CN111812402A - 智能电表与断路器自动连接方法及智能电表 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能电表与断路器自动连接方法，属于通信技术领域。所述方法包括：断路器产生用于标识该断路器身份的第一配对特征码，采用无功电流方式和无线通信方式同时发送所述第一配对特征码，实现第一次配对匹配验证；在第一次配对匹配验证成功后，智能电表产生第二配对特征码，采用无线通信方式将第二配对特征码发送到断路器，通过断路器采用无功电流方式返回的第二配对特征码实现第二次配对匹配验证；在第二次配对匹配验证成功后，确定断路器为智能电表的外置断路器，智能电表与断路器配对连接。本发明结合无功电流和无线通信两种方式，通过两次配对匹配验证实现断路器与无线智能电表的自动配对，大大提高配对效率和准确率。

Description

智能电表与断路器自动连接方法及智能电表

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体地涉及一种智能电表与断路器自动连接方法以及一种智能电表。

背景技术

电表外置微型断路器是配合智能电表实现智能费控功能的关键设备，额定电流相对较大的智能电表一般采用微型断路器的方式来实现各种费控功能。智能电表与断路器之间可以通过蓝牙通信建立连接，而自动配对是断路器和智能电表建立连接的基础，任何从未配对过的设备(或曾经配对但其中一方已删除配对关系)都无法建立连接。通常电表安装现场需要通过掌机对电表和断路器分别扫码配对，存在掌机不足、扫描配对时间长、人工操作易出错等问题，很难保证断路器和电表一一对应。

目前基于蓝牙技术的表外断路器和智能电表在安装时，由于安装现场无法通电，智能电表和断路器都无法进行蓝牙通信实现配对，因此需要使用掌机对每一个断路器和电表分别扫码配对，对于多表位电能表箱存在多只电表和断路器的情况很容易出现配置错误，而且整个配对过程需要花费很长时间才能完成，对于后期的断路器的资产管理也非常麻烦。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能电表与断路器自动连接方法，以解决在无法通电的安装现场时智能电表与断路器配对效率低、准确率不高的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种智能电表与断路器自动连接方法，所述方法包括：

S1)断路器产生用于标识该断路器身份的第一配对特征码，采用无功电流方式和无线通信方式同时发送所述第一配对特征码，通过所述第一配对特征码实现所述断路器与智能电表的第一次配对匹配验证；

S2)在第一次配对匹配验证成功后，所述智能电表产生第二配对特征码，采用无线通信方式将所述第二配对特征码发送到所述断路器，通过所述断路器采用无功电流方式返回的所述第二配对特征码实现所述智能电表与所述断路器的第二次配对匹配验证；

S3)在第二次配对匹配验证成功后，确定所述断路器为所述智能电表的外置断路器，所述智能电表与所述断路器配对连接。

进一步地，步骤S1)中所述采用无功电流方式和无线通信方式同时发送所述第一配对特征码，包括：

采用无功电流方式将所述第一配对特征码调制发送到电缆线上，同时采用蓝牙广播方式发送所述第一配对特征码。

进一步地，步骤S1)中所述通过所述第一配对特征码实现所述断路器与智能电表的第一次配对匹配验证，包括：

所述智能电表采样所述电缆线上的电流数据，根据采样的电流数据解调出第一配对特征码，同时扫描蓝牙广播筛选出第一配对特征码，判断解调出的第一配对特征码与筛选出的第一配对特征码是否一致，若一致，则第一次配对匹配验证成功，记录所述第一配对特征码。

进一步地，步骤S2)在第一次配对匹配验证成功后，所述智能电表产生第二配对特征码，采用无线通信方式将所述第二配对特征码发送到所述断路器，通过所述断路器采用无功电流方式返回的所述第二配对特征码实现所述智能电表与所述断路器的第二次配对匹配验证，包括：

S21)在第一次配对匹配验证成功后，所述智能电表产生第二配对特征码并生成更改配对特征码的命令，采用蓝牙通信方式将所述第二配对特征码以及所述更改配对特征码的命令发送到所述断路器；

S22)所述断路器接收到所述第二配对特征码以及所述更改配对特征码的命令之后，根据所述更改配对特征码的命令采用无功电流方式将所述第二配对特征码调制发送到所述电缆线上；

S23)所述智能电表再次采样所述电缆线上的电流数据，根据采样的电流数据解调出第二配对特征码，判断解调出的第二配对特征码与所述智能电表产生的第二配对特征码是否一致，若一致，则第二次配对匹配验证成功。

进一步地，步骤S1)还包括：

确定所述智能电表的从机列表是否已设置断路器地址，在确定所述从机列表未设置断路器地址时执行采样所述电缆线上的电流数据的操作。

进一步地，步骤S1)还包括：

在确定所述从机列表已设置断路器地址时尝试连接所述断路器地址，在连接所述断路器地址失败时执行采样所述电缆线上的电流数据的操作。

进一步地，所述第一配对特征码含有所述断路器的MAC地址和所述断路器的蓝牙连接识别码。

进一步地，步骤S21)中所述采用蓝牙通信方式将所述第二配对特征码以及所述更改配对特征码的命令发送到所述断路器，包括：

根据所述第一配对特征码得到所述断路器的蓝牙连接识别码，通过所述蓝牙连接识别码与所述断路器建立蓝牙通信连接，采用所述蓝牙通信连接将所述第二配对特征码以及所述更改配对特征码的命令发送到所述断路器。

进一步地，步骤S23)还包括：

若所述智能电表解调出的第二配对特征码与所述智能电表产生的第二配对特征码不一致，则断开与所述断路器之间的蓝牙通信连接，重新扫描蓝牙广播筛选出第一配对特征码，转至步骤S21)。

本发明还提供一种智能电表，采用上述的智能电表与断路器自动连接方法实现与断路器配对。

本发明中，只有在断路器通过主功率线(电缆线)发送的配对特征码与智能电表通过蓝牙接收到的配对特征码一致的情况下才确认该断路器和该智能电表是在同一线路上，从而确定该断路器与该智能电表的匹配关系。本发明提供的智能电表与断路器自动连接方法结合了无功电流和无线通信两种方式，通过两次配对匹配验证实现断路器与无线智能电表的自动配对，大大提高配对效率，且提高了自动配对的准确率，解决了现有技术中在无法通电的安装现场时智能电表与断路器配对效率低、准确率不高的问题。

本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施方式，但并不构成对本发明实施方式的限制。在附图中：

图1是本发明实施方式提供的智能电表与断路器自动连接方法的流程图；

图2是本发明实施方式提供的智能电表与断路器自动连接方法的第二次配对匹配验证的流程图；

图3是本发明一种可选实施方式提供的智能电表与断路器自动连接方法的流程图(智能电表侧)；

图4是本发明另一种可选实施方式提供的智能电表与断路器自动连接方法的流程图(智能电表侧)。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1是本发明实施方式提供的智能电表与断路器自动连接方法的流程图。如图1所示，本发明实施方式提供一种智能电表与断路器自动连接方法，所述方法包括：

S1)断路器产生用于标识该断路器身份的第一配对特征码，采用无功电流方式和无线通信方式同时发送所述第一配对特征码，通过所述第一配对特征码实现所述断路器与智能电表的第一次配对匹配验证。

具体为，断路器产生用于标识该断路器身份的第一配对特征码，采用无功电流方式将所述第一配对特征码调制发送到电缆线上，同时采用蓝牙广播方式发送所述第一配对特征码。本实施方式中所述第一配对特征码可以包含断路器的地址信息或表征断路器地址的信息，例如所述第一配对特征码含有所述断路器的MAC地址和所述断路器的蓝牙连接识别码。

所述智能电表采样所述电缆线上的电流数据，根据采样的电流数据解调出第一配对特征码，同时扫描蓝牙广播筛选出第一配对特征码，判断解调出的第一配对特征码与筛选出的第一配对特征码是否一致，若一致，则第一次配对匹配验证成功，记录所述第一配对特征码。作为一种可选实施方式，所述智能电表初始化之后检查其从机列表，确定智能电表的从机列表是否已设置断路器地址，在确定所述从机列表未设置断路器地址时执行采样电缆线上的电流数据的操作；在确定所述从机列表已设置断路器地址时尝试连接所述断路器地址，在连接所述断路器地址失败时执行采样电缆线上的电流数据的操作。

本实施方式中，断路器可以包括无功功率发生模块。无功功率发生模块的工作原理是通过结构电流波形编码，在实现功率传输的同时进行信息传输，也可以称为“功率编码”。本发明实施方式应用无功功率发生模块在断路器本体中设置一套编码电路，通过特定的控制器控制该编码电路实现无功负载的投切从而进行功率编码。在安装好断路器和智能电表后进行上电测试时，即合闸通电时，断路器与智能电表通过主功率线连接，断路器首先发送第一配对特征码(例如，表征MAC地址的特征码)。此时，智能电表通过表端蓝牙模组发起实时同步通讯指令，并同步启动实时采集功率。由于只有无线断路器与无线智能电表的主功率线路是连接的(本发明涉及的智能电表属于无线智能电表，涉及的断路器属于无线断路器)，因此只有在该功率线路上的断路器发起的对应结构功率波形会被对应的智能电表接收到，即在同一条功率线路上的断路器和智能电表之间才能进行无功电流方式的数据交互。其中，所述配对特征码的调制方式可以采用OOK方式调制数据(即开关模式)，有电流为高表示数据0，没有电流为低表示数据1。

S2)在第一次配对匹配验证成功后，所述智能电表产生第二配对特征码，采用无线通信方式将所述第二配对特征码发送到所述断路器，通过所述断路器采用无功电流方式返回的所述第二配对特征码实现所述智能电表与所述断路器的第二次配对匹配验证。

图2是本发明实施方式提供的智能电表与断路器自动连接方法的第二次配对匹配验证的流程图。如图2所示，步骤S2)包括以下子步骤：

S21)在第一次配对匹配验证成功后，所述智能电表产生第二配对特征码并生成更改配对特征码的命令，采用蓝牙通信方式将所述第二配对特征码以及所述更改配对特征码的命令发送到所述断路器。具体是，智能电表根据所述第一配对特征码得到所述断路器的蓝牙连接识别码，通过所述蓝牙连接识别码与所述断路器建立蓝牙通信连接，采用所述蓝牙通信连接将所述第二配对特征码以及所述更改配对特征码的命令发送到所述断路器。其中，所述第二配对特征码可以是智能电表产生的8位或16位的随机数。

S22)所述断路器接收到所述第二配对特征码以及所述更改配对特征码的命令之后，根据所述更改配对特征码的命令采用无功电流方式将所述第二配对特征码调制发送到所述电缆线上。

S23)所述智能电表再次采样所述电缆线上的电流数据，根据采样的电流数据解调出第二配对特征码，判断解调出的第二配对特征码与所述智能电表产生的第二配对特征码是否一致；若所述智能电表解调出的第二配对特征码与所述智能电表产生的第二配对特征码一致，则第二次配对匹配验证成功。若所述智能电表解调出的第二配对特征码与所述智能电表产生的第二配对特征码不一致，则断开与所述断路器之间的蓝牙通信连接，重新扫描蓝牙广播筛选出第一配对特征码，转至步骤S21)。

S3)在第二次配对匹配验证成功后，确定所述断路器为所述智能电表的外置断路器，所述智能电表与所述断路器配对连接。

通过上述步骤完成断路器与智能电表的自动配对过程后，断路器通过蓝牙将该断路器的资产号上传到智能电表，实现资产管理的自动录入与关系对应，从而实现无人值守情况下断路器与智能电表的配对连接与资产自动上报，从而极大降低现场维护成本与安装错误。

本发明实施方式中，只有在断路器通过主功率线(电缆线)发送的配对特征码与智能电表通过蓝牙接收到的配对特征码一致的情况下才确认该断路器和该智能电表是在同一线路上，从而确定该断路器与该智能电表的匹配关系。本发明实施方式提供的智能电表与断路器自动连接方法结合了无功电流和无线通信两种方式，通过两次配对匹配验证实现断路器与无线智能电表的自动配对，大大提高配对效率，且提高了自动配对的准确率，解决了现有技术中在无法通电的安装现场时智能电表与断路器配对效率低、准确率不高的问题。

针对不同应用场景，智能电表与断路器的自动配对分为三种情况：

一、新智能电表与新断路器的自动配对，即智能电表和断路器均没有历史匹配记录，适用于新安装智能电表和断路器的场景；

二、新智能电表与旧断路器的自动配对，即智能电表没有历史匹配记录，断路器有历史匹配记录，适用于智能电表物损需要更换的情况；

三、旧智能电表与新断路器的自动配对，即智能电表有历史匹配记录，断路器没有历史匹配记录，适用于断路器物损需要更换的情况。

图3是本发明一种可选实施方式提供的智能电表与断路器自动连接方法的流程图(智能电表侧)。本实施方式针对于上述情况一的新智能电表与新断路器的自动配对。如图3所示，智能电表上电初始化之后检查其从机列表中是否已设置表后断路器，即确定智能电表的从机列表是否已设置断路器的地址(例如MAC地址)。若从机列表未设置断路器地址，则采样电缆线上的电流数据；若从机列表已设置断路器地址，则尝试连接该断路器地址，若连接超时(连接断路器失败)，则采样电缆线上的电流数据。采样完成后(采样到足够的电流数据)分析电流数据通过算法解调出特征码一(即第一配对特征码)，根据特征码一得到断路器蓝牙的MAC地址列表，依次解密对应MAC的蓝牙广播包中的PIN码，完成第一次配对匹配验证。通过得到的蓝牙MAC地址和PIN码连接到对应的断路器，产生并发送特征码二(即第二配对特征码)到断路器，同时发送更改配对特征码的命令到断路器。断路器采用无功电流方式将特征码二调制发送到电缆线上并回复智能电表特征码更改完成。此时，智能电表再次采样电缆线上的电流数据，采样完成后分析电流数据通过算法解调出特征码二，判断解调出的特征码二与智能电表产生的特征码二是否一致，若一致，则第二次配对匹配验证成功，将断路器的MAC地址及PIN码设置到从机列表，确定该断路器为该智能电表的外置断路器，实现该智能电表与该断路器配对连接；若不一致，则断开与该断路器的蓝牙连接，重新采样电缆线上的电流数据。

针对于上述情况二的新智能电表与旧断路器的自动配对流程与情况一的新智能电表与新断路器的自动配对流程不同的是，已配置过的断路器(即旧断路器)在重新上电后，在断路器的蓝牙没有被正确连接的情况下会自动在电缆线上发送特征码一，在被主机(即智能电表)正确连接后会停止发送特征码一，如未被正确连接，断路器将在持续发送120分钟时间的特征码一之后停止发送。

图4是本发明另一种可选实施方式提供的智能电表与断路器自动连接方法的流程图(智能电表侧)。本实施方式针对于上述情况三的旧智能电表与新断路器的自动配对。如图4所示，旧智能电表重新上电之后检查其从机列表中是否已设置表后断路器(即外置断路器)。若旧智能电表的从机列表中已设置有断路器地址(MAC地址)，则尝试连接从机列表中设置的MAC地址(即连接该断路器)，由于该断路器已经被更换，此时会出现连接超时的情况(例如尝试连接300秒仍未连接成功就表示连接超时，即连接失败)，开始采样电缆线上的电流数据；若旧智能电表的从机列表中未设置有断路器地址，则开始采样电缆线上的电流数据。下一步，判断采样是否完成(是否采样到足够的电流数据)，若采样完成，则分析电流数据通过算法解调出特征码一(即第一配对特征码)，根据特征码一得到断路器蓝牙的MAC地址列表，依次解密对应MAC的蓝牙广播包中的PIN码，完成第一次配对匹配验证。接下来，通过蓝牙MAC地址和PIN码连接到对应的断路器，若连接超时，则重新采样电缆线上的电流数据；若连接成功，则产生并发送特征码二(即第二配对特征码)到断路器，同时发送更改配对特征码的命令到断路器。断路器采用无功电流方式将特征码二调制发送到电缆线上并回复智能电表特征码更改完成。智能电表接收到断路器的回复后再次采样电缆线上的电流数据，判断采样是否完成(是否采样到足够的电流数据)，若采样完成，则分析电流数据通过算法解调出特征码二，判断解调出的特征码二与智能电表产生的特征码二是否一致，若一致，则第二次配对匹配验证成功，将断路器的MAC地址及PIN码设置到从机列表(即确定该断路器为该智能电表的外置断路器)，完成该智能电表与该断路器的配对连接。

本发明实施方式还提供一种智能电表，采用上述的智能电表与断路器自动连接方法实现与断路器配对。

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 (10)

1.一种智能电表与断路器自动连接方法，其特征在于，所述方法包括：

S1)断路器产生用于标识该断路器身份的第一配对特征码，采用无功电流方式和无线通信方式同时发送所述第一配对特征码，通过所述第一配对特征码实现所述断路器与智能电表的第一次配对匹配验证；

S2)在第一次配对匹配验证成功后，所述智能电表产生第二配对特征码，采用无线通信方式将所述第二配对特征码发送到所述断路器，通过所述断路器采用无功电流方式返回的所述第二配对特征码实现所述智能电表与所述断路器的第二次配对匹配验证；

S3)在第二次配对匹配验证成功后，确定所述断路器为所述智能电表的外置断路器，所述智能电表与所述断路器配对连接。

2.根据权利要求1所述的智能电表与断路器自动连接方法，其特征在于，步骤S1)中所述采用无功电流方式和无线通信方式同时发送所述第一配对特征码，包括：

采用无功电流方式将所述第一配对特征码调制发送到电缆线上，同时采用蓝牙广播方式发送所述第一配对特征码。

3.根据权利要求2所述的智能电表与断路器自动连接方法，其特征在于，步骤S1)中所述通过所述第一配对特征码实现所述断路器与智能电表的第一次配对匹配验证，包括：

所述智能电表采样所述电缆线上的电流数据，根据采样的电流数据解调出第一配对特征码，同时扫描蓝牙广播筛选出第一配对特征码，判断解调出的第一配对特征码与筛选出的第一配对特征码是否一致，若一致，则第一次配对匹配验证成功，记录所述第一配对特征码。

4.根据权利要求3所述的智能电表与断路器自动连接方法，其特征在于，步骤S2)在第一次配对匹配验证成功后，所述智能电表产生第二配对特征码，采用无线通信方式将所述第二配对特征码发送到所述断路器，通过所述断路器采用无功电流方式返回的所述第二配对特征码实现所述智能电表与所述断路器的第二次配对匹配验证，包括：

S21)在第一次配对匹配验证成功后，所述智能电表产生第二配对特征码并生成更改配对特征码的命令，采用蓝牙通信方式将所述第二配对特征码以及所述更改配对特征码的命令发送到所述断路器；

S22)所述断路器接收到所述第二配对特征码以及所述更改配对特征码的命令之后，根据所述更改配对特征码的命令采用无功电流方式将所述第二配对特征码调制发送到所述电缆线上；

S23)所述智能电表再次采样所述电缆线上的电流数据，根据采样的电流数据解调出第二配对特征码，判断解调出的第二配对特征码与所述智能电表产生的第二配对特征码是否一致，若一致，则第二次配对匹配验证成功。

5.根据权利要求3所述的智能电表与断路器自动连接方法，其特征在于，步骤S1)还包括：

确定所述智能电表的从机列表是否已设置断路器地址，在确定所述从机列表未设置断路器地址时执行采样所述电缆线上的电流数据的操作。

6.根据权利要求5所述的智能电表与断路器自动连接方法，其特征在于，步骤S1)还包括：

在确定所述从机列表已设置断路器地址时尝试连接所述断路器地址，在连接所述断路器地址失败时执行采样所述电缆线上的电流数据的操作。

7.根据权利要求4所述的智能电表与断路器自动连接方法，其特征在于，所述第一配对特征码含有所述断路器的MAC地址和所述断路器的蓝牙连接识别码。

8.根据权利要求7所述的智能电表与断路器自动连接方法，其特征在于，步骤S21)中所述采用蓝牙通信方式将所述第二配对特征码以及所述更改配对特征码的命令发送到所述断路器，包括：

根据所述第一配对特征码得到所述断路器的蓝牙连接识别码，通过所述蓝牙连接识别码与所述断路器建立蓝牙通信连接，采用所述蓝牙通信连接将所述第二配对特征码以及所述更改配对特征码的命令发送到所述断路器。

9.根据权利要求8所述的智能电表与断路器自动连接方法，其特征在于，步骤S23)还包括：

若所述智能电表解调出的第二配对特征码与所述智能电表产生的第二配对特征码不一致，则断开与所述断路器之间的蓝牙通信连接，重新扫描蓝牙广播筛选出第一配对特征码，转至步骤S21)。

10.一种智能电表，其特征在于，采用权利要求1-9中任一项所述的智能电表与断路器自动连接方法实现与断路器配对。

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