本發(fā)明涉及一種數據采集裝置，具體地說是一種便于維護的數據采集裝置，屬于電力數據處理技術領域。

背景技術：

配電自動化系統實施的基礎是對配電網的一次設備進行監(jiān)視控制操作，而配電網本身具有分布廣泛、設備數量大、所處地理位置通信條件復雜的特點。配電終端是配電自動化系統中重要的一個組成部分。配電終端不僅能夠在配電自動化系統正常情況下監(jiān)測配電網饋線運行狀況，更主要的是在饋線故障情況下能夠快速、可靠地捕捉故障信號，判斷發(fā)生故障的類型(是單相接地故障還是相間故障)，為配電自動化系統進行故障處理提供準確、可靠的判據。因此，在配電終端與配電自動化系統之間需要一種數據采集裝置來滿足配電自動化系統的要求。

在配電網自動化的大環(huán)境下，數據采集裝置需要能夠保證用戶的供電質量，具有非?，F實的意義，也是實現需求管理的重要組成部分。隨著數據采集裝置在電力系統中的應用越來越普遍，同時對數據采集裝置產品的要求也越來越高，數據采集裝置運行時需要更高的可靠性。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的是提供一種安全可靠的數據采集系統。

為實現上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

一種便于維護的數據采集裝置，包括數據采集終端，所述數據采集終端與配電終端相連，用于采集配電終端內電網一次設備的電力信息，將采集到的電力信息通過通信網絡發(fā)送給配電主站系統或將其通過通信網絡接收到的配電主站系統指令數據發(fā)送給配電終端；

兩個數據采集通道分別對配電終端的數據進行采集，并分別傳送至微處理器I和微處理器II，微處理器I和微處理器II分別對采集到的數據進行分析處理，然后一起送入仲裁單元，并對兩個微處理器處理后的數據進行綜合仲裁，然后將仲裁后的信息送至通信切換單元，通信切換單元與第一無線通信模塊和第二無線通信模塊相連，第一無線通信模塊和第二無線通信模塊通過通信網絡與配電主站系統相連，所述存儲單元與仲裁單元相連，所述電源模塊分別與兩個微處理器、第一無線通信模塊和第二無線通信模塊連接。

仲裁單元接收到微處理器I和微處理器II的信息后，對信息進行判斷的方法為：通過自檢判斷每個微處理器是否正常運行，如果某個微處理器發(fā)生故障，則舍棄此微處理器的信息，僅對其它微處理器的信息進行判斷；

如果仲裁平臺接收的剩余微處理器的信息均為一致的正常信息，則將獲取的電力數據發(fā)送給無線通信模塊；如果剩余微處理器的信息不一致，則對所有信息進行判斷，舍棄掉信息中的故障報警信息，對其它正常信息進行判斷，選擇對配電主站系統來說導向安全的信息所在的微處理器，將該微處理器的電力數據發(fā)送給無線通信模塊。

如果仲裁平臺與制動輸出模塊的連接出現故障，則：如果仲裁平臺接收的剩余微處理器的信息均為一致的正常信息，則仲裁平臺向其它任一微處理器發(fā)送指令，該微處理器將電力數據發(fā)送給無線通信模塊；如果剩余微處理器的信息不一致，則對所有信息進行判斷，舍棄掉信息中的故障報警信息，對其它正常信息進行判斷，選擇對配電主站系統來說導向安全的信息所在的微處理器，將該微處理器的電力數據發(fā)送給無線通信模塊。

如果仲裁平臺發(fā)生故障，則微處理器I和微處理器II分別輸出本系的運行結果給無線通信模塊；配電主站系統對接收的兩系的運行結果進行比較，假如兩系運行結果比較數據正常，則配電主站系統根據該結果進行后續(xù)工作；假如兩系運行結果比較數據異常，則發(fā)出錯誤指令，并舍棄當前采集的電力數據。

所述通信切換模塊包括第一信號采集電路、第二信號采集電路、單片機、第一繼電器和第二繼電器，所述第一信號采集電路設置在第一無線通信模塊與微處理器之間的通信線路中，所述第二信號采集電路置在第二無線通信模塊與微處理器之間的通信線路中，所述的第一信號采集電路和第二信號采集電路的輸出端分別與單片機的輸入端相連，所述單片機的輸出端分別與第一繼電器和第二繼電器的吸附線圈相連，所述第一繼電器的常閉觸點設置在第一無線通信模塊與電源模塊之間的供電回路中，所述第二繼電器的常開觸點設置在第二無線通信模塊與電源模塊之間的供電回路中。

所述單片機的輸出端通過光藕隔離電路分別與第一繼電器和第二繼電器的吸附線圈相連，所述單片機還連接有晶振電路和延時動作開關。

所述第一信號采集電路包括第一RS-232轉TTL電平轉換器，所述第一RS-232轉TTL電平轉換器的輸入端與第一無線通信模塊到微處理器的下行信號線連接，輸出端與微處理器的輸入端連接;所述第二信號采集電路包括第二RS-232轉TTL電平轉換器，所述第二RS-232轉TTL電平轉換器的輸入端與第二無線通信模塊到微處理器的下行信號線連接，輸出端與微處理器的輸入端連接。

所述電源模塊還包括第一隔離電路和第二隔離電路，所述第一隔離電路設置在開關電源的輸出端與切換開關之間的線路中，所述第二隔離電路設置在直流電輸入單元與切換開關之間的線路中。

所述切換開關包括第三繼電器，所述開關電源的輸出端通過第一隔離電路分別與第三繼電器的吸引線圈和第三繼電器常開觸點的進線側連接，所述直流電輸入單元通過第二隔離電路與第三繼電器常閉觸點的進線側連接，所述第三繼電器的常開觸點和常閉觸點的出線側同相并聯后與直流電壓變換器的輸入端連接。

所述切換開關包括單刀雙擲開關，所述開關電源的輸出端通過第一隔離電路與單刀雙擲開關的一個不動端連接，所述直流電輸入單元通過第二隔離電路與單刀雙擲開關的另一個不動端連接，所述單刀雙擲開關的動端與直流電壓變換器的輸入端連接。

采用上述技術方案的本發(fā)明，在采集架構上冗余設置，特別還設置了仲裁單元，這樣當信息采集錯誤或者設備連接故障時，能安全準確地采集電力數據，保證了數據采集的安全性和可靠性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明所述通信切換模塊的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明所述電源模塊的結構示意圖；

圖4為本發(fā)明所述切換開關采用第三繼電器時的結構示意圖；

圖5為本發(fā)明所述切換開關采用單刀雙擲開關時的結構示意圖；

圖6為本發(fā)明所述通信網絡的結構示意圖；

圖7為本發(fā)明所述軟件通道模塊的結構示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，一種便于維護的數據采集裝置，包括數據采集終端，所述數據采集終端與配電終端相連，用于采集配電終端內電網一次設備的電力信息，將采集到的電力信息通過通信網絡發(fā)送給配電主站系統或將其通過通信網絡接收到的配電主站系統指令數據發(fā)送給配電終端；

兩個數據采集通道分別對配電終端的數據進行采集，并分別傳送至微處理器I和微處理器II，微處理器I和微處理器II分別對采集到的數據進行分析處理，然后一起送入仲裁單元，并對兩個微處理器處理后的數據進行綜合仲裁，然后將仲裁后的信息送至通信切換單元，通信切換單元與第一無線通信模塊和第二無線通信模塊相連，第一無線通信模塊和第二無線通信模塊通過通信網絡與配電主站系統相連，所述存儲單元與仲裁單元相連，所述電源模塊分別與兩個微處理器、第一無線通信模塊和第二無線通信模塊連接。

仲裁單元接收到微處理器I和微處理器II的信息后，對信息進行判斷的方法為：通過自檢判斷每個微處理器是否正常運行，如果某個微處理器發(fā)生故障，則舍棄此微處理器的信息，僅對其它微處理器的信息進行判斷。

如果仲裁平臺接收的剩余微處理器的信息均為一致的正常信息，則將獲取的電力數據發(fā)送給無線通信模塊；如果剩余微處理器的信息不一致，則對所有信息進行判斷，舍棄掉信息中的故障報警信息，對其它正常信息進行判斷，選擇對配電主站系統來說導向安全的信息所在的微處理器，將該微處理器的電力數據發(fā)送給無線通信模塊。

如果仲裁平臺與制動輸出模塊的連接出現故障，則：如果仲裁平臺接收的剩余微處理器的信息均為一致的正常信息，則仲裁平臺向其它任一微處理器發(fā)送指令，該微處理器將電力數據發(fā)送給無線通信模塊；如果剩余微處理器的信息不一致，則對所有信息進行判斷，舍棄掉信息中的故障報警信息，對其它正常信息進行判斷，選擇對配電主站系統來說導向安全的信息所在的微處理器，將該微處理器的電力數據發(fā)送給無線通信模塊。

如果仲裁平臺發(fā)生故障，則微處理器I和微處理器II分別輸出本系的運行結果給無線通信模塊；配電主站系統對接收的兩系的運行結果進行比較，假如兩系運行結果比較數據正常，則配電主站系統根據該結果進行后續(xù)工作；假如兩系運行結果比較數據異常，則發(fā)出錯誤指令，并舍棄當前采集的電力數據。

所述數據采集終端包括微處理器、數據采集通道、第一無線通信模塊、第二無線通信模塊、通信切換模塊、存儲單元和電源模塊，所述微處理器通過數據采集通道與配電終端相連，微處理器分別通過RS-232接口與第一無線通信模塊和第二無線通信模塊相連，第一無線通信模塊和第二無線通信模塊通過通信網絡與配電主站系統相連，所述存儲單元與微處理器相連，所述電源模塊分別與微處理器、第一無線通信模塊和第二無線通信模塊連接。本發(fā)明通過數據采集通道采集配電終端內電網一次設備的電力信息，將采集到的電力信息通過第一無線通信模塊和第二無線通信模塊接入通信網絡發(fā)送給配電主站系統或將接收到的配電主站系統指令數據發(fā)送給配電終端，為配電自動化系統進行故障處理提供了準確、可靠的判據，滿足了配電自動化系統的要求。

如圖2所示，本發(fā)明所述的通信切換模塊包括第一信號采集電路、第二信號采集電路、單片機、第一繼電器和第二繼電器，所述第一信號采集電路設置在第一無線通信模塊與微處理器之間的通信線路中，所述第二信號采集電路置在第二無線通信模塊與微處理器之間的通信線路中，所述的第一信號采集電路和第二信號采集電路的輸出端分別與單片機的輸入端相連，所述單片機的輸出端分別與第一繼電器和第二繼電器的吸附線圈相連，所述第一繼電器的常閉觸點設置在第一無線通信模塊與電源模塊之間的供電回路中，所述第二繼電器的常開觸點設置在第二無線通信模塊與電源模塊之間的供電回路中。

優(yōu)選地，所述單片機的輸出端通過光藕隔離電路分別與第一繼電器和第二繼電器的吸附線圈相連，所述單片機還連接有晶振電路和延時動作開關。

優(yōu)選地，所述第一信號采集電路包括第一RS-232轉TTL電平轉換器，所述第一RS-232轉TTL電平轉換器的輸入端與第一無線通信模塊到微處理器的下行信號線連接，輸出端與微處理器的輸入端連接;所述第二信號采集電路包括第二RS-232轉TTL電平轉換器，所述第二RS-232轉TTL電平轉換器的輸入端與第二無線通信模塊到微處理器的下行信號線連接，輸出端與微處理器的輸入端連接。

本發(fā)明的數據采集終端采用第一無線通信模塊和第二無線通信模塊接入通信網絡與配電主站系統相連，第一無線通信模塊和第二無線通信模塊作為主備用通信模塊并采用通信切換模塊進行切換，通信切換模塊通過第一信號采集電路監(jiān)聽第一無線通信模塊與微處理器之間的通信信號，如果發(fā)現通信信號中斷時發(fā)送報警信息給單片機，單片機根據報警信息通過控制第二繼電器對第二無線通信模塊進行上電工作，同時控制第一繼電器對第一無線通信模塊進行斷電，進行主備用通信模塊切換。主備用通信模塊切換后，第二無線通信模塊作為主用通信模塊，第一無線通信模塊作為備用通信模塊，通信切換模塊通過第二信號采集電路監(jiān)聽第二無線通信模塊與微處理器之間的通信信號，如果發(fā)現通信信號中斷時發(fā)送報警信息給單片機，單片機根據報警信息通過控制第一繼電器對第一無線通信模塊進行上電工作，同時控制第二繼電器對第二無線通信模塊進行斷電，再次進行主備用通信模塊的切換。這樣保證了數據采集終端與配電主站系統之間的通信的可靠性，解決了配電終端與配電主站之間通訊不暢的問題，不僅便于維護，降低了配電網的維護成本，而且保證了配電終端與配電自動化系統之間實時傳輸數據，滿足配電自動化系統的要求。

如圖3所示，本發(fā)明所述的電源模塊包括交流電輸入單元、直流電輸入單元、開關電源、切換開關和直流電壓變換器，所述交流電輸入單元與開關電源的輸入端連接，所述開關電源的輸出端通過切換開關與直流電壓變換器的輸入端連接，所述直流電輸入單元通過切換開關與直流電壓變換器的輸入端連接，所述直流電壓變換器的輸出端分別與微處理器、第一無線通信模塊和第二無線通信模塊相連。所述電源模塊還包括第一隔離電路和第二隔離電路，所述第一隔離電路設置在開關電源的輸出端與切換開關之間的線路中，所述第二隔離電路設置在直流電輸入單元與切換開關之間的線路中。優(yōu)選地，所述直流電壓變換器具有不同輸出電壓的輸出端。本發(fā)明的電源模塊通過采用切換開關實現了交直流雙電源輸入供電方式，當一路電源出現故障時，可以通過單刀雙擲開關切換到另一路電源，或者通過繼電器自動切換到另一路電源，不僅結構簡單、具有功耗低和成本低的特點，而且實現了雙電源輸入，保證了數據采集終端的工作電壓，提高了數據采集終端的運行可靠性。

如圖4所示，本發(fā)明所述的切換開關可以采用第三繼電器，所述開關電源的輸出端通過第一隔離電路分別與第三繼電器的吸引線圈和第三繼電器常開觸點JKl的進線側連接，所述直流電輸入單元通過第二隔離電路與第三繼電器常閉觸點JK2的進線側連接，所述第三繼電器的常開觸點JKl和常閉觸點JK2的出線側同相并聯后與直流電壓變換器的輸入端連接。通過采用切換開關實現了交直流雙電源輸入供電方式，當一路電源出現故障時，可以通過單刀雙擲開關切換到另一路電源，或者通過繼電器自動切換到另一路電源，不僅結構簡單、具有功耗低和成本低的特點，而且保證了數據采集終端的工作電壓，提高了數據采集終端的運行可靠性。

如圖5所示，本發(fā)明所述切換開關也可以采用單刀雙擲開關S，所述開關電源的輸出端通過第一隔離電路與單刀雙擲開關的一個不動端1連接，所述直流電輸入單元通過第二隔離電路與單刀雙擲開關的另一個不動端2連接，所述單刀雙擲開關的動端3與直流電壓變換器的輸入端連接。通過采用單刀雙擲開關S實現了交直流雙電源輸入供電方式，當一路電源出現故障時，可以通過單刀雙擲開關切換到另一路電源，保證了數據采集終端的工作電壓，提高了數據采集終端的運行可靠性。

優(yōu)選地，所述第一無線通信模塊和第二無線通信模塊均采用GPRS無線通信模塊。

如圖6所示，本發(fā)明所述的通信網絡包括GPRS路由節(jié)點、電力系統路由節(jié)點、設置在GPRS路由節(jié)點和電力系統路由節(jié)點之間的APN專線、以及設置在APN專線上的APN專線防火墻，所述GPRS路由節(jié)點設置在通信網絡內且與通信網絡中的GGSN通過GRE隧道建立通信連接，用于向電力系統路由節(jié)點轉發(fā)來自數據采集終端的電力信息數據，或向數據采集終端轉發(fā)來自所述電力系統路由節(jié)點的指令數據;所述電力系統路由節(jié)點設置在供電局電力系統數據平臺內，并與配電主站系統相連，用于向GPRS路由節(jié)點轉發(fā)來自配電主站系統的指令數據，或向配電主站系統轉發(fā)來自GPRS路由節(jié)點的電力信息數據;所述APN專線用于傳輸GPRS路由節(jié)點向電力系統路由節(jié)點轉發(fā)的電力信息數據，或者傳輸電力系統路由節(jié)點向GPRS路由節(jié)點轉發(fā)的指令數據;所述APN專線防火墻用于對在APN專線上傳輸的數據進行安全防護、工P地址和端口過濾。

本發(fā)明的通信網絡包括GPRS路由節(jié)點、電力系統路由節(jié)點、設置在GPRS路由節(jié)點和電力系統路由節(jié)點之間的APN專線、以及設置在APN專線上的APN專線防火墻，在保證數據采集終端與配電主站系統之間數據安全和準確的前提下，大大降低配電自動化主站系統和數據采集終端之間的通信成本，有利于在廣域范圍內實現配電自動化。本發(fā)明通過在通信網絡中設置專用于傳輸電力系統數據的APN傳輸網絡，利用該APN傳輸網絡傳輸配電終端與主站系統之間的通信數據，從而既滿足了數據采集終端與配電自動化主站系統之間通信的需要，又滿足了電力系統關于通信的安全防護要求，在保證數據安全和準確的前提下，大大降低了通信成本，有利于在廣域范圍內實現配電自動化。

如圖7所示，所述數據采集終端還包括軟件通道模塊，所述軟件通道模塊包括下行鏈接通道、上行鏈接通道、緩存模塊、協議棧模塊、校驗模塊、記錄模塊、重傳觸發(fā)模塊，所述下行鏈接通道用于對下與配電終端建立連接;所述上行鏈接通道用于對上根據配置與多個數據采集通道建立連接，當數據采集通道與配電終端進行通道切換時，下行鏈接通道與配電終端保持連接;所述緩存模塊用于緩存通道切換時原數據采集通道需要下發(fā)至配電終端的數據，在經通道切換完成數據傳輸后，再將緩存數據通過切換后的數據采集通道下發(fā)至配電終端;所述協議棧模塊用以存儲通信協議;所述校驗模塊用于當軟件通道模塊接收到配電終端上送的數據或接收到數據采集通道下發(fā)到配電終端的數據時根據通信協議對數據的有效性進行校驗:所述記錄模塊用于實時記錄下行鏈接通道和上行鏈接通道的數據量，在軟件通道模塊與配電終端、數據采集通道傳輸數據時，采用轉發(fā)確認超時重傳機制，若軟件通道模塊在規(guī)定時間沒有收到確認消息，軟件通道模塊自動重新傳輸數據;所述重傳觸發(fā)模塊用于在軟件通道模塊與配電終端、數據采集通道傳輸數據時在規(guī)定時間沒有收到確認消息，則采用轉發(fā)確認超時重傳機制進行自動重新傳輸數據。當軟件通道模塊接收到配電終端上送的數據時，此數據經檢驗后，根據軟件通道模塊與數據采集通道的連接，此數據會被軟件通道模塊轉發(fā)多份至各個數據采集通道;當軟件通道模塊接收到數據采集通道下發(fā)到配電終端的數據時，此數據經校驗后，只有一份由軟件通道模塊下發(fā)至對應的配電終端。

本發(fā)明通過在配電終端與數據采集通道之間引入軟件通道模塊，所述軟件通道模塊通過下行鏈接通道對下與配電終端建立連接，通過上行鏈接通道對上根據配置實現與多個數據采集通道建立連接，當數據采集通道與配電終端進行通道切換時，軟件通道模塊與配電終端保持連接，并緩存通道切換時原數據采集通道需要下發(fā)至配電終端的數據，在經通道切換完成數據傳輸后，再將緩存數據下發(fā)至配電終端。當軟件通道模塊接收到配電終端上送的數據時，軟件通道模塊根據通信協議對數據的有效性進行校驗，并將校驗后的數據轉發(fā)至數據采集通道，當軟件通道模塊接收到數據采集通道下發(fā)到配電終端的數據時，軟件通道模塊根據通信協議對數據有效性檢查后下發(fā)至配電終端。軟件通道模塊實時記錄其數據入口和數據出口的數據量，在軟件通道模塊與配電終端、數據采集通道傳輸數據時，采用轉發(fā)確認超時重傳機制，若軟件通道模塊在規(guī)定時間沒有收到確認消息，軟件通道模塊自動重新傳輸數據。本發(fā)明通過采用軟件通道模塊實現了配電終端與數據采集裝置的數據采集通道之間的多重通信，在通道切換時，不斷開連接，避免數據丟失，同時降低成本。