CN109637107B

CN109637107B - 一种信息传输系统和方法

Info

Publication number: CN109637107B
Application number: CN201910086952.2A
Authority: CN
Inventors: 郑晓东; 安学清; 王永乐; 卢守信; 孙建锋
Original assignee: Beijing Yingtuo Runda Electric Technology Co ltd
Current assignee: Beijing Yingtuo Runda Electric Technology Co ltd
Priority date: 2019-01-29
Filing date: 2019-01-29
Publication date: 2020-11-10
Anticipated expiration: 2039-01-29
Also published as: CN109637107A

Abstract

本发明公开了一种信息传输系统和方法，该系统包括：至少三个通信节点；各所述通信节点之间串行级联，每个所述通信节点中均包括一个433MHz无线子模块，位于串行末端位置的末端通信节点还包括一个GPRS通信子模块；所述通信节点，用于在检测到信息传播条件时，在匹配的信息发送时间下，根据通信节点类型，使用无线通信模块中的对应子模块将匹配的传输内容向至少一个相邻通信节点或者其他外网设备进行传输。本发明实施例的技术方案，通过设置多个433MHz无线子模块和一个GPRS通信子模块，保证了各通信节点之间的数据传输，也保证了该信息输出系统与外网设备的通讯，同时减小了各通信节点的静态功耗，降低了通信成本。

Description

一种信息传输系统和方法

技术领域

本发明实施例涉通信技术领域，尤其涉及一种信息传输系统和方法。

背景技术

随着科技的不断进步，各种各样的用电设备出现在人们的视野中，而设备的运转离不开电力的供应，作为电力输送领域的一个重要研究方向，对于供电线路故障的检测以及定位也就有了更高的要求。

目前的电力系统中，以10KV配网架空线路为例，同一个母线上设置有多个故障指示器，而每个故障指示器包含了一个汇集单元以及至少三个采集单元，其中，每个汇集单元均包括一个GPRS模块，通过GPRS模块与主站进行点对点通讯，进而确定故障信息的位置。

然而，GPRS模块在一天之中有效通讯时间不超过5分钟，因此大多数时间处于静态模式下，其静态功耗极高，如果不能保证低取电的情况下连续工作，往往会造成故障指示器离线，从而失去故障监测功能；同时，每个GPRS都需要内置电网专网卡，成本极高，大大增加了电路故障的监测成本。

发明内容

本发明实施例提供了一种信息传输系统和方法，以保证在低功耗下准确的获取各通信节点的数据。

第一方面，本发明实施例提供了一种信息传输系统，包括：至少三个通信节点；

各所述通信节点之间串行级联，每个所述通信节点中均包括无线通信模块，所述无线通信模块中包括一个433MHz无线子模块，其中，位于串行末端位置的末端通信节点中，所述无线通信模块还包括一个GPRS通信子模块，其中：

所述通信节点，用于在检测到信息传播条件时，确定与所述信息传播条件匹配的信息发送时间；在所述信息发送时间下，根据通信节点类型，使用无线通信模块中的对应子模块将匹配的传输内容向至少一个相邻通信节点或者其他外网设备进行传输。

第二方面，本发明实施例提供了一种信息传输方法，应用于本发明任意实施例中的信息传输系统中，包括：

通信节点在检测到信息传播条件时，确定与所述信息传播条件匹配的信息发送时间；

所述通信节点在所述信息发送时间下，根据通信节点类型，使用无线通信模块中的对应子模块将匹配的传输内容向至少一个相邻通信节点或者其他外网设备进行传输。

本发明实施例的技术方案，通过设置的多个433MHz无线子模块和一个GPRS通信子模块，利用433HMz无线子模块完成了信息传输系统内部的数据传输，将所有通信节点的数据汇总到末端通信节点中，再由末端通信节点中的GPRS通信子模块将数据发送至其它外部设备，既保证了各通信节点之间的数据传输，也保证了该信息输出系统与外网设备的通讯，减小了各通信节点的静态功耗，也大大降低了通信成本。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种信息传输系统的结构框图；

图2是本发明实施例二提供的一种信息传输方法的流程图；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种信息传输系统的结构框图，该系统包括：至少三个通信节点；

各所述通信节点之间串行级联，串行级联是将两个以上的设备或装置通过串联的方式连接起来，从而起到扩容的效果；每个所述通信节点中均包括无线通信模块，所述无线通信模块中包括一个433MHz无线子模块，其中，位于串行末端位置的末端通信节点中，所述无线通信模块还包括一个GPRS通信子模块。

433MHz无线子模块，即工作频率在433MHz的数据发射和接收模块，是利用高频射频技术，高速传输数据信号，并对无线传输的数据进行打包、检错、纠错处理的一种无线模块，同时，该模块适合于大多数环境下使用，尤其可以适应恶劣条件下进行通讯，例如，当环境温度在-25度至+85度之间时，依然可以保持极高的精度。

GPRS通信子模块，是利用高性能工业级无线模块及嵌入式处理器，以实时操作系统作为软件支撑平台，内嵌TCP/IP协议，提供高速数据传输的一种无线模块，利用GPRS技术，通信范围几乎覆盖了所有区域。

在本发明实施例中，可选的，所述信息传输系统配置于一条输电线路上，各所述通信节点为故障指示器，所述433MHz无线子模块或者所述GPRS通信子模块配置于所述故障指示器中的汇集单元上。

故障指示器是一种安装在输电线上指示故障电流的装置，通过检测空间电场电位梯度来检测电压，通过电磁感应检测线路电流，并具有故障判别、故障状态指示及信号输出和自动延时复位控制等功能。故障指示器在输电线路沿线装设，一旦线路发生故障，例如，检测到短路电流通过，故障指示器便显示出故障标志牌，工作人员沿线巡视，靠近输电主站侧至故障点之前的故障指示器都出现故障标志牌，故障点以后的故障指示器都不出现故障标志牌，即可判断，故障点便在最后一个故障标志牌点与其后第一个非故障标志牌点之间。

每个故障指示器包括一个汇集单元和多个采集单元；采集单元用于实时获取输电线路的各种数据，例如，电流数据、电压数据和温度数据等，并将数据发送给汇集单元；汇集单元用于接收采集单元发送的数据，进行数据汇总、故障分析以及与其它汇集单元或输电主站的通信。

在本发明实施例中，可选的，所述信息传播条件包括下述至少一项：本地检测出的输电线路上的故障指示信号、本地定时触发的数据上报指令、以及其他通信节点或者外网设备发送的下行数据召回指令。以上述配置在输电线路上的信息传输系统为例，当各故障指示器检测出来输电线路上存在故障时，由各故障指示器发起，将故障指示信号主动上报给输电主站；数据上报指令，是定时由各故障指示器发起的，将采集到的数据主动上报给输电主站的指令；下行数据召回指令，是由输电主站发起的，各故障指示器接收到该召回指令后，被动的将采集到的数据上报给输电主站。

特别的，配置在输电线路上的信息传输系统，下行总召数据和定时触发的上报数据均包含了遥测信息和遥信信息。遥测信息，即远程测量信息，包括了输电线路的运行参数，例如，输电线的电压、电流、功率、电池电压、温度、负荷电流、场强、电池电压等信息；遥信信息，即远程信号信息，包括了各种保护和开关量，例如，是否有负荷或者场强、故障、欠压告警、温度异常等信息。

在上述配置于一条输电线路上的信息传输系统中，GPRS通信子模块的作用是与输电主站通信，将故障指示信号、定时上报的数据或下行召回的数据发送给输电主站，接收输电主站发出的下行召回数据指令；433MHz无线子模块的作用是发出所在故障指示器采集到的输电数据，接收其它故障指示器采集到的输电数据，接收其它433MHz无线子模块的下行召回数据指令，发送给其它433MHz无线子模块的下行召回数据指令。

在本发明实施例中，可选的，所述信息传输系统的时间可以由设置于末端通信节点的汇集单元上的RTC计时模块决定；RTC(Real-time clock，实时时钟)计时模块可以像时钟一样输出实际时间,用于给所述信息输出系统提供稳定的时钟信号。利用RTC计时模块将定时触发的数据上报和下行数据召回隔开，例如，每分钟内，各故障指示器前30s执行定时触发的数据上报任务，后30s执行下行数据召回任务，保证整个链路分时复用；而当各故障指示器检测出来输电线路上存在故障时，则立即进行故障信号的主动上报任务，上报完毕后，在下一个分钟开始时，继续将每个分钟分为定时触发的数据上报任务时间和下行数据召回任务时间。

现有技术中，每个通信节点的无线通信模块都包括一个GPRS通信子模块，由于GPRS通信子模块的通信距离不受限制，因此，各个GPRS通信子模块均可以直接与外网设备通讯，例如，上述的输电主站，进而外网设备可以获取到由多个通信节点组成的通信传输系统的所有数据。而本发明实施例中，每个通信节点的无线通信模块都包括一个433MHz无线子模块，只有位于串行末端位置的末端通信节点的无线通信模块中还包括一个GPRS通信子模块，该信息传输系统内部的数据传输通过各通信节点中的433MHz无线子模块进行，然后将所有通信节点的数据都汇总到末端通信节点的433MHz无线子模块中，再通过末端通信节点中的GPRS通信子模块将数据发送至其他外网设备，例如，上述的输电主站，进而完成了该信息传输系统与外网设备之间的通信。

特别的，433MHz无线子模块将所在通信节点的数据传输到至少一个相邻通信节点上的433MHz无线子模块上，其传输的方向为距离末端通信节点由远及近的顺序，依次将数据发送到下一个或多个433MHz无线子模块上，其发送给的433MHz无线子模块的数量与433MHz无线子模块的通信距离和各通信节点的安装距离相关。例如，所使用的433MHz无线子模块的通信距离最远为1公里，若每个通信节点的安装距离也为1公里，那么每个433NHz无线子模块只能接收到上一个433NHz无线子模块发送的数据，也只能将自己获取到的本地数据以及接收到的上一个433NHz无线子模块发送的数据发送到下一个433MHz无线子模块；若每个通信节点的安装距离为0.5公里，那么当前433MHz无线子模块发送的数据，可以被接下来的连续两个433MHz无线子模块接收；不管是哪一种安装方式，最终汇总到末端通信节点上的数据，都是包含了所有通信节点的数据。

与现有技术相比，该信息传输系统大大减少了GPRS通信子模块的数量，而新增加的433MHz无线子模块的静态功耗只有GPRS通信子模块的六分之一，尤其对于输电线路而言，GPRS模块一天之中的有效通讯时间很短，不超过5分钟，因此，使用433MHz无线子模块大大降低了该信息传输系统的静态功耗；同时，GPRS通信子模块的成本要高于433MHz无线子模块，而对于输电线路而言，每个GPRS通信子模块还需要安装电网专网卡以进行数据传输，其成本是433HMz无线子模块的数倍，因此，本发明实施例中的信息传输系统大大降低了现有技术的通信成本。

实施例二

图2为本发明实施例二提供的一种信息传输方法的流程图，本实施例可适用于各通信节点传输数据信息的情况，该方法可以由本发明实施例中的信息传输系统来执行，该系统可以通过软件和/硬件的方法实现，本发明实施例的方法具体包括如下步骤：

S210、通信节点在检测到信息传播条件时，确定与所述信息传播条件匹配的信息发送时间。

在本发明实施例中，可选的，所述通信节点在检测到信息传播条件时，根据所述通信节点的节点编号，计算信息发送时间；其中，所述每个所述通信节点按照距离末端通信节点的位置由远到近的顺序，有小到大进行节点编号，节点编号越小，信息发送时间越接近当前时间。例如，该信息传输系统共有10个通信节点，这10个通信节点按照距离末端通信节点的位置由远到近的顺序分别编号1至10。以上述配置于一条输电线路上的信息传输系统为例，当输电线路发生故障后，控制该输电线路的输电主站会产生跳闸现象，由于电在导线上传输速度接近光速，因此，认为所有通信节点在同一时刻检测到故障信息。该时刻可以认为是零时刻，可以作为1号通信节点发出相关数据的时间点，也可以让1号通信节点在零时刻时延时设定时间后发出相关数据，而2号通信节点至10号通信节点分别按照不同的设定时间延时后发出，这样保证2号通信节点收到1号通信节点的采集数据后再发出，因此，2号通信节点发送给3号通信节点的数据是包括了1号通信节点的采集数据和2号通信节点的采集数据，直到最终10个通信节点的采集数据都汇集到10号通信节点上。

在本发明实施例中，可选的，根据如下公式计算信息发送时间：

a_n＝a₁+(n-1)×d

其中，n为通信节点的数量；d为公差，可以由每个通信节点之间的距离决定，距离越近，d值越小，d值远小于1秒；a₁为1号通信节点的传输时间，可以设置为d值，也可以设定为一其它数值；a_n为n号通信节点的传输时间，进而所有通信节点在不同时间各自发送数据，互不干扰。

在上述等差公式的基础上，可以计算出所有通信节点将故障信息汇总到末端通信节点的时间S_n：

在实际应用中，所求S_n不超过2秒，因此，每一个通信节点的数据汇总到末端通信节点的时间都在2秒以内，而末端通信节点中的GPRS通信子模块与其它外网设备通讯几乎是瞬时发生，因此，从故障发生到其它外网设备接收到该信息传输系统的数据只需要大约2秒。

特别的，执行下行数据召回任务时，下行数据召回指令是由输电主站发送到该信息传输系统末端通信节点，即10号通信节点的GPRS通信子模块中，然后再通过10号通信节点上的433MHz无线子模块将该指令发送给9号通信节点上的433MHz无线子模块，直至1号通信节点接收到该条指令，之后再按照上述距离末端通信节点的位置由远到近的顺序，由1号通信节点发出采集数据，直至10号通信节点汇总了所有通信节点的采集数据，再由GPRS通信子模块发送至输电主站，完成下行数据召回任务。

在本发明实施例中，可选的，当各通信节点之间的距离较小时，例如，上述实施例中，使用的433MHz无线子模块的通信距离最远为1公里，若每个通信节点的安装距离为0.5公里，那么2号通信节点和3号通信节点均可以收到1号通信节点发出的采集数据，这样当2号通信节点因为各种故障原因导致无法工作时，1号通信节点已经跨过了2号通信节点，与3号通信节点直接通信，这样在3号通信节点发出的数据中包括了1号通信节点的采集数据和3号通信节点的采集数据，最终汇总到末端通信节点的数据是不包括2号通信节点的采集数据的，这样其它外网设备在收到该信息传输系统的数据时，可以清楚的得知2号通信节点发生了检测故障，方便及时提醒工作人员进行检修。

特别的，每个通信节点都具备应答机制，即每个通信节点接收到前一个通信节点发出的数据后，都要反馈给前一个通信节点收到信号，若在设定时间内，前一个通信节点未收到该设备的反馈，则认为该通信节点失联。

在本发明实施例中，可选的，如果所述信息传播条件为其他通信节点或者外网设备发送的下行数据召回指令，则判断当前计算得到的所述信息发送时间对应的秒数据是否属于[0,30]；若否，则将所述信息发送时间更新为下一分钟且秒数据处于[0,30]的一个时间值；如果所述信息传播条件为本地定时触发的数据上报指令，则判断当前计算得到的所述信息发送时间对应的秒数据是否属于(30,60]；若否，则将所述信息发送时间更新为下一分钟且秒数据处于(30,60]的一个时间值。即使该信息传输系统需要同时执行下行数据召回任务和定时触发的数据上报任务，可以做到整个链路的分时复用。

S220、所述通信节点在所述信息发送时间下，根据通信节点类型，使用无线通信模块中的对应子模块将匹配的传输内容向至少一个相邻通信节点或者其他外网设备进行传输。

在本发明实施例中，可选的，所述匹配的传输内容包括：所述通信节点本地采集的数据，即每个通信节点自己获取的本地数据；或者，所述匹配的传输内容包括：所述通信节点本地采集的数据以及与所述通信节点相邻的至少一个通信节点发送的数据，即每个通信节点采集的数据以及接收到的由其它通信节点通过433MHz通信子模块发送的采集数据。

在本发明实施例中，可选的，所述通信节点如果不为末端通信节点，则在所述信息发送时间下，使用433MHz无线子模块将匹配的传输内容向至少一个相邻通信节点进行传输；所述通信节点如果为末端通信节点，则在所述信息发送时间下，使用433MHz无线子模块接收其它通信节点发出的数据，并使用GPRS通信子模块将匹配的传输内容向至少一个外网设备进行传输。

在本发明实施例中，可选的，当所述GPRS通信子模块向其他外网设备发送数据时，发送故障指示信号的优先级、发送定时触发的上报数据的优先级和发送下行召回数据的优先级依次降低。当GPRS通信子模块有多种数据信息需要与其它外网设备通讯时，按照重要程度将各数据类型分类确定不同的优先级，故障指示信号设定最高优先级，确保该信息传输系统检测到故障最快传输给其它外网设备；下行召回数据是其它外网设备主动获取该信息传输系统数据的行为，可能会将该数据用于数据分析或者数据查询等操作，因此设定为中间优先级；定时触发的上报数据是信息传输系统常规的采集数据上报行为，因此设置为最低优先级。

本发明实施例的技术方案，采用的433MHz无线子模块相比GPRS通信子模块，具有硬件成本低，功耗低，通讯协议简单、易于维护和升级等特点，既保证了各通信节点之间的数据传输，也保证了该信息输出系统与外网设备的通讯，极大地提高了信息传输系统的性能，避免了电力资源的浪费，降低了信息传输系统的通信成本。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims

1.一种信息传输系统，其特征在于，包括：至少三个通信节点；

所述通信节点，用于在检测到信息传播条件时，确定与所述信息传播条件匹配的信息发送时间；在所述信息发送时间下，根据通信节点类型，使用无线通信模块中的对应子模块将匹配的传输内容向至少一个相邻通信节点或者其他外网设备进行传输；其中，所述信息传播条件包括本地检测出的输电线路上的故障指示信号、本地定时触发的数据上报指令以及其他通信节点或者外网设备发送的下行数据召回指令中的至少一项；

所述通信节点，具体用于如果所述信息传播条件为其他通信节点或者外网设备发送的下行数据召回指令，则判断当前计算得到的所述信息发送时间对应的秒数据是否属于[0,30]；若否，则将所述信息发送时间更新为下一分钟且秒数据处于[0,30]的一个时间值；如果所述信息传播条件为本地定时触发的数据上报指令，则判断当前计算得到的所述信息发送时间对应的秒数据是否属于[30,60]；若否，则将所述信息发送时间更新为下一分钟且秒数据处于(30,60]的一个时间值。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信息传输系统配置于一条输电线路上，各所述通信节点为故障指示器，所述433MHz无线子模块或者所述GPRS通信子模块配置于所述故障指示器中的汇集单元上。

3.一种信息传输方法，应用于如权利要求1或2所述的信息传输系统中，其特征在于，包括：

所述通信节点在检测到信息传播条件时，确定与所述信息传播条件匹配的信息发送时间，包括：

通信节点在检测到信息传播条件时，根据所述通信节点的节点编号，计算信息发送时间；

其中，所述每个所述通信节点按照距离末端通信节点的位置由远到近的顺序，有小到大进行节点编号，节点编号越小，信息发送时间越接近当前时间；

所述通信节点在检测到信息传播条件时，根据所述通信节点的节点编号，计算信息发送时间，包括：

如果所述信息传播条件为其他通信节点或者外网设备发送的下行数据召回指令，则判断当前计算得到的所述信息发送时间对应的秒数据是否属于[0,30]；若否，则将所述信息发送时间更新为下一分钟且秒数据处于[0,30]的一个时间值；

如果所述信息传播条件为本地定时触发的数据上报指令，则判断当前计算得到的所述信息发送时间对应的秒数据是否属于[30,60]；若否，则将所述信息发送时间更新为下一分钟且秒数据处于(30,60]的一个时间值；

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述匹配的传输内容包括：所述通信节点本地采集的数据；

或者，所述匹配的传输内容包括：所述通信节点本地采集的数据以及与所述通信节点相邻的至少一个通信节点发送的数据。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述通信节点根据所述通信节点的节点编号，计算信息发送时间，包括：

根据如下公式计算信息发送时间：

a_n＝a₁+(n-1)×d

其中，n为通信节点的数量；d为公差，可以由每个通信节点之间的距离决定，距离越近，d值越小；a₁为1号通信节点的传输时间，可以设为0；a_n为n号通信节点的传输时间。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述通信节点在所述信息发送时间下，根据通信节点类型，使用无线通信模块中的对应子模块将匹配的传输内容向至少一个相邻通信节点或者其他外网设备进行传输，包括：

所述通信节点如果不为末端通信节点，则在所述信息发送时间下，使用433MHz无线子模块将匹配的传输内容向至少一个相邻通信节点进行传输；

所述通信节点如果为末端通信节点，则在所述信息发送时间下，使用GPRS通信子模块将匹配的传输内容向至少一个外网设备进行传输。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述GPRS通信子模块向其他外网设备发送数据时，发送故障指示信号的优先级、发送定时触发的上报数据的优先级和发送下行召回数据的优先级依次降低。