要减去0x33。

6. CS校验码

1个字节，采用算术和进行校验（即将校验码前的全部数据每两个字节转换成十进制数后相加，之后对256取余，得到的数在转换成十六进制后即为校验码）。

7.结束符16H

645报文解读如下：

DL/T698.45协议思想
采用的面向对象具有互操作性的数据传输协议，包括通信架构、数据链路层、应用层、以及接口类及其对象和对象标识。
思考过程更趋近于人的自然思维,从而利于业务描述和业务扩展。

帧结构

Client-APDU定义：

读取请求的数据类型（GET-Request）

OAD（对象描述符）
控制类对象标识及对应接口类定义：

控制类对象标识定义：

主要业务应用实现

以单相表为例，单相表主要功能：

电量计量：.计量正反向及组合电量有功电量、计量分时电量。
测量功能：单相两个回路电压、电流、功率、功率因数瞬时值。
分时功能：多费率，年时区表，日时段表，周休日表，节假日表。
时钟功能：结合RTC实现实时时钟，支持通信校时。
输入输出：电量脉冲输出（脉冲常数可设），状态输出（秒脉冲、需量周期切换、时区时段切换)，输出内容可配置。
事件记录：掉电，编程，校时，电表清零、跳合闸等事件，所有事件记录发生总次数，其中电表清零事件永久记录，不能被清除。
远程费控：能够通过主站实现远程拉合闸功能。

设计分成三部分，分别是通信链路层设计、通信应用层设计、数据安全设计。
链路层：
1、根据通信配置参数完成端口的初始化配置，通信状态初始化为准备接收状态，初始化相关计数器及数据缓冲区指针。
2、链路层数据传输及控制子模块负责通信数据收发控制、各类超时处理。无通信数据接收时定时初始化通信端口。
3、完成698协议帧的解析及应答功能。
应用层：
1、根据协议查找结果，对协议数据对象列表中的数据进行读写操作，同时作相应的数据格式转换处理。
2、对于显示模块输出显示信息数据及显示格式。
3、应用层参数合法性检查模块主要是为了检验参数是否符合规则
安全设计：
1、明文+随机数抄读模块
2、应用连接模块
3、密文+MAC方式传输模块
详情请见DL/T698.45规约文档。

报文编解码

在主站和采集终端，采集终端与电能表，主站与电能表之间，通过传输报文来实现信息的交互。为了方便查看报文传递的信息，使用编解码程序将报文转换成JSON后做可视化展示，方便查看和操作。

实现思路：
将报文按结构分割开，每一部分处理好（如数据减0x33、起始符和结束符匹配、校验码计算等），根据控制域定义解析报文相关属性，再根据数据标识（645）或者对象标识（698.45）解析报文数据域。每部分解析后根据预先定义好的JSON结构赋值到对应的字段上即可。

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