CN107230335A - 用于光伏发电现场管控系统的通信方法及系统 - Google Patents
用于光伏发电现场管控系统的通信方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于光伏发电现场管控系统的通信方法及系统，用于实现基站和终端之间的通信，所述方法包括：基站通过无线传输技术将采集指令发送至终端；所述终端接收到所述采集指令后，从被监控装置获取监测数据，通过指定的载波信号调制所述监测数据，并将调制后的监测数据发送至所述基站，其中，每个终端指定的载波信号相互正交；所述基站将接收到的调制信号输入多个通道进行解调，以分离各个所述终端发送的监测数据并发送至监控主机。采用无线传输技术既可方便部署、降低电缆成本，也可降低数据流量成本，同时其覆盖范围更广，采用多个射频信道，增加网络并发处理能力，从而能够提高数据传输的实时性、可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种用于光伏发电现场管控系统的通信方法及系统。
背景技术
在光伏发电行业中，光伏组件监控系统中的通信系统通过由传统的有线和无线两种方式组成。其中，有线方式一般采用RS485总线网络，在同一总线上，最多可以挂接32个节点，部署要求高，需要铺设专用电缆，且可支持节点受限。而无线方式一般采用GPRS/3G/4G等移动通信运营商网络，比有线方式更灵活，更易部署，但数据流量成本高，且受限于运营商网络的覆盖范围。因此传统的通过系统在数据传输时，存在可靠性差、实时性差、成本性差等问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种用于光伏发电现场管控系统的通信方法及系统，通过使用无线传输技术，既可方便部署、降低电缆成本，也可降低数据流量成本，同时其覆盖范围更广，进而能够提高数据传输的实时性、可靠性。
第一方面，本发明提供了一种用于光伏发电现场管控系统的通信方法，用于实现基站和终端之间的通信，包括：
基站通过无线传输技术将采集指令发送至终端；
所述终端接收到所述采集指令后，从被监控装置获取监测数据，通过指定的载波信号调制所述监测数据，并将调制后的监测数据发送至所述基站，其中，每个终端指定的载波信号相互正交；
所述基站将接收到的调制信号输入多个通道进行解调，以分离各个所述终端发送的监测数据并发送至监控主机。
本发明提供的用于光伏发电现场管控系统的通信方法，采用无线传输技术既可方便部署、降低电缆成本，也可降低数据流量成本，同时其覆盖范围更广，采用多个射频信道，增加网络并发处理能力，从而能够提高数据传输的实时性、可靠性。
优选地，所述通过指定的载波信号调制所述监测数据之前还包括：在所述监测数据中添加终端标识。
优选地，所述通过指定的载波信号调制所述监测数据之前还包括：根据所述监测数据生成校验码，在所述监测数据中添加检验码；
还包括：
所述基站通过所述校验码对分离后的监测数据进行校验；
若校验成功，则将所述监测数据发送至监控主机；
若校验失败，则获取所述监测数据中的终端标识加入重发请求列表中；
在基站空闲时间，向重发请求列表中的终端发送重发指令。
优选地，所述无线传输技术为LORA技术。
优选地，所述通过指定的载波信号调制所述监测数据之前还包括：对所述监测数据进行加密；
还包括：所述基站对分离后的监测数据进行解密。
优选地，所述对所述监测数据进行加密，包括：对所述监测数据进行对称加密。
第二方面，本发明提供了一种用于光伏发电现场管控系统的通信系统，包括：基站，终端；所述基站和所述终端通过无线传输技术进行通信；
所述基站，用于通过无线传输技术将采集指令发送至终端，将接收到的调制信号输入多个通道进行解调，以分离各个所述终端发送的监测数据并发送至监控主机；
所述终端，用于接收到所述采集指令后，从被监控装置获取监测数据，通过指定的载波信号调制所述监测数据，并将调制后的监测数据发送至所述基站，其中，每个终端指定的载波信号相互正交。
本发明提供的用于光伏发电现场管控系统的通信系统，采用无线传输技术既可方便部署、降低电缆成本，也可降低数据流量成本，同时其覆盖范围更广，采用多个射频信道，增加网络并发处理能力，从而能够提高数据传输的实时性、可靠性。
优选地，所述基站包括：第一接收天线、第一发射天线、第一无线收发器、载波解调模块、第一处理器、第一通信模块；
所述第一发射天线与所述第一无线收发器连接，所述第一接收天线与所述载波解调模块连接，所述载波解调模块与所述第一无线收发器连接，所述第一处理器与所述收发器、所述第一通信模块连接；
所述第一反射天线用于向所述终端发送信号；
所述第一接收天线用于接收所述终端发送的信号；
所述第一无线收发器用于实现所述基站和所述终端之间的数据通信；
所述载波解调模块包括多个并行的通道，用于对所述调制信号进行解调，分离各个所述终端发送的监测数据；
所述第一处理器用于解密所述监测数据、并识别所述监测数据中的终端标识；
所述第一通信模块用于实现所述基站与所述监控主机间的数据通信。
优选地，所述终端包括：第二接收天线、第二发射天线、第二无线收发器、载波调制模块、第二处理器、第二通信模块；
所述第二接收天线与所述第二无线收发器连接，所述第二发射天线与所述载波调制模块连接，所述载波调制模块与所述第二无线收发器连接，所述第二处理器与所述第二无线收发器、所述第二处理器连接；
所述第二接收天线用于接收所述基站发送的信号；
所述第二发射天线用于向所述基站发送信号；
所述载波调制模块用于通过指定的载波调制所述监测数据；
所述第二无线收发器用于实现所述基站和所述终端之间的数据通信；
所述第二处理器用于在所述监测数据中添加终端标识并加密；
所述第二通信模块用于实现所述终端与所述被监控装置间的数据通信。
优选地，第二无线收发器为LORA模块。
附图说明
图1示出了本发明提供的用于光伏发电现场管控系统的通信方法的流程示意图。
图2示出了本发明提供的用于光伏发电现场管控系统的通信系统的结构示意图；
图3示出了本发明提供的用于光伏发电现场管控系统的通信系统中的基站电路模块图；
图4示出了本发明提供的用于光伏发电现场管控系统的通信系统中的终端电路模块图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本实施例提供的系统和方法应用于光伏发电现场管控系统。光伏发电现场管控系统包括监控主机、基站、终端、被监控装置。被监控装置为被监控的光伏组件，其可以输出光伏组件的各项参数，通过终端将采集到的监测数据发送给基站，基站收集其无线信号覆盖范围内的所有终端发送的数据，通过光纤传输给监控主机，由监控主机对数据进行统计汇总，实现自动化管控光伏发电系统。
如图1所示，本实施提供的一种用于光伏发电现场管控系统的通信方法，用于实现基站和终端之间的通信，包括：
步骤S1，基站通过无线传输技术将采集指令发送至终端。
步骤S2，终端接收到采集指令后，从被监控装置获取监测数据，通过指定的载波信号调制监测数据，并将调制后的监测数据发送至基站，其中，每个终端指定的载波信号相互正交。
步骤S3，基站将接收到的调制信号输入多个通道进行解调，以分离各个终端发送的监测数据并发送至监控主机。
其中，载波信号调制和解调技术均为现有技术，在此不再赘述。
其中，基站的无线信号覆盖范围内的终端都可以接收到采集指令。接收到采集指令的终端会向基站发送监测数据，由于是个终端同时响应了采集指令，不可避免的会有多个终端回传的监测数据同时被终端接收。为了解决上述问题，本实施例为每个终端分配了不同的射频信道，基站通过多个解调电路完成叠加信号的分离，得到各个终端发送的监测数据。
本实施例提供的用于光伏发电现场管控系统的通信方法，采用无线传输技术既可方便部署、降低电缆成本，也可降低数据流量成本，同时其覆盖范围更广，采用多个射频信道，增加网络并发处理能力，从而能够提高数据传输的实时性、可靠性。
提高了基站和终端间数据传输的稳定性和可靠性。
其中，步骤S2中，通过指定的载波信号调制监测数据之前还包括：在监测数据中添加终端标识。终端标识为每个终端唯一的身份标识，后续数据处理中，通过终端标识区分采集的数据属于哪个终端，方便对光伏发电系统中的故障点进行快速定位。
其中，步骤S2中，通过指定的载波信号调制监测数据之前还包括：根据监测数据生成校验码，在监测数据中添加检验码。相应地，步骤S3中还包括：基站通过校验码对分离后的监测数据进行校验；若校验成功，则将监测数据发送至监控主机；若校验失败，则获取监测数据中的终端标识加入重发请求列表中；在基站空闲时间，向重发请求列表中的终端发送重发指令。通过校验码可以快速地校验数据的准确性，防止数据在传输过程中发生错误，通过建立重发请求列表，对丢失或错误的数据请求重发，提高了监测数据的准确性和完整性。
一个终端传输给基站的数据量较多，若对终端发送的监测数据都进行重发，会占用过多的网络资源，降低了数据传输的效率。为了解决上述问题，本实施例中，在终端对监测数据进行调制前，还包括以下处理步骤：将监测数据拆分为多个数据包，为每个数据包附上唯一的数据包标识和终端标识，将数据包发送给基站，并将数据包存储在待重发存储区中。相应地，基站对接收到的数据包进行校验，将校验不成功的数据包对应的数据包标识和终端标识加入重发请求列表中，在基站空闲时间，向重发请求列表中的终端发送重发指令，重发指令中包括数据包标识和终端标识。每个终端都会接收到重发指令，终端根据接收到的终端标识确认是否要重发数据，若需要重发，则根据数据包标识从待重发存储区中提取需要重发的数据包，发送给基站。
由于需要监控的光伏组件数量多，为了尽可能的扩大监控范围，减少基站的布设量，降低成本支出，需要增加终端的数量。但是，不可能无限的增加射频信道的数量，本实施例采用时分复用思想在不增加射频信号的前提下，避免各终端传输的数据发生干扰，具体方法如下：
对基站覆盖范围内的终端进行分组，每个终端都携带有一个组别标识，同一组中的终端发射频率都不相同，保证同一组的终端不会占用同一个频率信道。基站中存储有所有终端的分组情况，以组单位进行存储。分组是在整个通信系统搭建时设置的。
在此基础上，本实施例的通信方法包括：
步骤S10，基站通过无线传输技术将采集指令发送至终端，所述采集指令中包括组别标识。
步骤S20，终端接收到采集指令后，根据组别标识确认终端本身是否属于该组别，若不属于该组别则不进行数据的发送；若属于该组别，则从被监控装置获取监测数据，通过指定的载波信号调制监测数据，并将调制后的监测数据发送至基站。其中，每个终端指定的载波信号相互正交。
步骤S30，基站将接收到的调制信号输入多个通道进行解调，以分离各个终端发送的监测数据并发送至监控主机。
通过对终端进行分组，使得同一时间不会有相同发射频率的信号占用同一信道，保证了数据传输的稳定性，同时能增加单个基站接连的终端数量。
为了进一步避免在基站接收端发生数据冲突，步骤S20中的优选实施方式包括：终端接收到采集指令后，计时器立即开始计时；根据组别标识确认终端本身是否属于该组别，若不属于该组别则不进行数据的发送；若属于该组别，则从被监控装置获取监测数据；在获取到监测数据后，若计时器未超过发送时限，则通过指定的载波信号调制监测数据，并将调制后的监测数据发送至基站，若超过发送时限则放弃发送数据。相应地，基站在发送采集指令的同时开始计时，计时超过发送周期时，进入下一发送周期，发送携带有下一组组别标识的采集指令，直到所有组的采集指令都发送完毕。其中，发送周期大于发送时限。
其中，每个终端中的载波调制模块包括载波信号发生器和载波调制器。载波信号发生器用于生成载波信号，在处理器的控制下，载波信号发生器可以生成不同的载波信号。载波调制器利用载波信号调制监测数据。在搭建整个通信系统时，需要对基站覆盖范围内的终端进行分组，通过基站向各个终端发送初始化信号；终端在接收到初始化信号后，将终端标识发送给基站；基站对接收到的所述终端标识进行自动分组，每一组包含的终端数量不大于基站终端的射频信道数据，并为每一组中的终端分配射频信道，每个射频信道对应一个载波信号，将分配的组别标识和射频信道下发给各个终端；终端存储分配的组别标识，并根据分配的射频信道配置载波信号发生器，使得载波信号发生器能产生与射频信道匹配的载波信号。通过上述方式，可实现自动分配终端组别和射频信道，降低了构建通信系统的工作量，同时可以批量化的生产终端。
其中，无线传输技术为LORA技术。LORA技术是一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案，该技术具有远距离、低功耗、多节点、低成本的特性。采用LORA技术，代替传统的有线方式和移动通信运营商网络这种无线方式，将加密后的数据发送至终端，在没有部署专门电缆的情况，即可以满足传输距离的要求，也可以满足节点和功耗的要求，稳定可靠。
其中，步骤S2中，通过指定的载波信号调制监测数据之前还包括：对监测数据进行加密。相应地，步骤S3中还包括：基站对分离后的监测数据进行解密。使用加密技术，能够保证数据的安全。其中，本发明实施例的加密方法可以是对称加密方法，如AES128加密，也可以非对称加密方法。
基于与上述用于光伏发电现场管控系统的通信方法相同的发明构思，本实施提供了一种用于光伏发电现场管控系统的通信系统，如图2所示，包括基站和终端；基站和终端通过无线传输技术进行通信。
基站用于通过无线传输技术将采集指令发送至终端，将接收到的调制信号输入多个通道进行解调，以分离各个终端发送的监测数据并发送至监控主机。
终端用于接收到采集指令后，从被监控装置获取监测数据，通过指定的载波信号调制监测数据，并将调制后的监测数据发送至基站，其中，每个终端指定的载波信号相互正交。
其中，基站的无线信号覆盖范围内的终端都可以接收到采集指令。接收到采集指令的终端会向基站发送监测数据，由于是个终端同时响应了采集指令，不可避免的会有多个终端回传的监测数据同时被终端接收。为了解决上述问题，本实施例为每个终端分配了不同的射频信道，基站通过多个解调电路完成叠加信号的分离，得到各个终端发送的监测数据。
本实施例提供的用于光伏发电现场管控系统的通信系统，采用无线传输技术既可方便部署、降低电缆成本，也可降低数据流量成本，同时其覆盖范围更广，采用多个射频信道，增加网络并发处理能力，从而能够提高数据传输的实时性、可靠性。
如图3所示，基站包括：第一接收天线、第一发射天线、第一无线收发器、载波解调模块、第一处理器、第一通信模块；第一发射天线与第一无线收发器连接，第一接收天线与载波解调模块连接，载波解调模块与第一无线收发器连接，第一处理器与收发器、第一通信模块连接。
其中，第一反射天线用于向终端发送信号；第一接收天线用于接收终端发送的信号；第一无线收发器用于实现基站和终端之间的数据通信；载波解调模块包括多个并行的通道，用于对调制信号进行解调，分离各个终端发送的监测数据；第一处理器用于解密监测数据、并识别监测数据中的终端标识；第一通信模块用于实现基站与监控主机间的数据通信。
优选地，第一通信模块包括以太网模块，如以太网串口转换模块，以太网模块用于与监控主机进行通信，接收来自监控主机的数据。
如图4所示，终端包括：第二接收天线、第二发射天线、第二无线收发器、载波调制模块、第二处理器、第二通信模块；第二接收天线与第二无线收发器连接，第二发射天线与载波调制模块连接，载波调制模块与第二无线收发器连接，第二处理器与第二无线收发器、第二处理器连接。
其中，第二接收天线用于接收基站发送的信号；第二发射天线用于向基站发送信号；载波调制模块用于通过指定的载波调制监测数据；第二无线收发器用于实现基站和终端之间的数据通信；第二处理器用于在监测数据中添加终端标识并加密；第二通信模块用于实现终端与被监控装置间的数据通信。
其中，第二无线收发器为LORA模块。LORA技术是一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案，该技术具有远距离、低功耗、多节点、低成本的特性。采用LORA技术，代替传统的有线方式和移动通信运营商网络这种无线方式，将加密后的数据发送至终端，在没有部署专门电缆的情况，即可以满足传输距离的要求，也可以满足节点和功耗的要求，稳定可靠。
其中，基站和终端中还包括加密模块和解密模块，通过加密模块和解密模块对基站和终端间传递的数据进行加密、解密，实现保密通信，保证数据的安全。本发明实施例的加密方法可以是对称加密方法，如AES128加密，也可以非对称加密方法。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (10)
1.一种用于光伏发电现场管控系统的通信方法，用于实现基站和终端之间的通信，其特征在于，包括：
基站通过无线传输技术将采集指令发送至终端；
所述终端接收到所述采集指令后，从被监控装置获取监测数据，通过指定的载波信号调制所述监测数据，并将调制后的监测数据发送至所述基站，其中，每个终端指定的载波信号相互正交；
所述基站将接收到的调制信号输入多个通道进行解调，以分离各个所述终端发送的监测数据并发送至监控主机。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过指定的载波信号调制所述监测数据之前还包括：在所述监测数据中添加终端标识。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
所述通过指定的载波信号调制所述监测数据之前还包括：根据所述监测数据生成校验码，在所述监测数据中添加检验码；
还包括：
所述基站通过所述校验码对分离后的监测数据进行校验；
若校验成功，则将所述监测数据发送至监控主机；
若校验失败，则获取所述监测数据中的终端标识加入重发请求列表中；
在基站空闲时间，向重发请求列表中的终端发送重发指令。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无线传输技术为LORA技术。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过指定的载波信号调制所述监测数据之前还包括：对所述监测数据进行加密；
还包括：所述基站对分离后的监测数据进行解密。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对所述监测数据进行加密，包括：对所述监测数据进行对称加密。
7.一种用于光伏发电现场管控系统的通信系统，其特征在于，包括：基站，终端；所述基站和所述终端通过无线传输技术进行通信；
所述基站，用于通过无线传输技术将采集指令发送至终端，将接收到的调制信号输入多个通道进行解调，以分离各个所述终端发送的监测数据并发送至监控主机；
所述终端，用于接收到所述采集指令后，从被监控装置获取监测数据，通过指定的载波信号调制所述监测数据，并将调制后的监测数据发送至所述基站，其中，每个终端指定的载波信号相互正交。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述基站包括：第一接收天线、第一发射天线、第一无线收发器、载波解调模块、第一处理器、第一通信模块；
所述第一发射天线与所述第一无线收发器连接，所述第一接收天线与所述载波解调模块连接，所述载波解调模块与所述第一无线收发器连接，所述第一处理器与所述收发器、所述第一通信模块连接；
所述第一反射天线用于向所述终端发送信号；
所述第一接收天线用于接收所述终端发送的信号；
所述第一无线收发器用于实现所述基站和所述终端之间的数据通信；
所述载波解调模块包括多个并行的通道，用于对所述调制信号进行解调，分离各个所述终端发送的监测数据；
所述第一处理器用于解密所述监测数据、并识别所述监测数据中的终端标识；
所述第一通信模块用于实现所述基站与所述监控主机间的数据通信。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述终端包括：第二接收天线、第二发射天线、第二无线收发器、载波调制模块、第二处理器、第二通信模块；
所述第二接收天线与所述第二无线收发器连接，所述第二发射天线与所述载波调制模块连接，所述载波调制模块与所述第二无线收发器连接，所述第二处理器与所述第二无线收发器、所述第二处理器连接；
所述第二接收天线用于接收所述基站发送的信号；
所述第二发射天线用于向所述基站发送信号；
所述载波调制模块用于通过指定的载波调制所述监测数据；
所述第二无线收发器用于实现所述基站和所述终端之间的数据通信；
所述第二处理器用于在所述监测数据中添加终端标识并加密；
所述第二通信模块用于实现所述终端与所述被监控装置间的数据通信。
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，第二无线收发器为LORA模块。
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