CN110830312A - 一种用于泛在物联网端设备的拓扑识别方法及装置 - Google Patents

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Abstract

为了解决现有技术中端设备拓扑结构难以识别的问题，本公开提供了用于泛在物联网端设备的拓扑识别方法及装置。方法包括：向网内端设备广播用于控制网内端设备进入静默状态的第一拓扑识别指令；向网内端设备广播用于请求负荷信息的第二拓扑识别指令，并接收网内端设备上报的负荷信息；向预设的被点播端设备发送用于控制被点播端设备增加负载的点播指令，向网内广播用于请求负荷信息的第二拓扑识别指令，并接收网内端设备上报的负荷信息；根据负荷信息的变化情况获得被点播端设备的层级数据；根据所有端设备的层级数据获得端设备的拓扑关系。无需现场查看，即可识别端设备的拓扑结构，大大提高了拓扑结构的识别效率。

Description

一种用于泛在物联网端设备的拓扑识别方法及装置
技术领域
本公开涉及物联网领域，尤其涉及一种用于泛在物联网端设备的拓扑识别方法及设备。
背景技术
随着国家电网多年的发展建设，在发电、变电、输电、配电的“电网一张图”已经很成熟，但是用电环节，尤其是低压侧用电拓扑关系一直没有深入进展。主要原因是设备量数以亿计，很多老旧线路甚至面目全非，人工无法识别。
泛在电力物联网主要由云、管、边、端四个环节。期中“边”指的就是边缘计算设备(本文简称边设备)，其安装在用户变的低压侧。边设备下端连接为端设备，这些端设备有些是并联，有些是串联，有些是并串混合连接；而这些端设备的数量很多，一些老旧线路甚至面目全非，人工无法识别端设备的拓扑关系。
发明内容
为了解决现有技术中端设备拓扑结构难以识别的问题，本公开提供了用于泛在物联网端设备的拓扑识别方法及装置。
本公开的第一方面，一种用于泛在物联网端设备的拓扑识别方法，其特征在于，包括：
步骤S1：向网内端设备广播用于控制网内端设备进入静默状态的第一拓扑识别指令；
步骤S2：向网内端设备广播用于请求负荷信息的第二拓扑识别指令，并接收网内端设备上报的负荷信息，其中，负荷信息包括端设备ID及负荷数据；
步骤S3：向预设的被点播端设备发送用于控制被点播端设备增加负载的点播指令，并接收被点播端设备反馈的执行成功信号；预设的被点播端设备为一个未被获得层级数据的端设备；
步骤S4：响应执行成功信号，向网内广播用于请求负荷信息的第二拓扑识别指令，并接收网内端设备上报的负荷信息；
步骤S5：根据步骤S2接收的负荷信息和步骤S4接收的负荷信息获得被点播端设备的层级数据，层级数据包括被点播端设备的层级以及被点播端设备的上级端设备ID；
步骤S6：重复步骤S2～步骤S5，以获取所有端设备的层级数据；
步骤S7：根据所有端设备的层级数据获得端设备的拓扑关系。
可选的，根据步骤S2接收的负荷信息和步骤S4接收的负荷信息获得被点播端设备的层级数据包括：
比对步骤S4接收的负荷信息与步骤2接收的负荷信息；
若只有被点播端设备的负荷发生变化，则将该被点播端设备的层级置为1以及将该被点播端设备的上级端设备ID置为0；
若有N个端设备的负荷发生变化，N大于等于2，则将该被点播端设备的层级置为N，以及将被点播端设备的上级端设备ID置为除被点播端设备外另N-1个负荷发生变化的端设备的端设备ID。
可选的，根据步骤S2接收的负荷信息和步骤S4接收的负荷信息获得被点播端设备的层级数据还包括：
判断其他端设备的上级端设备ID是否包含本次被点播端设备的端设备ID和被点播端设备的上级端设备ID；若包含，则删除其他端设备的与本次被点播端设备的上级端设备ID相同的上级端设备ID。
本公开的第二方面，一种用于泛在物联网端设备的拓扑识别方法，用于在端设备执行，包括：
接收边设备广播的第一拓扑识别指令；
响应第一拓扑识别指令，控制端设备进入静默状态；
接收边设备广播的第二拓扑识别指令；
响应第二拓扑识别指令，检测当前负荷以获取负荷数据，将包含负荷数据和端设备ID的负荷信息发送到边设备；
接收边设备发送的点播指令；
响应点播指令，控制增加端设备负载，并向边设备发送执行成功信号。
本公开的第三方面，计算机可读存储介质，包括计算机指令，计算机指令被执行以实现本公开第一方面或第二方任一的方法。
本公开的第四方面，拓扑识别设备，包括：
处理器；以及
存储器，其上存储可执行指令，可执行指令被执行以实现本公开第一方面或第二方任一的方法。
实施本公开技术方案的有益效果：无需现场查看，即可识别端设备的拓扑结构，大大提高了拓扑结构的识别效率。
附图说明
附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
图1是本公开的拓扑识别方法可以采用的一种硬件环境示意图；
图2是本公开的一种拓扑识别方法的流程图；
图3是本公开的边设备与端设备之间的初始层级关系图；
图4是本公开的第一个被点播端设备被点播后的层级关系示意图；
图5是本公开的第二个被点播端设备被点播后的层级关系示意图；
图6是本公开的全部端设备被点播后的层级关系示意图；
图7是本公开的全部端设备被点播后的拓扑结构示意图；
图8是图2是本公开的另一种拓扑识别方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本公开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方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。
如图1所示，本公开的拓扑识别方法可以采用的一种硬件环境，包括端设备和边设备2
端设备1上设有第一通信模块11，边设备2上设置有第二通信模块21，边设备的第一通信模块11与端设备的第二通信模块12通信；
端设备1还包括控制模块12、负载电路13和用于检测端设备负荷的计量模块14；负载电路13包括相互串联的负载131和控制开关132；计量模块14的输出端与控制模块12的输入端相连；控制模块12的输入输出端与第一通信模块11相连；控制模块12的输出端与控制开关122的控制端相连。
其中，负载可以是电阻；控制开关可以是继电器；
控制模块可以根据通信模块接收的指令，控制控制开关的断开或闭合，当控制开关闭合时，端设备增加(接入)负载。
控制模块可以将端设备ID和计量模块采集的计量数据通过通信模块发送给变设备。
如图2所示，本实施例公开了一种用于泛在物联网端设备的拓扑识别方法，可以在边设备执行，包括：
步骤S1：向网内端设备广播用于控制网内端设备进入静默状态的第一拓扑识别指令；
步骤S2：向网内端设备广播用于请求负荷信息的第二拓扑识别指令，并接收网内端设备上报的负荷信息，其中，负荷信息包括端设备ID及负荷数据；
步骤S3：向预设的被点播端设备发送用于控制被点播端设备增加负载的点播指令，并接收被点播端设备反馈的执行成功信号；预设的被点播端设备为一个未被获得层级数据的端设备；
步骤S4：响应执行成功信号，向网内广播用于请求负荷信息的第二拓扑识别指令，并接收网内端设备上报的负荷信息；
步骤S5：根据步骤S2接收的负荷信息和步骤S4接收的负荷信息获得被点播端设备的层级数据，层级数据包括被点播端设备的层级以及被点播端设备的上级端设备ID；
步骤S6：重复步骤S2～步骤S5，以获取所有端设备的层级数据；
步骤S7：根据所有端设备的层级数据获得端设备的拓扑关系。
本公开获取所有端设备的端设备ID和负荷数据，并在之后点播端设备控制被点播端设备增加负载,此时其他端设备并未增加负载，故只有增加了负载的被点播端设备和该被点播端设备上级端设备(含更上级的端设备)的负荷增加，如此可以通过负荷的变化，获得被点播端设备的层级以及对应的上级端设备；通过依次点播另外未点播的端设备和获取点播前后的端设备的负荷数据，可以获得所有的端设备的层级和端设备的上级端设备(含更上级的端设备)；此时可以根据所有的端设备的层级以及上级端设备，得到端设备的层级以及唯一上级端设备，进而可以得到拓扑结构。
本方法根据相关操作，自动获取端设备的拓扑结构，无需人工到现场查看，大大提高了拓扑结构的获取效率。
当然，可以知道的，端设备的负载可以得到拓扑结构后断开。
下面对本方法中各步骤进行详细说明：
步骤S1：向网内端设备广播用于控制网内端设备进入静默状态的第一拓扑识别指令；
本步骤中，第一拓扑识别指令的目的是控制端设备进入静默状态，端设备进入“静默状态”后，端设备不再自行增加或减少负荷，以使得反馈的端设备的负荷增加时，必定是因为负载电路的加入。
步骤S2：向网内端设备广播用于请求负荷信息的第二拓扑识别指令，并接收网内端设备上报的负荷信息，其中，负荷信息包括端设备ID及负荷数据；
本步骤中，第二拓扑识别指令用于向端设备获取最新的负荷信息，若该步骤是第一次执行，则该步骤可以与步骤S1同时执行。
以边设备下有8个端设备为例，端设备ID分别为1～8，如图3所示，附图中ID表示端设备ID，LEVEL表示层级，LOAD表示负荷(负荷X表示原始负荷，负荷X+△表示增加了负荷)，PID表示该端设备的上级端设备ID；初始状态下，未识别拓扑结果，将端设备的层级默认为1，上级端设备ID默认为0,0代表无上级端设备。
步骤S3：向预设的被点播端设备发送用于控制被点播端设备增加负载的点播指令，并接收被点播端设备反馈的执行成功信号；预设的被点播端设备为一个未被获得层级数据的端设备；
本步骤中，向一个端设备发送点播指令，以控制端设备增加负载。在这里，作为可选方案，可以按端设备ID的顺序选取预设的被点播端设备；
由于在获取所有端设备的层级数据前，需要循环执行步骤S2～S5，所以此处预设的被点播端设备是一个未被获得层级数据的端设备，这样，在步骤S2～S5循环执行过程中，每个循环都会向新的端设备发送点播指令，以控制端设备增加负载，并获取增加负载后的负荷数据。
步骤S4：响应执行成功信号，向网内广播用于请求负荷信息的第二拓扑识别指令，并接收网内端设备上报的负荷信息；
本步骤中，在其中一个端设备增加负载后，重新获取网内各终端设备的负荷信息，以获取增加负载后各端设备的负荷数据。
步骤S5：根据步骤S2接收的负荷信息和步骤S4接收的负荷信息获得被点播端设备的层级数据，层级数据包括被点播端设备的层级以及被点播端设备的上级端设备ID；
本步骤中，据步骤S2接收的负荷信息和步骤S4接收的负荷信息获得被点播端设备的层级数据；在同一个循环步骤中，步骤S4接收的负荷信息相对于步骤S2接收的负荷信息的区别在于：步骤S4接收的负荷信息中的负荷是执行步骤S3后的端设备的负荷，步骤S2接收的负荷信息中的负荷是执行步骤S3前的端设备的负荷。
作为可选实施方式，根据步骤S2接收的负荷信息和步骤S4接收的负荷信息获得被点播端设备的层级数据包括：
比对步骤S4接收的负荷信息与步骤2接收的负荷信息；此处的对比是同一个端设备中步骤S4接收的负荷信息的负荷相对于步骤2接收的负荷信息中的负荷是否发生变化；因为如果增加了负载，负荷会增加；
若只有被点播端设备的负荷发生变化，则将该被点播端设备的层级置为1以及将该被点播端设备的上级端设备ID置为0；
若有N个端设备的负荷发生变化，N大于等于2，则将该被点播端设备的层级置为N，以及将被点播端设备的上级端设备ID置为除被点播端设备外另N-1个负荷发生变化的端设备的端设备ID。
例如，被点播端设备是2号端设备，如果3号和4号端设备的负荷也发生了变化，则2号端设备的上级端设备ID就是3和4；此处有两个被点播端设备，其中是一个差一级，另一个差两级。
作为可选实施方式，根据步骤S2接收的负荷信息和步骤S4接收的负荷信息获得被点播端设备的层级数据还包括：
判断其他端设备的上级端设备ID是否包含本次被点播端设备的端设备ID和被点播端设备的上级端设备ID；若包含，则删除其他端设备的与本次被点播端设备的上级端设备ID相同的上级端设备ID。
依旧以边设备下有8个端设备为例；
第一次执行步骤S5时，还未有其他端设备包含层级数据，此时无需考虑其他端设备的层级数据。但只有当前被点播端设备的负荷发生变化，修改该被点播端设备的上级端设备ID(简称PID)为0，端设备的层级LEVEL为1。如果有N个端设备发生变化，则将该被点播端设备的PID设置为其他N-1个节点(即端设备)的端设备ID，端设备的层级LEVEL修改为N。
图4是第一个被点播端设备被点播后的示意图，三个端设备(即节点)发生变化。边设备2向1号端设备(即端设备ID为1的端设备)点播，点播前后的负荷对比后，端设备1、2、3的负荷LOAD都有增加，则端设备1的层级LEVEL设置为3，PID(上级端设备ID)为2,3。
不是第一次执行步骤S5时，存在其他端设备包含层级数据，此时无需考虑其他端设备的层级数据。在计算出下一个节点的层级LEVEL，以及其PID后。还需要进行检索，如果其他节点的PID包含此次被点播端设备ID及PID，则从其他设备中的PID中删除此次被点播端设备的PID。
图5是第二个被点播端设备被点播后的示意图。边设备2点播2号端设备，负荷采集对比后端设备2、3的负荷LOAD都有增加，则端设备2的LEVEL设置为2，PID为3。边设备轮训所有端设备(节点)，发现1号端设备的PID中有2,3，所以将1号端设备PID的数据3删除。
步骤S6：重复步骤S2～S5，以获取所有端设备的层级数据；
此处即：判断是否获取了所有端设备的层级数据，若不是，则重复步骤S2～S5；若获取了所有端设备的层级数据，则进入步骤S7；这里，为了以与步骤S2中的可选方案“按端设备ID的顺序选取预设的被点播端设备”配合，作为本步骤的可选方案，在获取了最后一个端设备ID的端设备的层级数据时，判断获取了所有端设备的层级数据。
步骤S7：根据所有端设备的层级数据获得端设备的拓扑关系。
当获得所有端设备的层级数据时，每个端设备的层级数据均包括层级以及对应的一个PID(此时的层级数据不再有两个以上的PID)，此时运算完成。如图6和图7所示，图6是全部端设备被点播后的层级关系示意图，包括最终获得的所有端设备的层级和PID；图7是全部端设备被点播后的拓扑结构示意图；边设备2下面的8个端设备的拓扑情况为：5号端设备和3号端设备是第1层级；2号端设备是第2层级，且上级为3号端设备；6号端设备是第2层级，且上级是5号端设备；1号端设备和4号端设备是第3层级，且上级端设备是2号端设备；7号端设备和8号端设备是第3层级，且上级端设备是6号端设备。
如图8所示，本实施例公开了另一种用于泛在物联网端设备的拓扑识别方法，用于在端设备执行，包括：
步骤Y1：接收边设备广播的第一拓扑识别指令；
步骤Y2：响应第一拓扑识别指令，控制端设备进入静默状态；
步骤Y3：接收边设备广播的第二拓扑识别指令；
步骤Y4：响应第二拓扑识别指令，检测当前负荷以获取负荷数据，将包含负荷数据和端设备ID的负荷信息发送到边设备；
步骤Y5：接收边设备发送的点播指令；
步骤Y6：响应点播指令，控制负载电路导通以增加负载，并向边设备发送执行成功信号。
需要知道的，步骤Y4采集的端设备的负荷数据，其包含位于其下级的端设备的负荷数据。
端设备通过接收边设备的控制，控制
本实施例还公开了计算机可读存储介质，包括计算机指令，计算机指令被执行以实现上述实施例中任一的拓扑识别方法。
本实施例还公开了拓扑识别设备，包括：
处理器；以及
存储器，其上存储可执行指令，可执行指令被执行以实现上述实施例中任一的拓扑识别方法。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (6)

1.一种用于泛在物联网端设备的拓扑识别方法，其特征在于，包括：
步骤S1：向网内端设备广播用于控制网内端设备进入静默状态的第一拓扑识别指令；
步骤S2：向网内端设备广播用于请求负荷信息的第二拓扑识别指令，并接收网内端设备上报的负荷信息，其中，负荷信息包括端设备ID及负荷数据；
步骤S3：向预设的被点播端设备发送用于控制被点播端设备增加负载的点播指令，并接收被点播端设备反馈的执行成功信号；预设的被点播端设备为一个未被获得层级数据的端设备；
步骤S4：响应执行成功信号，向网内广播用于请求负荷信息的第二拓扑识别指令，并接收网内端设备上报的负荷信息；
步骤S5：根据步骤S2接收的负荷信息和步骤S4接收的负荷信息获得被点播端设备的层级数据，层级数据包括被点播端设备的层级以及被点播端设备的上级端设备ID；
步骤S6：重复步骤S2～步骤S5，以获取所有端设备的层级数据；
步骤S7：根据所有端设备的层级数据获得端设备的拓扑关系。
2.如权利要求1的方法，其特征在于，根据步骤S2接收的负荷信息和步骤S4接收的负荷信息获得被点播端设备的层级数据包括：
比对步骤S4接收的负荷信息与步骤2接收的负荷信息；
若只有被点播端设备的负荷发生变化，则将该被点播端设备的层级置为1以及将该被点播端设备的上级端设备ID置为0；
若有N个端设备的负荷发生变化，N大于等于2，则将该被点播端设备的层级置为N，以及将被点播端设备的上级端设备ID置为除被点播端设备外另N-1个负荷发生变化的端设备的端设备ID。
3.如权利要求2的方法，其特征在于，根据步骤S2接收的负荷信息和步骤S4接收的负荷信息获得被点播端设备的层级数据还包括：
判断其他端设备的上级端设备ID是否包含本次被点播端设备的端设备ID和被点播端设备的上级端设备ID；若包含，则删除其他端设备的与本次被点播端设备的上级端设备ID相同的上级端设备ID。
4.一种用于泛在物联网端设备的拓扑识别方法，用于在端设备执行，其特征在于，包括：
接收边设备广播的第一拓扑识别指令；
响应第一拓扑识别指令，控制端设备进入静默状态；
接收边设备广播的第二拓扑识别指令；
响应第二拓扑识别指令，检测当前负荷以获取负荷数据，将包含负荷数据和端设备ID的负荷信息发送到边设备；
接收边设备发送的点播指令；
响应点播指令，控制增加端设备负载，并向边设备发送执行成功信号。
5.计算机可读存储介质，其特征在于，包括计算机指令，计算机指令被执行以实现权利要求1～4中任一的方法。
6.拓扑识别设备，其特征在在于，包括：
处理器；以及
存储器，其上存储可执行指令，可执行指令被执行以实现权利要求1～4中任一的方法。
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