CN112689273B - Ble蓝牙电能表多主多从透传系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电能表领域，且公开了BLE蓝牙电能表多主多从透传系统，包括主从BLE蓝牙配对—标准协议数据检验—工作模式选择—通信系统性能验证。该BLE蓝牙电能表多主多从透传系统，解决传统电能表施工时现场需要考虑布局布线的难点，BLE采用非对称加密技术，数据传输有更好的安全性，BLE采用无线电通讯，不存在数据传输需要对准的问题，同时采集大量数据时，也可以保障数据传输的正确性，传输距离相比较远，可以同时对多路数据进行检定，可以实现数据透传共享，可以实时掌握各节点的状态，设备更换更加灵活，电能表能够及时发现终端设备的异常，并及时的上报智能终端设备的状态，便于及时更换设备，保障数据通信的安全，能够及时的恢复设备的数据通讯。

Description

BLE蓝牙电能表多主多从透传系统

技术领域

本发明涉及智能电表领域，具体为BLE蓝牙电能表多主多从透传系统。

背景技术

BLE(Bluetooth Low Energy，低功耗蓝牙模块)蓝牙电能表多主多从透传系统是一种应用在电能表数据监测方面的多主多从、低功耗、低延时，且数据安全得到保障的远程监测手段；

传统的电能表存在现场工程施工需要考虑布局布线，各接线端子的绝缘性能，不能保证可靠，接线端子安装后长期很难保证牢固不松动，技术人员维护时很难定位线束损坏的位置，由于存在绝缘性能不好的情况，人员安全存在很大的安全隐患，数据安全也在很大的安全隐患，此外，现场维护人员通常采用红外技术采集数据，红外传输安全性低，人员采集数据时需要严格的对准红外发射头，采集大数据时，很容易出现错误，通讯距离短，通讯过程中不能移动，遇障碍物通讯中断，功能单一，扩展性差，需要专业接收设备，设备的成本更高，随着“泛在电力物联网”技术的发展，给新一代智能电能表提供了技术基础。

BLE蓝牙技术的优势，数据传输采用非对称椭圆加密算法，破解难度大，设备能够通过软件层更换配置，灵活方便，传统的电能表与外围设备之间采用线缆连接，增加新设备，需要新增设置接口，设备扩展相对比较麻烦，BLE采用无线通讯，将来扩展新设备比较容易，只需设备符合传输协议标准，就可以比较容易的与BLE系统中的设备进行通讯，传统电能表无法通讯时，还需要排查线束是否损坏，电能表检定效率低，无法进行多路进行同时检定，BLE蓝牙采用高效的，高精准的，精确控制时间误差的多路检定算法，为电表能生产检定提高效率，全程能够自动化完，为将来生产自动化提供技术基础。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了BLE蓝牙电能表多主多从透传系统，可以通过无线通讯手段实现设备之间的信息交互，可以避开传统电能表施工时，现场需要考虑布局布线的难点，可以远距离获取电能表数据，可以同时与多个外围智能终端建立通信，可以提高数据传输效率，可以保障数据安全，可以实现数据透传共享，解决了传统的获取电能表数据时需要考虑布局布线，无法远距离传输数据，无法同时获取多个外围智能终端的数据，数据获取效率低，安全性低的问题。

技术方案

为实现上述获取电能表数据，多个智能终端同时与电能表进行数据交互通讯，易于更换智能设备，数据传输效率高，数据共存，安全性高的目的，本发明提供如下技术方案：BLE蓝牙电能表多主多从透传系统，包括主从BLE蓝牙配对—标准协议数据检验—工作模式选择—通信系统性能验证，具体步骤如下：

主从BLE蓝牙配对：通过BLE蓝牙配对将采集器终端与电能表之间以及电能表与传感器之间尝试建立通信；

标准协议数据检验：在通信时需要建立通信协议，保证协议的一致性；

工作模式选择：可以根据实际需要选择不同的工作模式，可以实时监控电能表与传感器等智能终端设备的状态，并及时完成相应的处理；

通信系统性能验证：通过上述步骤可以实现，电能表与采集器终端设备、传感器之间通讯，通过各层级的严格规范化的协议标准，长期的系统运行实践证明，此系统结构可以保证稳定，可靠的运行。

优选的，所述主从BLE蓝牙配对包括采集器终端与电能表配对、电能表与传感器配对，所述采集器终端与电能表配对中采集器终端作为主设备、电能表作为从设备，所述电能表与传感器配对中电能表作为主设备、传感器作为从设备，设备之间通过BLE蓝牙通信，通过采用非对称加密通讯算法，可以保障数据的安全，同时可以避开传统电能表施工时，现场需要考虑布局布线的难点，可以远距离获取电能表数据，此外，电能表设备有单组，多组采集器终端可以同时采集电能表的数据。

优选的，所述标准协议数据检验中，当设备之间通过BLE蓝牙连接成功后，采集器终端将通过蓝牙透传数据传输通道，把标准协议数据传输到电能表蓝牙，电能表蓝牙接收到采集器终端发送的协议数据后，先放到缓存列表中，等待电能表空闲后，先检验数据包的完整性，通过包头，包尾，数据长度，校验等检查，从而可以对数据提供安全保障。

优选的，所述工作模式选择中包括采集器终端与电能表通信，电能表把需要发送的数据通过串口发送到电能表BLE蓝牙的串口，电能表BLE蓝牙设备通过串口接收数据成功后，把数据搬移到蓝牙数据发送队列缓存中，等蓝牙空闲，通过空中无线电磁波把数据发送到经匹配的采集器终端，从而可以通过采集器终端对电能表进行控制并实时获知电能表的状态。

优选的，所述工作模式选择中还包括采集器终端控制传感器，所述采集器终端控制传感器中电能表作为中间站将采集器终端的控制命令转送给传感器，从而可以对控制信息进行一次加密验证，进一步保障数据安全。

优选的，所述采集器终端控制传感器中采集器终端首先通过BLE蓝牙将控制指令发送给电能表，电能表接受到控制信息，经分析验证后，将控制命令通过串口发送到BLE蓝牙串口，蓝牙串口接收数据成功后，把数据放置到发送缓存队列中，等待发送，最后通过电能表蓝牙把缓存队列上的数据经无线电磁波通道传输至传感器器蓝牙接收端，传感器接收端完成接收后，进行相应操作。

优选的，所述采集器终端控制传感器中，传感器完成操作后需要将状态信息反馈给采集器终端，传感器先将数据填写到UART串口发送缓存队列中，当串口空闲时，缓存队列上的数据将通过BLE蓝牙在空中通过无线电磁波发送到电能表的BLE蓝牙进行接收，最终经电能表传递给采集器终端，从而可以确定传感器是否完成相应操作。

优选的，所述工作模式选择中，电能表在接受到采集器终端发出的指令时，可以根据电能表当前状态决定是否将控制命令发送给传感器，使得电能表拥有决断权，从而可以避免因用户操作不当对传感器发布不适宜的命令，造成电能表工作异常的情况发生。

优选的，所述通信系统性能验证中的采集器终端设备为数据采集器、智能手机、台体的一种，传感器设备有断路器、负荷开关等，通过一台采集器终端可以同时与多个智能传感器设备及电能表之间建立通信，从而可以同时对多路数据进行检定，可以实时掌握各节点的状态。

优选的，所述主从BLE蓝牙配对中，当配对完成后，当某台智能传感器终端设备无法与电能表进行通信时，电能表将通过BLE蓝牙将异常信息发送给采集器终端，便于及时更换设备。

有益效果

与现有技术相比，本发明提供了BLE蓝牙电能表多主多从透传系统，具备以下有益效果：

1、该发明BLE蓝牙电能表多主多从透传系统，BLE蓝牙采用多主多从技术，解决传统电能表施工时现场需要考虑布局布线的难点，规避接线端子绝缘性不好，接收端子固定容易松动不牢固的问题，解决绝缘端子带来的安全隐患，此外，BLE采用非对称加密技术，数据传输有更好的安全性，结合物理链路层，应用层等分层加密，从而数据安全每次都有加密保障。

2、该发明BLE蓝牙电能表多主多从透传系统，BLE采用无线电通讯，不存在数据传输需要对准的问题，同时采集大量数据时，也可以保障数据传输的正确性，传输距离相比较远，而且人员移动不影响数据传输，遇到障碍物也能够保证数据通讯，可扩展性好，功能丰富，普通的智能手机或专业采集设备都可以进行通讯，设备的要求低。

3、该发明BLE蓝牙电能表多主多从透传系统，通过同一台智能终端可以与多个智能传感器设备及电能表之间建立通信，可以同时对多路数据进行检定，可以实现数据透传共享，可以实时掌握各节点的状态，数据传输效率高，使得设备更换更加灵活。

4、该发明BLE蓝牙电能表多主多从透传系统，当某台智能传感器终端设备无法与电能表进行通信时，电能表能够实时的发现，并及时的上报智能终端设备的状态，能够精确知道故障的设备，及时更换设备，保障数据通信的安全，同时优化设备维护，快速响应并高效的解除设备的故障，保障人员安全的同时，也能够及时的恢复设备的数据通讯。

附图说明

图1为本发明的工作流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，BLE蓝牙电能表多主多从透传系统，包括主从BLE蓝牙配对1—标准协议数据检验2—工作模式选择3—通信系统性能验证4，具体步骤如下：

主从BLE蓝牙配对1：通过BLE蓝牙配对将采集器终端与电能表之间以及电能表与传感器之间尝试建立通信；

标准协议数据检验2：在通信时需要建立通信协议，保证协议的一致性。

工作模式选择3：可以根据实际需要选择不同的工作模式，可以实时监控电能表与传感器等智能终端设备的状态，并及时完成相应的处理；

通信系统性能验证4：通过上述步骤可以实现，电能表与采集器终端设备、传感器之间通讯，通过各层级的严格规范化的协议标准，长期的系统运行实践证明，此系统结构可以保证稳定，可靠的运行。

主从BLE蓝牙配对1包括采集器终端与电能表配对11、电能表与传感器配对12，采集器终端与电能表配对11中采集器终端作为主设备、电能表作为从设备，电能表与传感器配对12中电能表作为主设备、传感器作为从设备，设备之间通过BLE蓝牙通信，通过采用非对称加密通讯算法，可以保障数据的安全，同时可以避开传统电能表施工时，现场需要考虑布局布线的难点，可以远距离获取电能表数据，此外，电能表设备有单组，多组采集器终端可以同时采集电能表的数据。

标准协议数据检验2中，当设备之间通过BLE蓝牙连接成功后，采集器终端将通过蓝牙透传数据传输通道，把标准协议数据传输到电能表蓝牙，电能表蓝牙接收到采集器终端发送的协议数据后，先放到缓存列表中，等待电能表空闲后，先检验数据包的完整性，通过包头，包尾，数据长度，校验等检查，从而可以对数据提供安全保障。

工作模式选择3中包括采集器终端与电能表通信31，电能表把需要发送的数据通过串口发送到电能表BLE蓝牙的串口，电能表BLE蓝牙设备通过串口接收数据成功后，把数据搬移到蓝牙数据发送队列缓存中，等蓝牙空闲，通过空中无线电磁波把数据发送到经匹配的采集器终端，从而可以通过采集器终端对电能表进行控制并实时获知电能表的状态。

工作模式选择3中还包括采集器终端控制传感器32，采集器终端控制传感器32中电能表作为中间站将采集器终端的控制命令转送给传感器，从而可以对控制信息进行一次加密验证，进一步保障数据安全。

采集器终端控制传感器32中采集器终端首先通过BLE蓝牙将控制指令发送给电能表，电能表接受到控制信息，经分析验证后，将控制命令通过串口发送到BLE蓝牙串口，蓝牙串口接收数据成功后，把数据放置到发送缓存队列中，等待发送，最后通过电能表蓝牙把缓存队列上的数据经无线电磁波通道传输至传感器器蓝牙接收端，传感器接收端完成接收后，进行相应操作。

采集器终端控制传感器32中，传感器完成操作后需要将状态信息反馈给采集器终端，传感器先将数据填写到UART串口发送缓存队列中，当串口空闲时，缓存队列上的数据将通过BLE蓝牙在空中通过无线电磁波发送到电能表的BLE蓝牙进行接收，最终经电能表传递给采集器终端，从而可以确定传感器是否完成相应操作。

工作模式选择32中，电能表在接受到采集器终端发出的指令时，可以根据电能表当前状态决定是否将控制命令发送给传感器，使得电能表拥有决断权，从而可以避免因用户操作不当对传感器发布不适宜的命令，造成电能表工作异常的情况发生。

通信系统性能验证4中的采集器终端设备为数据采集器、智能手机、台体的一种，传感器设备有断路器、负荷开关等，通过一台采集器终端可以同时与多个智能传感器设备及电能表之间建立通信，从而可以同时对多路数据进行检定，可以实时掌握各节点的状态。

主从BLE蓝牙配对1中，当配对完成后，当某台智能传感器终端设备无法与电能表进行通信时，电能表将通过BLE蓝牙将异常信息发送给采集器终端，便于及时更换设备。

工作时，工作人员将采集器终端、电能表、传感器上的BLE设备进行配对，连接成功后，将对标准协议数据进行检验，检验数据包的完整性，当采集器与电能表通信时，电能表在收到采集器发出的控制指令后，电能表会把需要发送的数据通过串口发送到电能表BLE蓝牙的串口，电能表BLE蓝牙设备通过串口接收数据成功后，把数据搬移到蓝牙数据发送队列缓存中，等蓝牙空闲，通过空中无线电磁波把数据发送到经匹配的采集器终端，实现了对电能表的控制并获知电能表的状态，当需要对传感器进行控制时，采集器终端首先通过BLE蓝牙将控制指令发送给电能表，电能表接受到控制信息，经分析验证，判定是否需要传输该控制命令，若允许，电能表会将控制命令通过串口发送到BLE蓝牙串口，蓝牙串口接收数据成功后，把数据放置到发送缓存队列中，等待发送，通过电能表蓝牙把缓存队列上的数据经无线电磁波通道传输至传感器器蓝牙接收端，传感器接收端完成接收后，进行相应操作，传感器完成操作后，需要将状态信息反馈给采集器终端，传感器先将数据填写到UART串口发送缓存队列中，当串口空闲时，缓存队列上的数据将通过BLE蓝牙在空中通过无线电磁波发送到电能表的BLE蓝牙进行接收，最终经电能表传递给采集器终端。

综上，BLE蓝牙采用多主多从技术，解决传统电能表施工时现场需要考虑布局布线的难点，规避接线端子绝缘性不好，接收端子固定容易松动不牢固的问题，解决绝缘端子带来的安全隐患，此外，BLE采用非对称加密技术，数据传输有更好的安全性，结合物理链路层，应用层等分层加密，从而数据安全每次都有加密保障，而且BLE采用无线电通讯，不存在数据传输需要对准的问题，同时采集大量数据时，也可以保障数据传输的正确性，传输距离相比较远，而且人员移动不影响数据传输，遇到障碍物也能够保证数据通讯，可扩展性好，功能丰富，普通的智能手机或专业采集设备都可以进行通讯，设备的要求低，另外，通过同一台智能终端可以与多个智能传感器设备及电能表之间建立通信，可以同时对多路数据进行检定，可以实现数据透传共享，可以实时掌握各节点的状态，数据传输效率高，使得设备更换更加灵活，最后，当某台智能传感器终端设备无法与电能表进行通信时，电能表能够实时的发现，并及时的上报智能终端设备的状态，能够精确知道故障的设备，及时更换设备，保障数据通信的安全，同时优化设备维护，快速响应并高效的解除设备的故障，保障人员安全的同时，也能够及时的恢复设备的数据通讯。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种BLE蓝牙电能表多主多从透传系统，其特征在于：

包括主从BLE蓝牙配对(1)—标准协议数据检验(2)—工作模式选择(3)—通信系统性能验证(4)，具体步骤如下：

主从BLE蓝牙配对(1)：通过BLE蓝牙配对将采集器终端与电能表之间以及电能表与传感器之间尝试建立通信；

所述主从BLE蓝牙配对(1)包括采集器终端与电能表配对(11)、电能表与传感器配对(12)，所述采集器终端与电能表配对(11)中采集器终端作为主设备、电能表作为从设备，所述电能表与传感器配对(12)中电能表作为主设备、传感器作为从设备，设备之间通过BLE蓝牙通信，通过采用非对称加密通讯算法，可以保障数据的安全，同时可以避开传统电能表施工时，现场需要考虑布局布线的难点，可以远距离获取电能表数据，此外，电能表设备有单组，多组采集器终端可以同时采集电能表的数据；

标准协议数据检验(2)：在通信时需要建立通信协议，保证协议的一致性；

工作模式选择(3)：可以根据实际需要选择不同的工作模式，可以实时监控电能表与传感器的状态，并及时完成相应的处理；

所述工作模式选择(3)中还包括采集器终端控制传感器(32)，所述采集器终端控制传感器(32)中电能表作为中间站将采集器终端的控制命令转送给传感器，从而可以对控制信息进行一次加密验证，进一步保障数据安全；

通信系统性能验证(4)：通过上述步骤可以实现，电能表与采集器终端设备、传感器之间通讯，通过各层级的严格规范化的协议标准，长期的系统运行实践证明，此系统结构可以保证稳定，可靠的运行；

所述通信系统性能验证(4)中的采集器终端设备为数据采集器、智能手机、台体的一种，传感器设备有断路器、负荷开关，通过一台采集器终端可以同时与多个智能传感器设备及电能表之间建立通信，从而可以同时对多路数据进行检定，可以实时掌握各节点的状态。

2.根据权利要求1所述的BLE蓝牙电能表多主多从透传系统，其特征在于：

所述标准协议数据检验(2)中，当设备之间通过BLE蓝牙连接成功后，采集器终端将通过蓝牙透传数据传输通道，把标准协议数据传输到电能表蓝牙，电能表蓝牙接收到采集器终端发送的协议数据后，先放到缓存列表中，等待电能表空闲后，先检验数据包的完整性，通过包头，包尾，数据长度，校验的检查，从而可以对数据提供安全保障。

3.根据权利要求1所述的BLE蓝牙电能表多主多从透传系统，其特征在于：

所述工作模式选择(3)中包括采集器终端与电能表通信(31)，电能表把需要发送的数据通过串口发送到电能表BLE蓝牙的串口，电能表BLE蓝牙设备通过串口接收数据成功后，把数据搬移到蓝牙数据发送队列缓存中，等蓝牙空闲，通过空中无线电磁波把数据发送到经匹配的采集器终端，从而可以通过采集器终端对电能表进行控制并实时获知电能表的状态。

4.根据权利要求1所述的BLE蓝牙电能表多主多从透传系统，其特征在于：

所述采集器终端控制传感器(32)中采集器终端首先通过BLE蓝牙将控制指令发送给电能表，电能表接受到控制信息，经分析验证后，将控制命令通过串口发送到BLE蓝牙串口，蓝牙串口接收数据成功后，把数据放置到发送缓存队列中，等待发送，最后通过电能表蓝牙把缓存队列上的数据经无线电磁波通道传输至传感器蓝牙接收端，传感器接收端完成接收后，进行相应操作。

5.根据权利要求1所述的BLE蓝牙电能表多主多从透传系统，其特征在于：

所述采集器终端控制传感器(32)中，传感器完成操作后需要将状态信息反馈给采集器终端，传感器先将数据填写到UART串口发送缓存队列中，当串口空闲时，缓存队列上的数据将通过BLE蓝牙在空中通过无线电磁波发送到电能表的BLE蓝牙进行接收，最终经电能表传递给采集器终端，从而可以确定传感器是否完成相应操作。

6.根据权利要求1所述的BLE蓝牙电能表多主多从透传系统，其特征在于：

所述工作模式选择(3)中，电能表在接受到采集器终端发出的指令时，可以根据电能表当前状态决定是否将控制命令发送给传感器，使得电能表拥有决断权，从而可以避免因用户操作不当对传感器发布不适宜的命令，造成电能表工作异常的情况发生。

7.根据权利要求1所述的BLE蓝牙电能表多主多从透传系统，其特征在于：

所述主从BLE蓝牙配对(1)中，当配对完成后，当某台智能传感器终端设备无法与电能表进行通信时，电能表将通过BLE蓝牙将异常信息发送给采集器终端，便于及时更换设备。

Images