一种电力用电信息采集终端公专网通信模块及切换方法

摘要

本发明公开了一种电力用电信息采集终端公专网通信模块及切换方法，通信模块在工作过程中包括三个状态：初始状态、公网入网状态和专网入网状态，并且能够实现三个状态之间的自动转移。本发明采用的公专网通信模块可以为电力用电信息采集终端提供较纯公网或纯专网接入更加可靠的网络链接，优先搜索专网信号选择专网入网，然后在专网与公网之间自适应切换，提高了采集终端在线率、用电信息采集成功率。

说明书

技术领域

本发明属于电力物联网技术领域，具体涉及一种专网优先接入、自适应切换的电力用电信息采集终端公专网通信模块的公专网切换方法，还涉及一种电力用电信息采集终端公专网通信模块。

背景技术

随着智能电网建设的不断推进，电网企业在用户侧安装了智能电表、集中器等现场计量采集终端，同时在电网公司开发部署了用电信息采集主站系统，实现了对用户电能日采集量冻结值、总需量、电压、有功功率、无功功率、电能质量的周期性或主动上报；有力支撑了用户电量电费的精准、及时结算，替代了原有人工抄表方式，有效提升了企业运营效率；同时还可实现远程费控指令的下发，加快了电费拖欠催缴，缩短了用户停电时间，提高了用户主动服务质量。

传统用电信息采集终端仅通过移动通信公网单通信通道传输采集数据，随着远程停复电、精准负荷控制等用户侧控制类业务的发展，新型用电信息采集业务对采集电气量的深度、广度、频度提出更高要求，同时对无线网络的可用性、可靠性与安全性提出更高需求。采用光纤专网存在施工难度大、经济效益低缺点，采用中压电力线载波存在通信带宽受限、业务接入受限受电气拓扑等不利因素。综上，建设电力无线专网可以有效解决业务泛在接入、网络完全自主可控、网路部署经济快速等优势。研发与电力采集业务相适配的通信模块具有广泛应用价值，同时需解决专网建设与业务接入进度解耦、利用专网与公网双通道提升用电采集成功率、专网在线率、远程费控成功率等课题。

因此，需要研发与电力采集业务相适配的公专网远程通信模块。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种电力用电信息采集终端公专网通信模块及切换方法，支持公专网灵活切换。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种电力用电信息采集终端公专网通信模块，包括：远程射频信号接口、公专网多模通信模组、公网SIM卡插槽、以及本地通信及供电接口；

其中，远程射频信号接口与公专网多模通信模组连接，公专网多模通信模组与本地通信及供电接口及公网SIM卡插槽连接；

远程射频信号接口，用于模组基带信号与射频天线高频电磁波之间的转换；

公网SIM卡插槽，用于插入公网SIM卡并获取公网参数；

本地通信及供电接口，用于与用电信息采集终端之间通信交互以及向整体模块提供工作电源；

公专网多模通信模组，用于在专网与公网之间自适应切换。

进一步的，所述公网SIM卡插槽支持公网SIM卡热拔插。

进一步的，所述公专网多模通信模组内部预存有专网参数。

相应的，本发明还提供了一种电力用电信息采集终端公专网通信模块的切换方法，其特征是，包括“初始状态”、“公网入网状态”和“专网入网状态”三个状态之间的切换过程，具体如下：

在“初始状态”下：

优先搜索专网信号，若满足专网入网条件，则专网入网并切换到“专网入网状态”；否则搜索对应公网信号，若满足公网入网条件，则公网入网并切换到“公网入网状态”。

进一步的，还包括：

在“公网入网状态”下：

若触发了掉网条件，则优先搜索专网信号，若满足专网入网条件，则专网入网并切换到“专网入网状态”；否则搜索对应公网信号，若满足公网入网条件，则公网入网并重新进入“公网入网状态”。

进一步的，还包括：

在“专网入网状态”下：

若触发了掉网条件，则优先搜索公网信号，若满足公网入网条件，则公网入网并切换到“公网入网状态”；否则搜索专网信号，若满足专网入网条件，则专网入网并重新进入“专网入网状态”。

进一步的，还包括：

经过多次往返搜索公网、专网后均不满足入网条件且超过预设时间，则重启模块，返回“初始状态。

进一步的，当模块重启后，模块不记忆复位之前附着网络类型(公网或专网)，仍优先搜索专网信号。

进一步的，所述入网条件为模块当前获取的PLMN参数与模块网络搜索到的PLMN参数一致；模块搜索到了小区基站广播的同步信号，并与小区基站实现同步，接收到的小区参考信号满足信号要求，则发起附着网络请求并成功。

进一步的，所述掉网条件为模块当前获取的PLMN参数与模块网络搜索到的PLMN不一致；或模块与小区基站之间RRC连接断开后经过小区搜索，未发现满足信号要求的可服务小区；或未正确解调小区基站广播同步信号，与小区基站同步失败。

进一步的，所述信号要求为RSRP大于-115dBm、SINR大于-3dB。

进一步的，当用户更换公网SIM卡时，模组监听到热拔插动作；

若模块当前处于“专网入网状态”，则保持专网入网状态，并在模块下一次公网入网时读取SIM卡的公网参数；

若模块当前处于公网入网状态，则迫使模块从公网掉网并优先搜索专网信号，当专网满足入网条件时，则控制模块专网入网，进入“专网入网状态”；

若经过多次往返搜索专网、公网后均不满足入网条件且超过预设时间，则重启模块，并返回“初始状态”。

相应的，本发明还提供了一种电力用电信息采集终端公专网通信模块的入网方法，包括：

模块上电开机或重启后，接收采集终端发送的指令用于双方捕捉并适配串口通信速率；

模块根据上述方法公网入网或专网入网后，向采集终端上报入网状态指示信令表示入网成功；

接收采集终端发送的指令用于监测通信链路是否正常；

接收采集终端发送的指令以查询当前入网网络信号强度、查询模块是否已成功注册至网络、以及查询模块当前入网网络的通信制式、移动通信代数、网络编号；

若模块发生退网，则上报退网指示指令给采集终端。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明采用的公专网通信模块可以为电力用电信息采集终端提供较纯公网或纯专网接入更加可靠的网络链接，优选搜索专网信号选择专网入网，然后在专网与公网之间自适应切换，提高了采集终端在线率、用电信息采集成功率。

附图说明

图1为本发明实施例的一种电力用电信息采集终端公专网通信模块电路图；

图2为公专网自适应切换程序执行状态转移示意图；

图3为电力用电信息采集终端公专网通信模块模块入网流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明的一种电力用电信息采集终端公专网通信模块(以下简称“模块”)，模块电路板上嵌入有远程射频信号接口、公专网多模通信模组(以下简称“模组”)、可热拔插公网SIM(Subscriber Identity Module，用户识别模块)卡插槽、以及适配电力用电信息采集终端的2×15排针本地通信及供电接口等器件。

其中，远程射频信号接口与模组连接，负责实现模组基带信号与射频天线高频电磁波之间的转换。

公专网多模通信模组与本地通信及供电接口及公网SIM卡插槽连接，公专网多模通信模组支持LTE TDD/LTE FDD/UMTS/TD-SCDMA/GPRS等主流移动通信制式，可实现用电信息采集业务接入三大运营商2G/3G/4G移动公网或1800MHz电力无线专网网络；本地通信及供电接口通过模组与用电信息采集终端之间的串口通信接口实现用电信息采集规约报文的本地交互，本地通信及供电接口向整体模块电路板提供工作电源。

专网IMSI(International Mobile Subscriber Identity，国际移动用户识别码)、PLMN(Public Land Mobile Network，公共陆地移动网)等信息已提前存储于模组内部ROM(Read-Only Memory，只读存储器)，模组在上电后读取ROM获得，公网IMSI、PLMN等信息存储于公网SIM卡内，模组通过连接公网SIM卡插槽管脚从公网SIM卡内读取该信息；

模组内部安装有自适应公专网切换程序，自适应切换程序控制模块选择专网或公网入网，实现专网与公网之间自适应切换。

基于上述电力用电信息采集终端公专网通信模块，本发明公开的电力用电信息采集终端公专网通信模块的切换方法，能够实现模块优先接入电力无线专网并在移动公网和电力无线专网之间自适应切换。模块包括三个状态：初始状态、公网入网状态和专网入网状态，公专网切换流程即三个状态之间的转移，三个状态转移示意图参见图2所示，公专网切换流程具体说明如下：

1)初始状态：模块上电开机后从内部ROM获取预存的1785MHz-1805MHz频段LTETDD专网PLMN、IMSI等参数(简称“专网参数”)，检测SIM卡插槽引脚发现已插入公网SIM卡，并读取公网PLMN、IMSI等参数(简称“公网参数”)。模块调用自适应切换程序，根据1800MHz电力无线专网PLMN、IMSI参数(简称“专网参数”)优先搜索专网信号，若专网满足入网条件，则控制模块专网入网，进入2)“专网入网状态”；否则根据公网SIM卡提供的PLMN、IMSI等参数搜索对应公网信号，若公网满足入网条件，则控制模块公网入网，进入“公网入网状态”。若公网仍不满足入网条件，则返回重新搜索专网，并在公专网之间反复搜索，若经过多次往返搜索专网、公网后均不满足入网条件且超过2分钟，则重启模块，返回1)“初始状态”。

2)公网入网状态：当前模块已公网入网，当某一时刻模块触发了掉网条件，则调用自适应切换程序，优先获取内部ROM预存的1800MHz电力无线专网PLMN、IMSI等参数并搜索专网，若专网满足入网条件则控制模块专网入网并进入3)“专网入网状态”；若专网不满足入网条件，则返回重新根据公网SIM卡提供的PLMN、IMSI等参数搜索对应公网信号，若此时公网满足入网条件，则控制模块公网入网，并重新返回2)“公网入网状态”；若经过多次往返搜索专网、公网后均不满足入网条件且超过2分钟，则重启模块，并返回1)“初始状态”。

3)专网入网状态：当前模块已专网入网，当某一时刻模块触发了掉网条件，则调用自适应切换程序，优先根据公网SIM卡提供的PLMN、IMSI等参数搜索对应公网信号，若此时公网满足入网条件，则控制模块公网入网，并返回2)“公网入网状态”；若公网不满足入网条件，则返回重新获取内部ROM预存的专网PLMN、IMSI等参数并搜索专网，若专网满足入网条件则控制模块专网入网并重新进入3)“专网入网状态”；若经过多次往返搜索公网、专网后均不满足入网条件且超过2分钟，则重启模块，并返回1)“初始状态”。

当通信模块重启后，通信模块不记忆复位之前附着网络类型(公网或专网)，仍优先搜索专网信号。

前面所述的入网条件为模块当前获取的PLMN参数与模块网络搜索到的PLMN一致；模块搜索到了小区基站广播的同步信号，并与小区基站实现同步，接收到的小区参考信号RSRP(Reference Signal Receiving Power，参考信号接收功率)大于-115dBm、SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio，干扰加噪声比)大于-3dB，发起附着网络请求并成功。

前面所述的掉网条件为模块当前获取的PLMN参数与模块网络搜索到的PLMN不一致；或模块与小区基站之间RRC(Radio Resource Control，无线资源控制)连接断开后经过小区搜索，未发现满足RSRP大于-115dBm、SINR大于-3dB的可服务小区；或未正确解调小区基站广播同步信号，与小区基站同步失败。

在可热拔插公网SIM卡插槽中，当用户更换公网SIM卡时，模组通过热拔插检测管脚监听到热拔插动作；若模块当前处于专网入网状态，则保持专网入网状态，并在模块下一次公网入网时读取SIM卡PLMN、IMSI等参数。若模块当前处于公网入网状态，则调用自适应切换程序迫使模块从公网掉网并优先搜索专网信号，当专网满足入网条件时，则控制模块专网入网。若经过多次往返搜索专网、公网后均不满足入网条件且超过2分钟，则重启模块，并返回1)“初始状态”。

本发明的公专网通信模块与电力用电信息采集终端(以下简称“采集终端”)配合可以实现用电信息在线上报、远程费控指令下发等功能。采集终端控制模块入网典型流程如图3所示：

步骤一：模块上电开机或重启后，采集终端通过本地通信及供电接口向模块发送指令“AT”用于双方捕捉并适配串口通信速率；

步骤二：模块调用自适应切换程序并成功实现“公网入网”或“专网入网”，并向采集终端上报入网状态指示信令“SRVST：2”表示入网成功；

步骤三：采集终端通过本地通信及供电接口向模块发送指令“ATE0”监测通信链路是否正常；

步骤四：采集终端通过本地通信及供电接口向模块发送指令“AT+CSQ”查询当前入网网络信号强度，向模块发送指令“AT+CREG？”查询模块是否已成功注册至网络；向模块发送指令“AT$MYSYSINFO”查询模块当前入网网络的通信制式、移动通信代数、网络编号；

步骤五：采集终端与用电信息采集主站建立TCP连接，并通过远程公专网通信模块获得网络服务；

步骤六：如模块发生退网，则上报退网指示指令“SRVST：0”给采集终端，采集终端等待模块重新入网最多2分钟，若2分钟超时则复位模块，返回步骤一；若2分钟内成功入网，返回步骤二，模块向采集终端上报入网指示指令“SRVST：2”，表示入网成功。

模组上报入网信息指示(指示是否有入网、退网)指令^SRVST，集中器收到指示信息后查询模组的入网通道。此条指令为模组自主上报服务状态变化的指令，当模组开机后，会自动查询网络，当查询到网络并附着成功时，模组会自主上报此次服务状态。语法结构为：

^SRVST：

取值及含义解释为，0：无服务，1：限制服务，2：服务有效，3：区域服务限制，4：省电或休眠状态。

AT$MYSYSINFO命令用于设置当前想要入网的网络制式和查询当前的网络模式及运营商，查询具体返回的MNC值与公专网编号计划有关。

语法结构如下表所示：

参数及含义说明：

因此，本发明实施例提供的一种电力用电信息采集终端公专网通信模块的切换方法，支持公专网自适应切换，提高网络传输可靠性，为电力无线专网梯级利用、业务灵活接入奠定了基础。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。