CN106413027A - 一种一级中继的无线组网方法 - Google Patents

Abstract

一种一级中继的无线组网方法，其特征为：组网的通信设备中用一个主控制器控制其它的从控制器，每个控制器均有一个固定地址，及相同方式的无线发送接收双向功能，从控制器是否通过中继通信，由主控制设定，每个控制器之间的通信由地址及通信方式指定，通信数据的每帧数据包括：地址1、地址2、命令序号、数据和校验码。本发明组网方法简单，传输速度快，网络之间的通信速度得到了很大的提高。

Description

一种一级中继的无线组网方法

技术领域

本发明属于无线通信领域，涉及到一种一级中继的无线组网方法。

背景技术

目前，使用某种形式的无线通信方式且在一定功耗限制的条件下时，每个设备之间在空旷、天气好的情况下(此种状况，称为理想状况)的有效直线传输距离一般有一定的限制，如1000米，但实际安装时，由于地型、建筑、障碍物及不同天气的影响，实际有效通信距离一般只能在理想有效通信距离的10%-30%之间，而在一个区域范围内组网，仅用二个设备之间直接通信，其实际有效通信距离只用直接通信不能满足要求，因此需要增加中继，才能满足实际通信距离要求。目前的无线组网方法均是用完全组网方式，即任意之间可作中继（即可多级中继），损耗资源较多，方案很复杂，降低了可靠性且影响了传输速度。随着我国城乡经济建设的发展，配电网的电力设备安装日益增多，而设备间要求能互相通信的需求也越来越迫切，如何通过简单有效的通信组网方式实施在一定的范围内,特别在一个台区内（即在一台变压器供电区域内，按现行的国家标准，供电半径在250米内），只用一级中继即可满足实际通信距离要求，而台区通信是电力设备通信的最后1公里，在电力设备通信中处于非常重要的地位，实现设备控制和运行数据高速传输，成为电力系统自动化领域急待解决的问题。现有的电力通信有载波通信、工频通信和通过无线公网（如GPRS）等方式，这些通信方式各有优缺点，但均有一个共同点，不能有效实施在一定的范围内大数据量的通信、低成本及简单有效的组网方式，影响了电力自动化技术的发展。

本发明正是为了解决目前无线通信方式在一定的范围内大数据量的通信、低成本及简单有效的组网方式存在的不足之处。

发明内容

本发明的目的是设计一种一级中继的无线组网方法，以解决目前无线通信方式在一定的范围内大数据量的通信、低成本及简单有效的组网方式存在的不足之处。

本发明的目的是这样实现的：一种一级中继的无线组网方法，其特征为：组网的通信设备中用一个主控制器控制其它的从控制器，每个控制器均有一个固定地址，及相同方式的无线发送接收双向功能，从控制器是否通过中继通信，由主控制设定，每个控制器之间的通信由地址及通信方式指定，通信数据的每帧数据包括：地址1、地址2、命令序号、数据和校验码；地址组合有二种方式，第一种方式为地址1为主控制器地址，接收到此命令，意味此命令为主控制器发送来的直接传送数据命令，第二种方式为地址1非主控制器地址，此命令为中继命令，其中地址1为中继从控制器地址，地址2为传送到的目标从控制器地址；命令序号有0、1、2、3、4，其中:0为主控制器发出来的命令，1为非中继对应从控制器响应命令，2为从控制器中继机发出的命令，3为从控制器中继状态目标机发出的命令，4为从控制器中继状态中继机接收到从控制器目标机数据后发出的命令；数据可根据每帧不同的地址、方式及不同的应用场合，可定义不同的数据；校验码可采用现行使用的任一种方式校验；数据在网络间传输，根据地址及命序号组合，各控制器自动识别该帧数据是中继数据还是非中继数据，而采取不同的响应方式；每次通信由主控制器发起，通信过程通信方式有二种，第一种通信方式为主控制器与从控制器之间直接通信，第二种通信方式为主控制器通过中继从控制器与目标从控制器间接通信，第一种通信方式主控制器与从控制器之间直接通信有3个步骤：

a)主控制器发出命令；

地址1为主控制器地址, 地址2为目标从控制器地址，命令序号为0发出到网络中；

b)从控制器收到命令；

如地址1为主控制器地址,地址2等于本从控制器地址，命令序号为0，则按数据要求响应设置相应数据，并将命令序号改为1，对应为非中继对应从控制器响应命令，发出到网络中；

c)主控制器接收到命令；

如地址1等于步骤a主控制器地址, 地址2等于步骤a目标从控制器地址，命令序号为1则进行相应的数据处理；

第二种通信方式为主控制器通过中继从控制器与目标从控制器间通信,有5个步骤：

d)主控制器发出命令;

地址1为中继从控制器地址, 地址2为目标从控制器地址，命令序号为0，发出到网络中；

e)中继从控制器接收到命令;

如地址1等于本从控制器地址，且命令序号为0，则将命令序号改为2，发出到网络中；

f)目标从控制器接收到命令;

如地址2等于本从控制器地址，且命令序号为2，则按数据要求响应设置相应数据，并将命令序号改为3，发出到网络中；

g)中继从控制器接收到命令;

如地址1等于本从控制器地址，且命令序号为3,则将命令序号改为4，发出到网络中；

h)主控制器接收到命令;

如地址1等于步骤d)中继从控制器地址, 地址2等于步骤d)目标从控制器地址，且命令序号为4,则进行相应的数据处理。

主控制器的软件流程为：“开始”后进入“有命令要发送? ”， 否则返回“有命令要发送?”，是则进入 “是直接发送命令? ”，是则进入“按直接发送命令格式发送命令”，否则进入“ 按中继发送命令格式发送命令”，再进入“接收到数据？”， 否则返回“接收到数据？”，是则进入“是主控制器要处理的数据？”，否则进入“清空接收到数据”再返回“接收到数据？”，是则进入“按相应要求处理接收到数据”，再返回“有命令要发送? ”。

从控制器的软件流程为：“开始”后进入“接收到数据？”， 否则返回“接收到数据？”，是则进入“地址1等于本机地址？” ，是则进入“命令序号等于?”， 若命令序号等于0则进入“命令序号等于2”，再进入“转发出去”，再返回“接收到数据？”；若命令序号等于3则进入“命令序号等于4”，再进入“转发出去”，再返回“接收到数据？”；地址1等于本机地址?若否则进入“地址2等于本机地址？”，若否则返回“接收到数据？”，是则进入“命令序号等于?”，若命令序号等于0则进入“命令序号等于1”，再进入“应答”，再返回“接收到数据？”；若命令序号等于2则进入“命令序号等于3”，再进入“应答”，再返回“接收到数据？”。

采取以上措施的本发明，具有如下好的效果：1,组网方法简单，因在实际安装时,各个从控制器的位置已固定,其无线传输路径已知，可根据各控制器的无线信号强度或位置决定哪个从控制器作中继，哪个不用作中继，在主控制器直接设定，因此组网算法很简单；2,传输速度快；因传输中继只有一级，网络之间的通信速度得到了很大的提高。

下面再结合附图和实施例对本发明作进一步详述。

附图说明

附图1为本发明的主控制器的软件流程图；

附图2为本发明的从控制器的软件流程图。

具体实施方式

本实施例使用电力系统专用的频率230M的500mW窄带无线数传模块（成都亿佰特电子科技有限公司 的E51-TTL-500无线数传模块），实际可靠通信距离为200米左右，为了适应终端距离超过200米但不超过400米的情况须使用中继，使用Modbus协议通信及一级中继的组网方法可以简单方便实用的达到目的。

Modbus协议通信帧的第一个字节为范围是0-255的地址，现将其拆分为高4位与低4位；高4位（对应地址1）为发送的源地址，低4位（对应地址2）为主控制器发送命令到的目标地址。在本网中，主控制器地址固定为1，从控制器最多为14个，即地址为2-15。此处所说的从控制器，可以是实际从控制器，也可以是中继器，均占用一个从控制器地址。若高位地址为1，1固定为主控制器地址，因此接收到此命令，意味此命令为主控制器直接发送到从控制器的命令，不需要中继；若高位地址不为1，则此命令为中继命令，即高位地址为中继，低位地址为目标。Modbus协议通信帧的第二个字节为功能码，现也将其拆分为低4位与高4位，其中，低4位（低位）为原功能码，不变，以便与原Modbus协议版本兼容；高3位(D6D5D4)为命令的序号。高3位为0，为主机发出来的命令；高3位为1，为非中继对应从机响应命令；高3位为2，为中继机发出的命令；高3位为3，为中继状态目标机发出的命令；高3位为4，为中继状态中继机接收到目标机数据后发出的命令。数据按Modbus协议通信格式定义，校验码采用CRC16。

Claims (3)

1.一种一级中继的无线组网方法，其特征为：组网的通信设备中用一个主控制器控制其它的从控制器，每个控制器均有一个固定地址，及相同方式的无线发送接收双向功能，从控制器是否通过中继通信，由主控制设定，每个控制器之间的通信由地址及通信方式指定，通信数据的每帧数据包括：地址1、地址2、命令序号、数据和校验码；地址组合有二种方式，第一种方式为地址1为主控制器地址，接收到此命令，意味此命令为主控制器发送来的直接传送数据命令，第二种方式为地址1非主控制器地址，此命令为中继命令，其中地址1为中继从控制器地址，地址2为传送到的目标从控制器地址；命令序号有0、1、2、3、4，其中:0为主控制器发出来的命令，1为非中继对应从控制器响应命令，2为从控制器中继机发出的命令，3为从控制器中继状态目标机发出的命令，4为从控制器中继状态中继机接收到从控制器目标机数据后发出的命令；数据可根据每帧不同的地址、方式及不同的应用场合，可定义不同的数据；校验码可采用现行使用的任一种方式校验；数据在网络间传输，根据地址及命序号组合，各控制器自动识别该帧数据是中继数据还是非中继数据，而采取不同的响应方式；每次通信由主控制器发起，通信过程通信方式有二种，第一种通信方式为主控制器与从控制器之间直接通信，第二种通信方式为主控制器通过中继从控制器与目标从控制器间接通信，第一种通信方式主控制器与从控制器之间直接通信有3个步骤：

a)主控制器发出命令；

地址1为主控制器地址, 地址2为目标从控制器地址，命令序号为0发出到网络中；

b)从控制器收到命令；

如地址1为主控制器地址,地址2等于本从控制器地址，命令序号为0，则按数据要求响应设置相应数据，并将命令序号改为1，对应为非中继对应从控制器响应命令，发出到网络中；

c)主控制器接收到命令；

如地址1等于步骤a主控制器地址, 地址2等于步骤a目标从控制器地址，命令序号为1则进行相应的数据处理；

第二种通信方式为主控制器通过中继从控制器与目标从控制器间通信,有5个步骤：

d)主控制器发出命令;

地址1为中继从控制器地址, 地址2为目标从控制器地址，命令序号为0，发出到网络中；

e)中继从控制器接收到命令;

如地址1等于本从控制器地址，且命令序号为0，则将命令序号改为2，发出到网络中；

f)目标从控制器接收到命令;

如地址2等于本从控制器地址，且命令序号为2，则按数据要求响应设置相应数据，并将命令序号改为3，发出到网络中；

g)中继从控制器接收到命令;

如地址1等于本从控制器地址，且命令序号为3,则将命令序号改为4，发出到网络中；

h)主控制器接收到命令;

如地址1等于步骤d)中继从控制器地址, 地址2等于步骤d)目标从控制器地址，且命令序号为4,则进行相应的数据处理。

2. 根据权利要求1所述的一级中继的无线组网方法，其特征为：主控制器的软件流程为：“开始”后进入“有命令要发送? ”， 否则返回“有命令要发送?”，是则进入 “是直接发送命令? ”，是则进入“按直接发送命令格式发送命令”，否则进入“ 按中继发送命令格式发送命令”，再进入“接收到数据？”， 否则返回“接收到数据？”，是则进入“是主控制器要处理的数据？”，否则进入“清空接收到数据”再返回“接收到数据？”，是则进入“按相应要求处理接收到数据”，再返回“有命令要发送? ”。

3.根据权利要求1所述的一级中继的无线组网方法，其特征为：从控制器的软件流程为：“开始”后进入“接收到数据？”， 否则返回“接收到数据？”，是则进入“地址1等于本机地址？” ，是则进入“命令序号等于?”， 若命令序号等于0则进入“命令序号等于2”，再进入“转发出去”，再返回“接收到数据？”；若命令序号等于3则进入“命令序号等于4”，再进入“转发出去”，再返回“接收到数据？”；地址1等于本机地址?若否则进入“地址2等于本机地址？”，若否则返回“接收到数据？”，是则进入“命令序号等于?”， 若命令序号等于0则进入“命令序号等于1”，再进入“应答”，再返回“接收到数据？”；若命令序号等于2则进入“命令序号等于3”，再进入“应答”，再返回“接收到数据？”。