CN108986440B - 多网融合抄表系统和抄表系统的地址分配方法 - Google Patents

多网融合抄表系统和抄表系统的地址分配方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多网融合抄表系统和抄表系统的地址分配方法,所述多网融合抄表系统包括:主站和多个抄表网络,每一抄表网络中包含至少一电表,每一所述抄表网络对应分配有至少一IPv6网关;每一所述电表由对应的IPv6网关分配一IPv6地址,其中,每一所述IPv6地址均包括对应电表接入的所述抄表网络的网络地址、支持的网络组网信道类型及电表地址信息。本发明通过对所有电表分配唯一的IPv6地址,可实现主站与各电表之间不需要进行多次协议来回转换的直接访问,可提高通讯效率,还便于主站对各抄表网络的统一管理等。

Description

多网融合抄表系统和抄表系统的地址分配方法
技术领域
本发明涉及电力通信技术领域,尤其涉及一种多网融合抄表系统和抄表系统的地址分配方法。
背景技术
目前现有的抄表方法主要是采用集中抄表系统,该集中抄表系统主要由后台主站、集中器及电表等构成,其中,主站与集中器之间的通讯方式大多相同,如GPRS、以太网等;而对于集中器与电表之间的通讯方式却各式各样,这是由于各地区的电网环境不同且电表厂商的不同,导致各电表与集中器之间所用的组网规约也各不相同。
而对于主站而言,主站在发送抄表命令报文时,集中器每次都需要将该抄表命令报文进行协议转换以让电表识别到相应的抄表命令,并在获取到来自电表的返回数据时又再次将返回的数据进行协议转换发送到主站。主站与电表之间的每次通讯都需要进行两次协议转换,通信过程繁琐,而对于需要频繁通讯的情况,将导致过多占用集中器的资源等。
发明内容
鉴于上述问题,本发明实施例提出一种多网融合抄表系统,通过为每一电表分配一个IPv6地址并将所有电表通过IPv6网络协议进行组网,可解决现有集中抄表系统的不能统一管理等问题。
本发明实施例提出的一种多网融合抄表系统,包括:主站和多个抄表网络,每一抄表网络中包含至少一电表,所述主站用于获取各抄表网络的抄表数据,其中,
每一所述抄表网络对应分配有至少一IPv6网关;
每一所述电表由对应的IPv6网关分配一IPv6地址,其中,每一所述IPv6地址均包括对应电表接入的所述抄表网络的网络地址、支持的网络组网信道类型及电表地址信息。
在上述多网融合抄表系统中,进一步可选地,每一所述IPv6地址均包括64位网络前缀和64位接口ID,所述64位接口ID包括16 位PAN_ID和48位电表地址;
对应的IPv6网关将所述64位网络前缀表示所述电表接入的抄表网络的网络地址,其中,所述抄表网络的网络地址由对应的IPv6网关分配;
将所述16位PAN_ID中预设位数的数据表示所述电表支持的网络组网信道类型,余下位数的数据表示一随机序列,其中,所述随机序列由对应的IPv6网关生成;
将所述48位电表地址表示电表的MAC地址。
在上述多网融合抄表系统中,进一步可选地,将所述16位 PAN_ID中的第1位至第4位的数据表示所述电表支持的网络组网信道类型。
在上述多网融合抄表系统中,进一步可选地,若同一所述抄表网络包含的电表数量超过预设节点阈值或对应IPv6网关的最大管理节点数量时,则为所述抄表网络分配至少两个不同的IPv6网关。
在上述多网融合抄表系统中,进一步可选地,每一分配有IPv6 地址的电表向主站发送节点注册消息以请求注册,并在接收到来自所述主站的确认消息后注册成功。
在上述多网融合抄表系统中,进一步可选地,所述电表与对应的 IPv6网关之间通过IPv6协议进行数据报文传输。
在上述多网融合抄表系统中,进一步可选地,所述抄表网络包括:电力线窄带载波抄表网络、电力线宽带载波抄表网络、射频无线抄表网络、电力线窄带加射频无线抄表网络和电力线宽带加射频无线抄表网络中的至少两种。
在上述多网融合抄表系统中,进一步可选地,所述射频无线信道包括Lora无线、Wi-Fi无线、ZigBee无线、蓝牙无线或433Mhz无线中的任意一种。
此外,本发明实施例还提出一种抄表系统的地址分配方法,所述抄表系统包括主站和多个抄表网络,每一抄表网络中包含至少一电表,所述主站用于获取各抄表网络的抄表数据,所述方法包括:
为每一所述抄表网络对应分配至少一IPv6网关;
由对应的IPv6网关为每一所述电表分配一IPv6地址,其中,每一所述IPv6地址均包括对应电表接入的所述抄表网络的网络地址、支持的网络组网信道类型及电表地址信息。
在上述的抄表系统的地址分配方法中,进一步可选地,所述IPv6 地址包括64位网络前缀和64位接口ID,所述64位接口ID包括16 位PAN_ID和48位电表地址;
对应的IPv6网关将所述64位网络前缀表示所述电表接入的抄表网络的网络地址,其中,所述抄表网络的网络地址由对应的IPv6网关分配;
将所述16位PAN_ID中预设位数的数据表示所述电表支持的网络组网信道类型,余下位数的数据表示一随机序列,其中,所述随机序列由对应的IPv6网关生成;
将所述48位电表地址表示电表的MAC地址。
本发明实施例提出的技术方案通过为各抄表网络分配IPv6网关并对各抄网络中的电表进行IPv6地址的分配,不仅可以通过统一的 IPv6协议进行组网及对各电表的抄表操作,还可以通过各电表的IPv6 地址直接识别出各电表所支持的网络组网信道类型及电表地址等信息,此外,由于主站与各电表之间均支持IPv6协议,故在通信过程中将不需要进行协议转换,可提高通信效率等。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对本发明保护范围的限定。
图1为集中抄表系统的结构示意图;
图2为本发明实施例1多网融合抄表系统的结构示意图;
图3为本发明实施例1多网融合抄表系统的流程示意图;
图4为本发明实施例2抄表系统的地址分配方法的流程示意图;
图5为本发明实施例2抄表系统的地址分配方法的IPv6地址分配流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明实施例的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明实施例保护的范围。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明实施例的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明实施例的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在限制本发明实施例。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
下面将结合具体的实施例进行详细说明。
如图1所示,在集中抄表系统中,通常包括主站和多个集中器,每一集中器下管理有多个电表,由于这些电表都支持同一种或多种的网络通信信道,故可组成对应网络组网信道的抄表网络。例如,对于单模通信信道抄表网络,有电力线窄带载波信道抄表网络、电力线宽带载波信道抄表网络或低功耗无线信道抄表网络等等。当然,还有一些双模混合信道的抄表网络,即该抄表网络中的每个电表节点均支持两种网络通信方式,如射频和电力线载混合抄表网络等等。
对于集中抄表系统,示范性地,若主站需要抄收电表1的数据,主站首先需要通过TCP/IP协议与对应的集中器进行通信,发送相应的抄表命令给集中器A。于是集中器A在接收到抄表命令报文后,将会把该抄表命令报文进行特定的协议转换以发送到电表1,从而使电表1能够接收并识别到该转换后的抄表命令数据,最后再由电表1 返回相应的数据发送到集中器A并由集中器A将该抄表数据进行 TCP/IP协议转换后发送到主站。
由于各电表与主站之间所支持的网络通信协议可能各不相同,因此各电表与主站之间往往无法直接进行通信,而必须要通过多次的协议转换才可以获取到这些电表的数据等。而本发明实施例提出一种多网融合抄表系统,通过对所有电表均分配一个唯一的IPv6地址及采用IPv6网络协议进行组网,可实现对所有的电表进行不用再进行协议来回转换的直接访问,从而提高主站与各电表之间的通讯效率等。
实施例1
请参照图2,本实施例提出一种多网融合抄表系统,该抄表系统可包括主站和多个不同的抄表网络,而各抄表网络均包括至少一电表,所述主站用于通过IPv6协议获取各抄表网络的抄表数据。其中,各抄表网络均分别分配有一IPv6网关,并根据各抄表网络中电表所支持的网络通信信道类型还分别为各IPv6网关配置对应的通信模块,以使各IPv6网关能支持对应抄表网络的网络通信方式。本实施例中,所述IPv6网关主要是指能支持IPv6协议的路由器。
而对于各抄表网络中的电表,将各电表作为一网络节点,IPv6 网关将为对应抄表网络中的每一个电表分配唯一的IPv6地址以便主站可对各电表进行直接访问。一个IPv6地址是由128位组成的,这 128位分别由64位网络前缀和64位接口ID组成。
具体地,各IPv6网关将为对应的抄表网络分配一个网络地址以标识当前的抄表网络,故在分配IPv6地址时将IPv6地址中的64位网络前缀表示电表所接入的抄表网络的网络地址。
示范性地,当主站需要发送消息到某一抄表网络中的电表时,可通过该64位网络前缀首先找到到达该电表节点的IPv6路由器,进而由IPv6路由器通过64位接口ID信息来转发到目标电表。本实施例中,同一IPv6网关下的各电表的64位网络前缀可由该电表所在抄表网络的IPv6网关统一分配,即同一IPv6网关下的所有电表的64位网络前缀都是相同的。相反地,不同的IPv6网关所分配的64位网络前缀均不相同。
考虑到不同的电表所支持的网络组网信道类型可能不同,对于后面的64位接口ID,可由将16位PAN_ID与48位电表地址合并组成。具体地,将16位PAN_ID中预设位数的数据表示所述电表支持的网络组网信道类型,余下位数的数据则表示一随机序列。其中,所述随机序列由对应的IPv6网关生成,而同一IPv6网关生成的随机序列是相同的。
本实施例中,该16位PAN_ID,即一个组网网络的网络标识符,对于不同的组网网络,其PAN_ID不同。本实施例中,该16位PAN_ID 可用于识别不同的抄表网络。示范性地,同一IPv6网关下的电表节点进行通信时,为减少通信报文的长度,可用该16位PAN_ID来表现当前抄表网络。
优选地,如图3所示,可将所述16位PAN_ID中的4位数据表示所述电表支持的网络组网信道类型。进一步可选地,可将16位中的第1位至第4位表示所述网络组网信道类型,故余下的12位随机序列从第5位开始表示。
由于每一电表的MAC地址均有48位,本实施例中,将IPv6地址中64接口ID中的48位电表地址表示为电表的MAC地址。可以理解,对于同一IPv6网关下的所有电表,由于均在同一局域网内,其16位PAN_ID应当是相同的,故可通过各电表的MAC地址来唯一识别。本实施例中,通过上述的地址分配方法可保证各电表的地址不会与其他电表的地址重合,进而保证所有电表的IPv6地址均是唯一的。
其中,各抄表网络的网络组网信道类型的位数可预先约定,通过分配一个预设位数的十六进制数据来表示不同的电表支持的网络组网信道类型。例如,该预设位数可以是3位、4位或5位等等。本实施例中,优选地,将用4位十六进制数来表示该网络组网信道类型。例如,可以用0001表示射频无线载波组网信道,0002表示电力线宽带载波组网信道,0003表示电力线窄带载波组网信道等等。可以理解,具体的分配约定可由本领域技术人员根据实际的网络组网信道的类型及数量等来确定。
本实施例中,所述抄表网络可以为单模组网抄表网络,例如有电力线窄带载波抄表网络、电力线宽带载波抄表网络或射频无线抄表网络等等,其中,该射频无线抄表网络可包括但不限于为Lora无线抄表网络、WiFi无线抄表网络、ZigBee无线抄表网络、蓝牙无线抄表网络或433Mhz无线抄表网络等等。
除单模组网抄表网络外,所述抄表网络还可以是双模或多模组网抄表网络,在双模或多模组网抄表网络中,每一电表均支持至少两种网络组网信道类型。例如有,射频无线加电力线窄带载波抄表网络、低功耗无线加电力线窄带载波抄表网络等等。本实施例中,该多网融合抄表系统可以包括至少两个上述的任意一种抄表网络。
示范性地,如图2所示,以一个包含电表1和电表2的电力线宽带载波抄表网络和一个包含电表5和电表6的射频无线抄表网络为例,分别分配有一个IPv6网关A和IPv6网关B,则有电表1和电表 2的64位网络前缀与16位PAN_ID是相同的,不同之处仅在于48 位电表地址均不相同。电表5和电表6的64位网络前缀与16位 PAN_ID是相同的,但电表1或电表2与电表5或电表6的64位网络前缀是不相同的。因为IPv6网关A和IPv6网关B分别为电力线宽带载波抄表网络和射频无线抄表网络分配了不同的网络地址。
于是,在各IPv6网关为相应的电表分配有IPv6地址后,则主站将通过IPv6协议与所有电表节点进行组网。示范性地,各电表节点可以向主站申请节点注册消息以请求注册并通过对应的IPv6网关转发给主站。在接收到来自主站的确认消息后则表示注册成功,之后该电表节点便可以与主站进行直接通信。例如,主站可以向该电表节点发送抄表命令、其他控制命令等等。
具体地,主站与电表之间的抄表过程主要包括:主站预先存储有目的电表的IPv6地址,当主站发送含有抄表命令的数据报文到目的电表时,可通过IPv6协议向目的电表所对应的IPv6网关进行数据报文转发,故当对应的IPv6网关接收并解析该报文后,可得到目的电表的MAC地址,进而将抄表命令的转发报文再次通过IPv6协议发送到目的电表。其中,IPv6网关与电表之间将采用IPv6协议进行数据报文传输,而不是原集中器与各电表之间的私有通信协议,即在发送数据时,IPv6网关或电表会将在数据链路层传输的MAC帧进行IP数据报文封装,从而可在网络层及以上各层进行IPv6地址传输。
进一步地,考虑到对于同一抄表网络,若包含的电表节点数量超过预设节点阈值或一个IPv6网关的最大管理节点数量,则可以采用多个IPv6网关来同时管理,每个IPv6网关负责部分电表节点。此时,不同的IPv6网关将为各电表分配不同的网络前缀,且各IPv6网关将形成各自的局域网,故16位PAN_ID中的12位区分序列也将不同,但所有电表的4位网络组网信道类型却是相同的。
通过本实施例的多网融合抄表系统通过为各抄表网络中的各电表分配唯一的IPv6地址并通过IPv6协议将所有电表进行组网,可实现各电表与主站之间不需要进行多次协议来回转换的直接访问,可提高通讯效率等。此外,还将电表地址与支持的网络组网信道类型进行 IPv6地址映射,不仅可兼容已支持相应的网络组网信道类型的现有电表,还可增加各电表的IPv6地址的辨识度,从而通过电表的IPv6地址还可以判断出各电表的相关信息等。进一步地,由于主站、IPv6 网关及各电表之间均采用的是统一的IPv6通讯协议,这将大大有利于后续的电表维护以及该抄表系统中的其他设备节点的扩展等等。
实施例2
请参照图4和图5,本实施例提出一种抄表系统的地址分配方法,可应用于上述实施例1的多网融合抄表系统,该抄表系统可包括主站和多个抄表网络,每一抄表网络中包含至少一电表,所述主站用于获取各抄表网络的抄表数据,该方法主要包括:
步骤S10:为每一所述抄表网络对应分配至少一IPv6网关。
步骤S20:由对应的IPv6网关为每一所述电表分配一IPv6地址,其中,每一所述IPv6地址均包括对应电表接入的所述抄表网络的网络地址、支持的网络组网信道类型及电表地址信息。
其中,每一IPv6地址均包括64位网络前缀和64位接口ID,所述64位接口ID包括16位PAN_ID和48位电表地址。在上述步骤 S20中,如图5所示,对应的IPv6网关为各电表分配IPv6地址的过程主要包括以下几个步骤:
步骤S200:对应的IPv6网关将所述64位网络前缀表示所述电表接入的抄表网络的网络地址,其中,所述抄表网络的网络地址由对应的IPv6网关分配。
步骤S210:将所述16位PAN_ID中预设位数的数据表示所述电表支持的网络组网信道类型,余下位数的数据表示一随机序列,其中,所述随机序列由对应的IPv6网关生成。
步骤S220:将所述48位电表地址表示电表的MAC地址。
上述的抄表系统的地址分配方法对应于上述实施例1的多网融合抄表系统中的地址分配方法,上述实施例1中的可选项同样适用于本实施例,在此不再详述。
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图,附图中的模块或流程并不一定是实施本发明实施例所必须的。
本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中,也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块,也可以进一步拆分成多个子模块。
上述本发明序号仅仅为了描述,不代表实施场景的优劣。以上公开的仅为本发明的几个具体实施场景,但是,本发明并非局限于此,任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多网融合抄表系统,其特征在于,包括:主站和多个抄表网络,每一抄表网络中包含至少一电表,所述主站用于获取各抄表网络的抄表数据,其中,
每一所述抄表网络对应分配有至少一IPv6网关;
每一所述电表由对应的IPv6网关分配一IPv6地址,其中,每一所述IPv6地址均包括对应电表接入的抄表网络的网络地址、支持的网络组网信道类型及电表地址信息;
每一所述IPv6地址均包括64位网络前缀和64位接口ID,所述64位接口ID包括16位PAN_ID和48位电表地址;对应的IPv6网关将所述64位网络前缀表示所述电表接入的抄表网络的网络地址。
2.根据权利要求1所述的多网融合抄表系统,其特征在于,所述抄表网络的网络地址由对应的IPv6网关分配;
将所述16位PAN_ID中预设位数的数据表示所述电表支持的网络组网信道类型,余下位数的数据表示一随机序列,其中,所述随机序列由对应的IPv6网关生成;
将所述48位电表地址表示电表的MAC地址。
3.根据权利要求2所述的多网融合抄表系统,其特征在于,将所述16位PAN_ID中的第1位至第4位的数据表示所述电表支持的网络组网信道类型。
4.根据权利要求1所述的多网融合抄表系统,其特征在于,还包括:
若同一所述抄表网络包含的电表数量超过预设节点阈值或对应IPv6网关的最大管理节点数量时,则为所述抄表网络分配至少两个不同的IPv6网关。
5.根据权利要求1所述的多网融合抄表系统,其特征在于,每一分配有IPv6地址的电表向主站发送节点注册消息以请求注册,并在接收到来自所述主站的确认消息后注册成功。
6.根据权利要求1所述的多网融合抄表系统,其特征在于,所述电表与对应的IPv6网关之间通过IPv6协议进行数据报文传输。
7.根据权利要求1所述的多网融合抄表系统,其特征在于,所述抄表网络包括:电力线窄带载波抄表网络、电力线宽带载波抄表网络、射频无线抄表网络、电力线窄带加射频无线抄表网络和电力线宽带加射频无线抄表网络中的至少两种。
8.根据权利要求7所述的多网融合抄表系统,其特征在于,所述射频无线信道包括Lora无线、Wi-Fi无线、ZigBee无线、蓝牙无线或433Mhz无线中的任意一种。
9.一种抄表系统的地址分配方法,其特征在于,所述抄表系统包括主站和多个抄表网络,每一抄表网络中包含至少一电表,所述主站用于获取各抄表网络的抄表数据,所述方法包括:
为每一所述抄表网络对应分配至少一IPv6网关;
由对应的IPv6网关为每一所述电表分配一IPv6地址,其中,每一所述IPv6地址均包括对应电表接入的所述抄表网络的网络地址、支持的网络组网信道类型及电表地址信息;
每一所述IPv6地址均包括64位网络前缀和64位接口ID,所述64位接口ID包括16位PAN_ID和48位电表地址;对应的IPv6网关将所述64位网络前缀表示所述电表接入的抄表网络的网络地址。
10.根据权利要求9所述的抄表系统的地址分配方法,其特征在于,所述抄表网络的网络地址由对应的IPv6网关分配;
将所述16位PAN_ID中预设位数的数据表示所述电表支持的网络组网信道类型,余下位数的数据表示一随机序列,其中,所述随机序列由对应的IPv6网关生成;
将所述48位电表地址表示电表的MAC地址。
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