CN107342789A - 一种电缆防盗监控系统的组网通信方法 - Google Patents

一种电缆防盗监控系统的组网通信方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电缆防盗监控系统的组网通信方法，主要涉及一种由中心站、主站和从站构成的电缆防盗监控系统组网通信方法；所述组网通信协议应用的电缆防盗监控系统由中心站、主站和从站组成，中心站接收主站对电缆状态监测结果上报、下发配置参数给主站并将系统状态通过人机交互界面方式呈现给用户；主站通过与从站基于电力线载波通信来实时监控电缆工作状态，并将监测结果通过无线网络上报给中心站，还接收中心站下发的系统配置命令并完成系统配置；从站接收主站发送的电缆状态数据查询指令并反馈本地采集结果给主站。本发明实现了装置成本低廉，便于操作和维护，同时大大缩短了数据采集时间，提升了性能。

Description

一种电缆防盗监控系统的组网通信方法
技术领域
本发明涉及的领域为电缆的组网与通信，特别涉及一种电缆防盗监控系统的组网通信方法。
背景技术
随着国民经济迅猛发展，各种金属资源的供应紧张使得电缆盗窃事件频繁发生，由于电力线输送的是低压电，且分布广，使得电缆被盗日益猖獗，严重影响了人们的日常生活，也带来了经济损失。以往的电缆直埋、深埋、封堵、混凝土包封等敷设方式随着科技的进步已逐步被更加智能化的高科技防盗手段代替。
低压电力线通信即利用低压配电线路来实现数据通信，以配电线为媒介将信息传输到计算机终端，从而实现信息的传递。该项技术最大的特点和优势在于它不需要重新布线就可以灵活、快速、低成本地实现用户接入,完成信息的传输。
电缆防盗问题是目前电力部门必须面对的重要问题，电力线载波通信技术能够较好地解决当前已有的一些防盗检测技术存在的技术或实现难题，如如反应速度慢、故障点定位不准确、故障监测精度较低等。但同时，由于电力线并非专业的通信信道，若采用常规方法进行通信会使通信的可靠性和稳定性无法得到保障。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种适宜的组网通信方法，能够较好地实现电缆上的数据通信。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种电缆防盗监控系统的组网通信方法，所述组网通信协议应用的电缆防盗监控系统由中心站、主站和从站组成，中心站接收主站对电缆状态监测结果上报、下发配置参数给主站并将系统状态通过人机交互界面方式呈现给用户；主站通过与从站基于电力线载波通信来实时监控电缆工作状态，并将监测结果通过无线网络上报给中心站，还接收中心站下发的系统配置命令并完成系统配置；从站接收主站发送的电缆状态数据查询指令并反馈本地采集结果给主站；
通信站点间组网与通信协议执行流程为：
A1：主站通过无线通信模块首先向中心站发送站点注册申请消息，并启动其注册反馈定时器；
A2：中心站收到主站的注册申请消息后，首先判断该主站是否已经注册，若已注册则直接通过无线通信模块向主站发送注册确认消息；若未注册则将主站信息写入数据库中的站点列表后，再向主站回复注册确认消息；发送主站注册确认消息后，中心站开启注册主站的站点失效定时器；
A3：主站收到注册确认消息后进行消息的正确性检验，若正确则表明注册成功，关闭注册反馈定时器；构造从站数据请求帧并通过电力载波模块发送给从站，同时启动从站应答定时器；
A4：从站收到该捎带格式的数据请求后校验该消息的正确性，若正确关闭其站点失效定时器，构造相应的数据应答并通过电力载波模块回复主站；完成该次数据应答发送后，从站会重启其站点失效定时器；
A5：主站如在规定时间内收到从站的数据应答且该消息正确，则其在关闭从站应答定时器后根据应答消息构造一个数据采集消息，并上报给中心站；
A6：中心站在收到数据采集消息后首先关闭其站点失效定时器，后将收到的数据写入数据库中；完成写入任务后，中心站重新启动站点时效定时器。
较佳的，主站设置有周期采集定时器,所述周期采集定时器中断时，主站会构造一捎带格式的数据请求帧并发送给从站。
较佳的，所述系统因线缆断缆或从站设备故障而导致两两部分之间无法在有效时间内进行正常的通信，根据主从站在定时中断到达前是否收到新消息进行通信异常处理。
较佳的，中心站在有效时间内未收到主站上报的消息，则中心站会按以下步骤进行操作：
B1：中心站向主站下发一个查询/配置的命令，同时开启相应的查询/配置响应超时定时器并记录发送该类命令的次数；
B2：主站收到查询/配置命令并校验消息为正确后，会执行相应的命令动作，之后构造查询/配置命令应答并向中心站回复；
B3：中心站在有效时间内未收到新消息的情况下，会重启定时器中断后重复向主站发送查询/配置命令，直到主站成功应答为止；当查询/配置命令发送次数达到最大时主站依旧未应答，则中心站认为该站点已失效，将其写入数据库后将关闭对应的查询/配置响应超时定时器。
较佳的，主站在有效时间内未收到新消息，则判断主站是否注册成功；
当主站尚未成功注册时，在每次注册反馈定时器中断后向中心站发送注册申请，直到收到中心站的注册确认；当达到最大申请次数时依旧未收到中心站的注册确认，则启动报警；
当主站已成功注册，但其通过电力载波模块向从站发送数据请求后在从站应答定时器中断前未收到相应的正确数据应答，则在每次从站应答定时器中断后重复向从站发送同一数据请求，直到收到正确的数据应答；当达到最大重发次数时依旧未收到对应从站的正确数据应答时，主站会关闭相应的从站应答定时器和主站周期采集定时器，构造从站丢失告警信息发送给中心站，并启动报警。
较佳的，从站在有效时间内未收到主站下发的任何数据请求消息，则直接启动报警。
本发明的有益效果是：实现了装置成本低廉，便于操作和维护，同时大大缩短了数据采集时间，提升了性能。
附图说明
图1为一具体实施例通信系统的主要网络节点示意图。
图2为一具体实施例通信方法中各主要部分的具体组成部分及工作顺序示意图。
图3为本发明与现有技术分别进行数据采集的平均数据采集时间的对比示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图1至图3所示，一种电缆防盗监控系统的组网通信方法，所述组网通信协议应用的电缆防盗监控系统由中心站、主站和从站组成，中心站接收主站对电缆状态监测结果上报、下发配置参数给主站并将系统状态通过人机交互界面方式呈现给用户；主站通过与从站基于电力线载波通信来实时监控电缆工作状态，并将监测结果通过无线网络上报给中心站，还接收中心站下发的系统配置命令并完成系统配置；从站接收主站发送的电缆状态数据查询指令并反馈本地采集结果给主站；
通信站点间组网与通信协议执行流程为：
A1：主站通过无线通信模块首先向中心站发送站点注册申请消息，并启动其注册反馈定时器；
A2：中心站收到主站的注册申请消息后，首先判断该主站是否已经注册，若已注册则直接通过无线通信模块向主站发送注册确认消息；若未注册则将主站信息写入数据库中的站点列表后，再向主站回复注册确认消息；发送主站注册确认消息后，中心站开启注册主站的站点失效定时器；
A3：主站收到注册确认消息后进行消息的正确性检验，若正确则表明注册成功，关闭注册反馈定时器；构造从站数据请求帧并通过电力载波模块发送给从站，同时启动从站应答定时器；
A4：从站收到该捎带格式的数据请求后校验该消息的正确性，若正确关闭其站点失效定时器，构造相应的数据应答并通过电力载波模块回复主站；完成该次数据应答发送后，从站会重启其站点失效定时器；
A5：主站如在规定时间内(即从站应答定时器中断前)收到从站的数据应答且该消息正确，则其在关闭从站应答定时器后根据应答消息构造一个数据采集消息，并上报给中心站；
A6：中心站在收到数据采集消息后首先关闭其站点失效定时器(即表明站点未失效)，后将收到的数据写入数据库中；完成写入任务后，中心站重新启动站点时效定时器，准备进行下一次主站失效判断。
主站设置有周期采集定时器,所述周期采集定时器中断时，主站会构造一捎带格式的数据请求帧并发送给从站，以实现对从站的周期性数据采集。
所述系统因线缆断缆或从站设备故障而导致两两部分之间无法在有效时间内进行正常的通信，根据主从站在定时中断到达前是否收到新消息进行通信异常处理。
中心站在有效时间内未收到主站上报的消息(包括注册申请和数据采集)，则中心站会按以下步骤进行操作：
B1：中心站向主站下发一个查询/配置的命令，同时开启相应的查询/配置响应超时定时器并记录发送该类命令的次数；
B2：主站收到查询/配置命令并校验消息为正确后，会执行相应的命令动作 (如配置等)，之后构造查询/配置命令应答并向中心站回复；
B3：中心站在有效时间内(即站点失效定时器TC0或查询/配置响应超时定时器中断前)未收到新消息的情况下，会重启定时器中断后重复向主站发送查询/配置命令，直到主站成功应答为止；当查询/配置命令发送次数达到最大MAX_ CMResend_Num次时主站依旧未应答，则中心站认为该站点已失效，将其写入数据库后将关闭对应的查询/配置响应超时定时器。
主站在有效时间内(即注册反馈定时器TC0或从站应答定时器TM1中断前) 未收到新消息，则判断主站是否注册成功；
当主站尚未成功注册时，在每次注册反馈定时器中断后向中心站发送注册申请，直到收到中心站的注册确认；当达到最大申请次数MAX_Reg_Num时依旧未收到中心站的注册确认(即注册不成功)，则启动报警；
当主站已成功注册，但其通过电力载波模块向从站发送数据请求后在从站应答定时器中断前未收到相应的正确数据应答，则在每次从站应答定时器中断后重复向从站发送同一数据请求，直到收到正确的数据应答；当达到最大重发次数MAX_MSResend_Num时依旧未收到对应从站的正确数据应答时，主站会关闭相应的从站应答定时器和主站周期采集定时器，构造从站丢失告警信息发送给中心站，并启动报警。
从站在有效时间内(即其站点失效定时器中断前)未收到主站下发的任何数据请求消息，则直接启动报警。
针对中心站与主站之间利用GPRS发送短信进行信息交互的特点，设计一种数据帧格式：由于GPRS模块短信业务具有最大消息长度的限制，设计GPRS通信帧的最大长度为160字节，具体的交互消息帧格式如下：
针对主站与从站之间利用电力载波模块在电力线上交互信息的特点，设计一种数据帧格式：主从站间的通信基于电力载波通信，通过载波通信模块实现设备与电力线之间接口，完成从源点至目标点二进制码元的数据传输。系统数据链路层采用主从式半双工通信模式，具体的交互消息帧格式如下：
为了验证本发明所提协议的性能，将本发明与现有技术进行数据采集时间的仿真。现有技术中由中心站发起系统中的通信，当中心站需要从站数据时，其向主站发送一个采集数据命令，主站收到该命令后向从站发起数据请求，并在得到从站的回复后向中心站上报该次数据采集。现有技术下的故障检测区分故障发生段，当中心站向主站发送采集数据命令后，若主站与从站间的线缆发生故障，则主站将在按固定时间间隔向从站请求三次数据后，向中心站上报从站丢失的信息；若中心站与主站段发生故障，则中心站首先认为主站与从站段发生故障，并在等待一段时间且未收到数据上报后再次发送采集数据命令，同样进行三次后认为主站丢失。仿真设置的条件为：对系统按两种协议进行数据采集模拟，中心站与主站、主站与从站间的通信时间都在(0,1s)内，系统设置有不同的故障率p＝[0.1,0.9]，当系统随机生成的故障发生概率大于所设故障率时，系统中会出现故障或断缆。
图3为本发明与现有技术对系统数据采集时间(包括无故障情况下的数据采集和发生故障时的故障检测)的仿真，其为执行100000次蒙特卡洛仿真下的平均结果，可以看出对具有相同故障率的系统，本发明所提协议的平均数据采集时间远小于参考协议的平均数据采集时间，在性能上具有较为明显的改善。
以上详细描述了发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种电缆防盗监控系统的组网通信方法，所述组网通信协议应用的电缆防盗监控系统由中心站、主站和从站组成，中心站接收主站对电缆状态监测结果上报、下发配置参数给主站并将系统状态通过人机交互界面方式呈现给用户；主站通过与从站基于电力线载波通信来实时监控电缆工作状态，并将监测结果通过无线网络上报给中心站，还接收中心站下发的系统配置命令并完成系统配置；从站接收主站发送的电缆状态数据查询指令并反馈本地采集结果给主站；
其特征是:通信站点间组网与通信协议执行流程为：
A1：主站(MA)通过无线通信模块首先向中心站发送站点注册申请消息，并启动其注册反馈定时器；
A2：中心站(CO)收到主站(MA)的注册申请消息后，首先判断该主站是否已经注册，若已注册则直接通过无线通信模块向主站发送注册确认消息；若未注册则将主站信息写入数据库中的站点列表后，再向主站回复注册确认消息；发送主站注册确认消息后，中心站开启注册主站的站点失效定时器；
A3：主站(MA)收到注册确认消息后进行消息的正确性检验，若正确则表明注册成功，关闭注册反馈定时器；构造从站数据请求帧并通过电力载波模块发送给从站，同时启动从站应答定时器；
A4：从站收到该捎带格式的数据请求后校验该消息的正确性，若正确关闭其站点失效定时器，构造相应的数据应答并通过电力载波模块回复主站；完成该次数据应答发送后，从站会重启其站点失效定时器；
A5：主站如在规定时间内收到从站的数据应答且该消息正确，则其在关闭从站应答定时器后根据应答消息构造一个数据采集消息，并上报给中心站；
A6：中心站在收到数据采集消息后首先关闭其站点失效定时器，后将收到的数据写入数据库中；完成写入任务后，中心站重新启动站点时效定时器。
2.如权利要求1所述的一种电缆防盗监控系统的组网通信方法，其特征是：主站设置有周期采集定时器,所述周期采集定时器中断时，主站会构造一捎带格式的数据请求帧并发送给从站。
3.如权利要求2所述的一种电缆防盗监控系统的组网通信方法，其特征是：所述系统因线缆断缆或从站设备故障而导致两两部分之间无法在有效时间内进行正常的通信，根据主从站在定时中断到达前是否收到新消息进行通信异常处理。
4.如权利要求3所述的一种电缆防盗监控系统的组网通信方法，其特征是：中心站在有效时间内未收到主站上报的消息，则中心站会按以下步骤进行操作：
B1：中心站向主站下发一个查询/配置的命令，同时开启相应的查询/配置响应超时定时器并记录发送该类命令的次数；
B2：主站收到查询/配置命令并校验消息为正确后，会执行相应的命令动作，之后构造查询/配置命令应答并向中心站回复；
B3：中心站在有效时间内未收到新消息的情况下，会重启定时器中断后重复向主站发送查询/配置命令，直到主站成功应答为止；当查询/配置命令发送次数达到最大时主站依旧未应答，则中心站认为该站点已失效，将其写入数据库后将关闭对应的查询/配置响应超时定时器。
5.如权利要求4所述的一种电缆防盗监控系统的组网通信方法，其特征是：
主站在有效时间内未收到新消息，则判断主站是否注册成功；
当主站尚未成功注册时，在每次注册反馈定时器中断后向中心站发送注册申请，直到收到中心站的注册确认；当达到最大申请次数时依旧未收到中心站的注册确认，则启动报警；
当主站已成功注册，但其通过电力载波模块向从站发送数据请求后在从站应答定时器中断前未收到相应的正确数据应答，则在每次从站应答定时器中断后重复向从站发送同一数据请求，直到收到正确的数据应答；当达到最大重发次数时依旧未收到对应从站的正确数据应答时，主站会关闭相应的从站应答定时器和主站周期采集定时器，构造从站丢失告警信息发送给中心站，并启动报警。
6.如权利要求5所述的一种电缆防盗监控系统的组网通信方法，其特征是：从站在有效时间内未收到主站下发的任何数据请求消息，则直接启动报警。
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Pledgor: Yufeng Technology Co.,Ltd.

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