CN112867017A - 无信号区数据交互链路建立方法及装置 - Google Patents

无信号区数据交互链路建立方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电力自动化技术领域，具体涉及一种无信号区数据交互链路建立方法及装置。该无信号区数据交互链路建立装置包括微波终端、北斗通信终端、控制终端、监拍装置及路由器；微波终端主要用于在无信号区通信链路的搭建，通过级联的方式，将远端设备的数据传递到路由器；北斗通信终端主要用于通过北斗卫星与服务器相连，在微波终端异常时，上传状态信息和告警信息；控制终端主要用于系统的电源控制及参数设置，定时给微波终端、北斗通信终端及路由器上电，监拍装置用于对输变线路的监拍，实现图像的定时抓拍、上传及系统参数矫正；路由器用于实现数据的上传，实现将无信号区的数据传输到有信号区域，实现数据的上传。

Description

无信号区数据交互链路建立方法及装置
技术领域
本发明涉及电力自动化技术领域，具体涉及一种无信号区数据交互链路建立方法及装置。
背景技术
随着电网技术不断发展，输电线路覆盖面日益扩大，在地处偏远的山区、荒漠、未经开发的山林等地区也进行了覆盖。而该地区往往人烟稀少，基站建设无法覆盖，属于无信号区域。单独架设基站部署成本、维护成本高，利用率低，且射频信号在山林区域传输受阻严重。为实现输电线路智能巡检全覆盖，提升电网的智能化水平，带来巨大影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种实现将无信号区的数据传输到有信号区域，实现数据上传的一种无信号区数据交互链路建立方法及装置。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：无信号区数据交互链路建立装置，包括微波终端、北斗通信终端、控制终端、监拍装置及路由器；
所述微波终端包括RT微波终端及Relay微波终端，微波终端主要用于在无信号区通信链路的搭建，通过级联的方式，将远端设备的数据传递到路由器；RT微波终端支持RT模式即路由模式，Relay微波终端支持Relay模式即中继模式，微波组网作为无人区数据传输使用，将远方设备数据采用中继方式传输到4G路由器，是双向数据链路。
所述北斗通信终端主要用于通过北斗卫星与服务器相连，在微波终端异常时，上传状态信息和告警信息；当微波终端由于其他原因无法正常工作时，启动北斗通信终端将设备信息传到主站，控制终端定期唤醒北斗通信终端，上传设备电量、温度、信号强度、链路状态及唤醒周期等信息。
所述控制终端主要用于系统的电源控制及参数设置，定时给微波终端、北斗通信终端及路由器上电；控制终端负责整个系统装置的供电和逻辑控制，控制终端先给微波终端和监拍装置上电，一段时间后，监拍装置与控制终端进行数据交互，若网络异常，则控制终端给北斗通信终端上电，上传状态信息和告警数据。
所述监拍装置用于对输变线路的监拍，实现图像的定时抓拍、上传及系统参数矫正；
所述路由器用于实现数据的上传。路由器采用4G路由器，路由器集成于监拍装置内部。
所述微波终端采用ACS+DFS的方式设置设备工作的频点。可解决频点规划困难，同时能规避雷达及干扰信号。ACS主要用于自动选频，根据设置的信道列表自动扫频，并对比所有可用信道的性能，选择最优信道。DFS主要用于检测雷达，如果检测到雷达，则此频点就暂时不能使用。如果设备配置了信道列表，就会触发ACS重新选频。并且当前信道需等到雷达信号消失之后才会再去尝试使用。
所述监拍装置包括电源控制板及主板，电源控制板与控制终端采用485接口进行数据交互，电源控制板与主板采用UART接口进行数据交互。监拍装置上电后，进行网络链接。5分钟后，若网络链接正常，则与控制终端进行数据交互，然后监拍装置传输数据帧到主站，进行拍照上传；若网络链接异常，则与控制终端进行数据交互，并继续尝试建立网络链接。
一种无信号区数据交互链路建立方法包括将无信号区划分为处于无人区域最远节点的节点1、中间节点2及近端节点3；
所述节点1包括Relay微波终端、监拍装置、控制终端及北斗通信终端，所述节点1的电源通过控制终端提供，监拍装置把需要上传的数据传输给Relay微波终端，Relay微波终端通过微波方式与上一级杆塔节点相连，把需要传输的数据传输给前节点的微波终端，所述节点1的北斗通信终端通过卫星与主站相连，给控制终端下发电源控制指令；控制终端通过航空接头方式给监拍装置提供DC12V和DC48V电源；监拍装置与微波终端的P&E口相连，给Relay微波终端提供DC48V电源，并且把需要上传的数据传输给微波终端；微波终端通过微波方式与上一级杆塔节点相连，把需要传输的数据传输给前节点微波终端。
所述节点2包括RT微波终端、Relay微波终端、监拍装置、控制终端及北斗通信终端，节点2用于链接节点1及节点3，接收节点1传输来的数据，然后把接收到的数据传输给节点3；RT微波终端与Relay微波终端采用背靠背安装方式，两个微波终端通过网线连接在一起；其中RT微波终端既接收节点1通过微波方式传输的数据，也接收节点2中监拍装置通过网线传输的数据；然后，其把接收到的数据通过网线方式传输给Relay微波终端；Relay微波终端把接收到数据再通过微波方式传输给节点3的RT微波终端。该节点的北斗通信终端通过卫星与主站相连，给控制终端下发电源控制指令。
所述节点3部署在有基站区域，节点3包括RT微波终端、监拍装置、路由器、北斗通信终端及控制终端，监拍装置把需要上传的数据传输给RT微波终端，RT微波终端也接收节点2传输来的数据，RT微波终端通过路由器将要传输的数据上传至主站。控制终端通过航空接头方式提供给监拍装置DC12V和DC48V电源；监拍装置与RT微波终端的P&E口相连，给微波终端提供DC48V电源，并且把需要上传的数据传输给RT微波终端；RT微波终端也接收节点2传输来的数据。RT微波终端通过网线与4G路由器相连，把微波终端需要传输的数据通过4G路由器上传到主站，4G路由器集成于监拍装置内部，DC12V电源由监拍装置内部提供。
所述控制终端工作步骤如下：
步骤K1：进行北斗授时；确保整条链路的设备时间是一致的，消除RTC的时间偏差；
步骤K2：在低功耗模式下进行设备数据的采集，包括电池电压、信号强度及工作周期等参数；
步骤K3：判断是否处于链路工作周期，若处于链路工作周期，则给监拍装置和微波终端上电，等待5min使微波链路建立完成，监拍装置与主站进行数据交互，确保链路建立成功；若成功，则监拍装置进行拍照、参数校对，并上传图片信息，完成本工作周期后将设备进行断电，若未建立连接，则给北斗通信终端上电，发送数据报，然后控制北斗通信终端、微波终端及监拍装置断电，完成本周期工作；
若不在链路工作周期，在北斗工作周期，则给北斗通信终端上电发送数据报，三次后进行设备断电，完成本周期工作。
所述监拍装置工作步骤如下：
步骤J1：监拍装置上电后，进行网络链接；
步骤J2：5分钟后，若网络链接正常，则与控制终端进行数据交互，然后监拍装置传输数据帧到主站，进行拍照上传；否则，与控制终端进行数据交互，并继续尝试建立网络链接。监拍装置上电初始化5分钟后，与控制终端进行数据交互信息，然后再遵从协议上传终端信息到主站。
上电时序如下设置：
S1：设定一个周期内上电时间时刻t1，到达所述时刻t1时，所有节点的微波终端电源开启，开始初始化并建立链路；
S2：设定监拍装置上电时刻t2，t2为滞后t1时刻2分钟，到达t2时刻时，监拍装置初始化，进行网络链接；
S3：设置滞后t2时刻5分钟的时刻为t3，到达时刻t3时，监拍装置与控制终端进行数据交互，t2时刻后若网络正常，则监拍装置开始上传数据帧并进行拍照上传；若网络异常，则控制终端给北斗通信终端上电，并发送数据帧，监拍装置继续建立网络链接；由此当到达t3时刻时，正常情况下链路已经建立起来。
S4：设置滞后t3时刻2分钟为t4，若到达t4时刻时，网络链接仍然没有建立，则控制终端控制监拍装置和微波终端重新上电，再次进行网络链接建立；
S5：确定一个周期内结束上电时刻t5，当到达时刻t5时，控制终端给微波终端、监拍装置及北斗通信终端进行下电处理。
出现异常时处理如下：
低电压故障处理：设定两个电压值V1、V2，其中V2＜V1，当电压低于V1时，控制终端继续定时给微波终端和监拍装置上电，北斗通信终端不再开启，从而降低系统功耗；若电压低于V2，则控制终端不再对外供电，等待充电满足要求后，再继续正常工作；
北斗通信终端通讯失败：北斗上线后，自动给主站发送北斗报文信息，重发次数为3次，重发间隔是1分钟；若主站在北斗工作周期内没有收到北斗通信终端的数据帧，则主站可以判断北斗通信终端异常，并且显示出北斗故障异常；
工作周期异常：每次节点上电，控制终端均会优先通过4G路由器上传数据帧，若链路异常时，再通过北斗通信终端上传数据帧，主站接收到数据帧后，判断工作周期参数的异常性，并校正系统参数；
参数异常处理：每个北斗独立工作周期和链路工作周期，与主站发送数据帧时，均核对参数表，保证参数的一致性、有效性；
实时时钟异常：为保证时钟数据的正确性，系统可以通过北斗和主站进行授时，为防止实时时钟芯片失效，程序内部增加内部RTC时间，内部RTC时钟仍可以正常满足系统运行。
所述V1＝13.5V，所述V2＝12V。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供一种无信号区数据交互链路建立方法及装置，在地处偏远的无信号地区，通过建立一条基于微波链路的传输通道，实现将无信号区的数据传输到有信号区域，实现数据的上传，保证的信号传输，利用率高，使用维护成本低。
附图说明
图1是本发明结构图。
图2是本发明控制终端工作流程图。
图3是本发明监拍装置工作流程图。
图4是本发明上电时序示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例做进一步描述：
实施例1
如图1至图4所示，一种无信号区数据交互链路建立装置包括微波终端、北斗通信终端、控制终端、监拍装置及路由器；
微波终端包括RT微波终端及Relay微波终端，微波终端主要用于在无信号区通信链路的搭建，通过级联的方式，将远端设备的数据传递到路由器；RT微波终端支持RT模式即路由模式，Relay微波终端支持Relay模式即中继模式，微波组网作为无人区数据传输使用，将远方设备数据采用中继方式传输到4G路由器，是双向数据链路，本实施例以数据上传为例进行描述，数据下发过程与数据上传时，链路传输方向相反，每个节点的电源都由控制终端提供。
北斗通信终端主要用于通过北斗卫星与服务器相连，在微波终端异常时，上传状态信息和告警信息；当微波终端由于其他原因无法正常工作时，启动北斗通信终端将设备信息传到主站，控制终端定期唤醒北斗通信终端，上传设备电量、温度、信号强度、链路状态及唤醒周期等信息。
控制终端主要用于系统的电源控制及参数设置，定时给微波终端、北斗通信终端及路由器上电；控制终端负责整个系统装置的供电和逻辑控制，控制终端先给微波终端和监拍装置上电，一段时间后，监拍装置与控制终端进行数据交互，若网络异常，则控制终端给北斗通信终端上电，上传状态信息和告警数据。
监拍装置用于对输变线路的监拍，实现图像的定时抓拍、上传及系统参数矫正；
路由器用于实现数据的上传。本实施例设置路由器采用4G路由器，4G路由器集成于监拍装置内部。
微波终端采用ACS+DFS的方式设置设备工作的频点。可解决频点规划困难，同时能规避雷达及干扰信号。ACS主要用于自动选频，根据设置的信道列表自动扫频，并对比所有可用信道的性能，选择最优信道。DFS主要用于检测雷达，如果检测到雷达，则此频点就暂时不能使用。如果设备配置了信道列表，就会触发ACS重新选频。并且当前信道需等到雷达信号消失之后才会再去尝试使用。
监拍装置包括电源控制板及主板，电源控制板与控制终端采用485接口进行数据交互，电源控制板与主板采用UART接口进行数据交互。监拍装置上电后，进行网络链接。5分钟后，若网络链接正常，则与控制终端进行数据交互，然后监拍装置传输数据帧到主站，进行拍照上传；若网络链接异常，则与控制终端进行数据交互，并继续尝试建立网络链接。
实施例2
如图1至图4所示，一种无信号区数据交互链路建立方法包括将无信号区划分为处于无人区域最远节点的节点1、中间节点2及近端节点3；
节点1包括Relay微波终端、监拍装置、控制终端及北斗通信终端，节点1的电源通过控制终端提供，监拍装置把需要上传的数据传输给Relay微波终端，Relay微波终端通过微波方式与上一级杆塔节点相连，把需要传输的数据传输给前节点的微波终端，节点1的北斗通信终端通过卫星与主站相连，给控制终端下发电源控制指令；控制终端通过航空接头方式给监拍装置提供DC12V和DC48V电源；监拍装置与微波终端的P&E口相连，给Relay微波终端提供DC48V电源，并且把需要上传的数据传输给微波终端；微波终端通过微波方式与上一级杆塔节点相连，把需要传输的数据传输给前节点微波终端。
节点2包括RT微波终端、Relay微波终端、监拍装置、控制终端及北斗通信终端，节点2用于链接节点1及节点3，接收节点1传输来的数据，然后把接收到的数据传输给节点3；RT微波终端与Relay微波终端采用背靠背安装方式，两个微波终端通过网线连接在一起；其中RT微波终端既接收远节点1通过微波方式传输的数据，也接收节点2中监拍装置通过网线传输的数据；然后，其把接收到的数据通过网线方式传输给Relay微波终端；Relay微波终端把接收到数据再通过微波方式传输给节点3的RT微波终端。该节点的北斗通信终端通过卫星与主站相连，给控制终端下发电源控制指令。
节点3部署在有基站区域，节点3包括RT微波终端、监拍装置、路由器、北斗通信终端及控制终端，监拍装置把需要上传的数据传输给RT微波终端，RT微波终端也接收节点2传输来的数据，RT微波终端通过路由器将要传输的数据上传至主站。控制终端通过航空接头方式提供给监拍装置DC12V和DC48V电源；监拍装置与RT微波终端的P&E口相连，给微波终端提供DC48V电源，并且把需要上传的数据传输给RT微波终端；RT微波终端也接收节点2传输来的数据。RT微波终端通过网线与4G路由器相连，把微波终端需要传输的数据通过4G路由器上传到主站，4G路由器集成于监拍装置内部，DC12V电源由监拍装置内部提供。
控制终端工作步骤如下：
步骤K1：进行北斗授时；确保整条链路的设备时间是一致的，消除RTC的时间偏差；
步骤K2：在低功耗模式下进行设备数据的采集，包括电池电压、信号强度及工作周期等参数；
步骤K3：判断是否处于链路工作周期，若处于链路工作周期，则给监拍装置和微波终端上电，等待5min使微波链路建立完成，监拍装置与主站进行数据交互，确保链路建立成功；若成功，则监拍装置进行拍照、参数校对，并上传图片信息，完成本工作周期后将设备进行断电，若未建立连接，则给北斗通信终端上电，发送数据报，然后控制北斗通信终端、微波终端及监拍装置断电，完成本周期工作；
若不在链路工作周期，在北斗工作周期，则给北斗通信终端上电发送数据报，三次后进行设备断电，完成本周期工作。
监拍装置工作步骤如下：
步骤J1：监拍装置上电后，进行网络链接；
步骤J2：5分钟后，若网络链接正常，则与控制终端进行数据交互，然后监拍装置传输数据帧到主站，进行拍照上传；否则，与控制终端进行数据交互，并继续尝试建立网络链接。监拍装置上电初始化5分钟后，与控制终端进行数据交互信息，然后再遵从协议上传终端信息到主站。
上电时序如下设置：
S1：设定一个周期内上电时间时刻t1，到达时刻t1时，所有节点的微波终端电源开启，开始初始化并建立链路；
S2：设定监拍装置上电时刻t2，t2为滞后t1时刻2分钟，到达t2时刻时，监拍装置初始化，进行网络链接；
S3：设置滞后t2时刻5分钟的时刻为t3，到达时刻t3时，监拍装置与控制终端进行数据交互，t2时刻后若网络正常，则监拍装置开始上传数据帧并进行拍照上传；若网络异常，则控制终端给北斗通信终端上电，并发送数据帧，监拍装置继续建立网络链接；由此当到达t3时刻时，正常情况下链路已经建立起来。
S4：设置滞后t3时刻2分钟为t4，若到达t4时刻时，网络链接仍然没有建立，则控制终端控制监拍装置和微波终端重新上电，再次进行网络链接建立；
S5：确定一个周期内结束上电时刻t5，当到达时刻t5时，控制终端给微波终端、监拍装置及北斗通信终端进行下电处理。
出现异常时处理如下：
低电压故障处理：设定两个电压值V1、V2，其中V2＜V1，当电压低于V1时，控制终端继续定时给微波终端和监拍装置上电，北斗通信终端不再开启，从而降低系统功耗；若电压低于V2，则控制终端不再对外供电，等待充电满足要求后，再继续正常工作；
北斗通信终端通讯失败：北斗上线后，自动给主站发送北斗报文信息，重发次数为3次，重发间隔是1分钟；若主站在北斗工作周期内没有收到北斗通信终端的数据帧，则主站可以判断北斗通信终端异常，并且显示出北斗故障异常；
工作周期异常：每次节点上电，控制终端均会优先通过4G路由器上传数据帧，若链路异常时，再通过北斗通信终端上传数据帧，主站接收到数据帧后，判断工作周期参数的异常性，并校正系统参数；
参数异常处理：每个北斗独立工作周期和链路工作周期，与主站发送数据帧时，均核对参数表，保证参数的一致性、有效性；
实时时钟异常：为保证时钟数据的正确性，系统可以通过北斗和主站进行授时，为防止实时时钟芯片失效，程序内部增加内部RTC时间，内部RTC时钟仍可以正常满足系统运行。
V1＝13.5V，V2＝12V。
在地处偏远的无信号地区，通过建立一条基于微波链路的传输通道，实现将无信号区的数据传输到有信号区域，实现数据的上传。

Claims (9)

1.一种无信号区数据交互链路建立装置，其特征在于，包括微波终端、北斗通信终端、控制终端、监拍装置及路由器；
所述微波终端包括RT微波终端及Relay微波终端，微波终端主要用于在无信号区通信链路的搭建，通过级联的方式，将远端设备的数据传递到路由器；
所述北斗通信终端主要用于通过北斗卫星与服务器相连，在微波终端异常时，上传状态信息和告警信息；
所述控制终端主要用于系统的电源控制及参数设置，定时给微波终端、北斗通信终端及路由器上电；
所述监拍装置用于对输变线路的监拍，实现图像的定时抓拍、上传及系统参数矫正；
所述路由器用于实现数据的上传。
2.根据权利要求1所述的无信号区数据交互链路建立装置，其特征在于，所述微波终端采用ACS+DFS的方式设置设备工作的频点。
3.根据权利要求1所述的无信号区数据交互链路建立装置，其特征在于，所述监拍装置包括电源控制板及主板，电源控制板与控制终端采用485接口进行数据交互，电源控制板与主板采用UART接口进行数据交互。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种无信号区数据交互链路建立方法，其特征在于，将无信号区划分为处于无人区域最远节点的节点1、中间节点2及近端节点3；
所述节点1包括Relay微波终端、监拍装置、控制终端及北斗通信终端，所述节点1的电源通过控制终端提供，监拍装置把需要上传的数据传输给Relay微波终端，Relay微波终端通过微波方式与上一级杆塔节点相连，把需要传输的数据传输给前节点的微波终端，所述节点1的北斗通信终端通过卫星与主站相连，给控制终端下发电源控制指令；
所述节点2包括RT微波终端、Relay微波终端、监拍装置、控制终端及北斗通信终端，节点2用于链接节点1及节点3，接收节点1传输来的数据，然后把接收到的数据传输给节点3；
所述节点3部署在有基站区域，节点3包括RT微波终端、监拍装置、路由器、北斗通信终端及控制终端，监拍装置把需要上传的数据传输给RT微波终端，RT微波终端接收节点2传输来的数据，RT微波终端通过路由器将要传输的数据上传至主站。
5.根据权利要求4所述的无信号区数据交互链路建立方法，其特征在于，所述控制终端工作步骤如下：
步骤K1：进行北斗授时；
步骤K2：在低功耗模式下进行设备数据的采集，包括电池电压、信号强度及工作周期；
步骤K3：判断是否处于链路工作周期，若处于链路工作周期，则给监拍装置和微波终端上电，等待5min使微波链路建立完成，监拍装置与主站进行数据交互，确保链路建立成功；若成功，则监拍装置进行拍照、参数校对，并上传图片信息，完成本工作周期后将设备进行断电，若未建立连接，则给北斗通信终端上电，发送数据报，然后控制北斗通信终端、微波终端及监拍装置断电，完成本周期工作；
若不在链路工作周期，在北斗工作周期，则给北斗通信终端上电发送数据报，三次后进行设备断电，完成本周期工作。
6.根据权利要求5所述的无信号区数据交互链路建立方法，其特征在于，所述监拍装置工作步骤如下：
步骤J1：监拍装置上电后，进行网络链接；
步骤J2：5分钟后，若网络链接正常，则与控制终端进行数据交互，然后监拍装置传输数据帧到主站，进行拍照上传；否则，与控制终端进行数据交互，并继续尝试建立网络链接。
7.根据权利要求6所述的无信号区数据交互链路建立方法，其特征在于，上电时序如下设置：
S1：设定一个周期内上电时间时刻t1，到达所述时刻t1时，所有节点的微波终端电源开启，开始初始化并建立链路；
S2：设定监拍装置上电时刻t2，t2为滞后t1时刻2分钟，到达t2时刻时，监拍装置初始化，进行网络链接；
S3：设置滞后t2时刻5分钟的时刻为t3，到达时刻t3时，监拍装置与控制终端进行数据交互，t2时刻后若网络正常，则监拍装置开始上传数据帧并进行拍照上传；若网络异常，则控制终端给北斗通信终端上电，并发送数据帧，监拍装置继续建立网络链接；
S4：设置滞后t3时刻2分钟为t4，若到达t4时刻时，网络链接仍然没有建立，则控制终端控制监拍装置和微波终端重新上电，再次进行网络链接建立；
S5：确定一个周期内结束上电时刻t5，当到达时刻t5时，控制终端给微波终端、监拍装置及北斗通信终端进行下电处理。
8.根据权利要求7所述的无信号区数据交互链路建立方法，其特征在于，出现异常时处理如下：
低电压故障处理：设定两个电压值V1、V2，其中V2＜V1，当电压低于V1时，控制终端继续定时给微波终端和监拍装置上电，北斗通信终端不再开启；若电压低于V2，则控制终端不再对外供电，等待充电满足要求后，再继续正常工作；
北斗通信终端通讯失败：北斗上线后，自动给主站发送北斗报文信息，重发次数为3次，重发间隔是1分钟；若主站在北斗工作周期内没有收到北斗通信终端的数据帧，则主站可以判断北斗通信终端异常，并且显示出北斗故障异常；
工作周期异常：每次节点上电，控制终端均会优先通过路由器上传数据帧，若链路异常时，再通过北斗通信终端上传数据帧，主站接收到数据帧后，判断工作周期参数的异常性，并校正系统参数；
参数异常处理：每个北斗独立工作周期和链路工作周期，与主站发送数据帧时，均核对参数表；
实时时钟异常：通过北斗和主站进行授时，程序内部增加内部RTC时间。
9.根据权利要求8所述的无信号区数据交互链路建立方法，其特征在于，所述V1＝13.5V，所述V2＝12V。
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