CN113965821B - 一种数字化台区多源异构通信路由系统以及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种数字化台区多源异构通信路由系统以及方法，包括：顺序连接的主站，通讯路由器，采集器与采样装置；所述通讯路由器包括：微处理器、RS232串口、4G模块、USB接口、HPLC模块、LED指示灯、存储模块以及电源管理模块；所述RS232串口、4G模块、USB接口、HPLC模块、LED指示灯、存储模块以及电源管理模块均同微处理器电连接。本发明解决了传统集中器数据的传输效率不高、数据采集频度低、多个模块组装复杂的问题，本发明中数据传输效率高，速度快，集成度高、体积小巧，相比于过去采用的集中器，极大的提高了数据传输效率和数据传输的稳定性。
Description
技术领域
本发明属于数字化台区技术领域，具体涉及一种数字化台区多源异构通信路由系统以及方法。
背景技术
电力用电信息采集传统的方式是由集中器、远程通讯模块、本地通讯模块三个模块组成，该方式所有的数据都需要集中器进行处理，导致集中器功能复杂，同时三个模块之间都是使用UART串口通讯，导致数据的传输效率低下，从而降低了数据采集频率和数量，不利于分析现场的实际用电情况，三个模块的使用也加大了组装的复杂度。
发明内容
本发明提供了一种数字化台区多源异构通信路由系统以及方法，其目的在于解决了传统集中器数据的传输效率不高、数据采集频度低、多个模块组装复杂的问题。
本发明提供了一种数字化台区多源异构通信路由系统，包括：
顺序连接的主站，通讯路由器，采集器与采样装置；
所述通讯路由器包括：微处理器、RS232串口、4G模块、USB接口、HPLC模块、LED指示灯、存储模块以及电源管理模块；
所述RS232串口、4G模块、USB接口、HPLC模块、LED指示灯、存储模块以及电源管理模块均同微处理器电连接；
所述主站与通讯路由器通信连接，具体是所述通讯路由器通过4G模块实现与主站通信连接；
所述通讯路由器与采集器通信连接，具体是所述通讯路由器顺序通过HPLC模块和作为HPLC载波网络的电力线实现与采集器通信连接。
进一步地，运行在所述通讯路由器的微处理器上的模块有：
侦听模块，所述侦听模块用于通过HPLC模块侦听HPLC载波网络的HPLC载波信道；
解析模块，所述解析模块用于解析链路层的报文，判断出此帧报文的发送目的地址，后将需要上报的报文放入对应的上报数据缓存区；
上报模块，所述上报模块用于上报数据发送任务将需要上报的报文通过4G模块的信道发送出去并传递至所述发送目的地址对应的主站；
运行在所述HPLC模块上的模块有：
接收模块，所述接收模块用于经由载波信道接收到报文时，HPLC模块将该报文发送至通讯路由器；
进一步地，所述采样装置包括：电能表、充电桩、载波电能表；
所述采样装置和采集器均为网络节点设备；
所述通讯路由器内预设有缓存区。
一种数字化台区多源异构通信路由方法，包括：数据主动上报与主站主动召测；
所述数据主动上报，包括：通讯路由器通过HPLC模块侦听HPLC载波网络的HPLC载波信道，HPLC模块经由载波信道接收到报文时，HPLC模块将该报文发送至通讯路由器，通讯路由器通过解析链路层的报文，判断出此帧报文的发送目的地址，后将需要上报的报文放入对应的上报数据缓存区，当缓存区的报文达到一定的数量或超过设定的时间无上报报文增加，通讯路由器将自动启动上报数据发送任务将需要上报的报文通过4G模块的信道发送出去并传递至所述发送目的地址对应的主站。
所述主站主动召测，包括：主站通过4G模块发送召测报文，通讯路由器时刻监听4G网络的信道，当通讯路由器接收到召测报文时，通讯路由器通过解析召测报文的链路层信息，通讯路由器从而获取到需要召测对象的地址，通讯路由器根据获取的地址和自身的载波网络节点关系提取出采集器的地址，最后通讯路由器通过HPLC载波网络的载波信道将需要下发的报文发送给对应的采集器，由采集器将召测报文转发给对应的采集装置，当采集装置接收到召测报文后，采集装置将响应报文发送给采集器，由采集器通过HPLC模块的载波信道将召测报文发送给通讯路由器，通讯路由器将根据响应报文的发送给对应的主站，通讯路由器会为每个召测报文虚拟出独立的通讯通道，使得每个召测通道互不干扰，因此通讯路由器可以支持多个主站同时召测或一个主站同时召测多个设备数据，无需等待召测响应后才能继续召测，极大的提高了通讯速率和稳定性。
进一步地，所述主站支持上报间隔和上报数据长度设置，主站可以根据自身的实际情况来设置上报的时间间隔和每次上报数据的大小，防止每次传输数据太长导致数据丢失或数据上报太频繁超过了主站接收的上限，同时也减少了无用数据的上报，使主站能够快速得到自身需要的数据。
进一步地，具有数据传输、协议转换、载波通信网络拓扑节点的识别以及载波节点管理的功能；
所述数据传输包括：4G通讯、载波通讯、USB通信以及RS232串口四个数据传输信道，每个信道都有独立的信道发送任务、接收任务和独立的缓存区，因此这四个信道可以同时进行收发通讯，同时4G通讯信道根据主站的数量建立对应的通讯通道进行数据处理，因此多个主站也是可以同时进行通讯而互不干扰；
所述协议转换包括：DL/T645、DL/T698.45、Q/GDW1376.2三种协议转换，通讯路由器通过对接收报文的链路层解析，通讯路由器获取到数据需要发送的目标对象，从而将需要发送的报文自动转换成该设备对象对应的协议报文；通讯路由器在各节点组网过程中自动记录各节点对应的协议类型，当检测到有需要转发到节点设备的报文时，将根据记录的节点信息判断此报文是否是该节点对应的协议类型，如果不是，则自动将报文转换为该节点对应的协议类型；
所述4G通讯是通过4G模块进行数据传输实现；
所述载波通讯是通过HPLC模块进行数据传输实现；
所述USB通信是通过USB接口进行数据传输实现；
载波通信网络拓扑节点的识别以及载波节点管理，包括：当通讯路由器首次上电运行时，首先开启组网流程，当有主节点入网请求时，将根据实际情况判断此节点是否允许计入本网络中，当所有节点都完成入网后，根据各主节点设备上报的搜表结果报文自动形成各节点的网络拓扑关系，同时根据解析的报文结果判断各节点的在线状态，并且实时更新在存储芯片中。
进一步地，还具有RS232串口监控、4G信道数据传输、USB信道数据传输以及数据存储的功能；
RS232串口监控，包括：通讯路由器支持RS232串口多级监控日志记录功能，包括有：4G信道数据日志记录、载波信道数据日志记录以及USB信道数据日志记录3种通道数据日志记录开启和关闭功能，当初次安装或者出现故障时，可以开启对应的日志记录信息，通过分析日志记录的报文来定位故障原因，同时也可以通过RS232串口读取本发明的运行状态等信息来判断通讯路由器是否正常运行；
4G信道数据传输，包括：通讯路由器采用4G拨号上网的方式，可以最大限度利用4G网络的通讯速率，同时使用TCP作为数据的传输控制协议，可以提高数据传输的稳定性；
USB信道数据传输，包括：通讯路由器通过USB接口可以外接能源控制终端设备，可以将接收的数据进行存储，同时也可以采集终端位置信息；
数据存储，包括：存储模块采用铁电存储芯片，可以实时的更新存储已识别到的网络拓扑信息。
本发明的积极效果为：
1.本发明数据传输效率高，速度快，集成度高、体积小巧，相比于过去采用的集中器，本发明内部数据交互使用USB通讯替换了串口通讯，极大的提高了数据传输效率和数据传输的稳定性。
2.本发明可以在DL/T645、DL/T698.45、Q/GDW1376.2等电力通讯规约之间自动转换，因此本发明可以使主站直接与各节点的电力设备直接通信，无需集中器作为中转，简化了通信的流程，提高了通信的稳定性。
3.本发明可以自动识别各级节点之间的拓扑关系，无需人工干预，智能化程度高，简化了安装流程，降低了工程人员的安装难度，提高了工作效率。
4.随着计算机技术、通讯技术和物联网技术的快速发展，通讯网络的数据传输速度也是越来越快，在电力用户用电信息采集系统中通讯网络是最重要的一个环节之一，通过本发明可以快速稳定的进行数据的传输，能够实时的监测现场的各节点的运行情况，有利于用电异常的分析，同便于现场的运维人员对故障节点的快速定位，提高了用电的质量。
附图说明
图1为本发明的通讯路由器的模块示意图；
图2为本发明的数据传输流程示意图；
图3为本发明的主站与数字化台区设备信息交互流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的，特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图和具体实施方式，对本发明实施例中技术方案进行清楚、完整的描述，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。
如图1所示，本发明提出一种数字化台区多源异构通信路由系统，包括：
顺序连接的主站，通讯路由器，采集器与采样装置；
所述通讯路由器包括：微处理器、RS232串口、4G模块、USB接口、HPLC模块、LED指示灯、存储模块以及电源管理模块；
所述RS232串口、4G模块、USB接口、HPLC模块、LED指示灯、存储模块以及电源管理模块均同微处理器电连接；
所述主站与通讯路由器通信连接，具体是所述通讯路由器通过4G模块实现与主站通信连接；
所述通讯路由器与采集器通信连接，具体是所述通讯路由器顺序通过HPLC模块和作为HPLC载波网络的电力线实现与采集器通信连接。
运行在所述通讯路由器的微处理器上的模块有：
侦听模块，所述侦听模块用于通过HPLC模块侦听HPLC载波网络的HPLC载波信道；
解析模块，所述解析模块用于解析链路层的报文，判断出此帧报文的发送目的地址，后将需要上报的报文放入对应的上报数据缓存区；
上报模块，所述上报模块用于上报数据发送任务将需要上报的报文通过4G模块的信道发送出去并传递至所述发送目的地址对应的主站；
运行在所述HPLC模块上的模块有：
接收模块，所述接收模块用于经由载波信道接收到报文时，HPLC模块将该报文发送至通讯路由器；
所述采样装置包括：电能表、充电桩、载波电能表；
所述采样装置和采集器均为网络节点设备；
所述通讯路由器内预设有缓存区。
一种数字化台区多源异构通信路由方法，包括：数据主动上报与主站主动召测；
所述数据主动上报，包括：通讯路由器通过HPLC模块侦听HPLC载波网络的HPLC载波信道，HPLC模块经由载波信道接收到报文时，HPLC模块将该报文发送至通讯路由器，通讯路由器通过解析链路层的报文，判断出此帧报文的发送目的地址，后将需要上报的报文放入对应的上报数据缓存区，当缓存区的报文达到一定的数量或超过设定的时间无上报报文增加，通讯路由器将自动启动上报数据发送任务将需要上报的报文通过4G模块的信道发送出去并传递至所述发送目的地址对应的主站。
所述主站主动召测，包括：主站通过4G模块发送召测报文，通讯路由器时刻监听4G网络的信道，当通讯路由器接收到召测报文时，通讯路由器通过解析召测报文的链路层信息，通讯路由器从而获取到需要召测对象的地址，通讯路由器根据获取的地址和自身的载波网络节点关系提取出采集器的地址，最后通讯路由器通过HPLC载波网络的载波信道将需要下发的报文发送给对应的采集器，由采集器将召测报文转发给对应的采集装置，当采集装置接收到召测报文后，采集装置将响应报文发送给采集器，由采集器通过HPLC模块的载波信道将召测报文发送给通讯路由器，通讯路由器将根据响应报文的发送给对应的主站，通讯路由器会为每个召测报文虚拟出独立的通讯通道，使得每个召测通道互不干扰，因此通讯路由器可以支持多个主站同时召测或一个主站同时召测多个设备数据，无需等待召测响应后才能继续召测，极大的提高了通讯速率和稳定性；
所述通讯路由器里具有一个载波主节点，每个采集器中具有一个载波从节点，也就是说一个台区里的载波通信网络由1个主节点和N个从节点构成；
节点关系是指路由表，比如：主节点要与某个从节点通信，需要直到路由关系，最终通过多级路由完成通信。
所述主站支持上报间隔和上报数据长度设置，主站可以根据自身的实际情况来设置上报的时间间隔和每次上报数据的大小，防止每次传输数据太长导致数据丢失或数据上报太频繁超过了主站接收的上限，同时也减少了无用数据的上报，使主站能够快速得到自身需要的数据。
具有数据传输、协议转换、载波通信网络拓扑节点的识别以及载波节点管理的功能；
所述数据传输包括：4G通讯、载波通讯、USB通信以及RS232串口四个数据传输信道，每个信道都有独立的信道发送任务、接收任务和独立的缓存区，因此这四个信道可以同时进行收发通讯，同时4G通讯信道根据主站的数量建立对应的通讯通道进行数据处理，因此多个主站也是可以同时进行通讯而互不干扰；
所述协议转换包括：DL/T645、DL/T698.45、Q/GDW1376.2三种协议转换，通讯路由器通过对接收报文的链路层解析，通讯路由器获取到数据需要发送的目标对象，从而将需要发送的报文自动转换成该设备对象对应的协议报文；通讯路由器在各节点组网过程中自动记录各节点对应的协议类型，当检测到有需要转发到节点设备的报文时，将根据记录的节点信息判断此报文是否是该节点对应的协议类型，如果不是，则自动将报文装换为该节点对应的协议类型；
所述4G通讯是通过4G模块进行数据传输实现；
所述载波通讯是通过HPLC模块进行数据传输实现；
所述USB通信是通过USB接口进行数据传输实现；
载波通信网络拓扑节点的识别以及载波节点管理，包括：当通讯路由器首次上电运行时，首先开启组网流程，当有主节点入网请求时，将根据实际情况判断此节点是否允许计入本网络中，当所有节点都完成入网后，根据各主节点设备上报的搜结果报文自动形成各节点的网络拓扑关系，同时根据解析的报文结果判断各节点的在线状态，并且实时更新在存储芯片中。
还具有RS232串口监控、4G信道数据传输、USB信道数据传输以及数据存储的功能；
RS232串口监控，包括：通讯路由器支持RS232串口多级监控日志记录功能，包括有：4G信道数据日志记录、载波信道数据日志记录以及USB信道数据日志记录3种通道数据日志记录开启和关闭功能，当初次安装或者出现故障时，可以开启对应的日志记录信息，通过分析日志记录的报文来定位故障原因，同时也可以通过RS232串口读取本发明的运行状态等信息来判断通讯路由器是否正常运行；
4G信道数据传输，包括：通讯路由器采用4G拨号上网的方式，可以最大限度利用4G网络的通讯速率，同时使用TCP作为数据的传输控制协议，可以提高数据传输的稳定性；
USB信道数据传输，包括：通讯路由器通过USB接口可以外接能源控制终端设备，可以将接收的数据进行存储，同时也可以采集终端位置信息；
数据存储，包括：存储模块采用铁电存储芯片，可以实时的更新存储已识别到的网络拓扑信息。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
Claims (4)
1.一种数字化台区多源异构通信路由方法，其特征在于，所述通信路由方法基于数字化台区多源异构通信路由系统，所述通信路由系统包括：
顺序连接的主站，通讯路由器，采集器与采样装置；
所述通讯路由器包括：微处理器、RS232串口、4G模块、USB接口、HPLC模块、LED指示灯、存储模块以及电源管理模块；
所述RS232串口、4G模块、USB接口、HPLC模块、LED指示灯、存储模块以及电源管理模块均同微处理器电连接；
所述主站与通讯路由器通信连接，具体是所述通讯路由器通过4G模块实现与主站通信连接；
所述通讯路由器与采集器通信连接，具体是所述通讯路由器顺序通过HPLC模块和作为HPLC载波网络的电力线实现与采集器通信连接；
运行在所述通讯路由器的微处理器上的模块有：
侦听模块，所述侦听模块用于通过HPLC模块侦听HPLC载波网络的HPLC载波信道；
解析模块，所述解析模块用于解析链路层的报文，判断出此帧报文的发送目的地址，后将需要上报的报文放入对应的上报数据缓存区；
上报模块，所述上报模块用于上报数据发送任务将需要上报的报文通过4G模块的信道发送出去并传递至所述发送目的地址对应的主站；
运行在所述HPLC模块上的模块有：
接收模块，所述接收模块用于经由载波信道接收到报文时，HPLC模块将该报文发送至通讯路由器；
发送模块，所述发送模块用于将召测报文发送给通讯路由器；
所述采样装置包括：电能表、充电桩、载波电能表；
所述采样装置和采集器均为网络节点设备；
所述通讯路由器内预设有缓存区；
其中所述通信路由方法，包括：数据主动上报与主站主动召测；
所述数据主动上报，包括：通讯路由器通过HPLC模块侦听HPLC载波网络的HPLC载波信道，HPLC模块经由载波信道接收到报文时，HPLC模块将该报文发送至通讯路由器，通讯路由器通过解析链路层的报文，判断出此帧报文的发送目的地址，后将需要上报的报文放入对应的上报数据缓存区，当缓存区的报文达到一定的数量或超过设定的时间无上报报文增加，通讯路由器将自动启动上报数据发送任务将需要上报的报文通过4G模块的信道发送出去并传递至所述发送目的地址对应的主站；
所述主站主动召测，包括：主站通过4G模块发送召测报文，通讯路由器时刻监听4G网络的信道，当通讯路由器接收到召测报文时，通讯路由器通过解析召测报文的链路层信息，通讯路由器从而获取到需要召测对象的地址，通讯路由器根据获取的地址和自身的载波网络节点关系提取出采集器的地址，最后通讯路由器通过HPLC载波网络的载波信道将需要下发的报文发送给对应的采集器，由采集器将召测报文转发给对应的采集装置，当采集装置接收到召测报文后，采集装置将响应报文发送给采集器，由采集器通过HPLC模块的载波信道将召测报文发送给通讯路由器，通讯路由器将根据响应报文的发送给对应的主站，通讯路由器会为每个召测报文虚拟出独立的通讯通道，使得每个召测通道互不干扰。
2.根据权利要求1所述的一种数字化台区多源异构通信路由方法，其特征在于，所述主站支持上报间隔和上报数据长度设置，主站可以根据自身的实际情况来设置上报的时间间隔和每次上报数据的大小。
3.根据权利要求1所述的一种数字化台区多源异构通信路由方法，其特征在于，具有数据传输、协议转换、载波通信网络拓扑节点的识别以及载波节点管理的功能；
所述数据传输包括：4G通讯、载波通讯、USB通信以及RS232串口四个数据传输信道；
所述协议转换包括：DL/T645、DL/T698.45、Q/GDW1376.2三种协议转换；
所述4G通讯是通过4G模块进行数据传输实现；
所述载波通讯是通过HPLC模块进行数据传输实现；
所述USB通信是通过USB接口进行数据传输实现。
4.根据权利要求1所述的一种数字化台区多源异构通信路由方法，其特征在于，还具有RS232串口监控、4G信道数据传输、USB信道数据传输以及数据存储的功能。
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