CN112436867B - 一种台区智能终端app共享载波通道的方法及装置 - Google Patents

一种台区智能终端app共享载波通道的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种台区智能终端APP共享载波通道的方法及装置，通过在低压配电台区电力线载波通信场合下，配备载波通信代理APP来实现台区智能终端各采集APP共享载波通道，利用MQTT协议总线实现报文的传输，可用于智能配变终端、台区智能融合终端、集中器等设备，实现了各设备的载波信号通道共享和交互，提升了终端的电力线载波通信接口资源利用率。

Description

一种台区智能终端APP共享载波通道的方法及装置
技术领域
本发明涉及低压配电台区电力线载波通信技术领域，尤其涉及一种台区智能终端APP共享载波通道的方法及装置。
背景技术
自2017年起，国家电网、南方电网面向配电低压台区，除了传统电气参数的监测，如配电变压器监测、环境监测、剩余电流动作保护器监测等，还在提高供电可靠性、减少停电时间，提升用电服务能力，加强对低压配网的精益化管理有迫切需求；同时随着“电能替代”工程、电动汽车充电设施数量增长、分布式电源并网发电等外部用电环境变化，都对台区管理提出新的业务需求与挑战。未来配变终端的定位转变为台区及低压配网的核心大脑，承载着智能台区整体的智能化、精益化的管理业务需求，自2017年起国网开展智能配变终端、智能融合终端架构设计：硬件平台化、系统容器化、功能APP化，最大技术特点是软硬件解耦。
在面向配电台区具体应用，需经智能配变终端、台区智能融合终端管理控制的台区下级产品设备种类多、协议多、专业多，很难1个人或1个厂商独自开发完成满足应用的全部应用APP，因此需要解决智能配变终端、台区智能融合终端系统平台开放、共享架构，其中电力线载波通道作为终端最主要的通信端口，需要支持多个厂家或多人独立开发的应用APP同时调用该通信端口，以满足同时通信接入台区多功能仪表、换相开关、电能表、低压智能断路器等其他感知元件。容器技术往往基于LINUX操作系统，而电力线载波端口属于操作系统下的一个串行设备，仅支持一个应用APP打开该端口，即如台区智能终端的电能表采集APP一旦占用载波通道端口，则其他如台区多功能仪表、换相开关、电能表、低压智能断路器等就无法经载波通信接入。针对上述技术现状，当前台区智能终端/智能配变终端通常会设计一个复杂协议、负责载波管理的采集APP，以满足各种应用APP的数据需求，如此导致该采集APP开发难度大、维护负责、稳定周期长、不易扩展，影响智能配变终端/台区智能融合终端设备接入能力和成效发挥。
发明内容
基于现有技术的上述情况，本发明的目的在于提供一种共享的载波通道架构、共享交互流程、以及交互协议，以满足各设备采集APP解耦、支持不同协议、支持各采集APP共享载波通道。
为达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种台区智能终端APP共享载波通道的方法，其特征在于，包括如下步骤：
接收各采集APP发送的档案信息，并将所述档案信息同步至所述载波通信模块以进行组网；
接收各采集APP发送的MQTT消息，根据优先级顺序形成MQTT消息排序队列；
将所述队列中的消息转换为1376.2协议报文下发至所述载波通信模块；
接收所述载波通信模块返回的1376.2协议报文进行解析，根据解析的报文检索其归属采集APP及MQTT消息，并将该报文转换为MQTT协议发送至相应的采集APP。
进一步的，所述接收各采集APP发送的档案信息之前，还包括对载波通信模块进行初始化操作。
进一步的，所述接收载波通信模块返回的1376.2协议报文，其中所述报文中包括末端设备响应信息。
进一步的，所述接收各采集APP发送的MQTT消息，包括接收各采集APP发送的预采集的末端设备的通信地址列表。
进一步的，所述通信地址列表通过如下步骤形成：
逐一识别并采集末端设备的设备入网状态；
将识别到的末端设备的设备入网状态经过MQTT推送至各采集APP；
各采集APP根据所述设备入网状态，并提取自身预采集的末端设备地址，形成通信地址列表。
根据本发明的另一个方面，提供了一种台区智能终端APP共享载波通道的装置，包括组网模块、消息接收模块、消息发送模块、以及命令返回模块；其中，
所述组网模块，接收各采集APP发送的档案信息，并将所述档案信息同步至所述载波通信模块以进行组网；
所述消息接收模块，接收各采集APP发送的MQTT消息，根据优先级顺序形成MQTT消息排序队列；
所述消息发送模块，将所述队列中的消息转换为1376.2协议报文下发至所述载波通信模块；
所述命令返回模块，接收所述载波通信模块返回的1376.2协议报文进行解析，根据解析的报文检索其归属采集APP及MQTT消息，并将该报文转换为MQTT协议发送至相应的采集APP。
进一步的，还包括初始化模块，
所述初始化模块，对载波通信模块进行初始化操作。
进一步的，所述载波通信模块返回的1376.2协议报文中，包括末端设备响应信息。
进一步的，所述消息接收模块，还接收各采集APP发送的预采集的末端设备的通信地址列表。
进一步的，所述通信地址列表通过如下步骤形成：
逐一识别并采集末端设备的设备入网状态；
将识别到的末端设备的设备入网状态经过MQTT推送至各采集APP；
各采集APP根据所述设备入网状态，并提取自身预采集的末端设备地址，形成通信地址列表。
综上所述，本发明提供了一种台区智能终端APP共享载波通道的方法及装置，通过在低压配电台区电力线载波通信场合下，配备载波通信代理APP来实现台区智能终端各采集APP共享载波通道，利用MQTT协议总线实现报文的传输，可用于智能配变终端、台区智能融合终端、集中器等设备，实现了各设备的载波信号通道共享和交互，提升了终端的电力线载波通信接口资源利用率。
附图说明
图1是台区智能终端APP共享载波通道系统的整体架构图；
图2是本发明台区智能终端APP共享载波通道的方法的实施流程图；
图3是本发明台区智能终端APP共享载波通道的方法的交互示意图；
图4是本发明台区智能终端APP共享载波通道装置的构成示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
下面对结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。本发明是基于智能配变终端/台区智能融合终端软件平台(LINUX操作系统)，设计一个电力线载波端口通信代理APP(下称：代理APP)，各面向对象采集APP与代理APP之间采用MQTT通信协议，JSON作为通信的数据格式。代理APP作为载波网络的代理，全权负责面向对象采集APP访问载波网络。代理APP提供给面向对象采集APP的接口，均采用MQTT协议，通信数据内容采用JSON格式，其中涉及到二进制数据传输的，均通过标准Base64编解码方式传输。该系统的整体架构图如图1所示。该系统中，代理APP通过如下过程获取载波设备档案。
1)1、2、…N对象采集APP将预采集的设备通信地址列表内容经MQTT推送至代理APP。
2)代理APP接收来自1、2、…N对象采集APP并建立设备通信地址表与采集APP对应关系管理；形成智能配变终端/台区智能融合终端的全部载波通信档案列表。
3)上述1)可定时或变化后主动发起，上述2)自动完成管理和档案管辖载波通信档案列表更新。
各采集APP通过如下步骤获取自身预采集设备的入网档案。
1)代理APP依据全部载波通信档案列表，经电力线载波及行业协议逐一识别预采集设备的设备入网状态。代理APP将识别到的采集设备入网状态列表内容经MQTT推送至1、2、…N对象采集APP。
2)1、2、…N对象采集APP接收到来自代理APP的入网状态列表，并提取自身预采集设备地址，形成实际入网通信地址列表。
3)上述1)可定时或变化后主动发起，上述2)自动更新实际入网通信地址列表。
根据本发明的一个实施例，提供了一种台区智能终端APP共享载波通道的方法，该方法的实施流程图如图2所示，该方法的交互示意图如图3所示，该方法由上文中所述的载波端口通信代理APP执行，具体来说，结合图2和图3，该方法包括如下步骤：
对载波通信模块进行初始化操作。
接收各采集APP发送的档案信息，并将所述档案信息同步至所述载波通信模块以进行组网。
接收各采集APP发送的MQTT消息，其中包含DLT645或MODBUS等末端协议报文，根据优先级顺序形成MQTT消息排序队列，该MQTT消息排序队列支持高优先级插队机制。
将所述队列中的消息转换为1376.2协议报文下发至所述载波通信模块。
接收所述载波通信模块返回的1376.2协议报文进行解析，其中，该报文中包括末端设备响应信息，根据解析的报文检索其归属采集APP及MQTT消息，并将该报文转换为MQTT协议发送至相应的采集APP，该步骤支持超时响应回复错误。
以下对于MQTT消息定义进行详细说明。
(1)基于MQTT的json定义
MQTT消息统一采用标准JSON格式，具体格式如下：
{
“pri”:1
“seq”:123,
“timestamp”:”2020-01-05T11:30:52”
“status”:0,
“desc”:”ok”,
“body”:实际数据体
}
其中各字段的说明如表1所示。
表1
Figure GDA0003595257190000061
Figure GDA0003595257190000071
(2)基于MQTT的body定义
body内容根据业务需求分为查询类、设置类、通知类、抄表类。其中，查询类支持设备信息、载波网络频段、档案、入网节点的信息查询；设置类支持设置主节点地址、档案、网络频段；通知类支持APP上线通知、节点停复电通知、节点一般事件通知；抄读类支持点抄、并发抄读。
表2-表7中给出了针对body内容的示例。
表2发送报文(查询类)
Figure GDA0003595257190000072
表3应答报文(查询类)
Figure GDA0003595257190000081
表4字段解释(查询类)
Figure GDA0003595257190000082
表5请求报文(抄表类)
Figure GDA0003595257190000083
Figure GDA0003595257190000091
表6应答报文(抄表类)
Figure GDA0003595257190000092
表7字段解释(抄表类)
Figure GDA0003595257190000093
根据本发明的另一个实施例，提供了一种台区智能终端APP共享载波通道装置，该装置的构成示意图如图4所示，该装置包括：初始化模块、组网模块、消息接收模块、消息发送模块、以及命令返回模块。
所述初始化模块，对载波通信模块进行初始化操作
所述组网模块，接收各采集APP发送的档案信息，并将所述档案信息同步至所述载波通信模块以进行组网。
所述消息接收模块，接收各采集APP发送的MQTT消息，根据优先级顺序形成MQTT消息排序队列。
所述消息发送模块，将所述队列中的消息转换为1376.2协议报文下发至所述载波通信模块。
所述命令返回模块，接收所述载波通信模块返回的1376.2协议报文进行解析，该报文包括末端设备响应信息，根据解析的报文检索其归属采集APP及MQTT消息，并将该报文转换为MQTT协议发送至相应的采集APP。
所述消息接收模块，还接收各采集APP发送的预采集的末端设备的通信地址列表，所述通信地址列表通过如下步骤形成：
逐一识别并采集末端设备的设备入网状态；
将识别到的末端设备的设备入网状态经过MQTT推送至各采集APP；
各采集APP根据所述设备入网状态，并提取自身预采集的末端设备地址，形成通信地址列表。
综上所述，本发明涉及一种通过在低压配电台区电力线载波通信场合下，配备载波通信代理APP来实现台区智能终端各采集APP共享载波通道，利用MQTT协议总线实现报文的传输，可用于智能配变终端、台区智能融合终端、集中器等设备，解决了智能配变终端/台区智能融合终端应用场景下，操作系统不允许多个采集APP同时打开同一的载波通信资源端口、载波通道必须使用同一种业务协议的问题。采用本发明专利技术对载波通道实现的共享架构、接口及交互流程，极大提升载波通道的利用效率，同时实现不同专业、不同通信协议的多种设备同时接入智能配变终端/台区智能融合终端。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (6)

1.一种台区智能终端APP共享载波通道的方法，其特征在于，包括如下步骤：
接收各采集APP发送的档案信息，并将所述档案信息同步至载波通信模块以进行组网；
接收各采集APP发送的MQTT消息，根据优先级顺序形成MQTT消息排序队列；所述接收各采集APP发送的MQTT消息，包括接收各采集APP发送的预采集的末端设备的通信地址列表；所述通信地址列表通过如下步骤形成：逐一识别并采集末端设备的设备入网状态；将识别到的末端设备的设备入网状态经过MQTT报文推送至各采集APP；各采集APP根据所述设备入网状态，并提取自身预采集的末端设备地址，形成通信地址列表；
将所述队列中的消息转换为1376.2协议报文下发至所述载波通信模块；
接收所述载波通信模块返回的1376.2协议报文进行解析，根据解析的报文检索其归属采集APP及MQTT消息，并将该报文转换为MQTT协议报文，发送至相应的采集APP。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收各采集APP发送的档案信息之前，还包括对载波通信模块进行初始化操作。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述接收载波通信模块返回的1376.2协议报文，其中所述报文中包括末端设备响应信息。
4.一种台区智能终端APP共享载波通道的装置，其特征在于，包括组网模块、消息接收模块、消息发送模块、以及命令返回模块；其中，
所述组网模块，接收各采集APP发送的档案信息，并将所述档案信息同步至载波通信模块以进行组网；
所述消息接收模块，接收各采集APP发送的MQTT消息，根据优先级顺序形成MQTT消息排序队列；所述接收各采集APP发送的MQTT消息，包括接收各采集APP发送的预采集的末端设备的通信地址列表；所述通信地址列表通过如下步骤形成：逐一识别并采集末端设备的设备入网状态；将识别到的末端设备的设备入网状态经过MQTT报文推送至各采集APP；各采集APP根据所述设备入网状态，并提取自身预采集的末端设备地址，形成通信地址列表；
所述消息发送模块，将所述队列中的消息转换为1376.2协议报文下发至所述载波通信模块；
所述命令返回模块，接收所述载波通信模块返回的1376.2协议报文进行解析，根据解析的报文检索其归属采集APP及MQTT消息，并将该报文转换为MQTT协议报文，发送至相应的采集APP。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括初始化模块，所述初始化模块，对载波通信模块进行初始化操作。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述载波通信模块返回的1376.2协议报文中，包括末端设备响应信息。
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