CN109412211A - 一种实现智能分区故障管理的配电箱系统及其分区管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种实现智能分区管理的配电箱系统及其分区管理方法。对于一定分布空间内的配电箱，本发明可以针对从配电箱到控制中心的物联网传输架构实现智能区域划分，以区域为单位进行配电箱监测指标的上传以及远程控制，便于分布空间内配电箱的整体管理维护；可以将指标异常的配电箱整合至同一区域下，或者将同类控制指令面向的配电箱整合为同一区域，有利于数据统计分析以及对配电箱的管理。

Description

一种实现智能分区故障管理的配电箱系统及其分区管理方法

技术领域

本发明涉及电力技术领域，具体为一种实现智能分区管理的配电箱系统及其分区管理方法。

背景技术

配电柜是电力分配系统的末端设备，负责将上级设备输送的电力能量分配给末级的用电设施，例如照明设备、空调设备、供暖设备、通风设备、通信设备、工业设备等等，适用于用电设施分布较为分散、用电回路数量较少的场合。配电柜一般可安装于楼宇、社区、街道等地点，其外部是金属材料制作的柜体，具有不可燃、牢固、密封的特点。配电柜的柜体内部集中安装开关部件、测量部件、电路保护部件以及各类辅助部件；其中开关部件可以手动或者自动接通或者断开用电回路，实现电力能源分配；测量部件可以监测运行中的各项电力指标以及环境指标，当指标偏离正常范围时发出提示信息；电路保护部件可以在漏电等异常情况下或者在上述指标偏离正常的情况下命令所述开关部件切断用电回路，以保证人员和设备安全；辅助部件可以包括提示灯、散热器等。

随着物联网技术的发展，越来越多的硬件设施实现了物与物之间的信息联通，从而为数据采集分析、异常响应以及设备远程控制建立了基础平台。电力分配系统与人民的生产生活息息相关，为了加强对电力分配系统的监测与管理，特别是为了及时发现和排除异常因素，在发生故障的情况下迅速响应解决，近年来实现电力分配系统内各类设施的物联网化成为了一个主要的发展方向。

对于配电柜来说，可以借助物联网将测量部件获得的各个测量指标上传给负责某一区域范围内电力分配系统维护与管理的控制中心，从而由该控制中心对负责区域内的全部配电柜的运行状态和环境状态进行监控掌握，且在发现异常和故障的情况下及时派出维护人员予以解决。

作为电力分配系统的末端设备，配电柜分布空间广泛且数量众多，不同分布位置处无线信号环境多样化，因此为了低成本、全覆盖、高灵活性地组建某一区域内配电柜与控制中心之间的物联网，可以优先选用分区域无线网络架构，并且，希望该网络架构能够允许区域自主划分，支持区域内通信路径的自主重组。

图1示出了配电箱与控制中心之间的物联网结构示意图，配电箱P1-P9可以基于共同的通信协议而彼此之间进行数据的无线接收和发送，形成配电箱P1-P9当中每个配电箱到控制中心C之间的信息传输路径。通过信息传输路径，将配电箱P1-P9内部的测量部件所采集的指标数据上传给控制中心C，并可以接收控制中心C下发的控制指令，从而根据该指令实现配电箱P1-P9内部开关部件的接通和断开等。

其中，配电箱P1-P9根据其所在的信息传输路径划分为三个区域，P1-P3属于第一区域，P4-P7属于第二区域，P8-P9属于第三区域。其中，每个区域中都具有一个作为区域通信中枢的配电箱，例如第一区域的配电箱P1、第二区域的配电箱P5和第三区域的配电箱P8。区域通信中枢的配电箱P1、P5、P8直接或者间接接收本区域内部其它配电箱传输过来的指标数据，将指标数据进行数据汇总和数据格式重组，形成标准表单，然后上传给控制中心C；区域通信中枢的配电箱P1、P5、P8还负责接收控制中心C下行传输的控制指令，进而将控制指令转发给作为控制目标的其它配电箱。而每个区域内的其它配电箱则将自身的测量部件所采集的指标数据传输给所属区域的区域通信中枢；当某个配电箱无法与作为区域通信中枢的配电箱直接建立通信连接时，例如第二区域的配电箱P7不能与P5直接建立通信连接，则该配电箱P7可以与其通信范围内的本区域其它配电箱—即配电箱P6—建立通信连接，将自身的指标数据发送给作为中转配电箱的P6，进而由P6转发给本区域的区域通信中枢配电箱P5；控制中心C下达给P7的控制指令则同样由区域通信中枢配电箱P5经中转配电箱P6转发至目标配电箱P7。在各个配电箱与控制中心之间，采用分区域的物联网结构，有利于增强网络覆盖、避免通信路径拥塞。

进而，为了实现上文提到的允许区域自主划分、支持区域内通信路径自主重组的特性，在控制中心C所负责的范围内，区域的划分以及作为区域通信中枢的配电箱的选择，是由全部配电箱通过协商而自主配置的，并且接受调整。在分区过程中，按照预先定义的标准，从配电箱中选定作为初始区域通信中枢的配电箱；被选中的初始区域通信中枢对外广播消息，提供自身的接入方式；其它的配电箱根据收到的广播消息决定接入哪个初始区域通信中枢，即决定加入哪个区域；如果某个配电箱只接收到一个初始区域通信中枢的广播消息，则自然与该初始区域通信中枢建立通信连接；反之，如果某个配电箱接到两个以上的初始区域通信中枢的广播消息时，可以通过比较信号强度或者其它参数来决定与哪个初始区域通信中枢建立连接；配电箱向其选择的初始区域通信中枢回复确认消息；此后，配电箱与作为初始区域通信中枢的配电箱进行必要的协商通信，然后二者之间可以进行数据传输。对于区域内通信路径自主重组，可以用多种方式实现，例如建立轮换机制，使区域内部能够与控制中心C通信的配电箱轮流成为区域通信中枢，分担通信负荷；又例如，分区和通信路径的自主重组重复动态更新，例如，配电箱能够从某一区域跳转至其它区域；又例如，如果一个区域的区域通信中枢失效，则需要重新选择区域通信中枢。

然而，现有技术中配电箱与控制中心之间的分区域、支持自动重组的物联网架构也相应增加了数据传输的时延，以及降低了物联网区域结构的稳定性。

首先，由于定期执行区域重组以及中枢轮换，在这一过程中需要配电箱之间的多轮协商，在协商期间有效的指标数据和控制指令不能传输，因此增大了传输的延迟；特别是如果指标数据反映了配电箱异常状态，或者涉及重要的下行指令，则因上述协商过程而引入不必要的延迟是不允许的。

其次，另一方面，自主化的区域划分和通信路径重组也导致对配电箱数据管理的分散化，例如，对于存在指标异常的两个配电箱，特别是异常指标类似的两个配电箱，或者是同类型控制指令所针对的两个配电箱，如果它们处于不同的区域内，则会分别以不同的通信路径进行数据和指令的上下行通信，这样给数据统计分析、配电箱状态追踪、故障维护都会带来困难，不利于对配电箱进行统一的管理和维护。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的上述需求，本发明提供了一种实现智能分区管理的配电箱系统及其分区管理方法。对于一定分布空间内的配电箱，本发明可以针对从配电箱到控制中心的物联网传输架构实现智能区域划分，以区域为单位进行配电箱监测指标的上传以及远程控制，便于分布空间内配电箱的整体管理维护；配电箱的区域划分可以自主实现，提高了对信号环境的适应性，增强了通信路径灵活性，提高了覆盖率和通信效率；并且具有区域动态更新机制，可以实现异常指标的无延迟上传，可以将指标异常（特别是同类型指标异常）的配电箱整合至同一区域下，或者将同类控制指令面向的配电箱整合为同一区域，有利于数据统计分析以及对配电箱的管理。

（二）技术方案

本发明所述的实现智能分区故障管理的配电箱系统，包括分布于预定空间范围内的一定数量的配电箱以及控制中心；

所述配电箱彼此定期通过协商通信自主划分为若干区域，并且通过所述协商通信在每个区域选取一个作为区域通信中枢的配电箱，所述作为区域通信中枢的配电箱直接或者间接接收本区域内部其它配电箱传输过来的指标数据，将指标数据进行数据汇总和数据格式重组，形成标准表单，然后上传给控制中心；

所述控制中心通过所述作为区域通信中枢的配电箱接收每个区域内的各个配电箱的指标数据，并且通过所述作为区域通信中枢的配电箱向每个区域内的各个配电箱下达控制指令；

并且，在至少一个所述配电箱的指标数据处于某一预定类型的异常状态下，或者控制中心向至少一个所述配电箱发送某一预定类型的控制指令的情况下，通过所述协商通信自主划分的所述区域包括同类型管理区域，所述同类型管理区域内的配电箱的指标数据均具有所述预定类型的异常状态，或者同类型管理区域内的配电箱均从所述控制中心接收所述预定类型的控制指令。

优选的是，通过所述协商通信自主划分的所述区域还包括普通区域，所述普通区域内的配电箱不包含指标数据具有所述预定类型的异常状态的配电箱，也不包含从所述控制中心接收所述预定类型的控制指令的配电箱。

优选的是，通过所述协商通信自主划分的所述区域还包括过渡区域，所述过渡区域的配电箱包括指标数据具有所述预定类型的异常状态的配电箱或者从所述控制中心接收所述预定类型的控制指令的配电箱，以及作为区域通信中枢的配电箱，所述区域通信中枢的配电箱的指标数据不具有所述预定类型的异常状态，且不从所述控制中心接收所述预定类型的控制指令。

优选的是，所述配电箱包括柜体、开关部件、测量部件、电路保护部件、辅助部件、物联网通信部件以及区域配置单元；其中，所述开关部件、测量部件、电路保护部件、辅助部件、物联网通信部件以及区域配置单元安装在所述柜体内；所述开关部件用于手动或者自动接通或者断开接入至所述配电箱的用电回路；所述测量部件用于监测配电柜运行中的各项电力指标以及环境指标，当指标偏离正常范围时发出提示信息；所述电路保护部件用于在上述指标偏离正常范围的情况下命令所述开关部件切断用电回路；所述辅助部件包括：配电箱的指示灯、散热部件、柜门开闭锁、监视摄像机、柜门报警器等；所述物联网通信部件用于基于通信协议与其它配电箱的物联网通信部件或者控制中心进行无线数据传输，从而收发所述指标数据以及控制指令，以及与其它配电箱之间进行所述协商通信；所述区域配置单元用于登记配电箱所属区域的区域登记信息，以及计算在所述协商通信过程中用于选定区域通信中枢的参考值。

优选的是，所述区域配置单元具体包括：区域登记模块，用于建立和更新记录区域登记信息的列表，所述区域登记信息包括配电箱所属区域的区域名、区域类型、区域内包含的全部配电箱的ID、作为区域通信中枢的配电箱的ID、以及分配给每个配电箱的通信帧时段；参考值计算模块，用于根据本配电箱的指标数据异常状态、控制指令接收状态、通信信号强度计算本配电箱对应的所述参考值。

本发明进而提供了一种配电箱的分区管理方法，其特征在于，包括：

初始分区步骤，从分布于预定空间范围内的一定数量的配电箱中选定作为初始区域通信中枢的配电箱；被选中作为初始区域通信中枢的配电箱对外广播消息；其它的配电箱根据收到的广播消息，选择接入哪个初始区域通信中枢的配电箱；所述其它的配电箱向其选择的作为初始区域通信中枢的配电箱回复确认消息，从而加入该初始区域通信中枢的配电箱所在的区域；

协商通信步骤，每个所述区域内的配电箱之间通过协商通信，定期从区域内的配电箱当中选取作为区域通信中枢的配电箱，并且由被选取作为区域通信中枢的配电箱对外广播消息，使其它配电箱根据收到的广播消息，选择加入哪个区域通信中枢的配电箱所在的区域；

分区传输步骤，由作为区域通信中枢的配电箱直接或者间接接收本区域内部其它配电箱传输过来的指标数据，将指标数据进行数据汇总和数据格式重组，形成标准表单，然后上传给控制中心；

同类型确定步骤，针对每个区域，确定指标数据处于某一预定类型的异常状态下的配电箱，或者确定从控制中心接收某一预定类型的控制指令的配电箱；

异常数据以及控制指令传输步骤，由指标数据处于某一预定类型的异常状态下的配电箱向作为其所在区域的区域通信中枢的配电箱上传所述指标数据，并由该作为区域通信中枢的配电箱向控制中心上传所述异常状态的指标数据；或者，由作为区域通信中枢的配电箱从所述控制中心接收所述预定类型的控制指令，并传输给控制指令所针对的配电箱；

区域过渡步骤，在所述异常数据以及控制指令传输步骤之后，由所述作为区域通信中枢的配电箱向所在区域内的配电箱广播分区整合消息；区域内的配电箱响应所述分区整合消息，在其指标数据处于所述预定类型的异常状态下，或者接收所述控制中心发送的所述预定类型的控制指令的情况下，则保持其归属在当前区域；当区域内的配电箱不存在所述预定类型的异常状态且未从所述控制中心接收预定类型的控制指令的情况下，退出其归属的当前区域；

中枢更新步骤，在所述区域过渡步骤执行之后，每个区域内的配电箱之间通过协商通信，为所述区域重新确定作为区域通信中枢的配电箱，并建立作为区域通信中枢的配电箱与控制中心的数据通信；由重新确定作为区域通信中枢的配电箱向所属区域内的配电箱发送广播消息，所属区域内的配电箱响应所述广播消息，而检测是否存在所述预定义类型异常状态；在不存在所述预定类型的异常状态且未从所述控制中心接收预定类型的控制指令的情况下，配电箱退出其归属的当前区域；在其指标数据处于所述预定类型的异常状态下，或者接收所述控制中心发送的所述预定类型的控制指令的情况下，则保持其归属在当前区域；

区域合并步骤，在中枢更新步骤之后，将配电箱的指标数据具有所述预定类型的异常状态，或者配电箱从所述控制中心接收所述预定类型的控制指令的区域合并为同类型管理区域。

优选的是，所述中枢更新步骤中，在建立与作为区域通信中枢的配电箱的连接之前，所述配电箱与此前作为区域通信中枢的配电箱保持连接并进行数据传输。

优选的是，所述中枢更新步骤中，区域中的每个配电箱计算自身的参考值，并向区域中的其它配电箱广播所述参考值；区域中的每个配电箱比较自身的参考值与接收到的区域中其它配电箱的参考值，当自身的参考值最大时，该配电箱作为新的区域通信中枢。

进一步优选的是，区域中的每个配电箱根据本配电箱的以下参数计算所述参考值：本配电箱的指标数据异常状态、控制指令接收状态、通信信号强度。

优选的是，所述配电箱建立和更新记录区域登记信息的列表，所述区域登记信息包括配电箱所属区域的区域名、区域类型、区域内包含的全部配电箱的ID、作为区域通信中枢的配电箱的ID、以及分配给每个配电箱的通信帧时段。

（三）有益效果

可见，本发明提供了一种实现智能分区管理的配电箱系统及其分区管理方法。对于一定分布空间内的配电箱，本发明可以针对从配电箱到控制中心的物联网传输架构实现智能区域划分，以区域为单位进行配电箱监测指标的上传以及远程控制，便于分布空间内配电箱的整体管理维护；配电箱的区域划分可以自主实现，提高了对信号环境的适应性，增强了通信路径灵活性，提高了覆盖率和通信效率；并且具有区域动态更新机制，可以实现异常指标的无延迟上传，可以将指标异常（特别是同类型指标异常）的配电箱整合至同一区域下，或者将同类控制指令面向的配电箱整合为同一区域，有利于数据统计分析以及对配电箱的管理。

附图说明

图1为背景技术中配电箱与控制中心的物联网结构示意图；

图2为本发明所述实现智能分区故障管理的配电箱系统的整体结构示意图；

图3为本发明所述配电箱的整体结构示意图；

图4为本发明中配电箱分区管理的方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图2所示，本发明所述的实现智能分区故障管理的配电箱系统，其特征在于，包括分布于预定空间范围内的一定数量的配电箱P1-P9以及控制中心C。

其中，如图2的虚线框所示，所述配电箱P1-P9彼此定期通过协商通信自主划分为若干区域，并且通过所述协商通信在每个区域选取一个作为区域通信中枢的配电箱，例如P1、P5、P8。所述作为区域通信中枢的配电箱P1、P5、P8直接或者间接接收本区域内部其它配电箱传输过来的指标数据，将指标数据进行数据汇总和数据格式重组，形成标准表单，然后上传给控制中心C；所述控制中心C通过所述作为区域通信中枢的配电箱P1、P5、P8接收每个区域内的各个配电箱的指标数据，并且通过所述作为区域通信中枢的配电箱P1、P5、P8向每个区域内的各个配电箱下达控制指令。

如图3所示，每个所述配电箱包括：柜体301、开关部件302、测量部件303、电路保护部件304、辅助部件305、物联网通信部件306以及区域配置单元307。其中，开关部件302、测量部件303、电路保护部件304、辅助部件305、物联网通信部件306以及区域配置单元307安装在所述柜体内；所述开关部件302用于手动或者自动接通或者断开接入至所述配电箱的用电回路；所述测量部件303用于监测配电柜运行中的各项电力指标以及环境指标，当指标偏离正常范围时发出提示信息；所述电路保护部件304用于在上述指标偏离正常范围的情况下命令所述开关部件302切断用电回路；所述辅助部件305包括：配电箱的指示灯、散热部件、柜门开闭锁、监视摄像机、柜门报警器等；所述物联网通信部件306用于基于通信协议与其它配电箱的物联网通信部件或者控制中心进行无线数据传输，从而收发所述指标数据以及控制指令，以及与其它配电箱之间进行所述协商通信；所述区域配置单元307用于登记配电箱所属区域的区域登记信息，以及计算在所述协商通信过程中用于选定区域通信中枢的参考值。其中，所述区域配置单元307具体包括：区域登记模块307A，用于建立和更新记录区域登记信息的列表，所述区域登记信息包括配电箱所属区域的区域名、区域类型、区域内包含的全部配电箱的ID、作为区域通信中枢的配电箱的ID、以及分配给每个配电箱的通信帧时段；参考值计算模块307B，用于根据本配电箱的指标数据异常状态、控制指令接收状态、通信信号强度计算本配电箱对应的所述参考值。

通过协商通信，配点箱自主划分的区域可以包括普通区域、同类型管理区域和过渡区域三种类型。其中，当全部配电箱的指标数据均不具有所述预定类型的异常状态，并且所述控制中心也没有面向这些配电箱中的任何一个下达预定类型的控制指令（例如断开回路的控制指令），也即这些配电箱都处于正常工作状态下的时候，则配电箱通过协商通信划分的区域均为普通区域，按照正常的方式通过每个区域的区域通信中枢进行指标数据的上行传输以及控制指令的下行传输。当全部配电箱中的至少一个的指标数据处于某一预定类型的异常状态下，或者控制中心向至少一个所述配电箱发送某一预定类型的控制指令（例如断开回路的控制指令）的情况下，通过一轮或者多轮所述协商通信，使配电箱自主划分出来的所述区域当中包括同类型管理区域，所述同类型管理区域内的配电箱的指标数据均具有所述预定类型的异常状态，或者同类型管理区域内的配电箱均从所述控制中心接收所述预定类型的控制指令，从而，控制中心可以面向该同类型管理区域实施统一的数据采集、分析与指令控制，简化了数据采集和控制过程，提高了管理效率。并且，在从普通区域到同类型管理区域的过渡阶段，通过所述协商通信自主划分的所述区域还包括过渡区域，所述过渡区域的配电箱包括指标数据具有所述预定类型的异常状态的配电箱或者从所述控制中心接收所述预定类型的控制指令的配电箱，以及作为区域通信中枢的配电箱，所述区域通信中枢的配电箱的指标数据不具有所述预定类型的异常状态，且不从所述控制中心接收所述预定类型的控制指令。

如图4所示，下面具体介绍本发明中配电箱分区管理的方法。

本发明的分区管理方法包括初始分区步骤，从分布于预定空间范围内的一定数量的配电箱中选定作为初始区域通信中枢的配电箱；被选中作为初始区域通信中枢的配电箱对外广播消息；其它的配电箱根据收到的广播消息，选择接入哪个初始区域通信中枢的配电箱；所述其它的配电箱向其选择的作为初始区域通信中枢的配电箱回复确认消息，从而加入该初始区域通信中枢的配电箱所在的区域。

协商通信步骤，每个所述区域内的配电箱之间通过协商通信，定期从区域内的配电箱当中选取作为区域通信中枢的配电箱，例如，可以基于轮换顺序从区域的配电箱当中依次选取作为区域通信中枢的配电箱。并且，由被选取作为区域通信中枢的配电箱对外广播消息，使其它配电箱根据收到的广播消息，选择加入哪个区域通信中枢的配电箱所在的区域。如果某个配电箱接到两个以上的区域通信中枢的广播消息时，可以通过比较信号强度或者其它参数（例如区域通信中枢的可用空闲带宽）来决定与哪个区域通信中枢建立连接；配电箱向区域通信中枢回复确认消息。此后，配电箱与作为区域通信中枢的配电箱进行必要的协商通信，例如区域通信中枢可以用时分复用的方式与区域内的配电箱依次通信，故而可以通过协商为每个配电箱分配其通信时帧，然后二者之间可以进行数据传输。

分区传输步骤，由作为区域通信中枢的配电箱直接或者间接接收本区域内部其它配电箱传输过来的指标数据，将指标数据进行数据汇总和数据格式重组，形成标准表单，然后上传给控制中心。

同类型确定步骤，针对每个区域，确定指标数据处于某一预定类型的异常状态下的配电箱，或者确定从控制中心接收某一预定类型的控制指令的配电箱。对于每个区域的区域通信中枢的配电箱来说，当从本区域的其它配电箱中接收到的指标数据中检测到上述预定类型的异常状态，或者从控制中心接收到的面向本区域配电箱的控制指令中检测出所述预定类型的控制指令，则启动同类型确定步骤，通过本步骤启动后续的传输和区域协商更新处理。

异常数据以及控制指令传输步骤，由指标数据处于某一预定类型的异常状态下的配电箱向作为其所在区域的区域通信中枢的配电箱上传所述指标数据，并由该作为区域通信中枢的配电箱向控制中心上传所述异常状态的指标数据；或者，由作为区域通信中枢的配电箱从所述控制中心接收所述预定类型的控制指令，并传输给控制指令所针对的配电箱。从而，在同类型确定步骤之后，优先保证指标数据的上行传输以及控制指令的下行，必要的情况下，所述区域通信中枢的配电箱可以中断正在进行的通信而实现异常数据以及控制指令传输。

区域过渡步骤，在所述异常数据以及控制指令传输步骤之后，由所述作为区域通信中枢的配电箱向所在区域内的配电箱广播分区整合消息；区域内的配电箱响应所述分区整合消息，在其指标数据处于所述预定类型的异常状态下，或者接收所述控制中心发送的所述预定类型的控制指令的情况下，则保持其归属在当前区域；当区域内的配电箱不存在所述预定类型的异常状态且未从所述控制中心接收预定类型的控制指令的情况下，退出其归属的当前区域；退出的配电箱可以在下一轮的协商通信期间根据其它作为区域通信中枢的配电箱广播的消息而加入其它区域。显然，通过区域过渡步骤后，可以形成所述同类型管理区域或者所述过渡区域。对于同类型管理区域，该区域内的配电箱（包括区域通信中枢的配电箱）的指标数据均具有所述预定类型的异常状态，或者同类型管理区域内的配电箱均从所述控制中心接收所述预定类型的控制指令。或者，对于过渡区域，该区域的配电箱包括指标数据具有所述预定类型的异常状态的配电箱或者从所述控制中心接收所述预定类型的控制指令的配电箱，以及作为区域通信中枢的配电箱，所述区域通信中枢的配电箱的指标数据不具有所述预定类型的异常状态，且不从所述控制中心接收所述预定类型的控制指令。

中枢更新步骤，在所述区域过渡步骤执行之后，每个区域内的配电箱之间通过协商通信，为所述区域重新确定作为区域通信中枢的配电箱，并建立作为区域通信中枢的配电箱与控制中心的数据通信。所述中枢更新步骤中，区域中的每个配电箱计算自身的参考值，并向区域中的其它配电箱广播所述参考值；区域中的每个配电箱比较自身的参考值与接收到的区域中其它配电箱的参考值，当自身的参考值最大时，该配电箱作为新的区域通信中枢。区域中的每个配电箱根据本配电箱的以下参数计算所述参考值：本配电箱的指标数据异常状态、控制指令接收状态、通信信号强度。为上述参数分配各自的权重值W1-W3,从而形成如下公式：

PR=W1*N+W2*S+W3*D；

并且，是否存在所述预定类型的指标数据异常状态N的权重值W1和是否接收预定类型的控制指令S的权重值W2大于通信信号强度D的权重值W3。因而人，对于过渡区域来说，当前的区域通信中枢的配电箱不存在预定类型的指标数据异常状态且不存在预定类型的控制指令，则N、S=0；对于区域内存在预定类型指标数据异常状态或者预定类型控制指令的配电箱，则S或者N=1；由于权重值W1,W2取值大，因而除非其它配电箱具有信号强度过弱的缺陷，否则其它配电箱的参考值PR将必然会大于当前区域通信中枢的参考值PR，即对于过渡区域来说，其它配电箱有相当大的可能会成为新的区域通信中枢。由重新确定作为区域通信中枢的配电箱向所属区域内的配电箱发送广播消息，所属区域内的配电箱响应所述广播消息，而检测是否存在所述预定义类型异常状态；在不存在所述预定类型的异常状态且未从所述控制中心接收预定类型的控制指令的情况下，配电箱退出其归属的当前区域；在其指标数据处于所述预定类型的异常状态下，或者接收所述控制中心发送的所述预定类型的控制指令的情况下，则保持其归属在当前区域。因此，通过中枢更新步骤，过渡区域将逐步被转化为所述同类型管理区域。所述中枢更新步骤中，在建立与作为区域通信中枢的配电箱的连接之前，所述配电箱与此前作为区域通信中枢的配电箱保持连接并进行数据传输。

区域合并步骤，在中枢更新步骤之后，将配电箱的指标数据具有所述预定类型的异常状态，或者配电箱从所述控制中心接收所述预定类型的控制指令的区域合并为同类型管理区域。

可见，本发明提供了一种实现智能分区管理的配电箱系统及其分区管理方法。对于一定分布空间内的配电箱，本发明可以针对从配电箱到控制中心的物联网传输架构实现智能区域划分，以区域为单位进行配电箱监测指标的上传以及远程控制，便于分布空间内配电箱的整体管理维护；配电箱的区域划分可以自主实现，提高了对信号环境的适应性，增强了通信路径灵活性，提高了覆盖率和通信效率；并且具有区域动态更新机制，可以实现异常指标的无延迟上传，可以将指标异常（特别是同类型指标异常）的配电箱整合至同一区域下，或者将同类控制指令面向的配电箱整合为同一区域，有利于数据统计分析以及对配电箱的管理。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种实现智能分区故障管理的配电箱系统，其特征在于，包括分布于预定空间范围内的一定数量的配电箱以及控制中心；

所述配电箱彼此定期通过协商通信自主划分为若干区域，并且通过所述协商通信在每个区域选取一个作为区域通信中枢的配电箱，所述作为区域通信中枢的配电箱直接或者间接接收本区域内部其它配电箱传输过来的指标数据，将指标数据进行数据汇总和数据格式重组，形成标准表单，然后上传给控制中心；

所述控制中心通过所述作为区域通信中枢的配电箱接收每个区域内的各个配电箱的指标数据，并且通过所述作为区域通信中枢的配电箱向每个区域内的各个配电箱下达控制指令；

并且，在至少一个所述配电箱的指标数据处于某一预定类型的异常状态下，或者控制中心向至少一个所述配电箱发送某一预定类型的控制指令的情况下，通过所述协商通信自主划分的所述区域包括同类型管理区域，所述同类型管理区域内的配电箱的指标数据均具有所述预定类型的异常状态，或者同类型管理区域内的配电箱均从所述控制中心接收所述预定类型的控制指令。

2.根据权利要求1所述实现智能分区故障管理的配电箱系统，其特征在于，通过所述协商通信自主划分的所述区域还包括普通区域，所述普通区域内的配电箱不包含指标数据具有所述预定类型的异常状态的配电箱，也不包含从所述控制中心接收所述预定类型的控制指令的配电箱。

3.根据权利要求2所述实现智能分区故障管理的配电箱系统，其特征在于，通过所述协商通信自主划分的所述区域还包括过渡区域，所述过渡区域的配电箱包括指标数据具有所述预定类型的异常状态的配电箱或者从所述控制中心接收所述预定类型的控制指令的配电箱，以及作为区域通信中枢的配电箱，所述区域通信中枢的配电箱的指标数据不具有所述预定类型的异常状态，且不从所述控制中心接收所述预定类型的控制指令。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述实现智能分区故障管理的配电箱系统，其特征在于，所述配电箱包括柜体、开关部件、测量部件、电路保护部件、辅助部件、物联网通信部件以及区域配置单元；其中，所述开关部件、测量部件、电路保护部件、辅助部件、物联网通信部件以及区域配置单元安装在所述柜体内；所述开关部件用于手动或者自动接通或者断开接入至所述配电箱的用电回路；所述测量部件用于监测配电柜运行中的各项电力指标以及环境指标，当指标偏离正常范围时发出提示信息；所述电路保护部件用于在上述指标偏离正常范围的情况下命令所述开关部件切断用电回路；所述辅助部件包括：配电箱的指示灯、散热部件、柜门开闭锁、监视摄像机、柜门报警器；所述物联网通信部件用于基于通信协议与其它配电箱的物联网通信部件或者控制中心进行无线数据传输，从而收发所述指标数据以及控制指令，以及与其它配电箱之间进行所述协商通信；所述区域配置单元用于登记配电箱所属区域的区域登记信息，以及计算在所述协商通信过程中用于选定区域通信中枢的参考值。

5.根据权利要求4所述实现智能分区故障管理的配电箱系统，其特征在于，所述区域配置单元具体包括：区域登记模块，用于建立和更新记录区域登记信息的列表，所述区域登记信息包括配电箱所属区域的区域名、区域类型、区域内包含的全部配电箱的ID、作为区域通信中枢的配电箱的ID、以及分配给每个配电箱的通信帧时段；参考值计算模块，用于根据本配电箱的指标数据异常状态、控制指令接收状态、通信信号强度计算本配电箱对应的所述参考值。

6.一种配电箱的分区管理方法，其特征在于，包括：

初始分区步骤，从分布于预定空间范围内的一定数量的配电箱中选定作为初始区域通信中枢的配电箱；被选中作为初始区域通信中枢的配电箱对外广播消息；其它的配电箱根据收到的广播消息，选择接入哪个初始区域通信中枢的配电箱；所述其它的配电箱向其选择的作为初始区域通信中枢的配电箱回复确认消息，从而加入该初始区域通信中枢的配电箱所在的区域；

协商通信步骤，每个所述区域内的配电箱之间通过协商通信，定期从区域内的配电箱当中选取作为区域通信中枢的配电箱，并且由被选取作为区域通信中枢的配电箱对外广播消息，使其它配电箱根据收到的广播消息，选择加入哪个区域通信中枢的配电箱所在的区域；

分区传输步骤，由作为区域通信中枢的配电箱直接或者间接接收本区域内部其它配电箱传输过来的指标数据，将指标数据进行数据汇总和数据格式重组，形成标准表单，然后上传给控制中心；

同类型确定步骤，针对每个区域，确定指标数据处于某一预定类型的异常状态下的配电箱，或者确定从控制中心接收某一预定类型的控制指令的配电箱；

异常数据以及控制指令传输步骤，由指标数据处于某一预定类型的异常状态下的配电箱向作为其所在区域的区域通信中枢的配电箱上传所述指标数据，并由该作为区域通信中枢的配电箱向控制中心上传所述异常状态的指标数据；或者，由作为区域通信中枢的配电箱从所述控制中心接收所述预定类型的控制指令，并传输给控制指令所针对的配电箱；

区域过渡步骤，在所述异常数据以及控制指令传输步骤之后，由所述作为区域通信中枢的配电箱向所在区域内的配电箱广播分区整合消息；区域内的配电箱响应所述分区整合消息，在其指标数据处于所述预定类型的异常状态下，或者接收所述控制中心发送的所述预定类型的控制指令的情况下，则保持其归属在当前区域；当区域内的配电箱不存在所述预定类型的异常状态且未从所述控制中心接收预定类型的控制指令的情况下，退出其归属的当前区域；

中枢更新步骤，在所述区域过渡步骤执行之后，每个区域内的配电箱之间通过协商通信，为所述区域重新确定作为区域通信中枢的配电箱，并建立作为区域通信中枢的配电箱与控制中心的数据通信；由重新确定作为区域通信中枢的配电箱向所属区域内的配电箱发送广播消息，所属区域内的配电箱响应所述广播消息，而检测是否存在所述预定义类型异常状态；在不存在所述预定类型的异常状态且未从所述控制中心接收预定类型的控制指令的情况下，配电箱退出其归属的当前区域；在其指标数据处于所述预定类型的异常状态下，或者接收所述控制中心发送的所述预定类型的控制指令的情况下，则保持其归属在当前区域；

区域合并步骤，在中枢更新步骤之后，将配电箱的指标数据具有所述预定类型的异常状态，或者配电箱从所述控制中心接收所述预定类型的控制指令的区域合并为同类型管理区域。

7.根据权利要求6所述的配电箱的分区管理方法，其特征在于，所述中枢更新步骤中，在建立与作为区域通信中枢的配电箱的连接之前，所述配电箱与此前作为区域通信中枢的配电箱保持连接并进行数据传输。

8.根据权利要求7所述的配电箱的分区管理方法，其特征在于，所述中枢更新步骤中，区域中的每个配电箱计算自身的参考值，并向区域中的其它配电箱广播所述参考值；区域中的每个配电箱比较自身的参考值与接收到的区域中其它配电箱的参考值，当自身的参考值最大时，该配电箱作为新的区域通信中枢。

9.根据权利要求8所述的配电箱的分区管理方法，其特征在于，区域中的每个配电箱根据本配电箱的以下参数计算所述参考值：本配电箱的指标数据异常状态、控制指令接收状态、通信信号强度。

10.根据权利要求9所述的配电箱的分区管理方法，其特征在于，所述配电箱建立和更新记录区域登记信息的列表，所述区域登记信息包括配电箱所属区域的区域名、区域类型、区域内包含的全部配电箱的ID、作为区域通信中枢的配电箱的ID、以及分配给每个配电箱的通信帧时段。