CN110611939A - 一种基于mesh结构的配电网监测数据智能传输方法 - Google Patents

一种基于mesh结构的配电网监测数据智能传输方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于mesh结构的配电网监测数据智能传输方法，它包括：将配电网中的每一监测终端视为一个节点，各节点采用mesh结构组网；在mesh网络中将多个组网节点划分为节点簇；节点簇内若存在多跳网络，则采用学习性组网传输数据，若不存在，则采用轮询方式进行数据传输；根据核心节点的等级划分，确定核心节点信息传输的优先级；网关对核心节点的上传的数据进行汇集，并传输给后台服务器，进行信息处理；解决了现有技术中mesh网络结构被广泛用到配电网中，然而随着mesh网络结构规模的不断扩大，多跳的mesh结构又存在带宽降低、网络延时等的问题。

Description

一种基于mesh结构的配电网监测数据智能传输方法
技术领域
本发明属于电力通信技术领域，尤其涉及一种基于mesh 结构的配电网监测数据智能传输方法。
背景技术
无线Mesh网络，是一种无线多跳网状拓扑网络，具有自组织、自管理、自愈能力，安全性好、稳定性高、覆盖范围大，带宽大，零资费，组网灵活方便等优点；正是基于mesh结构的诸多优点，mesh 网络结构被广泛用到配电网中，然而随着mesh网络结构规模的不断扩大，多跳的mesh结构又存在带宽降低、网络延时等的问题，配电网中要求监测的终端类型繁多，地域分布广、跨度大，所监控设备的重要等级、数量、数据量、数据通信要不一等一系列的问题，常常导致某些情况下数据传输量大、数据堵塞、延时高的情况，无法满足配电网安全可靠运行的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种基于mesh结构的配电网监测数据智能传输方法，以解决现有技术中mesh网络结构被广泛用到配电网中，然而随着mesh网络结构规模的不断扩大，多跳的mesh 结构又存在带宽降低、网络延时等的问题，配电网中要求监测的终端类型繁多，地域分布广、跨度大，所监控设备的重要等级、数量、数据量、数据通信要不一等一系列的问题，常常导致某些情况下数据传输量大、数据堵塞、延时高的情况，无法满足配电网安全可靠运行的要求等技术问题。
本发明技术方案：
一种基于mesh结构的配电网监测数据智能传输方法，它包括：
(1)将配电网中的每一监测终端视为一个节点，各节点采用 mesh结构组网，构成多跳mesh网络；
(2)在mesh网络中将所有组网节点划分为不同的节点簇，节点簇内至少含有一个核心节点，核心节点汇集节点簇内的所有节点信息；
(3)节点簇内若存在多跳网络，则采用学习性组网传输数据，若不存在，则采用轮询方式进行数据传输；
(4)依据核心节点传输数据的重要程度来对核心节点进行等级划分，所划分的等级依据实传信息动态调整；
(5)根据核心节点的等级划分，确定核心节点信息传输的优先级；在数据传输过程中，核心节点等级高的优先传输，若需传输信息的各核心节点中，无更高等级的核心节点存在，则按照学习性组网方式进行信息传输；
(6)网关对核心节点的上传的数据进行汇集，并传输给后台服务器，进行信息处理。
所述的核心节点对簇内节点的监测信息进行汇集，并通过通信网络传送至服务器。
所述的核心节点按照汇集的节点信息的重要程度来划分核心节点信息传输的优先级，所述重要程度依据所监测负荷的负荷等级、一次设备、二次设备、是否处于线路中枢位置、起保护、控制或计量作用确定；优先级的划分利用算法软件智能划分或由专业运维人员赋予核心节点的优先级。
所述的核心节点信息传输的优先传输以预先发送数据帧实现；核心节点所发数据分为第一数据帧和第二数据帧，第一数据帧包括了优先级、数据包大小的信息；第二数据帧为核心节点汇集的需要传输的终端监测数据；预先发送第一数据帧信息进行优先级和数据量比较，以此确定第二数据帧的发送顺序。
核心节点接收上一个核心节点预发送的第一数据帧之后，接收数据的核心节点根据第一数据帧中数据量大小信息自动为上一个核心节点分配带宽，确保第二数据帧传输不出现数据堵塞现象。
所述的核心节点对上一个核心节点传输情况进行记录，记录信息包括传输时间，传输数据量大小、数据重传次数、丢包率和信号强度。
所述学习性组网是根据数据接收节点对数据发送节点数据传输记录信息的优良情况智能选择组网链路的组网方式；
具体实现步骤包括：
(1)获取数据接收节点内上一个数据发送节点信息传输的记录信息；
(2)结合记录信息对当前时刻需要传输数据的上一个核心节点传输情况给与传输链路评价；
(3)依据评价结果选择通信传输链路。
本发明的有益效果
本发明提出了一种基于mesh结构的配电网监测数据智能传输方法，在mesh结构基础上，对mesh结构节点簇内的核心节点，按照监测数据的重要等级，进行重要程度划分，根据重要程度，优先进行数据的传输，无重要节点核心节点之间和节点簇内的节点之间，采用学习型链路进行数据智能传输，减小数据堵塞的概率，降低网络延时，提高配电网数据传输的可靠性和传输效率，进一步的可实现配电网规划、生产、调度、营销等业务系统信息的传输和共享，对电能进行最优配置与利用，提高电网运营的可靠性和能源利用率。
本发明优点：
(1)利用核心节点优先等级比较的方式，优先级高的优先传输的，确保配电网重要数据的可靠传输，有效提高了配电网运行可靠性。
(2)采用学习性组网方式，实时匹配最优通信链，降低网络堵塞的几率，减小网络延时。
(3)接收数据的核心节点可动态分配带宽给数据发送节点，有效提高行道利用率、减小数据传输延时。
解决了现有技术中mesh网络结构被广泛用到配电网中，然而随着mesh网络结构规模的不断扩大，多跳的mesh结构又存在带宽降低、网络延时等的问题，配电网中要求监测的终端类型繁多，地域分布广、跨度大，所监控设备的重要等级、数量、数据量、数据通信要不一等一系列的问题，常常导致某些情况下数据传输量大、数据堵塞、延时高的情况，无法满足配电网安全可靠运行的要求等技术问题。
附图说明
图1为本发明所提出的方法一种实施结构图；
图2为本发明学习性组网方式的流程示意图；
图3为本发明所提出的数据传输方法的流程图。
具体实施方式
参见图3所示，一种基于mesh结构的配电网监测数据智能传输方法，其特征在于，包括：
(1)将配电网中的每一监测终端视为一个节点，各节点采用 mesh结构组网，构成多跳mesh网络；多跳mesh网络是通过源节点(数据发送节点)与目标节点(接收节点)可直接通信或经中继节点间接通信的mesh网络；
(2)mesh网络中，将所有组网节点划分为不同的节点簇，节点簇内至少含有一个核心节点，核心节点汇集节点簇内的其他节点信息；
(3)节点簇内若存在多跳网络，则采用学习性组网传输数据，若不存在，则采用轮询方式进行数据传输；
(4)依据核心节点传输数据的重要程度来进行等级划分；
(5)根据核心节点的等级划分，确定核心节点信息传输的优先级；在数据传输过程中，核心节点等级高的优先传输，若要传输的各核心节点中，无更高等级的核心节点存在，那么则按照学习性组网方式进行信息传输；
(6)网关对核心节点的上传的数据进行汇集，并传输给后台服务器，进行信息处理。
所述的节点簇的划分须满足划分的前提条件：簇内节点数目依据核心节点传输能力决定，所有节点数据传输总量不超过核心节点最大数据接收能力的80％，剩余20％作为裕度，结合配电网监测终端实际地域分布情况，理论拓扑划分与实际线路相切合。
所述的核心节点对簇内节点的监测信息进行汇集，并通过通信网络传送至服务器。
所述的核心节点按照汇集的节点信息的重要程度来划分核心节点信息传输的优先级，比如所监测负荷的负荷等级、一次设备、二次设备、是否处于线路中枢位置、起保护、控制、计量作用等来划分；该等级划分可利用算法软件智能划分，也可根据实际线路情况，由专业运维人员赋予核心节点的优先级。
所述的核心节点信息传输的优先传输以预先发送数据帧实现；核心节点所发数据可分为第一数据帧和第二数据帧，第一数据帧包括了优先级、数据包大小的信息；第二数据帧为核心节点汇集的需要传输的终端监测数据；预先发送第一数据帧信息进行优先级、数据量比较，以此确定第二数据帧的发送顺序。
所述的核心节点接收上一个或多个核心节点预发送的第一数据帧之后，接收数据的核心节点根据第一数据帧中数据量大小信息自动为上一个或多个核心节点分配合适的带宽，确保第二数据帧传输不出现数据堵塞现象。所述的优先级的划分依据实传数据信息进行动态调整；配电网监测数据的信息按照现有方式均采用的是按固定时间间隔上报数据，因此在某些时刻节点簇内的节点上传给核心节点的信息重要程度高，在另一时刻信息重要程度又低，因而在簇内节点上传信息给核心节点的报文中添加信息优先级标识符，以此作为核心节点优先级划分依据。
所述上一个核心节点是指A核心节点(发送数据)，B核心节点(接收数据)，B与A直接连接，对B来说在该时刻，接收到所有A发出的第一数据帧的A节点都叫B的上一个或多个核心节点。
参见图1所示，若某时刻有两条核心节点构成的通信链路需要通过E点进行信息传输，如D-E-网关和D-F-网关，但由于此时核心节点C所汇集的为配电线路继电保护装置的信息，而此刻D汇集的为配电网计量装置的信息，由于在配电网中运行中起保护作用的装置重要程度要高于计量装置的作用，因此核心节点C的优先级就高于D 核心节点，那么核心节点C就可优于核心节点D先向核心节点E传送数据。然而，配电网监测终端以固定时间间隔上报数据的方式，可能会导致另外某些时刻，这种情形完全反过来，D所汇集的为配电线路继电保护装置的信息，C汇集的为配电网计量装置的信息, 此时D节点可优于C节点优先向E节点传送数据，而实现这种优先级动态切换的原因在于，C节点和D节点中汇集的信息中包含其各自节点簇内子节点上传数据时报文优先级标志符信息，E节点对其报文优先级信息进行比较；各子节点所代表的监测终端作用固定不变、监测数据类型、数据的重要程度不变，因此每个子节点的IP地址就可用于表示其报文的优先级信息。
所述的核心节可对上一个或多个核心节点传输情况进行记录，记录信息包括，传输时间，传输数据量大小、数据重传次数、丢包率、信号强度等。
所述的学习性组网是根据数据接收节点对数据发送节点数据传输记录信息的优良情况，智能选择组网链路的组网方式。
学习性组网方式实现步骤包括：
(1)获取数据接收节点内对上一个或多个数据发送节点信息传输的记录信息；
(2)结合记录信息对当前时刻需要传输数据的上一个或多个核心节点传输情况给与传输链路评价；
(3)依据评价情况智能能选择通信传输链路。
参见图1所示，当图1中A、B、C、D、E、F按照图中所示彼此连接时，此时如A、B、C、D、E、F中E的优先级较高，则E有优于其他核心节点的信息传输权限；如此时A、B、C、D、E、F均处同一优先级中，那么A、B、C、D、E、F参考学习性组网方式进行信息传输，比如在某一特定时刻，核心节点汇集的数据传输至网关可以有D-E-网关或D-F-网关，但是通过核心节点E和F里的记录信息发现每天在此时间段内D-E之间的通信相对于D-F之间的通信，存在数据量过大或丢包过率高或信号强度太弱的情况即此时间段内 D-E间的通信情况优于D-F之间，于是采用学习性组网方式，在每天的这个时段进行信息传输时，总是首先采用D-F-网关的链路连接，而不再去尝试D-E-网关试探连接，将其作为备选通信链路，有效降低了通信链路的组网搭建时间，减小网络延时的同时，也保证了网络的通畅。对于簇内节点可构成多跳网络的情况也以此学习性组网方式选择通信链路，将各节点信息汇集至核心节点；若簇内各子节点均与核心节点直接相连，那么采用轮询方式进行信息传输。

Claims (7)

1.一种基于mesh结构的配电网监测数据智能传输方法，它包括：
(1)将配电网中的每一监测终端视为一个节点，各节点采用mesh结构组网，构成多跳mesh网络；
(2)在mesh网络中将所有组网节点划分为不同的节点簇，节点簇内至少含有一个核心节点，核心节点汇集节点簇内的所有节点信息；
(3)节点簇内若存在多跳网络，则采用学习性组网传输数据，若不存在，则采用轮询方式进行数据传输；
(4)依据核心节点传输数据的重要程度来对核心节点进行等级划分，所划分的等级依据实传信息动态调整；
(5)根据核心节点的等级划分，确定核心节点信息传输的优先级；在数据传输过程中，核心节点等级高的优先传输，若需传输信息的各核心节点中，无更高等级的核心节点存在，则按照学习性组网方式进行信息传输；
(6)网关对核心节点的上传的数据进行汇集，并传输给后台服务器，进行信息处理。
2.根据权利要求1所述的一种基于mesh结构的配电网监测数据智能传输方法，其特征在于：所述的核心节点对簇内节点的监测信息进行汇集，并通过通信网络传送至服务器。
3.根据权利要求1所述的一种基于mesh结构的配电网监测数据智能传输方法，其特征在于：所述的核心节点按照汇集的节点信息的重要程度来划分核心节点信息传输的优先级，所述重要程度依据所监测负荷的负荷等级、一次设备、二次设备、是否处于线路中枢位置、起保护、控制或计量作用确定；优先级的划分利用算法软件智能划分或由专业运维人员赋予核心节点的优先级。
4.根据权利要求1所述的一种基于mesh结构的配电网监测数据智能传输方法，其特征在于：所述的核心节点信息传输的优先传输以预先发送数据帧实现；核心节点所发数据分为第一数据帧和第二数据帧，第一数据帧包括了优先级、数据包大小的信息；第二数据帧为核心节点汇集的需要传输的终端监测数据；预先发送第一数据帧信息进行优先级和数据量比较，以此确定第二数据帧的发送顺序。
5.根据权利要求1所述的一种基于mesh结构的配电网监测数据智能传输方法，其特征在于：核心节点接收上一个核心节点预发送的第一数据帧之后，接收数据的核心节点根据第一数据帧中数据量大小信息自动为上一个核心节点分配带宽，确保第二数据帧传输不出现数据堵塞现象。
6.根据权利要求1所述的一种基于mesh结构的配电网监测数据智能传输方法，其特征在于：所述的核心节点对上一个核心节点传输情况进行记录，记录信息包括传输时间，传输数据量大小、数据重传次数、丢包率和信号强度。
7.根据权利要求1所述的一种基于mesh结构的配电网监测数据智能传输方法，其特征在于：所述学习性组网是根据数据接收节点对数据发送节点数据传输记录信息的优良情况智能选择组网链路的组网方式；
具体实现步骤包括：
(1)获取数据接收节点内上一个数据发送节点信息传输的记录信息；
(2)结合记录信息对当前时刻需要传输数据的上一个核心节点传输情况给与传输链路评价；
(3)依据评价结果选择通信传输链路。
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