CN112468368A - 一种电表通信协议自动识别方法、设备、系统及可读存储介质 - Google Patents

一种电表通信协议自动识别方法、设备、系统及可读存储介质 Download PDF

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CN112468368A CN202011360652.8A CN202011360652A CN112468368A CN 112468368 A CN112468368 A CN 112468368A CN 202011360652 A CN202011360652 A CN 202011360652A CN 112468368 A CN112468368 A CN 112468368A
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Abstract

本发明公开了一种电表通信协议自动识别方法、设备、系统及可读存储介质，所述方法包含：调整串口波特率，并向电表发送某一类协议对应的广播读取帧；若有数据帧返回，提取数据帧的信息构成帧地址；再利用十六叉树识别帧地址内容得到地址；识别帧地址映射库中是否存在所述地址，若存在，电表的当前通讯协议为当前波特率、所述地址的所述一类协议；若无数据帧返回，则向电表发送另一类协议对应的广播读取帧或再调整串口波特率，重新按照上述步骤进行识别。其中，本发明通过所述方法实现配电台区内对电表接入时通信协议的自动识别，减少平台远程配置时间和人工配置成本，提升配电自动化水平。

Description

一种电表通信协议自动识别方法、设备、系统及可读存储介质
技术领域
本发明属于电表通讯识别技术领域，具体涉及基于协议映射库的一种电表通信协议自动识别方法、设备、系统及可读存储介质。
背景技术
智能电表无论是在能源互联网中承担载体的作用，还是在未来的能源市场分配中起着不可或缺的作用。因此对智能电表的数据采集和协议识别是边缘侧进行数据处理的基础。然而各配电台区的智能电表由于安装的厂家不同,可能使用不同的通讯速率和不同的通讯协议。目前行业普遍采用的通讯协议为DL/T645协议、DL/T 698协议，然而，针对每个电表一般是通过人工配表的形式进行电表协议的识别，将产生大量的人工成本和配置时间，不利于配网的自动化进程。
发明内容
本发明的目的是提供一种电表通信协议自动识别方法、设备、系统及可读存储介质，所述方法通过自动读取下行串口的数据帧得到帧地址，再利用设置的十六叉树高校识别帧地址内容，进而通过部署协议映射库识别帧地址是否正确，以完成了电表通讯协议的识别。
本发明提供一种电表通信协议自动识别方法，包括如下步骤：
调整串口波特率，并向电表发送某一类协议对应的广播读取帧；
若有数据帧返回，提取数据帧的信息构成帧地址；
再利用十六叉树识别帧地址内容得到地址；
识别帧地址映射库中是否存在所述地址，若存在，电表的当前通讯协议为当前波特率、所述地址的所述一类协议；
若无数据帧返回，则向电表发送另一类协议对应的广播读取帧或再调整串口波特率，重新按照上述步骤进行识别。
【本发明利用下行串口的数据得到帧地址，再利用十六叉树识别帧地址内容，进而与部署的帧地址映射库进行比对，帧地址映射库中存储了电表协议对应的各种地址，若帧地址映射库中存在识别的地址，则可以确定当前电表协议的地址，本发明通过上述手段，实现了电表协议的自动化识别；尤其是加入了十六叉树，一方面解决了帧地址内容识别的问题，二方面，可以加快查询效率，遍历过程一旦找到了匹配的树节点，则当前一层的剩余节点不再需要进行遍历。】
可选地，所述帧地址为数据帧中i位十六进制数字构成，所述十六叉树中每个树节点存在一个十六进制数字，且每个树节点向下包含一组{0、1、2…、9A、B…F的十六进制数字，其每个十六进制数字分别作为所述树节点的子节点，其中，帧地址记为
Figure BDA0002803888430000021
按照十六叉树顶层向下的顺序以及帧地址的第一位至最后一位的顺序，十六叉树中每一层分别对应帧地址的一位数据，所述利用十六叉树识别帧地址内容得到地址的过程如下：
基于帧地址的第一位依次遍历十六叉树的第一层树节点，直至识别出所述第一位对应的树节点，所述树节点的十六进制数字为第一位的数值；
再利用帧地址中第二位依次遍历十六叉树的第二层树节点，直至识别出第二位对应的树节点，所述树节点的十六进制数字为所述第二位的数值；
按照上述方法依次利用帧地址中对应一位数据依次遍历十六叉树中对应一层树节点，直至识别出所述帧地址中每一位的数值。
【利用帧地址中对应一位依次遍历十六叉树中对应一层树节点时，选择遍历十六叉树中前一层识别出的树节点的子节点。】
可选地，若无数据帧返回，则向电表发送另一类协议对应的广播读取帧或再调整串口波特率时，先调换协议对应的广播读取帧进行识别；若依旧无数据帧返回且无其他协议调换时，再调整串口波特率，调整串口波特率后，依次遍历发送各类协议对应的广播读取帧直至存在数据帧返回。
可选地，所述协议类型包括DL/T 645和DL/T 698，所述DL/T 645对应广播读取帧
Figure BDA0002803888430000031
广播地址为999999999999H；所述DL/T 698对应广播读取帧
Figure BDA0002803888430000032
广播地址3AAH。
可选地，当发送广播读取帧
Figure BDA0002803888430000033
时，截取数据帧的第3位至第14位构成帧地址；当发送广播读取帧
Figure BDA0002803888430000034
时，截取数据帧的第13位至第22位构成帧地址。
可选地，若是有数据帧返回，且帧地址映射库中不存在所述数据帧对应的地址时，判定下行串口存在非法设备连接。
第二方面，本发明还提供一种电表通信协议自动识别设备，包括：
串口波特率调整模块，用于调整串口波特率
广播读取帧发送模块，用于向电表发送某一类协议对应的广播读取帧；
数据接收模块，用于接收返回的数据帧；
提取模块，用于提取数据帧的信息构成帧地址；
识别模块，用于利用十六叉树识别帧地址内容得到地址，以及用于识别帧地址映射库中是否存在所述地址；
其中，若存在，电表的当前通讯协议为当前波特率、所述地址的所述一类协议；若无数据帧返回，则向电表发送另一类协议对应的广播读取帧或再调整串口波特率，重新识别。
第三方面，本发明还提供一种电表通信协议自动识别设备，包括处理器和存储器，所述存储器内存储计算机程序，所述处理器调用所述计算机程序以执行：
调整串口波特率，并向电表发送某一类协议对应的广播读取帧；
若有数据帧返回，提取数据帧的信息构成帧地址；
再利用十六叉树识别帧地址内容得到地址；
识别帧地址映射库中是否存在所述地址，若存在，电表的当前通讯协议为当前波特率、所述地址的所述一类协议；
若无数据帧返回，则向电表发送另一类协议对应的广播读取帧或再调整串口波特率，重新按照上述步骤进行识别。
第四方面，本发明还提供一种电表通信协议自动识别系统，包括电表以及前述的电表通信协议自动识别设备，所述电表与所述电表通信协议自动识别设备通讯连接。
在实际应用中，电表通信协议自动识别设备可以是配电台区内的边缘物联设备，其中部署了协议映射库，协议映射库包含了帧地址映射库以及波特率映射库。
第五方面，本发明还提供一种可读存储介质，存储了计算机程序，所述计算机程序被处理器调用以执行：
调整串口波特率，并向电表发送某一类协议对应的广播读取帧；
若有数据帧返回，提取数据帧的信息构成帧地址；
再利用十六叉树识别帧地址内容得到地址；
识别帧地址映射库中是否存在所述地址，若存在，电表的当前通讯协议为当前波特率、所述地址的所述一类协议；
若无数据帧返回，则向电表发送另一类协议对应的广播读取帧或再调整串口波特率，重新按照上述步骤进行识别。
有益效果
与现有方法相比，本发明提供的基于协议映射库的一种电表通信协议自动识别方法，其通过数据帧自动读取和协议自动识别两个步骤，自动读取下行串口的数据帧和自动识别下行电表通讯协议，实现配电台区内对电表接入时通信协议的自动识别，减少平台远程配置时间和人工配置成本，提升配电自动化水平。
附图说明
图1是本发明实施例提供的所述方法的逻辑原理示意图；
图2是本发明实施例提供的一种DL/T 645协议识别示意图；
图3是本发明实施例提供的十六叉树分类示意图。
具体实施方式
本发明提供一种电表通信协议自动识别方法，其技术思路为：调整串口波特率，并向电表发送某一类协议对应的广播读取帧；若有数据帧返回，提取数据帧的信息构成帧地址；再利用十六叉树识别帧地址内容得到地址；识别帧地址映射库中是否存在所述地址，若存在，电表的当前通讯协议为当前波特率、所述地址的所述一类协议；若无数据帧返回，则向电表发送另一类协议对应的广播读取帧或再调整串口波特率，重新按照上述步骤进行识别。
其中，帧地址映射库中存储了电表协议对应的多种地址，若是下行串口数据得到的帧地址在此帧地址映射库中，则表示识别无问题。为了更加充分说明本发明的核心思想，下述将以常用的DL/T 645协议、DL/T 698协议为例，结合实施例对本发明做进一步的说明，其他可行的实施例中，不局限于上述协议。
实施例1：
如图1所示为本发明实施例提供的一种电表通信协议自动识别方法的流程示意图，所述方法包括如下步骤：
S1：根据波特率映射库
Figure BDA0002803888430000061
依次调整串口波特率
Figure BDA0002803888430000062
发送广播读取帧
Figure BDA0002803888430000063
再判断有无数据帧返回。
其中，波特率映射库
Figure BDA0002803888430000064
包含6种标准串口通讯波特率：600bps，1200bps，2400bps，4800bps，9600bps，19200bps；广播读取帧
Figure BDA0002803888430000065
为DL/T 645协议的广播读取帧，帧地址为广播地址999999999999H。
若有数据帧返回，执行S2；若无数据帧返回，执行S5。
S2：若有数据帧返回时，取数据帧的第3位至第14位构成帧地址
Figure BDA0002803888430000066
帧地址
Figure BDA0002803888430000067
由12位16进制数字构成，此时，i＝12。
S3：将帧地址
Figure BDA0002803888430000068
各位依次与12层的十六叉树各层值做比较。其中，12层十六叉树的树深度n为12，n＝i，第一层树节点{B10、B12…B1F}为一组{0、1、2…9、A、B…F}的十六进制数字，每层的每个树节点向下均包含一组{0、1、2…9、A、B…F}的十六进制数字，作为其子节点；
帧地址
Figure BDA0002803888430000069
各位依次与12层的十六叉树各层值做比较的算法为：首先针对第一层依次遍历树节点，计算A1/B1m，当比结果为1时，确定第一层中的一个树节点B1m，记录m1＝m后，将m重新赋值为0；然后针对第二层，依次遍历树节点，计算A2/B2m，当比结果为1时，确定第二层中的一个树节点B2m，记录m2＝m后，将m重新赋值为0；同理确定每层树节点
Figure BDA00028038884300000610
得到一组地址数{m1、m2…mi}。
S4：判断帧地址映射库中是否存在{m1、m2…mi}地址，若存在，则识别为地址
Figure BDA00028038884300000611
/波特率
Figure BDA00028038884300000612
的DL/T 645协议；其中，帧地址映射库中按照十六叉树的{m1、m2…mi}分类地址储存帧地址的映射地址；若不存在，则判断出下行串口有非法设备连接，进行报警并告知远程物管平台。
S5：无数据帧返回时，发送广播读取帧
Figure BDA00028038884300000613
再次判断有无数据帧返回；其中，广播读取帧
Figure BDA0002803888430000071
为DL/T 698协议的广播读取帧，帧地址为广播地址3AAH。
若有数据帧返回，执行S6；若无数据帧返回，执行S9。
S6：有数据帧返回时，取数据帧的第13位至第22位构成帧地址
Figure BDA0002803888430000072
所述帧地址
Figure BDA0002803888430000073
由10位16进制数字构成，此时，i＝10。
S7：将帧地址
Figure BDA0002803888430000074
各位依次与10层的十六叉树各层值做比较，其中，10层十六叉树的树深度n为10，第一层树节点{B10、B12…B1F}为一组{0、1、2…、9A、B…F的十六进制数字，每层的每个树节点下均包含一组{0、1、2…9、A、B…F}的十六进制数字。其中，比较过程与S3的方式相同，得到一组新的地址数{m1、m2…mi}。
S8：判断帧地址映射库中是否存在{m1、m2…mi}地址，如若存在，则识别为地址
Figure BDA0002803888430000075
/波特率
Figure BDA0002803888430000076
的DL/T 698协议；帧地址映射库中按照十六叉树的{m1、m2…mi}分类地址储存帧地址的映射地址；若不存在，则判断出下行串口有非法设备连接，进行报警并告知远程物管平台。
S9：无数帧返回时，根据波特率映射库
Figure BDA0002803888430000077
依次调整串口波特率
Figure BDA0002803888430000078
再返回步骤S1执行后续操作。
其中，本实施例1是先判断DL/T 645协议，若不是，则判断DL/T 698协议。其他可行的实施例中，其判断顺序可以调换。
应用实例：
如图2：构建波特率为4800bps、前14位帧分别为68002457ABDDA4的DL/T 645协议数据帧；帧地址映射库内包含002457ABDDB3、002457ABDDB4、002457ABDDA3、002457ABDDA4等帧地址，识别过程如下：
首先，根据波特率映射库
Figure BDA0002803888430000079
依次调整串口波特率
Figure BDA00028038884300000710
发送广播读取帧
Figure BDA00028038884300000711
当串口波特率
Figure BDA00028038884300000712
时，有数据帧返回；
然后，有数据帧返回时，取数据帧的第3位至第14位构成帧地址Tip＝{0、0、2、4、5、7、A、B、D、D、A、4}；
再将帧地址
Figure BDA0002803888430000081
各位依次与12层的十六叉树各层值做比较；各层树节点分别为B10、m1＝0；B20、m2＝0；B32、m3＝2；B44、m4＝4；B55、m5＝5；B67、m6＝7；B7A、m7＝A；B8B、m8＝B；B9D、m9＝D；BAD、mA＝D；BBA、mB＝A；BC4、mC＝4；得到一组地址数{0、0、2、4、5、7、A、B、D、D、A、4}；
接着，判断帧地址映射库的{0、0、2、4、5、7、A、B、D、D、A、4}地址有数据，则识别为地址Tip＝{0、0、2、4、5、7、A、B、D、D、A、4}/波特率
Figure BDA0002803888430000082
的DL/T 645协议；
从而，通过一种电表通信协议自动识别方法识别出一个波特率为4800bps、前14位帧分别为68002457ABDDA4的DL/T 645协议电表，进而极省去平台远程配置时间和人工配置成本，提升配电自动化水平。
在一些可行的方式中，本发明还提供一种电表通信协议自动识别设备，包括：
串口波特率调整模块，用于调整串口波特率；
广播读取帧发送模块，用于向电表发送某一类协议对应的广播读取帧；
数据接收模块，用于接收返回的数据帧；
提取模块，用于提取数据帧的信息构成帧地址；
识别模块，用于利用十六叉树识别帧地址内容得到地址，以及用于识别帧地址映射库中是否存在所述地址；
其中，若存在，电表的当前通讯协议为当前波特率、所述地址的所述一类协议；若无数据帧返回，则向电表发送另一类协议对应的广播读取帧或再调整串口波特率，重新识别。
其中，各个模块的具体实现过程请参照方法部分的描述，其过程一致，因此不再赘述。应当理解，上述单元模块的具体实现过程参照方法内容，本发明在此不进行具体的赘述，且上述功能模块单元的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。同时，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
在一些可行的方式中，本发明还提供一种电表通信协议自动识别设备，包括处理器和存储器，所述存储器内存储计算机程序，所述处理器调用所述计算机程序以执行：
调整串口波特率，并向电表发送某一类协议对应的广播读取帧；
若有数据帧返回，提取数据帧的信息构成帧地址；
再利用十六叉树识别帧地址内容得到地址；
识别帧地址映射库中是否存在所述地址，若存在，电表的当前通讯协议为当前波特率、所述地址的所述一类协议；
若无数据帧返回，则向电表发送另一类协议对应的广播读取帧或再调整串口波特率，重新按照上述步骤进行识别。
其中，各个步骤的具体实现过程请参照方法部分的描述，其过程一致，因此不再赘述。
在一些可行的方式中，本发明还提供一种电表通信协议自动识别系统，包括电表以及前述的电表通信协议自动识别设备，所述电表与所述电表通信协议自动识别设备通讯连接。
在实际应用中，电表通信协议自动识别设备可以是配电台区内的边缘物联设备，在其中部署了协议映射库，协议映射库包含了帧地址映射库以及波特率映射库。电表接入边缘物联设备，再采用上述识别方法可以识别出电表的通信协议。
在一些可行的方式中，本发明还提供一种可读存储介质，存储了计算机程序，所述计算机程序被处理器调用以执行：
调整串口波特率，并向电表发送某一类协议对应的广播读取帧；
若有数据帧返回，提取数据帧的信息构成帧地址；
再利用十六叉树识别帧地址内容得到地址；
识别帧地址映射库中是否存在所述地址，若存在，电表的当前通讯协议为当前波特率、所述地址的所述一类协议；
若无数据帧返回，则向电表发送另一类协议对应的广播读取帧或再调整串口波特率，重新按照上述步骤进行识别。
其中，各个步骤的具体实现过程请参照方法部分的描述，其过程一致，因此不再赘述。
应当理解，在本发明实施例中，所称处理器可以是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable GateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供指令和数据。存储器的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器。例如，存储器还可以存储设备类型的信息。
所述可读存储介质为计算机可读存储介质，其可以是前述任一实施例所述的控制器的内部存储单元，例如控制器的硬盘或内存。所述可读存储介质也可以是所述控制器的外部存储设备，例如所述控制器上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述可读存储介质还可以既包括所述控制器的内部存储单元也包括外部存储设备。所述可读存储介质用于存储所述计算机程序以及所述控制器所需的其他程序和数据。所述可读存储介质还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
需要强调的是，本发明所述的实例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明不限于具体实施方式中所述的实例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，不脱离本发明宗旨和范围的，不论是修改还是替换，同样属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电表通信协议自动识别方法，其特征在于：包括如下步骤：
调整串口波特率，并向电表发送某一类协议对应的广播读取帧；
若有数据帧返回，提取数据帧的信息构成帧地址；
再利用十六叉树识别帧地址内容得到地址；
识别帧地址映射库中是否存在所述地址，若存在，电表的当前通讯协议为当前波特率、所述地址的所述一类协议；
若无数据帧返回，则向电表发送另一类协议对应的广播读取帧或再调整串口波特率，重新按照上述步骤进行识别。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述帧地址为数据帧中i位十六进制数字构成，所述十六叉树中每个树节点存在一个十六进制数字，且每个树节点向下包含一组{0、1、2…9、A、B…F}的十六进制数字，其每个十六进制数字分别作为所述树节点的子节点，其中，帧地址记为T1 ip＝{A1、A2…Ai}，按照十六叉树顶层向下的顺序以及帧地址的第一位至最后一位的顺序，十六叉树中每一层分别对应帧地址的一个地址，所述利用十六叉树识别帧地址内容得到地址的过程如下：
基于帧地址的第一位依次遍历十六叉树的第一层树节点，直至识别出所述第一位对应的树节点，所述树节点的十六进制数字为第一位的数值；
再利用帧地址中第二位依次遍历十六叉树的第二层树节点，直至识别出对应的树节点，所述树节点的十六进制数字为所述第二位的数值；
按照上述方法依次利用帧地址中对应地址依次遍历十六叉树中对应一层树节点，直至识别出所述帧地址中每一位的数值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：若无数据帧返回，则向电表发送另一类协议对应的广播读取帧或再调整串口波特率时，先调换协议对应的广播读取帧进行识别；若依旧无数据帧返回且无其他协议调换时，再调整串口波特率，调整串口波特率后，依次遍历发送各类协议对应的广播读取帧直至存在数据帧返回。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述协议类型包括DL/T 645和DL/T 698，所述DL/T 645对应广播读取帧
Figure FDA0002803888420000021
广播地址为999999999999H；所述DL/T 698对应广播读取帧
Figure FDA0002803888420000022
广播地址3AAH。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：当发送广播读取帧
Figure FDA0002803888420000023
时，截取数据帧的第3位至第14位构成帧地址；当发送广播读取帧
Figure FDA0002803888420000024
时，截取数据帧的第13位至第22位构成帧地址。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：若是有数据帧返回，且帧地址映射库中不存在所述数据帧对应的地址时，判定下行串口存在非法设备连接。
7.一种电表通信协议自动识别设备，其特征在于：包括：
串口波特率调整模块，用于调整串口波特率
广播读取帧发送模块，用于向电表发送某一类协议对应的广播读取帧；
数据接收模块，用于接收返回的数据帧；
提取模块，用于提取数据帧的信息构成帧地址；
识别模块，用于利用十六叉树识别帧地址内容得到地址，以及用于识别帧地址映射库中是否存在所述地址；
其中，若存在，电表的当前通讯协议为当前波特率、所述地址的所述一类协议；若无数据帧返回，则向电表发送另一类协议对应的广播读取帧或再调整串口波特率，重新识别。
8.一种电表通信协议自动识别设备，其特征在于：包括处理器和存储器，所述存储器内存储计算机程序，所述处理器调用所述计算机程序以执行：
调整串口波特率，并向电表发送某一类协议对应的广播读取帧；
若有数据帧返回，提取数据帧的信息构成帧地址；
再利用十六叉树识别帧地址内容得到地址；
识别帧地址映射库中是否存在所述地址，若存在，电表的当前通讯协议为当前波特率、所述地址的所述一类协议；
若无数据帧返回，则向电表发送另一类协议对应的广播读取帧或再调整串口波特率，重新按照上述步骤进行识别。
9.一种电表通信协议自动识别系统，其特征在于：包括电表以及权利要求7或8所述的电表通信协议自动识别设备，所述电表与所述电表通信协议自动识别设备通讯连接。
10.一种可读存储介质，其特征在于：存储了计算机程序，所述计算机程序被处理器调用以执行：
调整串口波特率，并向电表发送某一类协议对应的广播读取帧；
若有数据帧返回，提取数据帧的信息构成帧地址；
再利用十六叉树识别帧地址内容得到地址；
识别帧地址映射库中是否存在所述地址，若存在，电表的当前通讯协议为当前波特率、所述地址的所述一类协议；
若无数据帧返回，则向电表发送另一类协议对应的广播读取帧或再调整串口波特率，重新按照上述步骤进行识别。
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