CN110557356B - 一种面向自动需求响应的即插即用接入终端及实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种面向自动需求响应的即插即用接入终端及实现方法，包括上层系统接口、下层设备接口、通信协议库、通信协议库管理单元和需求响应事件执行单元；通过下层设备接口将外接设备接入即插即用接入终端；读取外接设备的状态信息；将状态信息写入即插即用接入终端的通信协议库，并基于HeartBeat信息的主动循环应答方式，将当前外接设备的状态信息通过上层系统接口上送至需求响应管理系统；和/或接收需求响应管理系统的需求响应命令，将接收到的需求响应命令通过上层系统接口下发给外接设备执行。该终端及实现方法具有协议转换作用，通过预先载入的通信协议，经各个接口自动匹配协议，实现外接设备辨识和即插即用管理。

Description

一种面向自动需求响应的即插即用接入终端及实现方法
技术领域
本发明属于用户侧需求响应领域，特别涉及一种面向自动需求响应的即插即用接入终端及实现方法。
背景技术
随着智能电网技术的发展，利用自动需求响应技术进一步挖掘需求侧用能系统的节能潜力成为可能。
目前，国内对于设备互联互通设备的研究还不够深入，在投入生产使用的寥寥无几实际设备中，多为基于智慧家庭的研究，即通过研究新型的智能家庭网关进而实现家庭内的用电设备组网或者研究智能插座的设备来实现对家庭用电设备的控制。
分布式电源和需求响应资源设备对外的通信介质与通信协议没有国家标准，每一个设备制造厂家的通信方案都不统一。在通信介质上，有采用RS485、Modbus、无线微功率通信和红外技术的。通信协议基本上都是各厂家自己定义的，面向过程的通信协议，互不兼容。
中国实用型专利CN 107681661 A提出了一种即插即用式能源互联系统，其包含主站管理平台系统、相互并联的若干个台区量测系统和若干个即插即用式的终端设备，可实现双向的能量交互，完成切断、连通电路等功能，还能实现设备识别、命令上传下达等功能。该发明提出的是一种较为宏观的系统，但是没有考虑到实际实施中所遇到的困难，那就是现阶段国内外都没有统一规范的通信规约，设备之间的双向通信难以实现。
珠海格力电器股份有限公司公开了一种需求侧能源互联系统、能源互联控制系统，系统包括：第一级区域单元、第二级区域单元以及第三级区域单元，三个单元通过能源路由器连接，每一级能源路由器对应的区域单元可进行孤岛运行或联网运行，实现网络自治，可以提高需求侧能源互联系统的智能化控制。该系统由三个单元组成，各个单元承担不同任务，并且可以通过计算机进行数据分，但其缺点在于无法对用电设备的功率等信息进行调整。
中国专利CN 107482629 A提出了一种能源互联网用户设备即插即用的方法及装置，该发明基于电力线通信技术，实现了信息物理融合条件下基于电力线通信技术的能源互联网设备的即插即用，使得能源消费设备自动接入能源互联网的信息传输控制系统和能源传输系统。该发明提出的方法为：首先接受能源测发送的消费设备的接入消息，并对其进行检测；然后根据测试结果进行接口配置。该装置的作用包括设备的属性检测、配置和开断。
中国专利CN 103679567 A公布了一种智能电网即插即用系统及其实施方法，该发明基于“通用即插即用”的理念，在智能电网领域建立起“智能设备”自动识别、自动接入的机制或体系架构，使二次控制系统和信息系统逐步实现快速自动构成，从而基于智能电网调度技术支持系统实现智能电网能电网的即插即用和快速重组。该发明所提出的一种广义的即插即用系统及方法属于一种管理平台和即插即用设备之间的通信方式，其缺点在于：该平台通过对接入对象的识别进行相关匹配，若接入设备不可调控，则会断开与设备的通信。
发明内容
鉴于上述现状，本发明提出一种面向自动需求响应的即插即用接入终端，采用“多协议自动识别柔性匹配技术”和“基于HeartBeat(心跳)信息的设备状态实时监视技术”为主旨，使得终端起到协议转换的作用，通过预先载入特定厂家的通信协议，经由各接口自动匹配协议，从而实现设备辨识和即插即用管理。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
一种面向自动需求响应的即插即用接入终端，包括上层系统接口、下层设备接口、通信协议库、通信协议库管理单元和需求响应事件执行单元；其中，
所述上层系统接口采用以太网TCPIP/GPRS/WIFI与需求响应管理系统连接；用于基于HeartBeat信息的主动循环应答方式，将当前外接设备的状态信息通过上层系统接口上送至需求响应管理系统，或者接收需求响应管理系统的需求响应命令；
所述下层设备接，用于将外接设备接入即插即用接入终端；
所述通信协议库管理单元，用于读取所述外接设备的状态信息；
所述需求响应信息管理单元，用于将所述状态信息写入通信协议库；
所述需求响应事件执行单元，用于将接收到的需求响应命令通过上层系统接口下发给外接设备执行。
优选的，所述上层系统接口兼容自动需求响应协议OpenADR2.0b。
优选的，所述下层设备接口包括四个通用接口，各接口通过多类型通信介质相互通信；
所述通用接口，用于在预定时间内，根据预先定义的多类型通信协议自动辨识请求连接的外接设备，并管理外接设备的即插即用；
其中，所述多类型通信介质包括RS485、Modbus、WIFI、蓝牙和ZigBee；
所述外接设备，包括分布式电源或者需求响应资源设备。
进一步地，所述分布式电源或者需求响应资源设备包括：电动汽车充电桩、储能变流器、光伏变流器和电暖。
优选的，所述即插即用接入终端还包括与需求响应事件执行单元连接的就地显示屏，用于通过液晶触控屏显示实时信息。
进一步地，所述就地显示屏包括：
第一触控单元，用于操控外接设备的运行状态；
第二触控单元，用于外接设备的功率；
远程操控单元，用于接收远程通信介质的操控信号。
优选的，，所述即插即用接入终端还包括内置于终端内的通信协议库，用于存储预先定义的多类型通信协议，通过下层设备接口进行新接入外接设备的通信协议下载与预装。
一种面向自动需求响应的即插即用接入终端的实现方法，所述方法包括：
通过下层设备接口将外接设备接入即插即用接入终端；
读取所述外接设备的状态信息；
将所述状态信息写入即插即用接入终端的通信协议库，并基于HeartBeat信息的主动循环应答方式，将当前外接设备的状态信息通过上层系统接口上送至需求响应管理系统；和/或
接收需求响应管理系统的需求响应命令，将接收到的需求响应命令通过上层系统接口下发给外接设备执行。
优选的，所述读取所述外接设备的状态信息之前还包括：
当检测到外接设备请求连接时，下层设备接口在预设时间内自动辨识外接设备；
外接设备上电后，通过有线/无线方式建立与即插即用接入终端之间的通信链路，并向即插即用接入终端发送设备注册信息；
根据外接设备的注册信息，在预先定义的多类型通信协议中进行匹配。
进一步地，所述根据外接设备的注册信息，在预先定义的多类型通信协议进行匹配包括：所述即插即用接入终端接收所述设备注册信息，采用模糊查询的方式根据设备注册信息中的关键词在即插即用接入终端的通信协议库中查找已登记的注册信息和对应的预先定义的多类型通信协议，并向外接设备发送注册确认信息；
外接设备收到即插即用接入终端的注册确认信息后，向即插即用接入终端发送状态信息。
优选的，所述基于HeartBeat信息的主动循环应答方式，将当前外接设备的状态信息过上层设备接口上送至需求响应管理系统之后还包括：
即插即用接入终端接通过就地显示屏显示需求响应管理系统返回状态确认消息。
进一步地，所述注册信息包括设备的生产厂家、设备型号和额定参数；
所述状态信息，包括设备当前的运行状态和功率信息。
进一步地，所述已登记的注册信息和多类型通信协议采用基于XML格式的电子数据表单进行描述，并在传输过程中采用信息加密/解密进行保护。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
本发明提出的一种面向自动需求响应的即插即用接入终端，上层系统接口、下层设备接口、通信协议库、通信协议库管理单元和需求响应事件执行单元；其中，上层系统接口采用以太网TCPIP/GPRS/WIFI与需求响应管理系统连接；用于基于HeartBeat信息的主动循环应答方式，将当前外接设备的状态信息通过上层系统接口上送至需求响应管理系统，或者接收需求响应管理系统的需求响应命令；
下层设备接口，用于将外接设备接入即插即用接入终端；
通信协议库管理单元，用于读取外接设备的状态信息；
需求响应信息管理单元，用于将状态信息写入通信协议库；
需求响应事件执行单元，用于将接收到的需求响应命令通过上层系统接口下发给外接设备执行。
通过该终端可将家庭内包含的分布式电源、电动汽车、储能、柔性负荷等多种形式供用能设备，即外接设备通过本专利设计的即插即用接入终端相互连接，使其便捷灵活的接入智慧能源网，参与到削峰填谷、消纳新能源、买卖电力等多样化、个性化的互动服务当中，提高用户侧与电网侧的信息交互能力，以促进客户侧智慧能源互联的发展，为能源互联网的构建打好基础。
该终端的主要作用是作为上层系统与下层接入设备的“中介”，对下层接入的分布式电源与用电设备进行协议匹配，从而完成对设备的调控，只要协议库有接入设备的通信协议就可以进行双向通信。调控的指令由上层系统发出，本终端只对指令进行分解和下发，由此完成调控。
此外本发明还提供一种自动需求响应的即插即用终端的实现方法，包括通过下层设备接口将外接设备接入即插即用接入终端；读取外接设备的状态信息；将状态信息写入即插即用接入终端的通信协议库，并基于HeartBeat信息的主动循环应答方式，将当前外接设备的状态信息通过上层系统接口上送至需求响应管理系统；和/或接收需求响应管理系统的需求响应命令，将接收到的需求响应命令通过上层系统接口下发给外接设备执行。其中，采用基于HeartBeat信息的主动循环应答方式，实现了在线监视外接设备的是否处于正常的运行状态；而将接收到的需求响应命令下发给各外接设备执行实现功率的上调和下调，以实现客户侧分布式电源、电动汽车、储能、柔性负荷等多种形式供用能设备之间的互联互通，从而适应不同场景下能源互联的需求，为提供更丰富的互动服务方式和内容来满足用户差异化需求提供强有力的技术支持，从而解决客户侧系统/设备能源互联时存在着各种接口不适配、信息不开放且获取非对称的问题，以提高人们的生活质量。
附图说明
图1是本发明实施例中面向自动需求响应的即插即用接入终端结构示意图；
图2是本发明实施例中即插即用接入终端的内部示意图；
图3是本发明实施例中即插即用接入终端的实现方法时间轴示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
为了弥补现有技术的以下不足：中国实用型专利CN 107681661 A提出了一种即插即用式能源互联系统，没有考虑到实际实施中没有统一规范的通信规约，难以实现设备之间的双向通信的难题。
珠海格力电器股份有限公司公开了一种需求侧能源互联系统，其缺点在于无法对用电设备的功率等信息进行调整。
中国专利CN 103679567 A公布了一种智能电网即插即用系统及其实施方法，其缺点在于：该平台通过对接入对象的识别进行相关匹配，若接入设备不可调控，则会断开与设备的通信。
本发明提出一种面向自动需求响应的即插即用接入终端及实现方法，通过多协议柔性匹配技术则可以解决上述问题，在检测到有设备接入时，通过通讯协议库进行通信协议的检索，匹配出合适的通信协议，完成协议的对接，即可实现双向通信。与下层接入设备进行双向通信，包括上传接入设备的注册信息和状态信息并进行实时调控、接收并分解上层系统命令并下发给接入设备执行。
与此同时，本发明提出的这种即插即用接入终端可以通过显示屏或者远程终端进行实时调控，达到削峰填谷的作用。
如图1所示，本发明提供一种面向自动需求响应的即插即用接入终端，可管理当前所接入设备的注册信息、状态信息和需求响应信息，并对这些信息进行汇总，通过上层接口上传和更新给需求管理系统。同时，本装置可接受来自需求管理系统的命令，并对之进行分解和计算，下发给下层各设备进行执行，实现功率的上调下调。其包括上层系统接口、下层设备接口、通信协议库、通信协议库管理单元和需求响应事件执行单元；其中，
上层系统接口采用以太网TCPIP/GPRS/WIFI与需求响应管理系统连接；用于基于HeartBeat信息的主动循环应答方式，将当前外接设备的状态信息通过上层系统接口上送至需求响应管理系统，或者接收需求响应管理系统的需求响应命令；
下层设备接，用于将外接设备接入即插即用接入终端；
通信协议库管理单元，用于读取所述外接设备的状态信息；
需求响应信息管理单元，用于将所述状态信息写入通信协议库；
需求响应事件执行单元，用于将接收到的需求响应命令通过上层系统接口下发给外接设备执行。
优选的，所述上层系统接口兼容自动需求响应协议OpenADR2.0b。如图2所示，实施例提供的上层系统接口设置四个通用接口，每个接口都支持RS485/ModBus/WIFI/蓝牙/ZigBee等通信方式，任意支持该类通信的设备都可以接入任意一个接口，并且每个接口都支持多个厂家的自定义通信协议，在设备接入的5秒内即可实现自动设备辨识和即插即用管理。上层接口采用以太网TCPIP/WIFI/GPRS，并兼容自动需求响应协议OpenADR2.0b，主要实现与上层需求响应管理系统的双向通信，上传当前该接口所管理所有设备的注册信息、设备的状态和响应能力，接受需求响应命令，并下发给各设备执行。
下层设备接口包括四个通用接口，各接口通过多类型通信介质相互通信；
通用接口，用于在预定时间内，根据预先定义的多类型通信协议自动辨识请求连接的外接设备，并管理外接设备的即插即用；
其中，所述多类型通信介质包括RS485、Modbus、WIFI、蓝牙和ZigBee；
外接设备，包括分布式电源或者需求响应资源设备。分布式电源或者需求响应资源设备包括：电动汽车充电桩、储能变流器、光伏变流器和电暖。
分布式电源和需求响应设备，如电动汽车充电桩、储能变流器、光伏变流器、电暖等设备可任意接入这四个通用接口中，实现双向通信。本终端的上层系统接口通过远距离通信介质与需求响应管理系统相连接，可以上传当前所管理设备的注册信息、设备的状态信息和响应能力，接受需求响应命令，并发送给下层各设备执行。
此外，即插即用接入终端还包括内置于终端内的通信协议库，用于存储预先定义的多类型通信协议，通过下层设备接口进行新接入外接设备的通信协议下载与预装；以及，与需求响应事件执行单元连接的就地显示屏，用于通过液晶触控屏显示实时信息。
内置预先多个厂家的自主通信协议，即预先定义的多类型通信协议，存储于通信协议库中，犹如计算机外设的驱动程序，可通过外部接口实现新设备通信协议的下载和预装。当有新设备接入时，自动扫面协议库中管理的协议，并在5秒内完成匹配和辨识。
触摸屏的显示界面有两级菜单，一级菜单显示当前所有接入设备的状态和功率，任意点击一种设备即可进入该设备的二级菜单，二级菜单显示有启停控制、功率调节以及设置，可以在该界面实现设备的启停和功率调整。同时，也可开发手机APP，通过WIFI/蓝牙/GPRS等无线通信方式，在手机上显示和远程操作，达到设备的启停和功率调整。
就地显示屏包括：
第一触控单元，用于操控外接设备的运行状态；
第二触控单元，用于外接设备的功率；
远程操控单元，用于接收远程通信介质的操控信号。
基于同一发明构思，本发明还提供一种面向自动需求响应的即插即用接入终端的实现方法，如图3所示，包括：
S1通过下层设备接口将外接设备接入即插即用接入终端；
S2读取外接设备的状态信息；
S3将状态信息写入即插即用接入终端的通信协议库，并基于HeartBeat信息的主动循环应答方式，将当前外接设备的状态信息通过上层系统接口上送至需求响应管理系统；和/或
接收需求响应管理系统的需求响应命令，将接收到的需求响应命令通过上层系统接口下发给外接设备执行。
在步骤S2读取外接设备的状态信息之前还包括：
a,当检测到外接设备请求连接时，下层设备接口在预设时间内自动辨识外接设备；
b,外接设备上电后，通过有线/无线方式建立与即插即用接入终端之间的通信链路，并向即插即用接入终端发送设备注册信息；
c,根据外接设备的注册信息，在预先定义的多类型通信协议中进行匹配。
步骤c根据外接设备的注册信息，在预先定义的多类型通信协议进行匹配包括：即插即用接入终端接收所述设备注册信息，采用模糊查询的方式根据设备注册信息中的关键词在即插即用接入终端的通信协议库中查找已登记的注册信息和对应的预先定义的多类型通信协议，并向外接设备发送注册确认信息；
外接设备收到即插即用接入终端的注册确认信息后，向即插即用接入终端发送状态信息。
其中，所述注册信息包括设备的生产厂家、设备型号和额定参数；
所述状态信息，包括设备当前的运行状态和功率信息。
需要强调的是，不论是分布式电源还是需求响应资源设备，一种新的外接设备需要通过该即插即用接入终端接入上层的需求响应管理系统，必须预先将该设备的基础信息和特定的通信规约在接入终端中进行登记，这个过程实际上相当于设备厂家开放通信协议的过程。以上这些信息都采用基于XML(eXtensible Markup Language,XML)格式的电子数据表单(extensible Transducer Electronic Data Sheet,TEDS)进行描述，并在传输过程中采用信息加密/解密的保密措施。
步骤S3基于HeartBeat信息的主动循环应答方式，将当前外接设备的状态信息过上层设备接口上送至需求响应管理系统之后还包括：即插即用接入终端接通过就地显示屏显示需求响应管理系统返回状态确认消息。
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，所属领域的普通技术人员参照上述实施例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，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (3)

1.一种面向自动需求响应的即插即用接入终端，其特征在于，包括上层系统接口、下层设备接口、通信协议库、通信协议库管理单元和需求响应事件执行单元；其中，
所述上层系统接口采用以太网TCPIP/GPRS/WIFI与需求响应管理系统连接；用于基于HeartBeat信息的主动循环应答方式，将当前外接设备的状态信息通过上层系统接口上送至需求响应管理系统，或者接收需求响应管理系统的需求响应命令；
所述下层设备接口，用于将外接设备接入即插即用接入终端；
所述通信协议库管理单元，用于读取所述外接设备的状态信息；
所述需求响应信息管理单元，用于将所述状态信息写入通信协议库；
所述需求响应事件执行单元，用于将接收到的需求响应命令通过上层系统接口下发给外接设备执行；
所述上层系统接口兼容自动需求响应协议OpenADR2.0b；
所述下层设备接口包括四个通用接口，各接口通过多类型通信介质相互通信；
所述通用接口，用于在预定时间内，根据预先定义的多类型通信协议自动辨识请求连接的外接设备，并管理外接设备的即插即用；
其中，所述多类型通信介质包括RS485、Modbus、WIFI、蓝牙和ZigBee；
所述外接设备，包括分布式电源或者需求响应资源设备；
所述分布式电源或者需求响应资源设备包括：电动汽车充电桩、储能变流器、光伏变流器和电暖；
所述即插即用接入终端还包括与需求响应事件执行单元连接的就地显示屏，用于通过液晶触控屏显示实时信息；
所述就地显示屏包括：
第一触控单元，用于操控外接设备的运行状态；
第二触控单元，用于外接设备的功率；
远程操控单元，用于接收远程通信介质的操控信号；
所述即插即用接入终端还包括内置于终端内的通信协议库，用于存储预先定义的多类型通信协议，通过下层设备接口进行新接入外接设备的通信协议下载与预装；
即插即用接入终端通过就地显示屏显示需求响应管理系统返回状态确认消息；
所述状态信息，包括设备当前的运行状态和功率信息。
2.一种面向自动需求响应的即插即用接入终端的实现方法，其特征在于，所述方法包括：
通过下层设备接口将外接设备接入即插即用接入终端；
读取所述外接设备的状态信息；
将所述状态信息写入即插即用接入终端的通信协议库，并基于HeartBeat信息的主动循环应答方式，将当前外接设备的状态信息通过上层系统接口上送至需求响应管理系统；和/或
接收需求响应管理系统的需求响应命令，将接收到的需求响应命令通过上层系统接口下发给外接设备执行；
所述读取所述外接设备的状态信息之前还包括：
当检测到外接设备请求连接时，下层设备接口在预设时间内自动辨识外接设备；
外接设备上电后，通过有线/无线方式建立与即插即用接入终端之间的通信链路，并向即插即用接入终端发送设备注册信息；
根据外接设备的注册信息，在预先定义的多类型通信协议中进行匹配；
所述根据外接设备的注册信息，在预先定义的多类型通信协议进行匹配包括：所述即插即用接入终端接收所述设备注册信息，采用模糊查询的方式根据设备注册信息中的关键词在即插即用接入终端的通信协议库中查找已登记的注册信息和对应的预先定义的多类型通信协议，并向外接设备发送注册确认信息；
外接设备收到即插即用接入终端的注册确认信息后，向即插即用接入终端发送状态信息；
所述基于HeartBeat信息的主动循环应答方式，将当前外接设备的状态信息过上层设备接口上送至需求响应管理系统之后还包括：
即插即用接入终端通过就地显示屏显示需求响应管理系统返回状态确认消息；
所述注册信息包括设备的生产厂家、设备型号和额定参数；
所述状态信息，包括设备当前的运行状态和功率信息。
3.如权利要求2所述的面向自动需求响应的即插即用接入终端的实现方法，其特征在于，所述已登记的注册信息和多类型通信协议采用基于XML格式的电子数据表单进行描述，并在传输过程中采用信息加密/解密进行保护。
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