CN103646524B - 一种电能表双模本地通信模块装置的通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电能表双模本地通信模块装置的通信方法，有以下步骤：电能表本地通信模块上电后，上电加载驱动，打开无线、载波通信通道、打开路由转发任务、打开缓冲数据任务、打开载体识别任务、打开升级任务、打开数据转发任务，获取通信mac地址，识别载体；进入6个状态机等待处理机制；状态机的调用，是通过状态机等待处理机制用条件触发来实现，状态机等待处理机制会根据电能表双模本地通信模块的状态和集中器本地通信模块下发的指令进行判断，决定调用一个或多个状态机。本发明使采用电能表模式的低压集中抄表台区通信节点数量大幅下降，极大减少低压集抄台区组网通信路径遍历测试次数，提高组网效率和通信路径的稳定性。

Description

一种电能表双模本地通信模块装置的通信方法

技术领域

本发明涉及一种双模通信功能的电力用户用电信息采集系统的本地通信装置。具体涉及一种电能表双模本地通信模块装置的通信方法。

背景技术

目前全国电力系统在用电信息采集系统本地通信中普遍采用两种模式：1.采集器模式；2.智能表模式。

采集器模式是在智能表安装表箱内加装一台采集器，采集上安装采集器本地通信模块，完成与集中器的通信，采集器与表箱内的电能表通信通过连接485线完成。采集器模式具有低压集中抄表台区通信节点少的优点，但与表箱内的智能表通信需连接485线，因此在安装和系统运行维护485线的工作量较大。

智能表模式是在低压集中抄表台区内的所有电能表上安装本地通信模块，每个电能表均可以与集中器直接通信。电能表模式具有不需安装和系统运行维护485线的优点，但存在低压集中抄表台区通信节点数量过多的弊端，导致低压集中抄表系统组网效率低和通信路径不可靠问题。

以一个500户采用电能表模式的低压集中抄表台区为例，假设直招为300户，一级中继为120户，二级中继为50户，三级中继为30户，直招通信一次时间为4秒，一级中继通信一次时间为6秒，二级中继通信一次时间为8秒，三级中继通信一次时间为10秒，完成一次系统组网路径遍历测试所花的时间为：

(4*500+6*300*200+8*120*80+10*50*30)/(3600*24)＝453800秒＝5.25天，因此组网效率特别低，实际无法完成最优路径的探测，也无法保证通信路径的可靠性。

发明内容

本发明的目的是提供一种电能表双模本地通信模块装置利用微功率无线的通信功能，将低压集中抄表台区内的电能表以表箱为单位，虚拟成一个通信节点，达到减少通信节点的技术。该技术的实施可以使采用电能表模式的低压集中抄表台区通信节点数量大幅下降，可极大减少低压集抄台区组网通信路径遍历测试次数，提高组网效率和通信路径的稳定性。

为了达到上述目的，本发明有如下技术方案：

本发明的一种电能表双模本地通信模块装置的通信方法，有以下步骤：电能表本地通信模块上电后，首先上电加载驱动，打开无线、载波通信通道、打开路由转发任务、打开缓冲数据任务、打开载体识别任务、打开升级任务、打开数据转发任务，然后获取通信mac地址，识别电能表双模本地通信模块载体；电能表双模本地通信模块载体识别完成后，进入电能表双模本地通信模块内的六个状态机等待处理机制；所述六个状态机的调用，是通过状态机等待处理机制用条件触发来实现，状态机等待处理机制会根据电能表双模本地通信模块的状态和集中器本地通信模块下发的指令进行判断，决定调用一个或多个状态机。

其中，所述六个状态机包括转发抄表状态机、路由转发状态机、缓冲数据状态机、无线打包状态机、升级处理状态机、路由学习状态机，所述转发抄表状态机用于转发地址、转发数据、回码判断、地址缓存，所述路由转发状态机用于中继判别、超时计算、记录中继、转发等待、回码转发，所述缓冲数据状态机用于地址建立、标识建立、数据抄读、记录数据、校验回复，所述无线打包状态机用于地址建立、虚拟节点、无线打包、回码搜集、失败重发、超时回复，所述升级处理状态机用于发送擦除、文件发送、缺码查询、补发文件、版本匹配、重启更新，所述路由学习状态机用于广播测试、结果收集、距阵表。

其中，所述虚拟节点包括步骤：系统上电后，以集中器在一个电能表箱中最先找到的电能表主动发起，首先自己判断微功率无线是否可正常通信，如果不能正常通信，则自身直接形成一个通信节点；如果无线能够正常通信，则利用无线小功率通信，在一个表箱内形成虚拟节点小组，然后通过集中器最先找到的电能表将整个电能表箱的电能表地址打包上报给集中器，同时集中器最先找到的电能表成为一个虚拟节点。

其中，所述虚拟节点间的组网由路由状态学习机完成，其步骤如下：由集中器本地通信模块发起，指定一个虚拟节点进行广播测试，广播测试结束后，虚拟节点收集测试结果，形成一个虚拟节点的通信关系矩阵表，重复此步骤过程，能得到整个台区所有虚拟节点的通信关系矩阵表，最终根据整个台区的所有虚拟节点的通信关系矩阵表进行计算，便能得到整个台区的通信路径，完成组网过程。

其中，所述虚拟节点数据采集步骤如下：

首先集中器发起数据采集命令，经集中器本地通信模块转发到各虚拟节点，虚拟节点再通过微功率无线采集各电能表数据，然后经虚拟节点数据打包后，回传至集中器本地通信模块，集中器本地通信模块对数据处理后，再依次将各电能表数据传给集中器。

本发明的优点在于：

1、在不增加成本的情况下，电能表双模本地通信模块装置的微功率无线通信功能，大幅降低采用电能表模式的低压集中抄表台区的通信节点数量。

2、提高采用电能表模式的低压集中抄表台区的组网效率。

3、提高采用电能表模式的低压集中抄表台区的通信路径的可靠性。

仍以500户采用电能表模式的低压集中抄表台区为例，采用该技术后，台区通信节点数量下降为50个。假设直招为30户，一级中继为12户，二级中继为5户，三级中继为3户，直招通信一次时间为4秒，一级中继通信一次时间为6秒，二级中继通信一次时间为8秒，三级中继通信一次时间为10秒，完成一次系统组网路径遍历测试所花的时间为：(4*50+6*30*20+8*12*8+10*5*3)/(3600*24)＝4718秒＝0.055天。

附图说明

图1为现有技术40个通信节点的方框示意图；

图2为本发明4个通信节点的方框示意图；

图3为本发明主程序流程示意图；

图4为本发明虚拟节点的工作流程示意图；

图5为本发明虚拟节点间的组网流程示意图；

图6为本发明虚拟节点数据采集流程示意图。

图中，1、集中器，2、电能表箱，3，电能表。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参见图2-6，本发明的一种电能表双模本地通信模块装置的通信方法，有以下步骤：电能表本地通信模块上电后，首先上电加载驱动，打开无线、载波通信通道、打开路由转发任务、打开缓冲数据任务、打开载体识别任务、打开升级任务、打开数据转发任务，然后获取通信mac地址，识别电能表双模本地通信模块载体；电能表双模本地通信模块载体识别完成后，进入电能表双模本地通信模块内的6个状态机等待处理机制；所述六个状态机的调用，是通过状态机等待处理机制用条件触发来实现，状态机等待处理机制会根据电能表双模本地通信模块的状态和集中器本地通信模块下发的指令进行判断，决定调用一个或多个状态机。

所述六个状态机包括转发抄表状态机、路由转发状态机、缓冲数据状态机、无线打包状态机、升级处理状态机、路由学习状态机，所述转发抄表状态机用于转发地址、转发数据、回码判断、地址缓存，所述路由转发状态机用于中继判别、超时计算、记录中继、转发等待、回码转发，所述缓冲数据状态机用于地址建立、标识建立、数据抄读、记录数据、校验回复，所述无线打包状态机用于地址建立、虚拟节点、无线打包、回码搜集、失败重发、超时回复，所述升级处理状态机用于发送擦除、文件发送、缺码查询、补发文件、版本匹配、重启更新，所述路由学习状态机用于广播测试、结果收集、距阵表。

所述虚拟节点包括步骤：系统上电后，以集中器在一个电能表箱中最先找到的电能表主动发起，首先自己判断微功率无线是否可正常通信，如果不能正常通信，则自身直接形成一个通信节点；如果无线能够正常通信，则利用无线小功率通信，在一个表箱内形成虚拟节点小组，然后通过集中器最先找到的电能表将整个电能表箱的电能表地址打包上报给集中器，同时集中器最先找到的电能表成为一个虚拟节点。

所述虚拟节点间的组网由路由状态学习机完成，其步骤如下：由集中器本地通信模块发起，指定一个虚拟节点进行广播测试，广播测试结束后，虚拟节点收集测试结果，形成一个虚拟节点的通信关系矩阵表，重复此步骤过程，能得到整个台区所有虚拟节点的通信关系矩阵表，最终根据整个台区的所有虚拟节点的通信关系矩阵表进行计算，便能得到整个台区的通信路径，完成组网过程。

所述虚拟节点数据采集步骤如下：

首先集中器发起数据采集命令，经集中器本地通信模块转发到各虚拟节点，虚拟节点再通过微功率无线采集各电能表数据，然后经虚拟节点数据打包后，回传至集中器本地通信模块，集中器本地通信模块对数据处理后，再依次将各电能表数据传给集中器。

综上，在本发明实际上是在电能表双模本地通信模块装置内的软件增加虚拟节点功能，在低压集抄台区找表组网的过程中，以集中器首先找到的电能表(即电能表双模本地通信模块)设定为一个虚拟通信节点，虚拟通信节点可以完成与集中器的直接通信，但虚拟通信节点所在电能表箱内的其他电能表与集中器则不可以直接通信。当其他电能表需要与集中器通信时，则要通过虚拟通信节点中继完成。虚拟通信节点与所在表箱内其他电能表通信时，为防止不同表箱间的通信串扰，将自动降低无线发送功率，将通信范围限制在本表箱内。

电能表本地通信模块是低压电力用户用电信息采集系统的本地通信标准装置，用于低压集中抄表台区的智能表或采集器中。电能表本地通信模块包括双模通讯芯片、无线发送放大电路、无线接收放大电路、单片机、载波发送放大电路、接收滤波电路、载波偶合电路、螺旋天线、射频切换开关、印刷电路板、通讯模块盒，所述载波偶合电路分别与载波发送放大电路、接收滤波电路连接，双模通讯芯片分别与无线发送放大电路、无线接收放大电路、单片机、载波发送放大电路、接收滤波电路连接，射频切换开关分别与无线发送放大电路、无线接收放大电路、射频切换开关连接，所述单片机通过总线与载波偶合电路、螺旋天线、射频切换开关连接，所述印刷电路板位于国家电网公司标准的通讯模块盒内。

MAC(MediaAccessControl)地址，或称为MAC位址、硬件位址，用来定义网络设备的位置。

如上所述，便可较为充分的实现本发明。以上所述仅为本发明的较为合理的实施实例，本发明的保护范围包括但并不局限于此，本领域的技术人员任何基于本发明技术方案上非实质性变性变更均包括在本发明包括范围之内。

Claims (4)

1.一种电能表双模本地通信模块装置的通信方法，其特征在于有以下步骤：电能表本地通信模块上电后，首先上电加载驱动，打开无线、载波通信通道、打开路由转发任务、打开缓冲数据任务、打开载体识别任务、打开升级任务、打开数据转发任务，然后获取通信mac地址，识别电能表双模本地通信模块载体；电能表双模本地通信模块载体识别完成后，进入电能表双模本地通信模块内的六个状态机等待处理机制；所述六个状态机的调用，是通过状态机等待处理机制用条件触发来实现，状态机等待处理机制会根据电能表双模本地通信模块的状态和集中器本地通信模块下发的指令进行判断，决定调用一个或多个状态机；所述六个状态机包括转发抄表状态机、路由转发状态机、缓冲数据状态机、无线打包状态机、升级处理状态机、路由学习状态机，所述转发抄表状态机用于转发地址、转发数据、回码判断、地址缓存，所述路由转发状态机用于中继判别、超时计算、记录中继、转发等待、回码转发，所述缓冲数据状态机用于地址建立、标识建立、数据抄读、记录数据、校验回复，所述无线打包状态机用于地址建立、虚拟节点、无线打包、回码搜集、失败重发、超时回复，所述升级处理状态机用于发送擦除、文件发送、缺码查询、补发文件、版本匹配、重启更新，所述路由学习状态机用于广播测试、结果收集、距阵表。

2.根据权利要求1所述的一种电能表双模本地通信模块装置的通信方法，其特征在于所述虚拟节点包括步骤：系统上电后，以集中器在一个电能表箱中最先找到的电能表主动发起，首先自己判断微功率无线是否可正常通信，如果不能正常通信，则自身直接形成一个通信节点；如果无线能够正常通信，则利用无线小功率通信，在一个表箱内形成虚拟节点小组，然后通过集中器最先找到的电能表将整个电能表箱的电能表地址打包上报给集中器，同时集中器最先找到的电能表成为一个虚拟节点。

3.根据权利要求2所述的一种电能表双模本地通信模块装置的通信方法，其特征在于所述虚拟节点间的组网由路由状态学习机完成，其步骤如下：由集中器本地通信模块发起，指定一个虚拟节点进行广播测试，广播测试结束后，虚拟节点收集测试结果，形成一个虚拟节点的通信关系矩阵表，重复此步骤过程，能得到整个台区所有虚拟节点的通信关系矩阵表，最终根据整个台区的所有虚拟节点的通信关系矩阵表进行计算，便能得到整个台区的通信路径，完成组网过程。

4.根据权利要求2所述的一种电能表双模本地通信模块装置的通信方法，其特征在于所述虚拟节点数据采集步骤如下：

首先集中器发起数据采集命令，经集中器本地通信模块转发到各虚拟节点，虚拟节点再通过微功率无线采集各电能表数据，然后经虚拟节点数据打包后，回传至集中器本地通信模块，集中器本地通信模块对数据处理后，再依次将各电能表数据传给集中器。