CN112738755A - 电力物联网领域无线通信模组与传感器交互的方法 - Google Patents

电力物联网领域无线通信模组与传感器交互的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了电力物联网领域无线通信模组与传感器交互的方法，包括软件控制接口。本发明同时支持同步通信协议《输变电设备物联网节点设备无线组网协议》、异步通信协议《输变电设备物联网微功率无线网通信协议》，全方位覆盖电力物联网通信标准，同时满足异步/同步的通信要求，支持分片应答(ACK)帧，支持可靠的数据通信，避免了电力物联网环境下电磁干扰等因素产生的无线通信中的错误数据，提供BUSY引脚与SYN引脚，为传感器和通信模组间状态交换提供了方法，并且采用引脚电平变化的方式也便于传感器接收外部中断，快速发送数据与状态切换，睡眠过程为传感器和通信模组提供了低功耗睡眠的方法，有效减少了电量消耗。

Description

电力物联网领域无线通信模组与传感器交互的方法
技术领域
本发明涉及电力物联网技术领域，具体为电力物联网领域无线通信模组与传感器交互的方法。
背景技术
泛在电力物联网成为未来相当长时间内的主要发展方向之一，在坚强智能电网打下的良好基础之上，充分融合现代信息技术，打造高效处理、实时感知、应用灵活的智能电网智能电网场景不同于其他物联网场景，能源电力系统中各种输变电设备产生的“小数据”具有自身特殊性：设备状态变化平稳且缓慢、数据采集频次低、关键指标越限影响大、特定业务相关性强、数据来源高度分散分布，难以高效廉价的有效连接和获取，这是目前智能电网建设应用的一项短板，也是能源互联网发展迫在眉睫的问题。
由于前期已经开展了物联网相关技术的预研究及实验，产生了多套自动化管理系统及信息平台，这些系统平台由于指定的技术规范不尽相同，导致平台间无法实现数据共享，造成了信息的封闭；另外，传感器厂商对于检测物理量的理解和规范并不完全一致，导致传感器产生数据格式的不一致，使得信息平台收集传感器数据时遇到了广泛的兼容性问题，因此，需制定统一的数据模型和通信协议，实现全行业的规范接入，消除信息孤岛，实现通信协议的标准化、传感器采集数据格式的规范化、通信层与感知层接口的规范化，将对产业生态带来重要的促进作用。
位于感知层的传感器种类众多，而位于网络层的通信模组实现各不相同，因此，规范并统一感知层与网络层的之间的数据接口，也就是通信模组与传感器交互的方法，显得尤为重要，感知层上需要实现多种数据的采集监控深度覆盖，并且重点统一跨专业数据的接入标准，使用大量的传感器、监控设备、智能仪器仪等采集电气类信息、视频类信息、环境信息等物理信息，再将这些物理信息数字化后统一上传至网络层，因此，这样一种介于网络层与感知层之间的交互方法须普遍适用各种传感器，并具有扩展性，满足未来传感器种类增加的需求。
输变电环境下，传感器电池更换不易，因此通信模组与传感器的交互方法须满足快速性，应尽可能减短整个交互过程持续时间，尽快进入低功耗休眠模式，减少电量损耗，延长续航。
本发明提出了满足电力物联网需求的一种无线通信模组与传感器交互的方法，该系统通过软硬件接口，在实际测试中得到了证实。
发明内容
本发明的目的在于提供电力物联网领域无线通信模组与传感器交互的方法，具备稳定可靠的优点，解决了背景技术中所提到的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：电力物联网领域无线通信模组与传感器，包括软件控制接口，软件控制接口包括参数配置接口、系统命令接口、数据传输接口、握手接口和硬件交互接口，所述参数配置接口包括业务信息周期配置、业务信道频点配置、全局ID读取、业务信道射频参数读取、控制信道射频参数和射频信道参数读取指令，所述系统命令接口包括通信模组空闲命令、模组睡眠允许断电命令、复位命令、睡眠命令、模组开始升级命令、模组升级完毕命令、数据索取命令、通信异常命令、当前帧序号命令、调度命令、模拟发送命令，数据传输接口包括数据传输指令，传感器模块及通信模组都需要支持该命令，用于在传感器模块与通信模组间传输上下行业务数据，命令中的信息包含：数据长度，数据内容，数据长度为1到1024字节，数据长度必须与数据内容的字节数对应，指令部分使用ASCII码，数据内容每个字节的取值范围为0-255，数据内容包括但不仅限于传感器本体变量数据、气象类数据、设备电气量类数据、设备温度类数据、污秽类数据、覆冰拉力类数据、倾斜角度类数据、风偏类数据、导线弧垂类数据、导线舞动类数据、微风振动类数据、杆塔振动类数据、特征电气量类数据、机械特性类数据、局部放电类数据、油状态类数据、SF6状态类数据、环境气体类数据、通用力学类数据、通用声光类数据、辅助监控类数据和变电类数据。
优选的，电力物联网领域无线通信模组与传感器交互的方法，须满足《输变电设备物联网微功率无线网通信协议》或《输变电设备物联网节点设备无线组网协议》。
优选的，基于满足《输变电设备物联网微功率无线网通信协议》的传感器交互方法，其方法分为准备过程、数据过程和睡眠过程，具体步骤如下：
步骤一，准备过程：
1.1：与通信模组相连的传感器模块上电复位，对传感器数据进行采集。
1.2：传感器模块为通信模组上电，通信模组进行硬件初始化，读取自身通信参数配置，完成软件的初始化，将硬件交互接口中的BUSY引脚拉低，告知传感器自身已就绪，通过参数配置接口中的全局ID读取命令，发出“AT+GET＝GID”指令向传感器索取GID。
1.3：传感器通过硬件交互接口BUSY引脚获取通信模组就绪的状态信息后，准备接收索取GID的指令，在通过参数配置接口收到通信模组发送的全局ID读取命令后，通过参数配置接口发送“+GET＝GIDVALUE”，告知通信模组自身GID，VALUE是传感器自身ID值，具有全局唯一性。
1.4：通信模组通过参数配置接口收到传感器的ID后，配置自身相关参数，准备发送数据。
步骤二，数据过程：
2.1：通信模组完成自身参数配置后，通过系统命令接口发送通信模组空闲命令“AT+CMD＝IDLE”，告知传感器已经可以进行数据传输。
2.2：传感器通过系统命令接口收到通信模组空闲命令后，将自身采集到的数据进行格式转换，通过数据传输接口的数据传输指令“AT+DATA(MESSAGE/BURST)”向通信模组传输数据。
2.3：通信模组通过数据传输接口收到数据传输指令后，为确认数据已收到，通过握手接口发送“OK”给传感器。
2.4：通信模组若处在控制周期，可能收到参数配置报文，模组将报文解析后，通过参数配置接口发送“AT+SET参数”，告知传感器更新后的配置信息。
2.5：传感器在收到配置信息后，更新自身参数，通过握手接口发送“OK”给传感器，告知已收到配置信息。
步骤三，睡眠过程：
3.1：当数据过程结束，传感器通过系统命令接口发送睡眠命令“AT+CMD＝SLEEPX”，告知传感器应当进入睡眠状态，X指传感器希望通信模组睡眠的时间。
3.2：通信模组在收到睡眠命令后，自检运行状态，在非易失性存储中保存各参数，设置睡眠唤醒参数，确认数据已发送后，通过系统命令接口发送模组睡眠允许断电命令，同时将BUSY引脚拉高电平，自身进入超低功耗睡眠状态。
3.3：传感器收到模组睡眠允许断电后，根据自身传感器特点，选择是否断电。
优选的，基于满足《输变电设备物联网节点设备无线组网协议》的传感器交互方法，其方法分为准备过程、数据过程和睡眠过程具体步骤如下：
步骤一，准备过程：
1.1：与通信模组相连的传感器模块上电复位，对传感器数据进行采集，传感器数据格式及内容应符合《输变电设备物联网传感器数据通信规约》。
1.2：传感器模块为通信模组上电，通信模组进行硬件初始化，读取自身通信参数配置，完成软件的初始化，将硬件交互接口中的BUSY引脚拉低，告知传感器自身已就绪，通过参数配置接口中的全局ID读取命令，发出“AT+GET＝GID”指令向传感器索取GID。
1.3：传感器通过硬件交互接口BUSY引脚获取通信模组就绪的状态信息后，准备接收索取GID的指令，在通过参数配置接口收到通信模组发送的全局ID读取命令后，通过参数配置接口发送“+GET＝GIDVALUE”，告知通信模组自身GID，VALUE是传感器自身ID值，具有全局唯一性。
1.4：通信模组收到传感器发送的GID后，检验自身非易失性存储中的GID，比较二者是否相符，不相符则更新自身非易失性存储中的GID，并跳转至异常处理过程。
1.5：通信模组确认自身GID后，监听无线广播信号，分析广播报文，比较当前网络ID、网络帧序号是否与自身非易失性存储中的信息相符合，如果不符合，则跳转至异常处理过程，如果不存在广播信号，则通过系统命令接口发送通信异常命令“AT+CMD＝EXCEPTION异常类型”，告知传感器当前网络通信异常，由传感器决定下次唤醒时间，跳转至休眠过程。
步骤二，数据过程：
2.1：在成功接入网络后，通信模组解析《输变电设备物联网节点设备无线组网协议》中规定的下行控制信道(DCCH)报文，根据报文内容中分配的调度信息，提前两帧左右通过系统命令接口发送通信模组空闲命令“AT+CMD＝IDLE”，告知传感器已经可以进行数据传输，当通信模组收到节点下发DRX调度时，将其通过系统命令接口发送调度命令“AT+SET＝DRXVALUE”，发送给传感器，收到对于一类特殊的同步采集传感器，由多个同类型传感器组成，须同时进行数据采集并发送，因此通信模组在发出通信模组空闲命令后，定时通过系统命令接口发送当前帧序号命令“AT+CMD＝SYNVALUE”告知传感器当前的帧序号，并定时拉高SYN引脚的电平，产生同步信号，以便传感器同步进行数据发送。
2.2：传感器收到通信模组空闲命令后，通过数据传输接口中的数据传输指令“AT+DATA数据”向通信模组传输数据。
2.3：通信模组收到传感器发送的数据后，将较大的传感器数据进行分片处理，按照分片无线发送，并通过系统命令接口发送数据索取命令“AT+CMD＝AVL”，在数据传输过程中，通信模组可能收到参数配置报文，模组将报文解析后，通过参数配置接口发送“AT+SET参数”，告知传感器更新后的配置信息。
2.4：传感器在收到数据索取命令后，通过数据传输接口中的数据传输指令“AT+DATA数据”继续向通信模组传输数据，依次往复，直到传感器所有数据上传完毕，传感器在收到参数配置命令后，更新自身配置参数。
2.5：部分分片需要确认帧(ACK)应答，通信模组在无线接收到分片确认帧应答后，通过数据传输接口中的数据传输指令“AT+DATAACK内容”向传感器发送应答报文。
2.6：传感器根据应答报文内容，决定某些分片是否进行重传，重传的数据通过数据传输接口中的数据传输指令“AT+DATA数据”向通信模组传输。
2.7：若通信模组所有数据已发送完毕，并且未继续收到数据传输接口中的数据传输指令，开启定时器，超过秒则认为所有数据已完成，进入空闲状态，通过系统命令接口发送通信模组空闲命令“AT+CMD＝IDLE”，告知传感器自身已完成数据发送。
步骤三，睡眠过程：
3.1：当数据过程结束，传感器通过系统命令接口发送睡眠命令“AT+CMD＝SLEEPX”，告知传感器应当进入睡眠状态，X指传感器希望通信模组睡眠的时间，睡眠时间参数由通信模组传给传感器的DRX数值决定。
3.2：通信模组在收到睡眠命令后，自检运行状态，在非易失性存储中保存各参数，设置睡眠唤醒参数，确认数据已发送后，通过系统命令接口发送模组睡眠允许断电命令，同时将BUSY引脚拉高电平，自身进入超低功耗睡眠状态。
3.3：传感器收到模组睡眠允许断电后，根据自身传感器特点，选择是否断电。
优选的，异常处理过程如下：
步骤一、通信模组发起随机接入请求，若接入失败，通信模组尝试新的频点重新进行随机接入
步骤二、所有频点尝试接入失败后，通过系统命令接口发送通信异常命令“AT+CMD＝EXCEPTION异常类型”，然后跳转至睡眠过程。
步骤三、随机接入成功，则通过系统命令接口发送调度命令“AT+SET＝DRX调度”将调度信息告知传感器，通过系统命令接口发送通信模组空闲命令“AT+CMD＝IDLE”，告知传感器已经可以进行数据传输，跳转至正常流程中的数据过程。
优选的，升级过程其步骤如下：
步骤一、通信模组在无线接收到模组升级指令后，通过系统命令接口发送模组开始升级命令“AT+CMD＝UPSTART”，告知传感器开启三分钟的定时器。
步骤二、通信模组在收到所有升级分片数据后，通过系统命令接口发送模组升级完毕命令“AT+CMD＝UPEND”，告知传感器升级完毕，将通信模组断电重启。
步骤三，传感器若在三分钟内未收到模组升级完毕命令，则在定时器到时时，将通信模组断电重启，本次升级失败，恢复升级前的版本。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明同时支持同步通信协议《输变电设备物联网节点设备无线组网协议》、异步通信协议《输变电设备物联网微功率无线网通信协议》，全方位覆盖电力物联网通信标准，同时满足异步/同步的通信要求，支持分片应答(ACK)帧，支持可靠的数据通信，避免了电力物联网环境下电磁干扰等因素产生的无线通信中的错误数据，提供BUSY引脚与SYN引脚，为传感器和通信模组间状态交换提供了方法，并且采用引脚电平变化的方式也便于传感器接收外部中断，快速发送数据与状态切换，睡眠过程为传感器和通信模组提供了低功耗睡眠的方法，有效减少了电量消耗。
附图说明
图1为本发明符合《输变电设备物联网节点设备无线组网协议》的通信模组工作流程图；
图2为本发明为符合《输变电设备物联网微功率无线网通信协议》的工作流程图；
图3为本发明为通信模组升级工作流程图。
图中：1、参数配置接口；2、系统命令接口；3、数据传输接口；4、握手接口；5、硬件交互接口。
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1-3，本发明提供一种技术方案：电力物联网领域无线通信模组与传感器，包括软件控制接口，软件控制接口包括参数配置接口1、系统命令接口2、数据传输接口3、握手接口4和硬件交互接口5，参数配置接口1包括业务信息周期配置、业务信道频点配置、全局ID读取、业务信道射频参数读取、控制信道射频参数和射频信道参数读取指令，系统命令接口2包括通信模组空闲命令、模组睡眠允许断电命令、复位命令、睡眠命令、模组开始升级命令、模组升级完毕命令、数据索取命令、通信异常命令、当前帧序号命令、调度命令、模拟发送命令，数据传输接口3包括数据传输指令，传感器模块及通信模组都需要支持该命令，用于在传感器模块与通信模组间传输上下行业务数据，命令中的信息包含：数据长度，数据内容，数据长度为1到1024字节，数据长度必须与数据内容的字节数对应，指令部分使用ASCII码，数据内容每个字节的取值范围为0-255，数据内容包括但不仅限于传感器本体变量数据、气象类数据、设备电气量类数据、设备温度类数据、污秽类数据、覆冰拉力类数据、倾斜角度类数据、风偏类数据、导线弧垂类数据、导线舞动类数据、微风振动类数据、杆塔振动类数据、特征电气量类数据、机械特性类数据、局部放电类数据、油状态类数据、SF6状态类数据、环境气体类数据、通用力学类数据、通用声光类数据、辅助监控类数据和变电类数据。
本发明中：握手接口4用于确认对方当前是否能够正常通信。
本发明中：硬件交互接口5是一种通用输入/输出端口，通过它们输出高低电平或者通过它们读入引脚的状态是高电平或是低电平，本系统中的通用输入输出端口作为标识模组工作状态的BUSY引脚和SYN引脚使用，硬件交互接口通过高低电平实现快速状态指示，可将交互流程耗时尽可能缩短并满足高精度的同步要求。
本发明中：须满足《输变电设备物联网微功率无线网通信协议》或《输变电设备物联网节点设备无线组网协议》。
本发明中：基于满足《输变电设备物联网微功率无线网通信协议》的传感器交互方法，其方法分为准备过程、数据过程和睡眠过程，具体步骤如下：
步骤一，准备过程：
1.1：与通信模组相连的传感器模块上电复位，对传感器数据进行采集。
1.2：传感器模块为通信模组上电，通信模组进行硬件初始化，读取自身通信参数配置，完成软件的初始化，将硬件交互接口5中的BUSY引脚拉低，告知传感器自身已就绪，通过参数配置接口1中的全局ID读取命令，发出“AT+GET＝GID”指令向传感器索取GID。
1.3：传感器通过硬件交互接口5BUSY引脚获取通信模组就绪的状态信息后，准备接收索取GID的指令，在通过参数配置接口1收到通信模组发送的全局ID读取命令后，通过参数配置接口1发送“+GET＝GIDVALUE”，告知通信模组自身GID，VALUE是传感器自身ID值，具有全局唯一性。
1.4：通信模组通过参数配置接口1收到传感器的ID后，配置自身相关参数，准备发送数据。
步骤二，数据过程：
2.1：通信模组完成自身参数配置后，通过系统命令接口2发送通信模组空闲命令“AT+CMD＝IDLE”，告知传感器已经可以进行数据传输。
2.2：传感器通过系统命令接口收到通信模组空闲命令后，将自身采集到的数据进行格式转换，通过数据传输接口3的数据传输指令“AT+DATA(MESSAGE/BURST)”向通信模组传输数据。
2.3：通信模组通过数据传输接口3收到数据传输指令后，为确认数据已收到，通过握手接口4发送“OK”给传感器。
2.4：通信模组若处在控制周期，可能收到参数配置报文，模组将报文解析后，通过参数配置接口1发送“AT+SET参数”，告知传感器更新后的配置信息。
2.5：传感器在收到配置信息后，更新自身参数，通过握手接口4发送“OK”给传感器，告知已收到配置信息。
步骤三，睡眠过程：
3.1：当数据过程结束，传感器通过系统命令接口2发送睡眠命令“AT+CMD＝SLEEPX”，告知传感器应当进入睡眠状态，X指传感器希望通信模组睡眠的时间。
3.2：通信模组在收到睡眠命令后，自检运行状态，在非易失性存储中保存各参数，设置睡眠唤醒参数，确认数据已发送后，通过系统命令接口2发送模组睡眠允许断电命令，同时将BUSY引脚拉高电平，自身进入超低功耗睡眠状态。
3.3：传感器收到模组睡眠允许断电后，根据自身传感器特点，选择是否断电。
本发明中：基于满足《输变电设备物联网节点设备无线组网协议》的传感器交互方法，其方法分为准备过程、数据过程和睡眠过程具体步骤如下：
步骤一，准备过程：
1.1：与通信模组相连的传感器模块上电复位，对传感器数据进行采集，传感器数据格式及内容应符合《输变电设备物联网传感器数据通信规约》。
1.2：传感器模块为通信模组上电，通信模组进行硬件初始化，读取自身通信参数配置，完成软件的初始化，将硬件交互接口5中的BUSY引脚拉低，告知传感器自身已就绪，通过参数配置接口1中的全局ID读取命令，发出“AT+GET＝GID”指令向传感器索取GID。
1.3：传感器通过硬件交互接口5BUSY引脚获取通信模组就绪的状态信息后，准备接收索取GID的指令，在通过参数配置接口1收到通信模组发送的全局ID读取命令后，通过参数配置接口1发送“+GET＝GIDVALUE”，告知通信模组自身GID，VALUE是传感器自身ID值，具有全局唯一性。
1.4：通信模组收到传感器发送的GID后，检验自身非易失性存储中的GID，比较二者是否相符，不相符则更新自身非易失性存储中的GID，并跳转至异常处理过程。
1.5：通信模组确认自身GID后，监听无线广播信号，分析广播报文，比较当前网络ID、网络帧序号是否与自身非易失性存储中的信息相符合，如果不符合，则跳转至异常处理过程，如果不存在广播信号，则通过系统命令接口2发送通信异常命令“AT+CMD＝EXCEPTION异常类型”，告知传感器当前网络通信异常，由传感器决定下次唤醒时间，跳转至休眠过程。
步骤二，数据过程：
2.1：在成功接入网络后，通信模组解析《输变电设备物联网节点设备无线组网协议》中规定的下行控制信道(DCCH)报文，根据报文内容中分配的调度信息，提前两帧左右通过系统命令接口2发送通信模组空闲命令“AT+CMD＝IDLE”，告知传感器已经可以进行数据传输，当通信模组收到节点下发DRX调度时，将其通过系统命令接口2发送调度命令“AT+SET＝DRXVALUE”，发送给传感器，收到对于一类特殊的同步采集传感器，由多个同类型传感器组成，须同时进行数据采集并发送，因此通信模组在发出通信模组空闲命令后，定时通过系统命令接口2发送当前帧序号命令“AT+CMD＝SYNVALUE”告知传感器当前的帧序号，并定时拉高SYN引脚的电平，产生同步信号，以便传感器同步进行数据发送。
2.2：传感器收到通信模组空闲命令后，通过数据传输接口3中的数据传输指令“AT+DATA数据”向通信模组传输数据。
2.3：通信模组收到传感器发送的数据后，将较大的传感器数据进行分片处理，按照分片无线发送，并通过系统命令接口2发送数据索取命令“AT+CMD＝AVL”，在数据传输过程中，通信模组可能收到参数配置报文，模组将报文解析后，通过参数配置接口1发送“AT+SET参数”，告知传感器更新后的配置信息。
2.4：传感器在收到数据索取命令后，通过数据传输接口3中的数据传输指令“AT+DATA数据”继续向通信模组传输数据，依次往复，直到传感器所有数据上传完毕，传感器在收到参数配置命令后，更新自身配置参数。
2.5：部分分片需要确认帧(ACK)应答，通信模组在无线接收到分片确认帧应答后，通过数据传输接口3中的数据传输指令“AT+DATAACK内容”向传感器发送应答报文。
2.6：传感器根据应答报文内容，决定某些分片是否进行重传，重传的数据通过数据传输接口3中的数据传输指令“AT+DATA数据”向通信模组传输。
2.7：若通信模组所有数据已发送完毕，并且未继续收到数据传输接口3中的数据传输指令，开启定时器，超过1秒则认为所有数据已完成，进入空闲状态，通过系统命令接口2发送通信模组空闲命令“AT+CMD＝IDLE”，告知传感器自身已完成数据发送。
步骤三，睡眠过程：
3.1：当数据过程结束，传感器通过系统命令接口2发送睡眠命令“AT+CMD＝SLEEPX”，告知传感器应当进入睡眠状态，X指传感器希望通信模组睡眠的时间，睡眠时间参数由通信模组传给传感器的DRX数值决定。
3.2：通信模组在收到睡眠命令后，自检运行状态，在非易失性存储中保存各参数，设置睡眠唤醒参数，确认数据已发送后，通过系统命令接口2发送模组睡眠允许断电命令，同时将BUSY引脚拉高电平，自身进入超低功耗睡眠状态。
3.3：传感器收到模组睡眠允许断电后，根据自身传感器特点，选择是否断电。
本发明中：异常处理过程如下：
步骤一、通信模组发起随机接入请求，若接入失败，通信模组尝试新的频点重新进行随机接入
步骤二、所有频点尝试接入失败后，通过系统命令接口2发送通信异常命令“AT+CMD＝EXCEPTION异常类型”，然后跳转至睡眠过程。
步骤三、随机接入成功，则通过系统命令接口2发送调度命令“AT+SET＝DRX调度”将调度信息告知传感器，通过系统命令接口2发送通信模组空闲命令“AT+CMD＝IDLE”，告知传感器已经可以进行数据传输，跳转至正常流程中的数据过程。
本发明中：升级过程其步骤如下：
步骤一、通信模组在无线接收到模组升级指令后，通过系统命令接口2发送模组开始升级命令“AT+CMD＝UPSTART”，告知传感器开启三分钟的定时器。
步骤二、通信模组在收到所有升级分片数据后，通过系统命令接口2发送模组升级完毕命令“AT+CMD＝UPEND”，告知传感器升级完毕，将通信模组断电重启。
步骤三，传感器若在三分钟内未收到模组升级完毕命令，则在定时器到时时，将通信模组断电重启，本次升级失败，恢复升级前的版本。
参数配置接口中的业务信息周期命令、业务信道频点命令、业务信道射频参数命令、控制信道射频参数命令、信道频点命令、射频信道参数命令均为调试命令，便于传感器厂商确认通信模组相关参数使用。
系统命令接口中的复位命令是调试命令，便于传感器厂商在调试过程中复位通信模组初始状态，射频测试命令是生产命令，通过系统命令接口输入射频测试命令后，通信模组将按照规定频率发出连续信号，便于生产部门在生产时确认硬件部分是否工作正常以及测试信号强度。
握手接口中的握手命令是调试命令，通过握手接口发出命令后，正常情况下，通信模组将回复“OK“，此代表软件接口正常，可以使用。
本发明中，通信模组唤醒分为主动唤醒与被动唤醒两种模式，主动唤醒即为传感器通过系统命令接口中的睡眠命令设定通信模组的休眠时间，在休眠时间到达后，通信模组将会自动唤醒，此时传感器进行供电，通信模组开始工作，被动唤醒即为通信模组在生产后第一次上电，或者在升级后的唤醒即为被动唤醒，此时通信模组并非从低功耗睡眠模式中醒来，传感器供电，通信模组即开始正常工作。
数据传输过程中的分片应答帧ACK回复与数据上报不同步，当传感器通过数据传输接口收到ACKn的时候，代表第n个数据包发送成功，若某个分片的ACK超时后才收到，但数据传输过程尚未结束，仍代表传输成功，传感器在发出某个需要应答的分片后，开始计时，当在规定时间内未收到对应分片的ACK，则通过数据传输接口进行分片重传，此机制确保了通信的可靠性。
通信模组在不同协议下接收通信参数配置及下行透传数据的时机并不相同，在《输变电设备物联网节点设备无线组网协议》中，通信模组在下行帧中的下行共享信道DSCH解析下行透传数据，通过数据传输接口中的指令进行数据传输发送给传感器，在《输变电设备物联网微功率无线网通信协议》中，通信模组每次唤醒将自身唤醒次数自增一次，每当达到一定次数，则进入控制周期，无线发送配置请求，收到配置信息或下行透传数据，则通过系统命令接口将配置参数发送给传感器，通过数据传输接口将下行透传数据发送给传感器。
本发明中出于可读性考虑，命令均使用ASCII编码。
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 (6)

1.电力物联网领域无线通信模组与传感器，包括软件控制接口，其特征在于：软件控制接口包括参数配置接口(1)、系统命令接口(2)、数据传输接口(3)、握手接口(4)和硬件交互接口(5)，所述参数配置接口(1)包括业务信息周期配置、业务信道频点配置、全局ID读取、业务信道射频参数读取、控制信道射频参数和射频信道参数读取指令，所述系统命令接口(2)包括通信模组空闲命令、模组睡眠允许断电命令、复位命令、睡眠命令、模组开始升级命令、模组升级完毕命令、数据索取命令、通信异常命令、当前帧序号命令、调度命令、模拟发送命令，数据传输接口(3)包括数据传输指令，传感器模块及通信模组都需要支持该命令，用于在传感器模块与通信模组间传输上下行业务数据，命令中的信息包含：数据长度，数据内容，数据长度为1到1024字节，数据长度必须与数据内容的字节数对应，指令部分使用ASCII码，数据内容每个字节的取值范围为0-255，数据内容包括但不仅限于传感器本体变量数据、气象类数据、设备电气量类数据、设备温度类数据、污秽类数据、覆冰拉力类数据、倾斜角度类数据、风偏类数据、导线弧垂类数据、导线舞动类数据、微风振动类数据、杆塔振动类数据、特征电气量类数据、机械特性类数据、局部放电类数据、油状态类数据、SF6状态类数据、环境气体类数据、通用力学类数据、通用声光类数据、辅助监控类数据和变电类数据。
2.根据权利要求1所述的电力物联网领域无线通信模组与传感器交互的方法，其特征在于：须满足《输变电设备物联网微功率无线网通信协议》或《输变电设备物联网节点设备无线组网协议》。
3.根据权利要求1或2所述的电力物联网领域无线通信模组与传感器，基于满足《输变电设备物联网微功率无线网通信协议》的传感器交互方法，其特征在于：其方法分为准备过程、数据过程和睡眠过程，具体步骤如下：
步骤一，准备过程：
1.1：与通信模组相连的传感器模块上电复位，对传感器数据进行采集；
1.2：传感器模块为通信模组上电，通信模组进行硬件初始化，读取自身通信参数配置，完成软件的初始化，将硬件交互接口(5)中的BUSY引脚拉低，告知传感器自身已就绪，通过参数配置接口(1)中的全局ID读取命令，发出“AT+GET＝GID”指令向传感器索取GID；
1.3：传感器通过硬件交互接口(5)BUSY引脚获取通信模组就绪的状态信息后，准备接收索取GID的指令，在通过参数配置接口(1)收到通信模组发送的全局ID读取命令后，通过参数配置接口(1)发送“+GET＝GIDVALUE”，告知通信模组自身GID，VALUE是传感器自身ID值，具有全局唯一性；
1.4：通信模组通过参数配置接口(1)收到传感器的ID后，配置自身相关参数，准备发送数据；
步骤二，数据过程：
2.1：通信模组完成自身参数配置后，通过系统命令接口(2)发送通信模组空闲命令“AT+CMD＝IDLE”，告知传感器已经可以进行数据传输；
2.2：传感器通过系统命令接口收到通信模组空闲命令后，将自身采集到的数据进行格式转换，通过数据传输接口(3)的数据传输指令“AT+DATA(MESSAGE/BURST)”向通信模组传输数据；
2.3：通信模组通过数据传输接口(3)收到数据传输指令后，为确认数据已收到，通过握手接口(4)发送“OK”给传感器；
2.4：通信模组若处在控制周期，可能收到参数配置报文，模组将报文解析后，通过参数配置接口(1)发送“AT+SET参数”，告知传感器更新后的配置信息；
2.5：传感器在收到配置信息后，更新自身参数，通过握手接口(4)发送“OK”给传感器，告知已收到配置信息；
步骤三，睡眠过程：
3.1：当数据过程结束，传感器通过系统命令接口(2)发送睡眠命令“AT+CMD＝SLEEPX”，告知传感器应当进入睡眠状态，X指传感器希望通信模组睡眠的时间；
3.2：通信模组在收到睡眠命令后，自检运行状态，在非易失性存储中保存各参数，设置睡眠唤醒参数，确认数据已发送后，通过系统命令接口(2)发送模组睡眠允许断电命令，同时将BUSY引脚拉高电平，自身进入超低功耗睡眠状态；
3.3：传感器收到模组睡眠允许断电后，根据自身传感器特点，选择是否断电。
4.根据权利要求1或2所述的电力物联网领域无线通信模组与传感器，基于满足《输变电设备物联网节点设备无线组网协议》的传感器交互方法，其特征在于：其方法分为准备过程、数据过程和睡眠过程具体步骤如下：
步骤一，准备过程：
1.1：与通信模组相连的传感器模块上电复位，对传感器数据进行采集，传感器数据格式及内容应符合《输变电设备物联网传感器数据通信规约》；
1.2：传感器模块为通信模组上电，通信模组进行硬件初始化，读取自身通信参数配置，完成软件的初始化，将硬件交互接口(5)中的BUSY引脚拉低，告知传感器自身已就绪，通过参数配置接口(1)中的全局ID读取命令，发出“AT+GET＝GID”指令向传感器索取GID；
1.3：传感器通过硬件交互接口(5)BUSY引脚获取通信模组就绪的状态信息后，准备接收索取GID的指令，在通过参数配置接口(1)收到通信模组发送的全局ID读取命令后，通过参数配置接口(1)发送“+GET＝GIDVALUE”，告知通信模组自身GID，VALUE是传感器自身ID值，具有全局唯一性；
1.4：通信模组收到传感器发送的GID后，检验自身非易失性存储中的GID，比较二者是否相符，不相符则更新自身非易失性存储中的GID，并跳转至异常处理过程；
1.5：通信模组确认自身GID后，监听无线广播信号，分析广播报文，比较当前网络ID、网络帧序号是否与自身非易失性存储中的信息相符合，如果不符合，则跳转至异常处理过程，如果不存在广播信号，则通过系统命令接口(2)发送通信异常命令“AT+CMD＝EXCEPTION异常类型”，告知传感器当前网络通信异常，由传感器决定下次唤醒时间，跳转至休眠过程；
步骤二，数据过程：
2.1：在成功接入网络后，通信模组解析《输变电设备物联网节点设备无线组网协议》中规定的下行控制信道(DCCH)报文，根据报文内容中分配的调度信息，提前两帧左右通过系统命令接口(2)发送通信模组空闲命令“AT+CMD＝IDLE”，告知传感器已经可以进行数据传输，当通信模组收到节点下发DRX调度时，将其通过系统命令接口(2)发送调度命令“AT+SET＝DRXVALUE”，发送给传感器，收到对于一类特殊的同步采集传感器，由多个同类型传感器组成，须同时进行数据采集并发送，因此通信模组在发出通信模组空闲命令后，定时通过系统命令接口(2)发送当前帧序号命令“AT+CMD＝SYNVALUE”告知传感器当前的帧序号，并定时拉高SYN引脚的电平，产生同步信号，以便传感器同步进行数据发送；
2.2：传感器收到通信模组空闲命令后，通过数据传输接口(3)中的数据传输指令“AT+DATA数据”向通信模组传输数据；
2.3：通信模组收到传感器发送的数据后，将较大的传感器数据进行分片处理，按照分片无线发送，并通过系统命令接口(2)发送数据索取命令“AT+CMD＝AVL”，在数据传输过程中，通信模组可能收到参数配置报文，模组将报文解析后，通过参数配置接口(1)发送“AT+SET参数”，告知传感器更新后的配置信息；
2.4：传感器在收到数据索取命令后，通过数据传输接口(3)中的数据传输指令“AT+DATA数据”继续向通信模组传输数据，依次往复，直到传感器所有数据上传完毕，传感器在收到参数配置命令后，更新自身配置参数；
2.5：部分分片需要确认帧(ACK)应答，通信模组在无线接收到分片确认帧应答后，通过数据传输接口(3)中的数据传输指令“AT+DATAACK内容”向传感器发送应答报文；
2.6：传感器根据应答报文内容，决定某些分片是否进行重传，重传的数据通过数据传输接口(3)中的数据传输指令“AT+DATA数据”向通信模组传输；
2.7：若通信模组所有数据已发送完毕，并且未继续收到数据传输接口(3)中的数据传输指令，开启定时器，超过1秒则认为所有数据已完成，进入空闲状态，通过系统命令接口(2)发送通信模组空闲命令“AT+CMD＝IDLE”，告知传感器自身已完成数据发送；
步骤三，睡眠过程：
3.1：当数据过程结束，传感器通过系统命令接口(2)发送睡眠命令“AT+CMD＝SLEEPX”，告知传感器应当进入睡眠状态，X指传感器希望通信模组睡眠的时间，睡眠时间参数由通信模组传给传感器的DRX数值决定；
3.2：通信模组在收到睡眠命令后，自检运行状态，在非易失性存储中保存各参数，设置睡眠唤醒参数，确认数据已发送后，通过系统命令接口(2)发送模组睡眠允许断电命令，同时将BUSY引脚拉高电平，自身进入超低功耗睡眠状态；
3.3：传感器收到模组睡眠允许断电后，根据自身传感器特点，选择是否断电。
5.根据权利要求1、3或4所述的电力物联网领域无线通信模组与传感器交互的方法，其特征在于：异常处理过程如下：
步骤一、通信模组发起随机接入请求，若接入失败，通信模组尝试新的频点重新进行随机接入；
步骤二、所有频点尝试接入失败后，通过系统命令接口(2)发送通信异常命令“AT+CMD＝EXCEPTION异常类型”，然后跳转至睡眠过程；
步骤三、随机接入成功，则通过系统命令接口(2)发送调度命令“AT+SET＝DRX调度”将调度信息告知传感器，通过系统命令接口(2)发送通信模组空闲命令“AT+CMD＝IDLE”，告知传感器已经可以进行数据传输，跳转至正常流程中的数据过程。
6.根据权利要求1、3或4所述的电力物联网领域无线通信模组与传感器交互的方法，其特征在于：升级过程其步骤如下：
步骤一、通信模组在无线接收到模组升级指令后，通过系统命令接口(2)发送模组开始升级命令“AT+CMD＝UPSTART”，告知传感器开启三分钟的定时器；
步骤二、通信模组在收到所有升级分片数据后，通过系统命令接口(2)发送模组升级完毕命令“AT+CMD＝UPEND”，告知传感器升级完毕，将通信模组断电重启；
步骤三，传感器若在三分钟内未收到模组升级完毕命令，则在定时器到时时，将通信模组断电重启，本次升级失败，恢复升级前的版本。
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