CN112422694A - 一种基于能源控制器的多类型能源设备信息接入系统的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于能源控制器的多类型能源设备信息接入系统的方法，主要包括能源控制器，能源控制器与CPS或能源采集终端相连进行数据交互，并进行数据处理、存储，同时能与省级智慧能源服务平台进行数据交互；能源控制器对上提供4G、5G和专网通信接口，采用IEC104协议、MQTT和698.45协议将CPS或能源采集终端采集的数据上送到省级智慧能源服务平台；对下接口，除提供网络接口和RS485接口外，将各种不同类型的硬件接口，设计成不同的扩展模块，并提供统一的总线供扩展接入。本发明的有益效果为：本发明公适用于空调、照明、配电设备、光伏、储能、充电桩及各种工业用电机器设备等多类型能源设备的信息接入，为能源物联网的建设提供了切实可行的解决方案。
Description
技术领域
本发明涉及能源设备的信息领域，主要是一种基于能源控制器的多类型能源设备信息接入系统的方法。
背景技术
CPS系统涉及到多种类型的智慧能源设备，其数据流分为采集数据流、控制数据流和档案数据流三类。采集数据流包括用户侧电、水、气、热等能源数据。控制数据流包括用户侧控制策略及配电系统、光伏系统、中央空调系统等用户侧可控设备的遥调、遥控、遥测、遥信。档案数据流包括用户侧各类监控设备的档案数据。这些数据又涵盖了各种各样的线路层接口，目前还没有适用于空调、照明、配电设备、光伏、储能、充电桩及各种工业用电机器设备等多类型能源设备的信息接入方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种基于能源控制器的多类型能源设备信息接入系统的方法。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。一种基于能源控制器的多类型能源设备信息接入系统的方法，主要包括能源控制器，能源控制器与CPS或能源采集终端相连进行数据交互，并进行数据处理、存储，同时能与省级智慧能源服务平台进行数据交互；能源控制器对上提供4G、5G和专网通信接口，采用IEC104协议、MQTT和698.45协议将CPS或能源采集终端采集的数据上送到省级智慧能源服务平台；对下接口，除提供网络接口和RS485接口外，将各种不同类型的硬件接口，设计成不同的扩展模块，并提供统一的总线供扩展接入。
本发明的有益效果为：本发明公开了一种基于能源控制器的适用于空调、照明、配电设备、光伏、储能、充电桩及各种工业用电机器设备等多类型能源设备的信息接入方法，为能源物联网的建设提供了切实可行的解决方案。
附图说明
图1为本发明的整体逻辑框架示意图。
图2为典型的I/O扩展模块应用场景示意图。
图3为多场景设备接入框架图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做详细的介绍：
本发明中能源控制器与CPS或能源采集终端进行数据交互，并进行数据处理、存储，同时能与省级平台进行数据交互的智能装置。能源控制器对上提供4G、5G和专网通信接口，采用IEC104协议、MQTT和698.45协议将CPS或能源采集终端采集的数据上送到省级智慧能源服务平台。对下接口，除提供网络接口和RS485接口外，采用“即插即用”的设计理念，将各种不同类型的硬件接口，设计成不同的扩展模块，并提供统一的总线供扩展接入。扩展接口的类型包括：CanBUs，PROFIBUS，HPLC宽带载波，ZigBee，LORA，IO(包括数字量输入、输出，模拟量输入输出)，光纤等。并且能源控制器还提供了对OPC、BACnet、电总协议、IEC61850等规范的支持，整体逻辑框架如图1所示。
能源控制器可以实现低速的串行总线、现场总线网络和高速以太网之间的互联，构建出高速、可靠、开放的通信网络；可以运行各种控制策略，实现削峰填谷、需求响应、计划管理等控制策略；可以对现场系统的运行状况进行监控，对上级控制系统起到通讯管理的作用。
作为通信网与现场设备之间的控制设备，承担接口匹配(485、现场总线、LAN网等互相转换)和规约转换、数据监控、策略控制等任务。
本发明提出了基于能源控制器接入多类型能源设备信息的方法，包括以下各类信息接口类型的解决方案。
1多场景设备接入接口解决方法
1、HPLC宽带电力载波扩展接口
设计HPLC宽带电力载波转换扩展接口，支持多协议数据在任意两芯线，如双绞线、同轴电缆、直流电线、交流电线、平行线、电梯随行电缆等进行高速率远距离传输，点对点最远传输距离可达500米，最大物理层速率达到240Mbps。载波转换扩展模块分为主机和分机，通过设备的主从拨码开关可方便设置。支持一对一和一对多点的网络设备组网，数据加密高速透传。集成高压隔离，防浪涌保护，适用在高压电缆上通信。
HPLC宽带电力载波转换扩展模块可以广泛能源采集终端和能源控制器之间的连接，包括电梯网络及电梯多媒体，风能新能源，智能充电桩，智能路灯，可视楼宇对讲，铁道通信监控系统，矿井监控系统，巡检机器人，视频监控等等。
2、光纤扩展接口
光纤扩展支持RS-232，RS-485，RS-422多种异步通信协议，可以同时混合使用两个RS-232，RS-485或RS-422接口，支持2线(半双工RS-485和4线(全双工)RS-422工作方式。光纤扩展接口的RS-485方式支持数据(TXD或SD)发送控制，从而提高了适应各类软件的能力，也简化了控制方式，光纤扩展接口支持异步串行口之间的多种光纤连接方式，它支持两个异步串行口的设备通过光纤进行全双工或半双工通信，通信距离最远可达多模4公里，单模20公里，RS-232信号的传输速率最高为115.2KBPS，RS-485/RS-422的信号传输速率最高可达460KBPS。
光纤扩展接口可以广泛能源采集终端和能源控制器之间的连接，一般在通讯距离超过300m，要求高速可靠连接的场景。例如对充电桩，储能，冷热控制系统等。
3、IO扩展接口
IO扩展接口可分为离散、模拟和特殊模块等多种类型,IO扩展接口分为模拟量输入模块，模拟量输出模块，开关量输入模块，开关量输出模块等。
模拟量输入接口：模拟量输入模块是一款可以采集模拟量(如电压，电流，热电偶，热电阻，温度等数值)通过485总线传输到电脑上的智能模块。其利用RS-485总线作为数据通信线路，提供模拟量转485功能，能够同时将多路模拟量输入至模块，并通过RS-485总线传输至计算机。
模拟量输出接口：模拟量输出模块是指驱动硬件输出和相关数据通路，按照运行方式选择当前的设定值，也可根据需要反向并提供结果给硬件输出或软件输出。
开关量输入接口：开关量输入输出模块是一款能够将开关量信号采集输入的设备，通常也称为数字量模块。通过RS-485总线将开关量信号采集至计算机，还可以通过RS-485总线进行成对通信，远程获取开关的相关状态。
开关量输出接口：是一款能够将开关量信号控制输出的设备，通常也称为数字量模块。通过RS-485总线将计算机发送相关指令通过模块控制开关的相关状态，还可以通过RS-485总线进行成对通信，远程控制开关的相关状态。
典型的I/O扩展模块应用场景如图2所示。
4、CANBus扩展接口
CANBus扩展接口是对提供CAN接口的采集终端的接入支持。CANBus扩展接口支持1路以太网接口的高性能CAN-bus总线通讯转换器。支持10M/100M的以太网网络与5Kbps～1Mbps通讯速率的CAN-bus互联互通，扩展模块工业级高标准设计；通讯接口和系统之间隔离，具备抗干扰和防浪涌能力，可应用于工业控制、数据通讯系统。
5、ZigBee扩展接口
ZigBee扩展接口集成了符合ZigBee协议标准的射频收发器和微处理器，它具有通讯距离远、抗干扰能力强、组网灵活等特性；可实现一点对多点及多点对多点之间的设备间数据的透明传输；可组成星型和MESH型的网状网络结构。ZigBee扩展模块实现串口RS232/485/422数据的透明传输，除可实现一般的点对点数据通信功能外，还可实现多点之间的网络通讯。
6、LoRa扩展接口
LoRa扩展接口是利用LoRa无线调制技术实现远距离数据传输。采用工业级32位专用网络处理器设计，支持LoRaWAN通信规范，具备多频点、多信道的并发处理能力，满足工业现场复杂的大容量组网要求，主要应用于智能路灯、智慧楼宇、智慧社区、智能消防等多个领域。
2多场景设备接入框架图，如图2所示。
3多场景设备接入统计表
可以理解的是，对本领域技术人员来说，对本发明的技术方案及发明构思加以等同替换或改变都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于能源控制器的多类型能源设备信息接入系统的方法，其特征在于：主要包括能源控制器，能源控制器与CPS或能源采集终端相连进行数据交互，并进行数据处理、存储，同时能与省级智慧能源服务平台进行数据交互；能源控制器对上提供4G、5G和专网通信接口，采用IEC104协议、MQTT和698.45协议将CPS或能源采集终端采集的数据上送到省级智慧能源服务平台；对下接口，除提供网络接口和RS485接口外，将各种不同类型的硬件接口，设计成不同的扩展模块，并提供统一的总线供扩展接入。
2.根据权利要求1所述的基于能源控制器的多类型能源设备信息接入系统的方法，其特征在于：扩展接口的类型包括HPLC宽带电力载波扩展接口、光纤扩展接口、IO扩展接口、CANBus扩展接口、ZigBee扩展接口、LoRa扩展接口。
3.根据权利要求2所述的基于能源控制器的多类型能源设备信息接入系统的方法，其特征在于：所述HPLC宽带电力载波转换扩展接口，支持多协议数据在任意两芯线，载波转换扩展模块分为主机和分机，通过设备的主从拨码开关进行设置。
4.根据权利要求2所述的基于能源控制器的多类型能源设备信息接入系统的方法，其特征在于：所述的光纤扩展接口用于能源采集终端和能源控制器之间的连接，支持RS-232，RS-485，RS-422多种异步通信协议，能同时混合使用两个RS-232，RS-485或RS-422接口，支持2线RS-422工作方式。
5.根据权利要求2所述的基于能源控制器的多类型能源设备信息接入系统的方法，其特征在于：所述的IO扩展接口分为离散、模拟和特殊模块多种类型,IO扩展接口分为模拟量输入模块，模拟量输出模块，开关量输入模块，开关量输出模块。
6.根据权利要求2所述的基于能源控制器的多类型能源设备信息接入系统的方法，其特征在于：所述的CANBus扩展接口是对提供CAN接口的采集终端的接入支持。CANBus扩展接口支持1路以太网接口的高性能CAN-bus总线通讯转换器，支持10M/100M的以太网网络与5Kbps～1Mbps通讯速率的CAN-bus互联互通。
7.根据权利要求2所述的基于能源控制器的多类型能源设备信息接入系统的方法，其特征在于：所述的ZigBee扩展接口集成了符合ZigBee协议标准的射频收发器和微处理器，实现一点对多点及多点对多点之间的设备间数据的透明传输；组成星型和MESH型的网状网络结构。
8.根据权利要求2所述的基于能源控制器的多类型能源设备信息接入系统的方法，其特征在于：所述的LoRa扩展接口是利用LoRa无线调制技术实现远距离数据传输。
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