CN110365103A - 一种通用无线型低功耗配电数据传输装置及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种通用无线型低功耗配电数据传输装置及其控制方法，该装置包括：主控芯片、安全模块、电源模块、存储模块和包括主站通讯模块、终端通讯模块、GPRS模块及蓝牙模块的通讯模块，其中安全模块、通讯模块、电源模块和存储模块均与主控芯片连接，安全模块、通讯模块和存储模块均与电源模块连接，主控芯片控制安全模块对配电终端和配电自动化主站进行双向身份认证，并对配电终端和主站的双向数据进行加密保护，通讯模块由主控芯片控制对所述配电终端或主站的数据进行标准化解析、通信服务控制和通信链路监控；采用该方案克服了配电网信息交互耦合性高，通用性及互操作性弱的问题，有效实现配电终端与配电自动化主站的一站式标准化通信。
Description
技术领域
本发明涉及配电数据通信领域，具体涉及一种通用无线型低功耗配电数据传输装置及控制方法。
背景技术
当前的10kV配电架空线路在进行电网改造升级中，通过加装馈线自动化终端、故障指示器增强对配电网现场的智能化信息采集和监控能力，同时进行远程故障识别、定位与隔离，提升配电网供电可靠性；电网改造升级过程中，配电网现场不同厂商终端之间的信息交互或主站与终端之间的数据传输多采用无线公网方式，安装在架空线路杆塔或线路上的终端设备受制于取电困难、不易运维以及设备自身的性能要求等因素对设备功耗有着严格限制，对数据通信装置软硬件设计无线通信网络传输性能和设备低功耗方面的要求逐渐提高，此外，由于目前配电终端产品内部软硬件模块标准化程度不够、耦合性强，模块通用性不高、设备内部集成效率不高，不同厂商终端产品之间不具备互操作性，尤其是作为对外连接的通信模块由于技术实现水平、人员素质、底层平台等诸多差异性因素，长期以来配电网数据通信存在通信互操作难、难以统一处理和批量化远程运维的问题，因此需要综合无线通信网络传输性能和设备低功耗需求进行设计的通用性配电数据传输装置。
发明内容
本发明提供一种通用无线型低功耗配电数据传输装置及控制方法，其目的是通过采用本发明包括主控芯片、安全模块、通讯模块、电源模块和存储模块的配电数据传输装置实现配电终端与配电自动化主站的通用性数据传输，安全模块对配电终端和配电自动化主站进行双向身份认证，并开启配电终端和配电自动化主站双向数据的数据加密保护，通讯模块对述配电终端或配电自动化主站的数据进行标准化解析、封装、通信服务控制和通信链路监控。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
一种通用无线型低功耗配电数据传输装置，其改进之处在于，所述装置包括：主控芯片、安全模块、通讯模块、电源模块和存储模块；
所述通讯模块，包括：主站通讯模块、终端通讯模块、GPRS模块和蓝牙模块；
所述安全模块、通讯模块、电源模块和存储模块均与主控芯片连接；
所述安全模块、通讯模块和存储模块均与电源模块连接；
所述安全模块由所述主控芯片控制基于安全芯片对配电终端和配电自动化主站进行双向身份认证，并开启配电终端和配电自动化主站双向数据的数据加密保护；
所述通讯模块由所述主控芯片控制对所述配电终端或配电自动化主站的数据进行标准化解析、通信服务控制和通信链路监控。
优选地，所述主控芯片采用SCM602芯片。
优选地，所述通讯模块通过所述主站通讯模块与配电自动化主站通信连接，所述主站通讯模块通过TTL电平通用异步收发传输器与所述GPRS模块连接；
GPRS模块采用SIM800G，所述GPRS模块与第一天线和SIM卡连接。
进一步地，所述第一天线采用内置陶瓷天线或预留IPEX接头的外置天线。
优选地，所述终端通讯模块通过TTL电平通用异步收发传输器与配电终端连接。
优选地，所述蓝牙模块包括依次连接的蓝牙芯片和第二天线，所述蓝牙芯片通过TTL电平通用异步收发传输器与所述主控芯片连接。
优选地，所述安全模块包括防伪认证芯片和安全芯片，
所述防伪认证芯片和安全芯片均通过SPI口与主控芯片连接；
所述安全芯片采用配电终端安全芯片SC1161。
优选地，所述电源模块包括主控电源和GPRS电源，所述主控电源和GPRS电源分别与置于配电终端的两路电压转换模块连接。
优选地，配电终端的数据包括：配电终端的遥信数据、遥测数据、遥控命令数据、故障事件信息、电量数据、时钟同步、文件传输数据、历史数据、电能量信息、电能质量数据和故障录波数据；
所述历史数据包括：遥信记录、遥测极值记录、遥测定点数据、遥控操作记录、运行日志记录和电量数据定点记录；
配电自动化主站的数据包括：配电自动化主站的运行控制命令，软件程序远程升级命令、软件程序升级及总召数据、时钟同步信息、远程复位数据、初始化信息和参数配置数据。优选地，所述通讯模块由所述主控芯片控制对述配电终端或配电自动化主站的数据进行标准化解析、封装、通信服务控制和通信链路监控，包括：
所述通讯模块由所述主控芯片控制根据配电自动化系统应用DL/T634.5101-2002实施细则或配电自动化系统应用DL/T634.5104-2009实施细则编写标准解析和封装程序，并通过所述标准解析和封装程序对接收的所述配电终端或配电自动化主站的数据进行标准化解析和封装；
所述通讯模块由所述主控芯片控制基于网络层和传输层TCP/IP协议栈程序按照配电自动化系统应用DL/T634.5101-2002实施细则或配电自动化系统应用DL/T634.5104-2009实施细则编写数据传输监控程序，并通过所述数据传输监控程序对数据传输进行通信服务控制和通信链路监控。
所述配电自动化系统应用DL/T634.5101-2002实施细则、配电自动化系统应用DL/T634.5104-2009实施细则或通信规约出现标准变更或版本升级时，所述装置的通信功能软件程序自动根据标准变更或版本升级后的配电自动化系统应用DL/T634.5101-2002实施细则、配电自动化系统应用DL/T634.5104-2009实施细则或通信规约进行远程升级；所述通信功能软件程序包括：标准解析和封装程序以及数据传输监控程序。
一种如上述任一项所述装置的控制方法，所述方法包括：
安全模块通过安全芯片分别对配电终端和配电自动化主站进行双向身份认证；
通讯模块根据配电自动化系统应用DL/T634.5101-2002实施细则或配电自动化系统应用DL/T634.5104-2009实施细则对所述配电终端的数据或配电自动化主站的数据进行通用化处理；
所述通讯模块将通用化处理后的所述数据发送至配电自动化主站或配电终端主体。
优选地，所述安全模块通过安全芯片分别对配电终端和配电自动化主站进行双向身份认证之前，包括：通讯模块根据配电自动化系统应用DL/T634.5101-2002实施细则或配电自动化系统应用DL/T634.5104-2009实施细则接收来自配电终端或配电自动化系统主站的通信链接请求。
优选地，所述安全模块通过安全芯片分别对配电终端和配电自动化主站进行双向身份认证，包括：
通过主控芯片控制所述安全模块的安全芯片根据预先设定的配电身份认证程序分别对配电终端和配电自动化系统主站进行双向身份认证，确认配电终端和配电自动化系统主站身份合法后根据所述配电自动化系统应用DL/T634.5101-2002实施细则或配电自动化系统应用DL/T634.5104-2009实施细则建立通信链路。
优选地，所述通讯模块根据配电自动化系统应用DL/T634.5101-2002实施细则或配电自动化系统应用DL/T634.5104-2009实施细则对所述配电终端的数据或配电自动化主站的数据进行通用化处理，包括：
所述通讯模块由所述主控芯片控制根据配电自动化系统应用DL/T634.5101-2002实施细则或配电自动化系统应用DL/T634.5104-2009实施细则编写标准解析和封装程序，并根据所述标准解析和封装程序对解密后的所述配电终端或配电自动化主站的数据进行标准化解析和封装；
所述通讯模块由所述主控芯片控制基于网络层和传输层TCP/IP协议栈程序按照配电自动化系统应用DL/T634.5101-2002实施细则或配电自动化系统应用DL/T634.5104-2009实施细则编写数据传输监控程序，并通过所述数据传输监控程序对数据传输进行通信服务控制和通信链路监控。
进一步地，配电终端的数据包括：配电终端的遥信数据、遥测数据、遥控命令数据、故障事件信息、电量数据、时钟同步、文件传输数据、历史数据、电能量信息、电能质量数据和故障录波数据；
所述历史数据包括：遥信记录、遥测极值记录、遥测定点数据、遥控操作记录、运行日志记录和电量数据定点记录；
配电自动化主站的数据包括：配电自动化主站的运行控制命令，软件程序远程升级命令、软件程序升级及总召数据、时钟同步信息、远程复位数据、初始化信息和参数配置数据。与最接近的现有技术相比，本发明还具有如下有益效果：
本发明采用的技术方案包括主控芯片、安全模块、通讯模块、电源模块和存储模块，其中通讯模块包括主站通讯模块、终端通讯模块、GPRS模块和蓝牙模块，安全模块、通讯模块、电源模块和存储模块均与主控芯片连接，安全模块、通讯模块和存储模块均与电源模块连接；在主控芯片的控制下，安全模块基于安全芯片对配电终端和配电自动化主站进行双向身份认证，并开启配电终端和配电自动化主站双向数据的数据加密保护，提升了配电数据通信的安全性；通讯模块对述配电终端或配电自动化主站的数据进行标准化解析、封装、通信服务控制和通信链路监控，本发明的技术方案传输的双向数据进行标准化解析和封装，有效地对数据应用主体与通信服务进行解耦，解决了配电数据通信现状中的差异性问题和运维难度高问题，消除由于厂商之间标准理解差异、配电终端软硬件操作系统差异、接口程序规范性差异、安全防护实现差异、通信单元性能差异等多种因素带来的信息互操作及批量化通信协议扩展升级问题，满足配电自动化系统运营商对配电终端的远程批量运维管理需求；降低了通信规范、运维管理要求变化对配电终端本体数据处理功能的影响，同时端口资源有预留有利于未来对互联网通信协议的兼容性和多主站传输。
附图说明
图1是本发明实施例通用无线型低功耗配电数据传输装置的结构示意图；
图2是本发明实施例通用无线型低功耗配电数据传输装置控制方法的流程图；
图3是本发明实施例通用无线型低功耗配电数据传输装置控制方法的流程明细图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
当前配电网现场不同厂商终端之间的信息交互或主站与终端之间的数据传输多采用无线公网方式，安装在架空线路杆塔或线路上的终端设备受制于取电困难、不易运维以及设备自身的性能要求等因素对设备功耗有着严格限制，要求考虑综合无线通信网络传输性能和设备低功耗需求进行数据通信模块软硬件设计，同时，考虑到大量配电终端数据的统一处理和批量化远程运维问题，要求无线数据传输模块应支持互换性与通用性，以及通信服务的一致性和信息互操作性。然而实际中，由于目前配电终端产品内部软硬件模块标准化程度不够、耦合性强，模块通用性不高、设备内部集成效率不高，不同厂商终端产品之间不具备互操作性，尤其是作为对外连接的通信模块由于技术实现水平、人员素质、底层平台等诸多差异性因素，长期以来一直存在通信互操作难和安全防护水平不高的问题。为了实现不同厂商配电终端与主站的一站式通信，解决当前实际存在的通信互操作难、系统监控功能拓展引起的通信频繁升级、统一安全防护要求、及面向互联网通信过渡的多协议兼容等诸多问题，采用组态化设计思路，提出一种标准化的无线低功耗型配电终端数据传输通信单元设计方法，分离(或降低)终端各个功能组件之间的耦合关系，提高终端本体与通信组件之间的集成效率，加强不同厂商配电终端与主站之间通信服务的通用性和一致性，解决终端和主站一站式通信问题。
本发明提供了一种通用无线型低功耗配电数据传输装置及控制方法，下面进行说明。
图1示出了本发明实施例中通用无线型低功耗配电数据传输装置的结构示意图，如图1所示，所述装置可以包括：主控芯片(MCU)、安全模块、通讯模块、电源模块和存储模块；
所述通讯模块，可以包括：主站通讯模块、终端通讯模块、GPRS模块和蓝牙模块，其中GPRS模块采用SIMCOM公司的SIM800G，该模块采用省电技术设计，在休眠模式下耗电电流低至1mA；
所述安全模块、通讯模块、电源模块和存储模块均与主控芯片连接；
所述安全模块、通讯模块和存储模块均与电源模块连接；
所述安全模块由所述主控芯片控制基于安全芯片对配电终端和配电自动化主站进行双向身份认证，并开启配电终端和配电自动化主站双向数据的数据加密保护；
所述通讯模块由所述主控芯片控制对所述配电终端或配电自动化主站的数据进行标准化解析、通信服务控制和通信链路监控；
无线低功耗型数据传输通信传输装置作为内置模块通过高速串口与配电终端连接，对外采用以4G无线公网与配电自动化主站连接；适用于需要使用无线公网通信的DTU、FTU设备，模块内置7模全网通通信模块，支持移动、电信、联通的2G/3G/4G全频段无线通信和对功耗要求严苛的配电线路故障指示器汇集单元与配电自动化主站通信。
具体地，所述主控芯片采用SCM602芯片，采用工业级SCM602芯片，主频300MHz，运行温度为-70至80度，内置64M DDR，通信接口支持2路10M/100M以太网口和10路串口设计。
其中，所述通讯模块通过所述主站通讯模块与配电自动化主站通信连接，所述主站通讯模块通过TTL电平通用异步收发传输器(UART)与所述GPRS模块连接，所述GPRS模块与第一天线和SIM卡连接；所述TTL电平通用异步收发传输器(UART)的通讯速率可设定，默认为115200bps。
具体地，所述第一天线采用内置陶瓷天线或预留IPEX接头的外置天线，可根据现场实际情况进行选择；通讯速率可设定，默认为115200bps，数据格式为8位数据位，1位停止位，无校验。
所述终端通讯模块通过TTL电平通用异步收发传输器(UART)与配电终端连接；所述TTL电平通用异步收发传输器(UART)的通讯速率可设定，默认为115200bps，数据格式为8位数据位，1位停止位，无校验。
所述蓝牙模块可以包括依次连接的蓝牙芯片和第二天线，所述蓝牙芯片通过TTL电平通用异步收发传输器与所述主控芯片连接。
所述安全模块可以包括防伪认证芯片和安全芯片，所述防伪认证芯片和安全芯片均通过SPI口与主控芯片连接；
所述安全芯片采用配电终端安全芯片SC1161，用于安全防护，能够作为设备的唯一标识，提供安全的硬件平台和重要数据存储，利用内置安全算法完成数据的加解密、双向身份认证、访问权限控制、通信线路保护等多种功能，保证终端设备数据存储、传输、交互安全性。安全芯片采用SPI口与主控芯片通讯，通讯速率可设定，默认为1Mbps。
具体地，所述电源模块可以包括主控电源和GPRS电源，所述主控电源和GPRS电源分别与置于配电终端的两路电压转换模块连接，供电方式可以包括太阳能板供电和TA取电，所述GPRS电源的供电范围为DC3.4V～4.4V，最大电流为2A；主控电源的供电范围为DC3.0V～3.3V，最大电流为20mA(第一版电流为70mA)。
配电终端的数据包括：配电终端的遥信数据、遥测数据、遥控命令数据、故障事件信息、电量数据、时钟同步、文件传输数据、历史数据、电能量信息、电能质量数据和故障录波数据；
所述历史数据包括：遥信记录、遥测极值记录、遥测定点数据、遥控操作记录、运行日志记录和电量数据定点记录；
配电自动化主站的数据包括：配电自动化主站的运行控制命令，软件程序远程升级命令、软件程序升级及总召数据、时钟同步信息、远程复位数据、初始化信息和参数配置数据。所述通讯模块由所述主控芯片控制对述配电终端或配电自动化主站的数据进行标准化解析、封装、通信服务控制和通信链路监控，可以包括：
所述通讯模块由所述主控芯片控制根据配电自动化系统应用DL/T634.5101-2002实施细则或配电自动化系统应用DL/T634.5104-2009实施细则编写标准解析和封装程序，并通过所述标准解析和封装程序对接收的所述配电终端或配电自动化主站的数据进行标准化解析和封装；
所述通讯模块由所述主控芯片控制基于网络层和传输层TCP/IP协议栈程序按照配电自动化系统应用DL/T634.5101-2002实施细则或配电自动化系统应用DL/T634.5104-2009实施细则编写数据传输监控程序，并通过所述数据传输监控程序对数据传输进行通信服务控制和通信链路监控。
所述配电自动化系统应用DL/T634.5101-2002实施细则、配电自动化系统应用DL/T634.5104-2009实施细则或通信规约出现标准变更或版本升级时，所述装置的通信功能软件程序自动根据标准变更或版本升级后的配电自动化系统应用DL/T634.5101-2002实施细则、配电自动化系统应用DL/T634.5104-2009实施细则或通信规约进行远程升级；；使用了标准化远程升级模式及流程，在系统出现通信相关的标准变更、协议版本更新时，无需升级配电终端应用软件，只需要批量对通用无线型低功耗配电数据传输装置的软件和程序进行统一升级即可满足系统新标准要求，而配电终端所采集的基础数据功能无需升级。
所述通信功能软件程序包括：标准解析和封装程序以及数据传输监控程序。
该技术方案涉及到的101/104规约的具体内容如下：
GB/T 18657.1-2002(IDT IEC 60870-5-1：1990)远动设备及系统第5部分：传输规约第1篇：传输帧格式；
GB/T 18657.2-2002(IDT IEC 60870-5-2：1992)远动设备及系统第5部分：传输规约第2篇：链路传输规约；
GB/T 18657.3-2002(IDT IEC 60870-5-3：1992)远动设备及系统第5部分：传输规约第3篇：应用数据的一般结构；
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DL/T 667-1999(IDT.IEC60870-5-103：1997)远动设备及系统第5部分：传输规约第103篇：继电保护设备信息接口配套标准；
DL/T 634.5104(IDT.IEC 60870-5-104：2009)远动设备及系统第5-104部分：传输规约采用标准传输协议集的IEC 60870-5-101网络访问；
IEEE 802.3信息技术电讯与系统间信息交换局域网与城域网特殊要求第3部分：载波侦听多址访问冲突检测(CSMA/CD)访问方法与物理层规范；
RFC791互联网协议请求注释791；
RFC793传输控制协议请求注释793；
RFC894以太网上的互联网协议；
RFC1661点对点协议(PPP)；
RFC1662HDLC帧上的PPP；
RFC1700赋值，请求注释1700；
RFC2200互联网正式协议标准集，请求注释2200；
其中，凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本技术方案，凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本技术方案。
本发明技术方案的配电自动化系统应用DL/T634.5101-2002实施细则和配电自动化系统应用DL/T634.5104-2009实施细则是基于IEC60870标准体系在我国电力行业标准DL/T634.5101-2002、DL/T634.5104-2009内容上根据配电自动化系统通信传输要求，进一步详细规范了采集和监控方向的规约通信参数、链路地址长度、交互过程、传输启动条件、异常处理要求，同时新增了快速故障事件信息报文、电能量数据报文、历史文件(含遥信记录、遥测极值记录、遥测定点数据、遥控操作记录、运行日志记录和电量数据定点记录)、故障录波文件、参数配置整定信息、软件升级服务等信息传输服务规范，形成配电自动化系统应用DL/T634.5101-2002实施细则和配电自动化系统应用DL/T634.5104-2009实施细则，以满足配电自动化系统通信业务需求。
图2示出了本发明实施例通用无线型低功耗配电数据传输装置控制方法的流程图，如图2所示，所述方法可以包括：
101.安全模块通过安全芯片分别对配电终端和配电自动化主站进行双向身份认证；
102.通讯模块根据配电自动化系统应用DL/T634.5101-2002实施细则或配电自动化系统应用DL/T634.5104-2009实施细则对所述配电终端的数据或配电自动化主站的数据进行通用化处理；
103.所述通讯模块将通用化处理后的所述数据发送至配电自动化主站或配电终端主体。
所述安全模块通过安全芯片分别对配电终端和配电自动化主站进行双向身份认证之前，可以包括：通讯模块根据配电自动化系统应用DL/T634.5101-2002实施细则或配电自动化系统应用DL/T634.5104-2009实施细则接收来自配电终端或配电自动化系统主站的通信链接请求。
其中，所述安全模块通过安全芯片分别对配电终端和配电自动化主站进行双向身份认证，可以包括：
通过主控芯片控制所述安全模块的安全芯片根据预先设定的配电身份认证程序分别对配电终端和配电自动化系统主站进行双向身份认证，确认配电终端和配电自动化系统主站身份合法后根据所述配电自动化系统应用DL/T634.5101-2002实施细则或配电自动化系统应用DL/T634.5104-2009实施细则建立通信链路。
所述通讯模块根据配电自动化系统应用DL/T634.5101-2002实施细则或配电自动化系统应用DL/T634.5104-2009实施细则对所述配电终端的数据或配电自动化主站的数据进行通用化处理，可以包括：
所述通讯模块由所述主控芯片控制根据配电自动化系统应用DL/T634.5101-2002实施细则或配电自动化系统应用DL/T634.5104-2009实施细则编写标准解析和封装程序，并根据所述标准解析和封装程序对解密后的所述配电终端或配电自动化主站的数据进行标准化解析和封装；
所述通讯模块由所述主控芯片控制基于网络层和传输层TCP/IP协议栈程序按照配电自动化系统应用DL/T634.5101-2002实施细则或配电自动化系统应用DL/T634.5104-2009实施细则编写数据传输监控程序，并通过所述数据传输监控程序对数据传输进行通信服务控制和通信链路监控；同时实现密钥证书管理、通信规约版本管理、透传代理等功能。
具体包括：图3示出了本发明实施例通用无线型低功耗配电数据传输装置控制方法的流程明细图，如图3所示，
通讯模块依据配电自动化系统应用DL/T634.5101-2002实施细则或配电自动化系统应用DL/T634.5104-2009实施细则编写标准化通信解析和封装程序，实现通信数据语法的通用性，解析和封装程序支持类型和版本配置，类型与通信规范类型自动匹配，程序版本支持远程升级和参数调阅配置；
采用配电终端触发和请求/问答两类传输机制和简单标准的数据封装格式通过高速数据传输串口采用二进制流方式与配电终端进行数据交互，实时接收配电终端上送的采集监控数据和配电自动化主站下发的运行控制、批量升级命令，传输过程中，数据封装格式由起始符、数据区、结束符和校验码四部分组成，信息体地址通过统一模板进行标准化配置，实现数据区与信息体地址关联；采用循环存储方法对采集监控数据进行缓存形成格式统一的历史数据文件上送，实现正常业务数据的标准化封装，针对各个配电终端的差异化运维信息采用代理方式传输，一般情况下通过串行接口与终端运维工具相连进行本地化运维，特殊情况下可通过预留的蓝牙接口进行终端本地化运维。
所述装置采用身份认证、数据加密解密和防伪认证代理方式进行保障信息传输的安全性，通讯模块建立通信链接后通过安全芯片启动终端本体和配电自动化主站的双方身份认证代理，并在数据传输中按照密钥程序对进行数据数据加密和解密处理，所述装置初次入网和程序扩展升级时通过防伪芯片进行硬件防伪认证，确保升级主体的安全性，防止误操作。
所述装置通过程序远程升级、多种通信类型、多种通信版本实现通信功能的扩展和升级，不同通信类型的解析封装程序之间互相解耦，同一通信类型解析封装程序按照版本向下兼容原则进行版本管理，解析封装程序与标准规约服务接口程序支持自动匹配和参数设置匹配两种方式，参数设置匹配方式针对互联网通信协议的扩展。
数据传输过程中，通讯模块基于TCP/IP协议栈按照配电自动化系统应用DL/T634.5101-2002实施细则或配电自动化系统应用DL/T634.5104-2009实施细则实现应用层不同业务数据的通信服务控制，支持对配电自动化遥信数据、遥测数据、遥控命令、故障事件信息、历史文件数据、电能量信息、参数配置服务、电能质量数据、故障录波数据、软件升级及总召、时钟同步、远程复位、初始化、通信链路测试等数据的标准化传输控制，并预留资源支持数据通信服务扩展或规约版本升级，支持终端功能快速升级迭代，同时实现通信链路异常监测、链路正常维护、重连和远程初始化等功能提高通信可靠性。
其中，配电终端的数据包括：配电终端的遥信数据、遥测数据、遥控命令数据、故障事件信息、电量数据、时钟同步、文件传输数据、历史数据、电能量信息、电能质量数据和故障录波数据；
所述历史数据包括：遥信记录、遥测极值记录、遥测定点数据、遥控操作记录、运行日志记录和电量数据定点记录；
配电自动化主站的数据包括：配电自动化主站的运行控制命令，软件程序远程升级命令、软件程序升级及总召数据、时钟同步信息、远程复位数据、初始化信息和参数配置数据。
实施例一：
以某厂商配电终端应用通用无线型低功耗配电数据传输装置进行开发、调试及运行、维护过程为例进行详细说明。
1)配电终端通信接口开发及调试阶段：厂商购置带防伪、加密功能的第三方无线低功耗型配电数据通信装置，按照产品接口开发技术要求书在配电终端开发通信接口程序，并根据模块附带的接口调试及一致性测试工具进行内部接口软件联通性调试和实现一致性测试，确保无线低功耗型配电数据通信装置与配电终端业务信息传输通畅。
2)专项测试阶段：按照当前设备质量管理要求，配电终端需接受涵盖通信服务完整性、通信服务一致性、通信安全防护等级要求等第三方通信检测。配电终端厂商在检测过程中，可根据通信及安全的技术规范最新要求更新配置通信、安全程序配置版本，接受第三方检测。
3)现场运行阶段：配电终端按照要求完成安装、现场调试后投入运行，通过GPRS模块按照标准统一要求，配电终端通过无线型低功耗配电数据传输装置远程向配电自动化主站系统传输现场监测采集实时数据信息、历史数据、故障录波数据等信息，并接收配电自动化主站系统下发的控制、升级、复位、初始化、总召、参数配置等命令进行数据包解密、数据解析、身份验证、防伪验证、将信息传送给配电终端，由配电终端执行配电自动化主站系统控制命令，在将命令执行结果反馈给配电自动化主站系统。无线型低功耗配电数据传输装置还负责链路管理工作，根据运行要求进行链路重建、链路心跳监测等维护性工作，确保配电终端及时适应各种通信异常，确保性能高的在线率；同时，无线型低功耗配电数据传输装置还按照配电自动化系统安全防护规范要求，在链路管理中负责配电终端与配电自动化主站系统双方身份验证、密钥管理进行安全防护。
4)辅助终端运维管理：当配电终端运行监控数据异常，主站可调阅终端运行日志文件和通信网络监控日志进行分析确定异常来源，当因终端原因引起的异常，厂商售后技术人员可在现场符合运维安全管理要求并进行安全验证的条件下，通过串口或蓝牙连接配电终端，采用无线型低功耗配电数据传输装置的透传功能进行终端程序调试。
本发明的技术方案采用松耦合的动态组态化思路分离(或降低)各个功能组件之间的耦合关系，提高组件之间的集成效率，加强组件之间的通用性和互换性，从用户应用和运维角度对通信、规约、安全等信息传输功能进行一体化设计，使各类终配电端能够实现与多个主站系统快速实现信息交互，解决终端与主站的一站式通信问题，以节约厂商研发成本并降低现场运维工作量。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (16)
1.一种通用无线型低功耗配电数据传输装置，其特征在于，所述装置包括：主控芯片、安全模块、通讯模块、电源模块和存储模块；
所述通讯模块，包括：主站通讯模块、终端通讯模块、GPRS模块和蓝牙模块；
所述安全模块、通讯模块、电源模块和存储模块均与主控芯片连接；
所述安全模块、通讯模块和存储模块均与电源模块连接；
所述安全模块由所述主控芯片控制基于安全芯片对配电终端和配电自动化主站进行双向身份认证，并开启配电终端和配电自动化主站双向数据的数据加密保护；
所述通讯模块由所述主控芯片控制对所述配电终端或配电自动化主站的数据进行标准化解析、通信服务控制和通信链路监控。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主控芯片采用SCM602芯片。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述通讯模块通过所述主站通讯模块与配电自动化主站通信连接，所述主站通讯模块通过TTL电平通用异步收发传输器与所述GPRS模块连接；
GPRS模块采用SIM800G，所述GPRS模块与第一天线和SIM卡连接。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一天线采用内置陶瓷天线或预留IPEX接头的外置天线。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述终端通讯模块通过TTL电平通用异步收发传输器与配电终端连接。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述蓝牙模块包括依次连接的蓝牙芯片和第二天线，所述蓝牙芯片通过TTL电平通用异步收发传输器与所述主控芯片连接。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述安全模块包括防伪认证芯片和安全芯片，
所述防伪认证芯片和安全芯片均通过SPI口与主控芯片连接；
所述安全芯片采用配电终端安全芯片SC1161。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电源模块包括主控电源和GPRS电源，所述主控电源和GPRS电源分别与置于配电终端的两路电压转换模块连接。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，配电终端的数据包括：配电终端的遥信数据、遥测数据、遥控命令数据、故障事件信息、电量数据、时钟同步、文件传输数据、历史数据、电能量信息、电能质量数据和故障录波数据；
所述历史数据包括：遥信记录、遥测极值记录、遥测定点数据、遥控操作记录、运行日志记录和电量数据定点记录；
所述配电自动化主站的数据包括：配电自动化主站的运行控制命令，软件程序远程升级命令、软件程序升级及总召数据、时钟同步信息、远程复位数据、初始化信息和参数配置数据。
10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述通讯模块由所述主控芯片控制对述配电终端或配电自动化主站的数据进行标准化解析、封装、通信服务控制和通信链路监控，包括：
所述通讯模块由所述主控芯片控制根据配电自动化系统应用DL/T634.5101-2002实施细则或配电自动化系统应用DL/T634.5104-2009实施细则编写标准解析和封装程序，并通过所述标准解析和封装程序对接收的所述配电终端或配电自动化主站的数据进行标准化解析和封装；
所述通讯模块由所述主控芯片控制基于网络层和传输层TCP/IP协议栈程序按照配电自动化系统应用DL/T634.5101-2002实施细则或配电自动化系统应用DL/T634.5104-2009实施细则编写数据传输监控程序，并通过所述数据传输监控程序对数据传输进行通信服务控制和通信链路监控。
11.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述配电自动化系统应用DL/T634.5101-2002实施细则、配电自动化系统应用DL/T634.5104-2009实施细则或通信规约出现标准变更或版本升级时，所述装置的通信功能软件程序自动根据标准变更或版本升级后的配电自动化系统应用DL/T634.5101-2002实施细则、配电自动化系统应用DL/T634.5104-2009实施细则或通信规约进行远程升级；所述通信功能软件程序包括：标准解析和封装程序以及数据传输监控程序。
12.一种如权利要求1-11任一项所述装置的控制方法，所述方法包括：
安全模块通过安全芯片分别对配电终端和配电自动化主站进行双向身份认证；
通讯模块根据配电自动化系统应用DL/T634.5101-2002实施细则或配电自动化系统应用DL/T634.5104-2009实施细则对所述配电终端的数据或配电自动化主站的数据进行通用化处理；
所述通讯模块将通用化处理后的所述数据发送至配电自动化主站或配电终端主体。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述安全模块通过安全芯片分别对配电终端和配电自动化主站进行双向身份认证之前，包括：通讯模块根据配电自动化系统应用DL/T634.5101-2002实施细则或配电自动化系统应用DL/T634.5104-2009实施细则接收来自配电终端或配电自动化系统主站的通信链接请求。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述安全模块通过安全芯片分别对配电终端和配电自动化主站进行双向身份认证，包括：
通过主控芯片控制所述安全模块的安全芯片根据预先设定的配电身份认证程序分别对配电终端和配电自动化系统主站进行双向身份认证，确认配电终端和配电自动化系统主站身份合法后根据所述配电自动化系统应用DL/T634.5101-2002实施细则或配电自动化系统应用DL/T634.5104-2009实施细则建立通信链路。
15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述通讯模块根据配电自动化系统应用DL/T634.5101-2002实施细则或配电自动化系统应用DL/T634.5104-2009实施细则对所述配电终端的数据或配电自动化主站的数据进行通用化处理，包括：
所述通讯模块由所述主控芯片控制根据配电自动化系统应用DL/T634.5101-2002实施细则或配电自动化系统应用DL/T634.5104-2009实施细则编写标准解析和封装程序，并根据所述标准解析和封装程序对解密后的所述配电终端或配电自动化主站的数据进行标准化解析和封装；
所述通讯模块由所述主控芯片控制基于网络层和传输层TCP/IP协议栈程序按照配电自动化系统应用DL/T634.5101-2002实施细则或配电自动化系统应用DL/T634.5104-2009实施细则编写数据传输监控程序，并通过所述数据传输监控程序对数据传输进行通信服务控制和通信链路监控。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，配电终端的数据包括：配电终端的遥信数据、遥测数据、遥控命令数据、故障事件信息、电量数据、时钟同步、文件传输数据、历史数据、电能量信息、电能质量数据和故障录波数据；
所述历史数据包括：遥信记录、遥测极值记录、遥测定点数据、遥控操作记录、运行日志记录和电量数据定点记录；
所述配电自动化主站的数据包括：配电自动化主站的运行控制命令，软件程序远程升级命令、软件程序升级及总召数据、时钟同步信息、远程复位数据、初始化信息和参数配置数据。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191022 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |