CN108848118B - 通讯方法、配用电一体化通讯设备和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种通讯方法、配用电一体化通讯设备和系统，主要应用于配用电领域。本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，通讯方法，包括：通讯设备接收底层用电设备传输过来的通讯数据，该通讯数据在表示层加入封装标识，该封装标识包括源mac地址、目标主站mac地址、是否与主站通讯成功；所述通讯设备建立有白名单，对于封装标识中源mac地址在白名单内的通讯数据，直接向主站透传；对于封装标识中源mac地址不在白名单内的通讯数据，且该通讯数据对应底层用电设备未与主站通讯成功，则对该通讯数据进行中继转发。采用这种配用电一体化通讯设备能够解决在缺少用电集中器或gateway（网关）的情况，底层用电设备通讯中断的问题。

Description

通讯方法、配用电一体化通讯设备和系统
技术领域
本发明涉及一种通讯方法、配用电一体化通讯设备和系统，主要应用于配用电领域。
背景技术
近年来，随着智能电网的发展，配电领域和用电领域渐渐相互融合，但是配电设备的通讯需求和用电设备的通讯需求存在着较大的差异，两者设备的通讯需求不同，彼此都有自己独立的通讯网络，导致会占用较多通讯资源。
现有的配电设备对上为光纤或者2G/3G/4G，设备之间一般为串口232、485 总线通讯，用电设备对上为2G/3G/4G，设备间一般为RF、载波、485总线通讯。配电设备与用电设备之间通讯一般通过485总线方式，配电设备与用电设备各自采用独立的通讯信道。配电设备要求通讯响应时间短，但是需要通讯设备数量较少；用电设备要求通讯成功率高，响应时间相对较长，但是需要通讯的设备数量较多。配电设备与用电设备之间基本无信息交互。
上述现有技术所存在的问题：
1、用电设备规模较大，大量配置集中器或GateWay会导致施工成本急速提升，减少集中器或GateWay的规模会导致用电设备无法成功与运维主站通讯。
2、配电设备占用优质通讯资源，但由于自身的数据量不多的原因，导致这些优质通讯资源在部分时间会被闲置。
发明内容
本发明的目的在于克服上述存在的问题，提供一种通讯方法，解决由底层设备的通讯引起的网络风暴问题。
本发明另一目的在于提供一种配用电一体化通讯设备和系统。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，
通讯方法，包括：
通讯设备接收底层用电设备传输过来的通讯数据，该通讯数据在表示层加入封装标识，该封装标识包括源mac地址、目标主站mac地址、是否与主站通讯成功；
所述通讯设备建立有白名单，对于封装标识中源mac地址在白名单内的通讯数据，直接向主站透传；对于封装标识中源mac地址不在白名单内的通讯数据，且该通讯数据对应底层用电设备未与主站通讯成功，则对该通讯数据进行中继转发。
作为优选，对于封装标识中源mac地址不在白名单内的通讯数据，该通讯数据对应底层用电设备未与主站通讯成功且超过设定时间的，所述通讯设备将该源mac地址纳入其白名单内并对外进行广播，并将该通讯数据直接向主站透传。
作为优选，所述通讯设备对同一通讯信道采用配电通讯协议和用电通讯协议混合传输的方式完成向主站的数据传输，根据协议类型对接收到的数据进行分类解析。
作为优选，所述通讯设备具有一级缓存和二级缓存，二级缓存发送优先于一级缓存发送，相同级缓存中，优先发送配电数据；所述通讯数据带有发送超时时间，当距超时时间剩下不到20％时，该通讯数据被存入二级缓存；当通讯数据发送任务超过超时时间后，丢弃此帧报文，等待重发任务。
作为优选，所述通讯设备作为配电设备的通讯部件，建立配电通讯信道实现配电设备与主站的通讯，底层用电设备经该配电通讯信道实现用电数据上传主站。
一种配用电一体化通讯设备，作为配电设备的通讯部件，与配电设备通信性连接；包括通讯管理模块、上行通讯模块、下行通讯模块和电源模块，
上行通讯模块，与通讯管理模块通信性连接，以实现通讯管理模块与主站的通信连接，建立配电通讯信道实现配电设备与主站的通讯；
下行通讯模块，与通讯管理模块通信性连接，以实现通讯管理模块与用电设备的通信连接；
通讯管理模块，建立有白名单，一方面接收用电设备传输过来的通讯数据，该通讯数据在表示层加入封装标识，该封装标识包括源mac地址、目标主站mac 地址、是否与主站通讯成功；另一方面，对于封装标识中源mac地址在白名单内的通讯数据，直接向主站透传；对于封装标识中源mac地址不在白名单内的通讯数据，且该通讯数据对应用电设备未与主站通讯成功，则对该通讯数据进行中继转发；
电源模块，与通讯管理模块、上行通讯模块、下行通讯模块连接，为它们提供工作电压。
作为优选，对于封装标识中源mac地址不在白名单内的通讯数据，该通讯数据对应用电设备未与主站通讯成功且超过设定时间的，所述通讯管理模块将该源mac地址纳入其白名单内并对外进行广播，并将该通讯数据直接向主站透传。
作为优选，所述通讯管理模块对同一通讯信道采用配电通讯协议和用电通讯协议混合传输的方式完成向主站的数据传输，根据协议类型对接收到的数据进行分类解析，用电设备经所述配电通讯信道实现用电数据上传主站。
作为优选，所述通讯管理模块具有一级缓存和二级缓存，二级缓存发送优先于一级缓存发送，相同级缓存中，优先发送配电数据；所述通讯数据带有发送超时时间，当距超时时间剩下不到20％时，该通讯数据被存入二级缓存；当通讯数据发送任务超过超时时间后，丢弃此帧报文，等待重发任务。
一种配用电一体化通讯系统，包括主站、用电设备，还包括前述的配用电一体化通讯设备。
本发明与现有技术相比有如下优点和效果：采用这种配用电一体化通讯设备能够解决在缺少用电集中器或gateway(网关)的情况，底层用电设备通讯中断的问题；白名单管理的机制，可以解决由底层设备的通讯引起的网络风暴问题；通过对上层信道管理，可以解决配电数据和用电数据不能同时传输的问题，使得用电设备通过配电信道上送运维主站。
附图说明
图1是本发明配用电一体化通讯设备结构框图。
图2是本发明配用电一体化通讯系统结构框图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做详细的介绍。
一种通讯方法，采用一种表示层封装的通讯协议，包括：
通讯设备接收底层用电设备传输过来的通讯数据，该通讯数据在表示层加入封装标识，该封装标识包括源mac地址、目标主站mac地址、是否与主站通讯成功；
所述通讯设备建立有白名单，并根据源mac地址查找白名单，对于封装标识中源mac地址在白名单内的通讯数据，直接向主站透传；对于封装标识中源 mac地址不在白名单内的通讯数据，且该通讯数据对应底层用电设备未与主站通讯成功，则对该通讯数据进行中继转发；对于已经与主站通讯成功、不需要本通讯设备透明传输的底层用电设备传输过来的通讯数据，进行舍弃。
作为优选，对于封装标识中源mac地址不在白名单内的通讯数据，该通讯数据对应底层用电设备未与主站通讯成功且超过设定时间的，所述通讯设备将该源mac地址纳入其白名单内并对外进行广播，通知附近相关通讯设备此源mac 地址的设备在本通讯设备的白名单内，并将该通讯数据直接向主站透传。
作为优选，所述通讯设备对同一通讯信道采用配电通讯协议和用电通讯协议混合传输的方式完成向主站的数据传输，根据协议类型对接收到的数据进行分类解析。
作为优选，所述通讯设备具有一级缓存和二级缓存，二级缓存发送优先于一级缓存发送，相同级缓存中，优先发送配电数据；所述通讯数据带有发送超时时间，当距超时时间剩下不到20％时，该通讯数据被存入二级缓存；当通讯数据发送任务超过超时时间后，丢弃此帧报文，等待重发任务；完成数据发送后，清除相应的缓存。
作为优选，当通讯信道被空闲100ms以上时，检测是否需要发送配电或者用电数据。
作为优选，所述通讯设备作为配电设备的通讯部件，建立配电通讯信道实现配电设备与主站的通讯，底层用电设备经该配电通讯信道实现用电数据上传主站，合理利用配电设备占用的优质通讯资源。
如图1所示，本发明一种配用电一体化通讯设备，作为配电设备的通讯部件，与配电设备通信性连接；包括通讯管理模块、上行通讯模块、下行通讯模块和电源模块；所述通讯管理模块将上行通讯模块、下行通讯模块接收到的数据进行分类解析，并响应底层和上层通讯设备各种通讯需求，并对通讯信道及通讯任务动态调配，一方面使得用电设备通过配电通讯信道上送主站，另一方面可以有效降低现场对集中器和GayeWay的需求；其中，
上行通讯模块，与通讯管理模块通信性连接，以实现通讯管理模块与主站的通信连接，建立配电通讯信道实现配电设备与主站的通讯；
下行通讯模块，与通讯管理模块通信性连接，以实现通讯管理模块与用电设备的通信连接，从而实现用电设备通过配电信道将用电数据上送主站；
通讯管理模块，建立有白名单，一方面接收用电设备传输过来的通讯数据，该通讯数据在表示层加入封装标识，该封装标识包括源mac地址、目标主站mac 地址、是否与主站通讯成功；另一方面，对于封装标识中源mac地址在白名单内的通讯数据，直接向主站透传；对于封装标识中源mac地址不在白名单内的通讯数据，且该通讯数据对应用电设备未与主站通讯成功，则对该通讯数据进行中继转发；对于已经与主站通讯成功、不需要本通讯设备透明传输的底层用电设备传输过来的通讯数据，进行舍弃；
电源模块，与通讯管理模块、上行通讯模块、下行通讯模块连接，为它们提供工作电压。
作为优选，对于封装标识中源mac地址不在白名单内的通讯数据，该通讯数据对应用电设备未与主站通讯成功且超过设定时间的，所述通讯管理模块将该源mac地址纳入其白名单内并对外进行广播，通知附近相关通讯设备此源mac 地址的设备在本通讯设备的白名单内，并将该通讯数据直接向主站透传。
作为优选，所述通讯管理模块对同一通讯信道采用配电通讯协议和用电通讯协议混合传输的方式完成向主站的数据传输，根据协议类型对接收到的数据进行分类解析，用电设备经所述配电通讯信道实现用电数据上传主站。
作为优选，所述通讯管理模块具有一级缓存和二级缓存，二级缓存发送优先于一级缓存发送，相同级缓存中，优先发送配电数据；所述通讯数据带有发送超时时间，当距超时时间剩下不到20％时，该通讯数据被存入二级缓存；当通讯数据发送任务超过超时时间后，丢弃此帧报文，等待重发任务；完成数据发送后，清除相应的缓存。
作为优选，当通讯信道被空闲100ms以上时，检测是否需要发送配电或者用电数据。
作为优选，所述上行通讯模块包括GPRS通讯模块和以太网通讯模块，所述下行通讯模块包括RF通讯模块和485/232串口通讯模块；设备启动运行后，由通讯管理模块启动RF通讯模块、GPRS通讯模块、485/232串口通讯模块、以太网通讯模块；其中，
RF通讯模块、485/232串口通讯模块负责：
1、接收底层用电设备数据，并将信息传递给通讯管理模块；
2、根据通讯管理模块的命令，将命令中的数据发送给底层用电设备；
3、保持与多个用电设备信道的连接。
GPRS通讯模块、以太网通讯模块负责：
1、接收主站的上层命令，并将信息传递给通通讯管理模块；
2、根据通讯管理模块的命令，将命令中的数据发送给主站；
3、保持最多有5个主站的通讯连接。
通讯管理模块负责：
1、应用层的配电通讯数据、用电通讯数据的分类和解析。
2、主站通讯管理：
A)启动配电数据对主站通讯任务，并对主站的命令进行响应，对主站命令进行协议转换。
B)启动用电数据对主站通讯任务，与配电设备的通讯任务可以采用同一通讯信道，即利用配电通讯信道进行用电数据上传，并对主站的命令进行协议转换。
C)启动通讯信道管理任务，监控对同一通讯信道的2种类型(配电数据和用电数据)通讯任务的实时状态，能够同时接收配电通讯协议和用电通讯协议的通讯报文，并传递给各通讯任务，通讯信道管理任务能够缓存配电通讯任务和用电通讯任务对主站命令的响应和数据主动发送的通讯报文，并根据当前信道的使用情况，发送相应报文，并清除相关缓存。
D)由通讯信道管理任务裁定当前发送的数据报文，规则是：
1)在通讯信道被占用的情况下，优先发送配电数据通讯报文。
2)当通讯信道被空闲100ms以上时，检测是否需要发送配电或者用电数据。
3)每帧通讯数据在发送任务时都带有发送超时时间，当距超时时间剩下不到20％时，触发紧急发送请求，该通讯数据被存入二级缓存，当配电数据和用电数据都在二级缓存中时，优先发送配电通讯数据，当通讯数据发送任务超过超时时间后，丢弃此帧报文，等待重发任务。
3、应用层协议转换：对于部分底层用电设备，其通讯协议与上层通讯协议不一致的情况，进行协议转换。
4、透明传输：
对于封装标识中源mac地址在白名单内的通讯数据，直接向主站透传；
对于封装标识中源mac地址不在白名单内的通讯数据，且该通讯数据对应用电设备未与主站通讯成功，则对该通讯数据进行中继转发；
对于已经与主站通讯成功、不需要本通讯设备透明传输的底层用电设备传输过来的通讯数据，进行舍弃；
对于封装标识中源mac地址不在白名单内的通讯数据，该通讯数据对应用电设备未与主站通讯成功且超过设定时间的，所述通讯管理模块将该源mac地址纳入其白名单内并对外进行广播，通知附近相关通讯设备此源mac地址的设备在本通讯设备的白名单内，并将该通讯数据直接向主站透传。
如图2所示，本发明一种配用电一体化通讯系统，包括主站、用电设备、以及前述的配用电一体化通讯设备；配用电一体化通讯设备中GPRS通讯模块、以太网通讯模块负责与一个或多个主站通讯，并且由通讯管理模块实现同一主站不同协议报文的解析和转发，如主站既发送配电通讯协议命令，又发送用电通讯协议命令，通讯管理模块对协议内容进行解析，如果是配电协议，则转发给配电设备，如果是用电协议则透传给用电设备。
当配用电一体化通讯设备收到多个底层设备的发送请求时：由通讯管理模块裁定当前发送的数据报文，规则是：
1)在通讯信道被占用的情况下，优先发送配电数据通讯报文。
2)当通讯信道被空闲100ms以上时，检测是否需要发送配电或者用电数据。
3)每帧通讯数据在发送任务时都带有发送超时时间，当距超时时间剩下不到20％时，触发紧急发送请求，该通讯数据被存入二级缓存，当配电数据和用电数据都在二级缓存中时，优先发送配电通讯数据，当通讯数据发送任务超过超时时间后，丢弃此帧报文，等待重发任务。
对于已经明确需要通讯的底层配用电设备，则由通讯管理模块在解析协议报文后，通过规约转换的方式进行命令和数据的转发。
对于通讯协议不能明确的底层用电设备则采用透明传输的方式进行转发协议，具体参见前述“透明传输”部分的内容。

Claims (9)

1.一种通讯方法，其特征在于包括：
通讯设备接收底层用电设备传输过来的通讯数据，该通讯数据在表示层加入封装标识，该封装标识包括源mac地址、目标主站mac地址、是否与主站通讯成功；
所述通讯设备作为配电设备的通讯部件，建立有白名单，对于封装标识中源mac地址在白名单内的通讯数据，直接向主站透传；对于封装标识中源mac地址不在白名单内的通讯数据，且该通讯数据对应底层用电设备未与主站通讯成功，则对该通讯数据进行中继转发；
所述通讯设备对同一通讯信道采用配电通讯协议和用电通讯协议混合传输的方式完成向主站的数据传输，根据协议类型对接收到的数据进行分类解析。
2.根据权利要求1所述的通讯方法，其特征在于：对于封装标识中源mac地址不在白名单内的通讯数据，该通讯数据对应底层用电设备未与主站通讯成功且超过设定时间的，所述通讯设备将该源mac地址纳入其白名单内并对外进行广播，并将该通讯数据直接向主站透传。
3.根据权利要求1所述的通讯方法，其特征在于：所述通讯设备具有一级缓存和二级缓存，二级缓存发送优先于一级缓存发送，相同级缓存中，优先发送配电数据；所述通讯数据带有发送超时时间，当距超时时间剩下不到20％时，该通讯数据被存入二级缓存；当通讯数据发送任务超过超时时间后，丢弃此帧报文，等待重发任务。
4.根据权利要求1或2所述的通讯方法，其特征在于：所述通讯设备建立配电通讯信道实现配电设备与主站的通讯，底层用电设备经该配电通讯信道实现用电数据上传主站。
5.一种配用电一体化通讯设备，作为配电设备的通讯部件，与配电设备通信性连接；包括通讯管理模块、上行通讯模块、下行通讯模块和电源模块，其特征在于：
上行通讯模块，与通讯管理模块通信性连接，以实现通讯管理模块与主站的通信连接，建立配电通讯信道实现配电设备与主站的通讯；
下行通讯模块，与通讯管理模块通信性连接，以实现通讯管理模块与用电设备的通信连接；
通讯管理模块，建立有白名单，一方面接收用电设备传输过来的通讯数据，该通讯数据在表示层加入封装标识，该封装标识包括源mac地址、目标主站mac地址、是否与主站通讯成功；另一方面，对于封装标识中源mac地址在白名单内的通讯数据，直接向主站透传；对于封装标识中源mac地址不在白名单内的通讯数据，且该通讯数据对应用电设备未与主站通讯成功，则对该通讯数据进行中继转发；
电源模块，与通讯管理模块、上行通讯模块、下行通讯模块连接，为它们提供工作电压；
所述通讯管理模块对同一通讯信道采用配电通讯协议和用电通讯协议混合传输的方式完成向主站的数据传输，根据协议类型对接收到的数据进行分类解析。
6.根据权利要求5所述的配用电一体化通讯设备，其特征在于：对于封装标识中源mac地址不在白名单内的通讯数据，该通讯数据对应用电设备未与主站通讯成功且超过设定时间的，所述通讯管理模块将该源mac地址纳入其白名单内并对外进行广播，并将该通讯数据直接向主站透传。
7.根据权利要求5所述的配用电一体化通讯设备，其特征在于：用电设备经所述配电通讯信道实现用电数据上传主站。
8.根据权利要求7所述的配用电一体化通讯设备，其特征在于：所述通讯管理模块具有一级缓存和二级缓存，二级缓存发送优先于一级缓存发送，相同级缓存中，优先发送配电数据；所述通讯数据带有发送超时时间，当距超时时间剩下不到20％时，该通讯数据被存入二级缓存；当通讯数据发送任务超过超时时间后，丢弃此帧报文，等待重发任务。
9.一种配用电一体化通讯系统，包括主站、用电设备，其特征在于：还包括权利要求5-8任意一项所述的配用电一体化通讯设备。
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