CN107564258A - 一种基于无线通信技术的数据传输系统及方法 - Google Patents

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赵宏昊
沈力
卢斌
王福东
于海斌
尚志军
王忠锋
曾鹏
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Shenyang Institute of Automation of CAS
State Grid Liaoning Electric Power Co Ltd
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Shenyang Institute of Automation of CAS
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Abstract

本发明涉及一种光纤专网与低功耗广覆盖物联网广覆盖物联网结合的城区配电网数据传输方法,该传输方法针对没有被光纤网络覆盖的各类计量与生产信息,将这些信息统一传输到光纤网络。该方法解决了电力系统骨干网在向光纤网络改造过程中“最后一公里”的问题,并最终实现监控中心到配变侧遥测、遥信、遥调等功能。

Description

一种基于无线通信技术的数据传输系统及方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域,具体涉及是一种光纤专网与低功耗广覆盖物联网结合的城区电力参数数据传输方法。
背景技术
目前在电力营销系统中,变电站数据大多采用GPRS网络进行数据传输,GPRS网络具有诸如传输距离远、无需布线、不受地形限制等优点,但GPRS通信方式也有自身的缺陷,如信号不稳定,受客观条件影响较大;成本高,需要定期向电信运营商支付服务费用等。随着智能配电网络技术的快速发展,城区的配电网光纤的覆盖区域也越来越广。光纤网络具有数据传输带宽高、安全稳定等优点,电力系统正在逐步采用光纤网络替换原有的骨干网络。
但光纤网络本身也存在布线困难、成本高等诸多限制,导致光纤网络并不能覆盖所有电力数据采集终端,导致出现电力系统采集“最后一公里”的问题。无线通信技术凭借其低成本、低功耗、无需布线而且无地形要求等诸多优势,可以很好地解决电力系统光纤骨干网“最后一公里”的问题。所以“光纤骨干网+低功耗无线通信网络”成为了目前电力系统数据采集的最合理方案。由于光纤骨干网络已经在不同地理位置设定好光纤网络接入口,即“ONU”端口。而且需要采集的电力参数众多,每个“ONU”端口周围的也各不一样。就导致被采集数据不统一的问题,针对这一问题,本发明提出了一种光纤专网与低功耗广覆盖物联网结合的城区电力参数数据传输方法。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供一种基于无线通信技术的变电站到光纤网络数据传输方法,该传输方法针对光纤网络接口“ONU”周围要采集电力参数不统一的问题,可以将不同种类参数统一通过低功耗无线网络与光纤网络传输至监控中心以及数据库服务器,同时提供监控中心向下发送控制指令与异常报警等功能。
本无线通信技术的数据传输系统包含无线路由器和无线电力终端。
其中无线路由器包含中央处理器、电源、光纤接口和无线通信模块,负责通过无线网络对一定地域范围内的多个无线电力终端进行数据采集和管理、通过光纤网络接收来自监控中心的控制指令并将自身负责的无线电力终端的数据上传给监控中心。
无线电力终端包含中央处理器、电源、无线通信模块及传感器等模块,负责对电力数据实时采集和通过无线网络将数据上传给无线路由器的工作。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是:
一种基于无线通信技术的变电站到光纤网络数据传输方法,该方法基于光纤网络与无线通信网络相结合的监控系统,系统包括:监控中心、光纤网络、数据库服务器、防火墙、集中器、采集器、感知设备、开合闸控制器等,所述监控中心、数据库服务器与防火墙互联,所述防火墙与集中器通过光纤网络互联,所述集中器与采集器通过无线网络互联,所述采集器与感知设备通过RS485总线互联,所述采集器与开合闸控制器通过RS485等工业总线互联。
方法具体工作流程为:
采集器周期读取感知设备数据以及控制器控制量状态,将数据存入采集器数据库,判断是否有达到报警值数据,如果是则发送报警报文,如果否则判断是否收到突发写报文,如果是则向控制器发送控制指令,如果否则判断是否有来自集中器的采集器读取报文,如果是则向集中器发送采集器读取应答报文。
集中器内部存储了所属监控中心地址信息以及所管理采集器地址信息。集中器判断是否有来自采集器的报警报文,如果有则向监控中心发送该报警信息,否则判断是否有来自监控中心的突发写报文,如果是则向对应采集器转发该突发写报文,否则周期向每个采集器发送采集器读取报文,判断是否有来自采集器的采集器读取应答报文,如果是则将数据保存到本地数据库。
监控中心内部存储了所管理集中器和采集器的地址信息。监控中心判断是否接收到突发写指令,如果是则向集中器发送突发写报文,否则周期读取集中器数据库中的数据。
有益效果
本发明具有以下有益效果及优点:
由于GPRS网络维护成本高等特性,而且GPRS网络信号更容易受到天气等诸多因素影响,导致系统实时性不高,即使出现数据异常如果遇到信号弱的情况,报警信息也不能够及时上传到监控中心。无线通信网络以低成本、低功耗、受外接干扰影响更少等诸多优势成为了更好的数据采集通信方式。在系统搭建过程中,会出现不同地域电力信息采集需求不同导致的数据不统一的问题。本本发明以独立标签的方式,可以将电力参数按照协议格式统一上报给监控中心处理,从而最终解决了电力数据采集光纤骨干网与低功耗无线通信网络“最后一公里”的问题。
附图说明
图1是本发明的方法流程图;
图2是本发明的系统结构图;
图3是本发明无线监控子节点读取报文格式图;
图4是本发明无线监控子节点读取应答报文的报文格式图;
图5是本发明报警报文报文格式图;
图6是本发明转发报警报文的报文格式图;
图7本发明无线网络集中器读取报文的报文格式图;
图8本发明无线网络集中器读取应答报文的报文格式图;
图9本发明突发写报文的报文格式图;
图10本发明突发写转发报文的报文格式图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1所示为本发明的方法流程图。
采集器周期读取感知设备数据以及控制器控制量状态,将数据存入采集器数据库,判断是否有达到报警值数据,如果是则发送报警报文,如果否则判断是否收到突发写报文,如果是则向控制器发送控制指令,如果否则判断是否有来自集中器的采集器读取报文,如果是则向集中器发送采集器读取应答报文。
集中器判断是否有来自采集器的报警报文,如果有则向监控中心发送该报警信息,否则判断是否有来自监控中心的突发写报文,如果是则向采集器转发该突发写报文,否则周期向采集器发送采集器读取报文,判断是否有来采集器的采集器读取应答报文,如果是则将数据保存到本地数据库。
监控中心判断是否接收到突发写指令,如果是则向集中器发送突发写报文,否则周期读取集中器数据库数据。
如图2所示为本发明的系统结构图。
如图中所示,系统包括:监控中心、光纤网络、数据库服务器、防火墙、集中器、采集器、感知设备、开合闸控制器等,所述监控中心、数据库服务器与防火墙互联,所述防火墙与集中器通过光纤网络互联,所述集中器与采集器通过无线网络互联,所述采集器与感知设备通过RS485总线互联,所述采集器与开合闸控制器通过RS485等工业总线互联。其中采集器内部存储了所属无线集中器地址信息,主要用于采集传感设备和控制器的电力参数并向集中器上传。集中器内部存储了所属监控中心地址信息以及所管理采集器地址信息,主要用于采集采集器。所述防火墙用于确保电力数据的安全,可以防范恶意攻击,识别伪造和篡改等安全问题。监控中心内部存储了所管理的集中器和采集器地址信息,用于系统参数显示,向下发送管理员的控制命令确保系统安全稳定运行。
如图3所示为本发明采集器读取报文的报文格式。该报文用于集中器向采集器请求下属感知设备及控制器控制量状态信息。报文通过无线网络发送,包含“报文序”、“采集器地址”、“集中器地址”、“报文指令”和“CRC校验”五个域,其中“报文序”起到无线网络辨识的作用。
如图4所示为本发明采集器读取应答报文的报文格式。该报文用于采集器对于来自集中器的请求情报文进行应答。报文通过无线网络发送,包含“报文序”、“集中器地址”、“采集器地址”、“报文指令”、标签1到标签n的标签信息以及“CRC校验”这些域。其中“报文长度”是指从“报文长度”后边的第一个字节开始直到报文结束减去CRC校验的两个字节的报文字节数。报文中每一个标签信息又由“标签码”、“标签数据长度”、“标签数据”三个部分组成。标签码是系统搭建时由系统管理员根据需要将采集、控制的参数统一规划编码的对应标识码。例如,将变电站中母线电压设定为0x1,母线电流设定为0x2,变压器有功功率设定为0x3…等等。采集器使用该报文进行应答时,须将下属全部信息标签上报给集中器。这些标签没有固定顺序,并且根据每个采集器所采集信息不同,不同采集器发送的应答报文中各个标签也不完全一样。
如图5所示为本发明报警报文报文格式图。当采集器发现采集数据异常时向集中器发送的无线监控子节点报警报文格式。它通过无线网络发送,由“报文序”、“集中器地址”、“采集器地址”、“报文指令”、“报文长度”、标签信息、及“CRC校验”域组成。
如图6所示为本发明转发报警报文的报文格式图。该报文是由集中器向监控中心发送的转发报警报文。报文通过光纤网络发送,用于集中器将来自采集器的报警信息转发给监控中心,由“报文指令”、“采集器地址”、“报文长度”、标签信息、“CRC校验”这些域组成。
如图7所示为本发明集中器读取报文的报文格式图,该报文通过光纤网络发送,用于监控中心向集中器请求集中器数据库中存储的采集器中的采集数据。报文包含“报文指令”、“采集器地址”和“CRC校验”三个域。
如图8所示为本发明集中器读取应答报文的报文格式图,该报文通过光纤网络发送,用于集中器对来自监控中心的集中器读取报文进行应答,将数据库中存储的采集器的运行数据上传给监控中心。该报文包含“报文指令”、“采集器地址”、“报文长度”、标签1-标签n信息以及“CRC校验”以上域。
如图9所示为本发明突发写报文的报文格式图。该报文由监控中心发送给集中器用于对采集器下属控制器的某一个阀变量进行遥控。报文由“报文指令”、“采集器地址”、“报文长度”、标签信息、“CRC校验”以上域组成。
如图10所示为本发明突发写转发报文的报文格式图。该报文通过无线网络发送,用于集中器向采集器转发来自监控中心的突发写报文。它由“报文序”、“采集器地址”、“集中器地址”、“报文指令”、“报文长度”、标签信息、“CRC校验”以上域组成。

Claims (10)

1.一种基于无线通信技术的数据传输系统及方法,其特征在与:
以信息标签的形式发送采集器采集到的感知数据及控制量状态,可将不同采集器采集的不统一电力参数进行统一上传;
所述的无线通信技术的数据传输系统包含无线路由器和无线电力终端;无线路由器包含中央处理器、电源、光纤接口和无线通信模块,负责通过无线网络对一定地域范围内的多个无线电力终端进行数据采集和管理、通过光纤网络接收来自监控中心的控制指令并将自身负责的无线电力终端的数据上传给监控中心;无线电力终端包含中央处理器、电源、无线通信模块及传感器等模块,负责对电力数据实时采集和通过无线网络将数据上传给无线路由器的工作。
2.根据权利要求1所述的基于光纤网络与无线通信网络的监控系统,其特征在于,包括:监控中心、光纤网络、数据库服务器、防火墙、集中器、采集器、感知设备、开合闸控制器等,所述监控中心、数据库服务器与防火墙互联。
3.根据权利要求4所述的基于光纤网络与无线通信网络的监控系统,其特征在于,所述防火墙与集中器通过光纤网络互联。
4.根据权利要求2所述的基于光纤网络与无线通信网络的监控系统,其特征在于,所述集中器与采集器通过无线网络互联。
5.根据权利要求4所述的基于光纤网络与无线通信网络的监控系统,其特征在于,所述采集器与感知设备通过RS485总线互联。
6.根据权利要求2所述的基于光纤网络与无线通信网络的监控系统,其特征在于,所述采集器与开合闸控制器通过
RS485等工业总线互联。
7.根据权利要求1所述的光纤专网与低功耗广覆盖物联网结合的城区电力参数数据传输方法,其特征在于:采集器周期读取感知设备数据以及控制器控制量状态,将数据存入采集器数据库,判断是否有达到报警值数据,如果是则发送报警报文,如果否则判断是否收到突发写报文,如果是则向控制器发送控制指令,如果否则判断是否有来自集中器的采集器读取报文,如果是则向集中器发送采集器读取应答报文。
8.根据权利要求1所述的光纤专网与低功耗广覆盖物联网结合的城区电力参数数据传输方法,其特征在于:集中器内部存储了所属监控中心地址信息以及所管理采集器地址信息。集中器判断是否有来自采集器的报警报文,如果有则向监控中心发送该报警信息,否则判断是否有来自监控中心的突发写报文,如果是则向对应采集器转发该突发写报文,否则周期向每个采集器发送采集器读取报文,判断是否有来自采集器的采集器读取应答报文,如果是则将数据保存到本地数据库。
9.根据权利要求1所述的光纤专网与低功耗广覆盖物联网结合的城区电力参数数据传输方法,其特征在于:监控中心内部存储了所管理集中器和采集器的地址信息。监控中心判断是否接收到突发写指令,如果是则向集中器发送突发写报文,否则周期读取集中器数据库中的数据。
10.根据权利要求2所述基于光纤网络与无线通信网络的监控系统,其特征在于,所述,的无线网络集中器,是一种具备ONU接口与无线通信功能的集中器。
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