CN106304158B - 一种基于故障指示器的无线微网自组网方法 - Google Patents

一种基于故障指示器的无线微网自组网方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种基于故障指示器的无线微网自组网方法，包括故障指示器、主站和通信终端，故障指示器为节点，故障指示器和通信终端无线通讯连接，通信终端和所述主站无线通讯连接。本发明实现了自组网功能，不再需要预先配置节点参数，也不需要按顺序安装，大大便利了安装工作；某节点出现通信故障后，其后续节点可自动寻找可用节点，避免了单个节点故障引起数个节点通信瘫痪的问题；需要更换某节点时，无需重新配置参数，大大降低了维护工作量。

Description

一种基于故障指示器的无线微网自组网方法
技术领域
本发明涉及一种基于故障指示器的无线微网自组网方法。
背景技术
在配电网中，可以用故障指示器来监控配电网的短路故障以及接地故障，并利用多个连续安装的故障指示器之间的故障发生情况对故障进行定位。故障指示器安装在配电网线路上，当检测到故障后，会以翻牌和闪光灯方式进行提示，然而这需要巡线人员沿着线路巡查才能找到故障区域，费时费力。行业内，一般利用GPRS/CDMA/3G/4G技术对故障信息进行远程采集，从而实现足不出户便知晓是否发生故障以及故障发生位置。这种方案，一般采用三个故障指示器和一个通信终端的方式进行配置，通信终端采用sub-G小无线方式和本地的故障指示器进行通信，采集到故障信息后再通过GPRS/CDMA/3G/4G方式上传到远方主站。
然而，上述配置要求每组故障指示器(一般为3个)配置一个通信终端。每个通信终端需要配置一个GPRS/CDMA/3G/4G通信模块，配置一个供电系统(一般为太阳能取电+蓄电池)，无疑大大增加了成本。一种新的方法是，让各组故障指示器之间通过sub-G小无线进行微网自组网，通过级联的方式将故障信息发送给一个通信终端，由通信终端再上传到远方主站。这样，就可以使用一个通信终端采集多组故障指示器信息，这种新的方法需要解决故障指示器之间的级联通信问题。现有故障指示器之间的级联通信方法是，预先为每组故障指示器配置下一通信节点，一级一级传送到通信终端。
采用上述方法在安装前必需进行预先配置，且配置后必需按顺序安装，导致安装程序复杂且费时费力，另外如果某个故障指示器出现通信故障，会导致所有利用该故障指示器的其它故障指示器无法上传故障信息。
发明内容
本发明提出一种基于故障指示器的无线微网自组网方法，解决了现有技术中需要对故障指示器预先配置，配置后需要按顺序安装，若某个故障指示器出现通信故障，会导致所有利用该故障指示器的其它故障指示器无法上传故障信息。
本发明的技术方案是这样实现的：一种基于故障指示器的无线微网自组网方法，包括故障指示器、主站和通信终端，所述故障指示器为节点，所述故障指示器和通信终端无线通讯连接，所述通信终端和所述主站无线通讯连接，具体包括以下步骤：
(1)、节点查询本节点内的可用下级节点列表，如果可用下级节点列表为空，则进入步骤(2)；否则进入步骤(3)；
(2)、节点使用广播问询方式查询并更新可用下级节点列表，若可用下级节点列表为空，则重复本步骤，否则进入步骤(3)；
(3)、节点在可用下级节点列表中选择最佳下级节点，并将故障信号发送最佳下级节点，若最佳下级节点为通信终端，则进入步骤(4)，否则进入步骤(1)；
(4)、节点将故障信息传送至通信终端。
进一步的，在步骤(2)中，若可用下级节点列表为空，节点定时更新可用下级节点列表。
进一步的，步骤(2)具体包括以下步骤：
(201)、发送节点以广播方式向接收节点发送问询帧；
(202)、收到问询帧的接收节点检查本节点内的可用下级节点列表，如果可用下级节点列表为空，则不作回应，否则接收节点发送应答帧给发送节点；
步骤(202)中所述的应答帧包括最佳下级节点及其累计信号强度值，以及最佳下级节点的级联阶数。
(203)、如果发送节点收到应答帧，则进入步骤(204)；否则返回至步骤(201)；
(204)、发送节点更新可用下级节点列表，然后进入步骤(3)。
进一步的，可用下级节点列表包括各节点的级联阶数和累计信号强度值，步骤(3)具体包括以下步骤：
(301)、节点在可用下级节点列表中选择级联阶数最小的节点，如果选择的节点个数为1，则将该节点定为最佳下级节点后进入步骤(304)，否则进入步骤(302)；
(302)、级联阶数最小的节点均为选择节点，计算每个选择节点的累计信号强度值，累计信号强度值的计算公式为
本节点与各选择节点之间的无线通信信号强度值+各选择节点最佳下级节点累计信号强度＝累计信号强度值；
(303)、选取累积信号强度值最大的节点为最佳下级节点；
(304)、检查该最佳下级节点是否与上一次确定的最佳下级节点一致，如果不一致，进入步骤(301)，如果一致则进入步骤(305)；
(305)、将故障信号发送最佳下级节点，若最佳下级节点为通信终端，则进入步骤(4)，否则进入步骤(1)。
进一步的，若本节点的最佳下级节点进行更改，则将最佳下级节点的信息以广播方式发送到其他节点。
本发明的有益效果在于：本发明提出了一种基于故障指示器的无线微网自组网方法，采用该方法无需对故障指示器预先配置，故障指示器可自动组网，安装后即可使用，当通信路径中某故障指示器失效后可自动寻找新故障指示器继续通信。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种基于故障指示器的无线微网自组网方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提出了一种基于故障指示器的无线微网自组网方法，包括故障指示器、主站和通信终端，故障指示器为节点，故障指示器和通信终端无线通讯连接，通信终端和所述主站无线通讯连接，具体包括以下步骤：
(1)、节点查询本节点内的可用下级节点列表，如果可用下级节点列表为空，则进入步骤(2)；否则进入步骤(3)；
(2)、节点使用广播问询方式查询并更新可用下级节点列表，若可用下级节点列表为空，则重复本步骤，否则进入步骤(3)；
在步骤(2)中，若可用下级节点列表为空，节点定时更新可用下级节点列表，一般设定时间间隔为6小时或12小时或24小时。
节点包括发送节点和接收节点，步骤(2)具体包括以下步骤：
(201)、发送节点以广播方式向接收节点发送问询帧；
(202)、收到问询帧的接收节点检查本节点内的可用下级节点列表，如果可用下级节点列表为空，则不作回应，否则接收节点发送应答帧给发送节点；
步骤(202)中所述的应答帧包括最佳下级节点及其累计信号强度值，以及最佳下级节点的级联阶数。
(203)、如果发送节点收到应答帧，则进入步骤(204)；否则返回至步骤(201)；
(204)、发送节点更新可用下级节点列表，然后进入步骤(3)。
(3)、节点在可用下级节点列表中选择最佳下级节点，并将故障信号发送最佳下级节点，若最佳下级节点为通信终端，则进入步骤(4)，否则进入步骤(1)；
可用下级节点列表包括各节点的级联阶数和累计信号强度值等信息，步骤(3)具体包括以下步骤：
(301)、节点在可用下级节点列表中选择级联阶数最小的节点，如果选择的节点个数为1，则将该节点定为最佳下级节点后进入步骤(304)，否则进入步骤(302)；
(302)、级联阶数最小的节点均为选择节点，计算每个选择节点的累计信号强度值，累计信号强度值的计算公式为
本节点与各选择节点之间的无线通信信号强度值+各选择节点最佳下级节点累计信号强度＝累计信号强度值；
(303)、选取累积信号强度值最大的节点为最佳下级节点；
(304)、检查该最佳下级节点是否与上一次确定的最佳下级节点一致，如果不一致，进入步骤(301)，如果一致则进入步骤(305)；
(305)、将故障信号发送最佳下级节点，若最佳下级节点为通信终端，则进入步骤(4)，否则进入步骤(1)。
(4)、节点将故障信息传送至通信终端，通信结束。
若本节点的最佳下级节点进行更改，则将最佳下级节点的信息以广播方式发送到其他节点。
本方法中，通信终端采用sub-G小无线方式和本地的故障指示器进行通信，采集到故障信息后再通过GPRS/CDMA/3G/4G方式上传到主站，主站将故障信息解析后生成应用数据，用户通过客户端访问主站。同样主站可以通过GPRS/CDMA/3G/4G方式下发数据给通信终端，通信终端收到数据后通过sub-G小无线方式下发给故障指示器。
通信终端会与多个故障指示器进行通信，减少了通信终端的数量，有利于降低成本。
本发明中的故障指示器可采用现有故障指示器，也可采用一种新型故障指示器，包括主控模块、指示模块和电源，还包括霍尔电流传感器、电场强度传感器、处理模块和太阳能供电模块；霍尔电流传感器用于产生一个与配电网中被测线路电流成正比的电压信号，并将该电压信号传输至处理模块；电场强度传感器用于产生一个与配电网中被测线路电压成正比的电压信号，并将该电压信号传输至处理模块；处理模块用于将霍尔电流传感器传输的电压信号和电场强度传感器输送的电压信号转化为数字信号，并将该数字信号输送至主控模块；
主控模块用于根据处理模块传输的数字信号对配电网中被测线路的故障进行判断，并传输回应信号至处理模块，主控模块传输控制信号至指示模块；指示模块用于显示故障；电源用于为主控模块提供能源；太阳能供电模块用于为主控模块提供能源，太阳能供电模块用于为电源充电。
处理模块包括运算放大电路和模拟数字转换器。
主控模块将处理模块传输的数字信号转换为配电网中被测线路的电压值和电流值。
指示模块设有翻牌故障指示器和指示灯。
电源采用锂电池。
主控模块采用中央处理器或单片机。
主控模块、指示模块、电源、霍尔电流传感器、电场强度传感器、处理模块和太阳能供电模块均集成安装在箱体内，箱体设在配电网中被测线路的下方。更进一步的，箱体采用金属或塑料制成。更进一步的，箱体上设有抱箍，抱箍固定在水平延长杆的一端，水平延长杆的另一端固定在配电网中的杆塔上。
本发明处理过程中所采用的均为现有技术，在此不再赘述。
本发明提出了一种基于故障指示器的无线微网自组网方法，采用该方法无需对故障指示器预先配置，故障指示器可自动组网，安装后即可使用，也不需要按顺序安装，大大便利了安装工作；当通信路径中某故障指示器失效后可自动寻找新故障指示器继续通信；避免了单个故障指示器故障引起数个故障指示器通信瘫痪的问题；需要更换某故障指示器时，无需重新配置参数，大大降低了维护工作量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于故障指示器的无线微网自组网方法，包括故障指示器、主站和通信终端，所述故障指示器为节点，所述故障指示器和通信终端无线通讯连接，所述通信终端和所述主站无线通讯连接，其特征在于包括以下步骤：
(1)、节点查询本节点内的可用下级节点列表，如果可用下级节点列表为空，则进入步骤(2)；否则进入步骤(3)；
(2)、节点使用广播问询方式查询并更新可用下级节点列表，若可用下级节点列表为空，则重复本步骤，否则进入步骤(3)；
步骤(2)具体包括以下步骤：
(201)、发送节点以广播方式向接收节点发送问询帧；
(202)、收到问询帧的接收节点检查本节点内的可用下级节点列表，如果可用下级节点列表为空，则不作回应，否则接收节点发送应答帧给发送节点；步骤(202)中所述的应答帧包括最佳下级节点及其累计信号强度值，以及最佳下级节点的级联阶数；
(203)、如果发送节点收到应答帧，则进入步骤(204)；否则返回至步骤(201)；
(204)、发送节点更新可用下级节点列表，然后进入步骤(3)；
(3)、节点在可用下级节点列表中选择最佳下级节点，并将故障信号发送最佳下级节点，若最佳下级节点为通信终端，则进入步骤(4)，否则进入步骤(1)；
可用下级节点列表包括各节点的级联阶数和累计信号强度值，步骤(3)具体包括以下步骤：
(301)、节点在可用下级节点列表中选择级联阶数最小的节点，如果选择的节点个数为1，则将该节点定为最佳下级节点后进入步骤(304)，否则进入步骤(302)；
(302)、级联阶数最小的节点均为选择节点，计算每个选择节点的累计信号强度值，累计信号强度值的计算公式为本节点与各选择节点之间的无线通信信号强度值+各选择节点最佳下级节点累计信号强度＝累计信号强度值；
(303)、选取累积信号强度值最大的节点为最佳下级节点；
(304)、检查该最佳下级节点是否与上一次确定的最佳下级节点一致，如果不一致，进入步骤(301)，如果一致则进入步骤(305)；
(305)、将故障信号发送最佳下级节点，若最佳下级节点为通信终端，则进入步骤(4)，否则进入步骤(1)；
(4)、节点将故障信息传送至通信终端。
2.根据权利要求1所述的一种基于故障指示器的无线微网自组网方法，其特征在于：在步骤(2)中，若可用下级节点列表为空，节点定时更新可用下级节点列表。
3.根据权利要求1所述的一种基于故障指示器的无线微网自组网方法，其特征在于：若本节点的最佳下级节点进行更改，则将最佳下级节点的信息以广播方式发送到其他节点。
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