CN114337914A - 屋顶太阳能光伏发电系统的三频式低频载波通讯方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于屋顶太阳能光伏发电系统的三频式低频载波通讯方法，用于完成小区内分散布置的屋顶太阳能系统之间的通讯连接。主要步骤有使用二路低频载波和一路高频载波负责数据传输，定义容易识别的数据首端和尾端，规定数据刷新频率，采用自动复位重启方法，定义优先级及信息优先上送方式等，进而使分散布置的屋顶光伏发电系统实现整体运行操作，进而达到很好的与区域电网并网互补的效果。

Description

屋顶太阳能光伏发电系统的三频式低频载波通讯方法

技术领域

本发明涉及一种屋顶太阳能光伏发电系统的三频式低频载波通讯方法，属于配电自动化领域。

背景技术

太阳能发电是利用电池组件将太阳能直接转变为电能的装置。太阳能电池组件是利用半导体材料的电子学特性实现P—V转换的固体装置，在广大的无电力网地区或民用屋顶太阳能系统应用领域，太阳能发电系统可以方便为用户提供照明及生活用电，一些发达国家还可以与区域电网并网实现互补。

目前从民用的角度，在国外技术研究趋于成熟且初具产业化的是“光伏—建筑—一体化”技术。现有的太阳能发电系统主要包括太能能电池组件、控制器、蓄电池、逆变器、用户照明等负载，其中，太阳能电池组件和蓄电池为电源系统，控制器和逆变器为控制保护系统，负载为系统终端。在这种系统中，一般采用点多面广的布置方式，每个系统之间多为独立运行或简单信息共享，不能实现快速协调联动。

发明内容

本发明是要提出一种屋顶太阳能光伏发电系统的三频式载波通讯方法。在原有载波传输技术的基础上，使用二路低频载波和一路高频载波负责数据传输，定义容易识别的数据首端和尾端，规定数据刷新频率，采用自动复位重启方法，定义优先级及信息优先上送方式，进而实现小区屋顶光伏发电系统的数据采集及控制功能。

本发明的技术方案是：一种屋顶太阳能光伏发电系统的三频式低频载波通讯方法，其步骤是：

步骤1、根据需求，在小区每个屋顶布置一套光伏发电系统，所述光伏发电系统安装海拔监测装置，同时配置分数据采集和控制装置，所述分数据采集和控制装置包括电流互感器、电压互感器、状态采集器一、状态采集器二，在小区内安装一台核心数据采集和控制装置，所述核心数据采集和控制装置以及分数据采集和控制装置采用直流蓄电池供电，所述直流蓄电池的交流充电电源有2路，一路由太阳能光伏发电系统自身提供，另一路由小区内市电提供；

步骤2、分数据采集和控制装置通过将所述电流互感器串联在采集回路中采集光伏发电系统的电流数据，通过将所述的电压互感器并联在采集回路中采集光伏发电系统的电压数据，通过将所属的状态采集器一和控制开关一构成的状态回路一以及由状态采集器二和控制开关二构成的状态回路二采集光伏发电系统的控制开关一和控制开关二的位置信息；在接收到核心数据采集和控制装置的控制信息后通过控制回路一和控制回路二对光伏发电系统的控制开关一和控制开关二进行控制，实现光伏发电系统的并网和断网，所述的控制开关一和控制开关二均有合闸和分闸两种状态；

步骤3、将小区内所有分数据采集和控制装置按照1—N依次编号；

步骤4、在核心数据采集和控制装置和每个分数据采集和控制装置的通讯模块上集成三根天线，分别为天线一、天线二和天线三，其中天线一和天线二负责二路低频信号传输，天线三负责一路高频信号传输；核心数据采集和控制装置与各分数据采集和控制装置采用无线通讯方式；所述天线一和天线二负责的二路低频信号传输是指各分数据采集和控制装置的天线一和天线二分别负责发送分数据采集和控制装置的电流数据、电压数据、控制开关一和控制开关二的位置信息以及负责接收其他分数据采集和控制装置发出的上述信息及核心数据采集和控制装置发出的控制信息；所述天线三负责一路高频信号传输是用于发送和接收分数据采集和控制装置的装置状态和校验码；所述装置状态由32位二进制数组成，依次由该数据采集和控制装置的序号和渐强模拟信号组成，所述序号为8位二进制数，渐强模拟信号为16位二进制数；所述校验码为8位二进制数；

步骤5、将分数据采集和控制装置采集的信息进行分类并按照分数据采集和控制装置的编号由小至大排序，分别制作状态信息传输表、数据信息传输表和控制信息传输表；

步骤6、将状态信息变化定为一级数据，数据信息变化定为二级数据，控制信息变化定为三级数据，传输优先级按照一级至三级依次降低；传输低等级数据时如遇到高等级数据变化，即使数据未传输完成，也会在下一条报文中插入高等级报文，低等级报文将在高等级报文传输完成后继续传输；所述状态信息变化是指控制开关一和控制开关二由分位状态变为合位状态或由合位状态变为分位状态；所述数据信息变化是指分数据采集和控制装置采集的数据信息变化量超过满度值的百分之零点五；所述控制信息变化是指发生对控制开关一和控制开关二的控制操作；所述满度值是指分分数据采集和控制装置能够采集的电压和电流的最大值；

步骤7、小区内所有分数据采集和控制装置采用通讯报文形式与核心数据采集和控制装置进行信息传输，所述通讯报文包括报文头、装置编号、类型标识、中断及结构限定位、信息体地址、信息体元素、信息校验码及报文尾7个部分，所述7个部分构成一帧报文，其中信息体地址和信息体元素有1—15个，为了确保数据传输准确且不易产生误码，如果一帧报文无法将所需信息全部传输，则采用下一帧报文继续传输；

步骤8、核心数据采集和控制装置每15分钟向所有数据采集和控制装置发出总召唤指令，将所有数据采集和控制装置的状态信息和数据信息接收一次，使所有数据至少完成一次更新。

进一步的，如步骤3所述，将小区内所有数据采集和控制装置按照1—N依次编号；

核心数据采集和控制装置在接收到任一数据采集和控制装置发来的报文后，通过报文中的装置号识别发出该帧报文的数据采集和控制装置。

进一步的：步骤4中所述的渐强模拟信号为16位二进制数，为0000 0001 00000010，该信号模拟心电图一弱一强状态，识别性强，不易受干扰。如果核心数据采集和控制装置超过2分钟未收到任一数据采集和控制装置发来的渐强模拟信号时，判断该数据采集和控制装置处于通讯中断状态。

进一步的，步骤7中所述的报文头有3种形式，分别为一级报文头、二级报文头和三级报文头。一级报文头由16位二进制组成，二级报文头由2个一级报文头依次排列组成，即由32位二进制组成，三级报文头由3个一级报文头依次排列组成，即由48位二进制数组成。当数据采集和控制装置采集的海拔值低于0时，启动三级报文头；当数据采集和控制装置采集的海拔值大于0且小于N时，启动二级报文头；当数据采集和控制装置采集的海拔值大于N时，启动一级报文头；

所述的装置号由8位二进制数表示，其十进制数值与小区内所有数据采集和控制装置编号相同；

所述的类型标识由8位二进制组成，用于识别所传输的信息为状态信息、数据信息和控制信息中的某一个，其中01H表示状态信息、09H表示数据信息、0DH表示控制信息；

所述的中断及结构限定位由8位二进制数组成，其包括中断标识和限定位标识两个功能，当所述中断及结构限定位为10H时表示低等级信息传输过程中遇到高等级信息变化，下一帧将中断本等级数据，改成传输高等级数据，待高等级数据传输完毕后恢复传输本等级数据；当所述中断及结构限定位为00H时表示无中断；当所述中断及结构限定位为01H时表示该帧内信息体不按顺序依次排列，此时该帧内仅第一个信息体附带信息体地址，其他信息体无信息体地址部分；当所述中断及结构限定位为11H时表示有中断且该帧内信息体不按顺序依次排列；

所述的信息体地址由8位二进制数组成，用于表示所传输的信息在状态信息传输表、数据信息传输表或控制信息传输表中的位置。所述信息体元素由16位二进制数组成，用于表示所传输的状态信息、数据信息和控制信息的内容；

所述的报文尾由8位二进制数组成，一般设定为16H；

进一步的，步骤7中所述的信息体地址和信息体元素小于等于15个，如果一帧报文无法将所需信息全部传输，则采用下一帧报文继续传输，避免因干扰导致校验码错误，造成过多帧报文被舍弃，降低数据传输效率。

所述的校验码，其内容为类型标识、中断及结构限定位、同一帧报文，信息体地址与信息体元素的右侧8位之和，不考虑溢出，将相加结果保留右侧8位；所述信息校验码由每个数据采集和控制装置计算产生；

小区内所有分数据采集和控制装置采用通讯报文形式与核心数据采集和控制装置进行信息传输，数据传输采用问答式通讯方法；核心数据采集和控制装置先向所有数据采集和控制装置发出发出召唤链路指令，如果任一数据采集和控制装置各项程序进程准备就绪则发出就绪反馈，如果任一数据采集和控制装置各项程序进程未准备就绪则发出未反馈；任一数据采集和控制装置在每次收到召唤链路指令后均重新启动所有程序进程一次；当核心数据采集和控制装置超过2分钟未收到任一数据采集和控制装置发出的状态信息后，中断向该数据采集和控制装置发出指令，2分钟后重新向该数据采集和控制装置发出召唤链路指令；当数据采集和控制装置出现进程异常和死机情况时，通过召唤链路指令使数据采集和控制装置重新启动所有程序进程，尝试恢复数据采集和控制装置功能。

进一步的，步骤6所述的控制信息变化是指发生对控制开关一和控制开关二的控制操作，所述控制信息分为3个步骤，由核心数据采集和控制装置向对应的分数据采集和控制装置发送控制预置信息，对应的分数据采集和控制装置接受到控制信息信息后进行校验，如校验无误，将向核心数据采集和控制装置回传控制反馈信息，核心数据采集和控制装置收到反馈信息后向对应的分数据采集和控制装置发送控制执行信息；如校验错误，将向核心数据采集和控制装置回传控制失败信息；通过发送和接收控制预置信息、控制反馈信息和控制执行信息进一步使控制信息准确，防止错误遥控事件发生。

进一步的，步骤4中，在核心数据采集和控制装置和每个分数据采集和控制装置的通讯模块上集成三根天线，分别为天线一、天线二和天线三，其中天线一和天线二负责二路低频信号传输，天线三负责一路高频信号传输；核心数据采集和控制装置与各分数据采集和控制装置采用无线通讯方式；所述天线一和天线二负责的二路低频信号传输是指各分数据采集和控制装置的天线一和天线二分别负责发送分数据采集和控制装置的电流数据、电压数据、控制开关一和控制开关二的位置信息以及负责接收其他分数据采集和控制装置发出的上述信息；所述天线三负责一路高频信号传输是用于发送和接收分数据采集和控制装置的装置状态和校验码；

所述二路低频信号和一路高频信号同步传输一帧报文，在一帧报文传输完毕后再进行下一帧报文传输。由一路高频信号以帧报文的形式提前将任一数据采集和控制装置计算的校验码送至核心数据采集和控制装置，核心数据采集和控制装置再将通过低频信号接收到的数据采集和控制装置的校验码与提前接收到的校验码进行比较，如果一致，说明该帧报文未受干扰，数据准确，按接收处理；如果不一致，说明该帧报文被干扰，存在数据错误和误遥控可能，按舍弃处理，继续接收下帧报文。

进一步的，步骤7中所述的类型标识，通过任一帧报文中的类型标识判断该帧报文传输的数据为状态信息、数据信息或是控制信息；状态信息传输表、数据信息传输表和控制信息传输表的位置依次与状态信息、数据信息和控制信息的信息体地址对应，通过对应关系判断信息体元素对应的内容。

进一步的，步骤7中所述的报文头有3种形式，分别为一级报文头、二级报文头和三级报文头。一级报文头由16位二进制组成，二级报文头由2个一级报文头依次排列组成，即由32位二进制组成，三级报文头由3个一级报文头依次排列组成，即由48位二进制数组成。当数据采集和控制装置采集的海拔值低于0时，启动三级报文头；当数据采集和控制装置采集的海拔值大于0且小于N时，启动二级报文头；当数据采集和控制装置采集的海拔值大于N时，启动一级报文头；

所述N值参照6层楼房高度，一般取值20米。低于20米时楼体较多，信号衰减和受干扰越大，需要较强报文头；大于20米时，楼体较少，将报文头位数减少，提高数据传输效率。

进一步的，如步骤8所述，核心数据采集和控制装置每15分钟向所有数据采集和控制装置发出总召唤指令，将所有数据采集和控制装置的状态信息和数据信息接收一次，使所有数据在15分钟内至少完成一次更新；

数据采集和控制装置异常时会导致数据固定不更新，会导致核心数据采集和控制装置误判断等情况发生，因此核心数据采集和控制装置每15分钟向所有数据采集和控制装置发出总召唤指令，将所有数据采集和控制装置的状态信息和数据信息接收一次，使所有数据在15分钟内至少完成一次更新。

本发明的有益效果是：

1、将数据校验码发送两次，在同一数据采集和控制装置计算后，一次通过高频信号提前送达，另一次通过低频信号送达，如果两次接收到的校验码一致，则接收信息校验码所在的一帧报文、如果不一致则舍弃该帧报文。进一步提升数据传输准确性。

2、所述装置号与步骤4中所述小区内所有数据采集和控制装置编号对应。核心数据采集和控制装置在接收到任一数据采集和控制装置发来的报文后，通过报文中的装置号可以识别发出该帧报文的数据采集和控制装置。

3、所述制作状态信息传输表，将每个数据采集和控制装置采集的状态信息依次进行排序；制作数据信息传输表，将每个数据采集和控制装置采集的数据信息依次进行排序；制作控制信息传输表，将每个数据采集和控制装置的控制信息依次进行排序，通过任一帧报文中的类型标识判断该帧报文传输的数据为状态信息、数据信息或是控制信息；状态信息传输表、数据信息传输表和控制信息传输表的位置依次与状态信息、数据信息和控制信息的信息体地址对应，通过对应关系可以快速判断信息体元素对应的内容。

4、本发明种采用的报文头分为三种级别，根据不同的环境自动启动不同的报文头。参照6层楼房高度，一般取值20米。低于20米时楼体较多，信号衰减和受干扰越大，需要较强报文头；大于20米时，楼体较少，将报文头位数减少，提高数据传输效率。提升本发明抗干扰性。

5、所述当核心数据采集和控制装置超过2分钟未收到任一数据采集和控制装置发出的状态信息后，中断向该数据采集和控制装置发出指令，2分钟后重新向该数据采集和控制装置发出召唤链路指令。当数据采集和控制装置出现进程异常等情况时，通过召唤链路指令使数据采集和控制装置重新启动所有程序进程，尝试恢复数据采集和控制装置功能。可以在数据采集和控制装置死机等异常情况下自动恢复装置运行，减少人工维护次数。

图1是本发明的光伏发电系统布置图；

图2是本发明的状态回路图；

图3是本发明的通讯示意图；

图4是本发明的装置状态二进制示意图；

图5是本发明的数据采集和控制装置的信息分类表；

图6是本发明的数据采集和控制装置的信息等级；

图7是本发明的帧报文的结构图；

图8是本发明的报文头结构图；

图9是本发明的装置号结构图；

图10是本发明的类型标识结构图；

图11是本发明的中断及结构限定位结构图；

图12是本发明的信息体地址和信息体元素结构图；

图13是本发明的信息校验码结构图；

图14是本发明的报文尾结构图；

图15是控制信息步骤图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，以下结合具体实施例对本发明进行详细说明：

本发明涉及一种应用于屋顶太阳能光伏发电系统的三频式低频载波通讯方法，其步骤是：

步骤1、根据需求，在小区每个屋顶布置一套光伏发电系统，所述光伏发电系统安装海拔监测装置，同时配置分数据采集和控制装置，所述分数据采集和控制装置包括电流互感器、电压互感器、状态采集器一、状态采集器二、控制器一、控制器二，在小区内安装一台核心数据采集和控制装置，所述核心数据采集和控制装置以及分数据采集和控制装置采用直流蓄电池供电，所述直流蓄电池的交流充电电源有2路，一路由太阳能光伏发电系统自身提供，另一路由小区内市电提供(如图1所示)；

步骤2、分数据采集和控制装置通过将所述电流互感器串联在采集回路中采集光伏发电系统的电流数据，通过将所述的电压互感器并联在采集回路中采集光伏发电系统的电压数据，通过将所述的状态采集器一和控制开关一以及由状态采集器二和控制开关二构成的状态回路采集光伏发电系统的控制开关一和控制开关二的位置信息，在接收到核心数据采集和控制装置的控制信息后通过状态回路中的控制器一和控制器二对光伏发电系统的控制开关一和控制开关二进行控制，实现光伏发电系统的并网和断网(如图2所示)，所述的控制开关一和控制开关二均有合闸和分闸两种状态；所述状态回路的电源由分数据采集和控制装置提供；

步骤3、将小区内所有分数据采集和控制装置按照1—N依次编号；

步骤4、在核心数据采集和控制装置和每个分数据采集和控制装置的通讯模块上集成三根天线，分别为天线一、天线二和天线三，其中天线一和天线二负责二路低频信号传输，天线三负责一路高频信号传输；核心数据采集和控制装置与各分数据采集和控制装置采用无线通讯方式；所述天线一和天线二负责的二路低频信号传输是指各分数据采集和控制装置的天线一和天线二分别负责发送分数据采集和控制装置的电流数据、电压数据、控制开关一和控制开关二的位置信息以及负责接收其他分数据采集和控制装置发出的上述信息及核心数据采集和控制装置发出的控制信息；所述天线三负责一路高频信号传输是用于发送和接收分数据采集和控制装置的装置状态和校验码(如图3所示)；所述装置状态由32位二进制数组成，依次由该数据采集和控制装置的序号和渐强模拟信号组成，所述序号为8位二进制数，渐强模拟信号为16位二进制数；所述校验码为8位二进制数(如图4所示)；

步骤5、将分数据采集和控制装置采集的信息进行分类并按照分数据采集和控制装置的编号由小至大排序，分别制作状态信息传输表、数据信息传输表和控制信息传输表(如图5所示)；

步骤6、将状态信息变化定为一级数据，数据信息变化定为二级数据，控制信息变化定为三级数据，传输优先级按照一级至三级依次降低(如图6所示)；传输低等级数据时如遇到高等级数据变化，即使数据未传输完成，也会在下一条报文中插入高等级报文，低等级报文将在高等级报文传输完成后继续传输；所述状态信息变化是指控制开关一和控制开关二由分位状态变为合位状态或由合位状态变为分位状态；所述数据信息变化是指分数据采集和控制装置采集的数据信息变化量超过满度值的百分之零点五；所述控制信息变化是指发生对控制开关一和控制开关二的控制操作；所述满度值是指分分数据采集和控制装置能够采集的电压和电流的最大值；

步骤7、小区内所有分数据采集和控制装置采用通讯报文形式与核心数据采集和控制装置进行信息传输，所述通讯报文包括报文头、装置编号、类型标识、中断及结构限定位、信息体地址、信息体元素、信息校验码及报文尾7个部分，所述7个部分构成一帧报文(如图7所示)，其中信息体地址和信息体元素有1—15个，为了确保数据传输准确且不易产生误码，如果一帧报文无法将所需信息全部传输，则采用下一帧报文继续传输；

步骤8、核心数据采集和控制装置每15分钟向所有数据采集和控制装置发出总召唤指令，将所有数据采集和控制装置的状态信息和数据信息接收一次，使所有数据至少完成一次更新。

具体应用实例：

在具体实施方式的基础上：

编号为3的分数据采集和控制装置的天线一负责发送电流数据、电压数据、控制开关一和控制开关二的位置信息，天线二负责接收其他分数据采集和控制装置发出的上述信息及核心数据采集和控制装置发出的控制信息；天线三负责发送和接收分数据采集和控制装置的装置状态和校验码；

编号为3的分数据采集和控制装置的正常运行状态下，表示装置状态的二进制码为：00000011 0000000100000010，该信号模拟心电图一弱一强状态，识别性强，不易受干扰。如果核心数据采集和控制装置超过2分钟未收到编号为3的分数据采集和控制装置发来的渐强模拟信号时，判断该数据采集和控制装置处于通讯中断状态；

编号为3的分数据采集和控制装置的报文头有3种形式，分别为一级报文头、二级报文头和三级报文头。一级报文头由16位二进制组成，二级报文头由2个一级报文头依次排列组成，即由32位二进制组成，三级报文头由3个一级报文头依次排列组成，即由48位二进制数组成。当数据采集和控制装置采集的海拔值低于0时，启动三级报文头；当数据采集和控制装置采集的海拔值大于0且小于N时，启动二级报文头；当数据采集和控制装置采集的海拔值大于N时，启动一级报文头(如图8所示)；

所述N值参照6层楼房高度，一般取值20米。低于20米时楼体较多，信号衰减和受干扰越大，需要较强报文头；大于20米时，楼体较少，将报文头位数减少，提高数据传输效率。

编号为3的分数据采集和控制装置的装置号由8位二进制数表示，其十进制数值与小区内所有数据采集和控制装置编号相同；核心数据采集和控制装置在接收到任一数据采集和控制装置发来的报文后，通过报文中的装置号识别发出该帧报文的数据采集和控制装置(如图9所示)；

编号为3的分数据采集和控制装置的类型标识由8位二进制组成，用于识别所传输的信息为状态信息、数据信息和控制信息中的某一个，其中01H表示状态信息、09H表示数据信息、0DH表示控制信息(如图10所示)；

编号为3的分数据采集和控制装置的中断及结构限定位由8位二进制数组成，其包括中断标识和限定位标识两个功能，当所述中断及结构限定位为10H时表示低等级信息传输过程中遇到高等级信息变化，下一帧将中断本等级数据，改成传输高等级数据，待高等级数据传输完毕后恢复传输本等级数据；当所述中断及结构限定位为00H时表示无中断；当所述中断及结构限定位为01H时表示该帧内信息体不按顺序依次排列，此时该帧内仅第一个信息体附带信息体地址，其他信息体无信息体地址部分；当所述中断及结构限定位为11H时表示有中断且该帧内信息体不按顺序依次排列(如图11所示)；

编号为3的分数据采集和控制装置的信息体地址由8位二进制数组成，用于表示所传输的信息在状态信息传输表、数据信息传输表或控制信息传输表中的位置。所述信息体元素由16位二进制数组成，用于表示所传输的状态信息、数据信息和控制信息的内容(如图12所示)；

编号为3的分数据采集和控制装置的校验码，其内容为类型标识、中断及结构限定位、同一帧报文，信息体地址与信息体元素的右侧8位之和，不考虑溢出，将相加结果保留右侧8位；所述信息校验码由每个数据采集和控制装置计算产生(如图13所示)；

编号为3的分数据采集和控制装置的报文尾由8位二进制数组成，一般设定为16H(如图14所示)；

编号为3的分数据采集和控制装置的的信息体地址和信息体元素小于等于15个，如果一帧报文无法将所需信息全部传输，则采用下一帧报文继续传输，避免因干扰导致校验码错误，造成过多帧报文被舍弃，降低数据传输效率。

编号为3的分数据采集和控制装置的采用通讯报文形式与核心数据采集和控制装置进行信息传输，数据传输采用问答式通讯方法；核心数据采集和控制装置先向编号为3的分数据采集和控制装置发出发出召唤链路指令，如果编号为3的分数据采集和控制装置各项程序进程准备就绪则发出就绪反馈，如果编号为3的分数据采集和控制装置各项程序进程未准备就绪则发出未反馈；编号为3的分数据采集和控制装置在每次收到召唤链路指令后均重新启动所有程序进程一次；当核心数据采集和控制装置超过2分钟未收到编号为3的分数据采集和控制装置发出的状态信息后，中断向编号为3的分数据采集和控制装置发出指令，2分钟后重新向编号为3的分数据采集和控制装置发出召唤链路指令；当编号为3的分数据采集和控制装置出现进程异常和死机情况时，核心数据采集和控制装置通过召唤链路指令使编号为3的分数据采集和控制装置重新启动所有程序进程，尝试恢复数据采集和控制装置功能。

当核心数据采集和控制装置对编号为3的分数据采集和控制装置的控制开关一和控制开关二进行控制操作时，分为3个步骤，由核心数据采集和控制装置向编号为3的分数据采集和控制装置发送控制预置信息，编号为3的分数据采集和控制装置接受到控制预置信息后进行校验，如校验无误，将向核心数据采集和控制装置回传控制反馈信息，核心数据采集和控制装置收到反馈信息后向编号为3的分数据采集和控制装置发送控制执行信息；如校验错误，将向核心数据采集和控制装置回传控制失败信息；通过发送和接收控制预置信息、控制反馈信息和控制执行信息进一步使控制信息准确，防止错误遥控事件发生(如图15所示)。

编号为3的分数据采集和控制装置的二路低频信号和一路高频信号同步传输一帧报文，在一帧报文传输完毕后再进行下一帧报文传输。由一路高频信号以帧报文的形式提前将任一数据采集和控制装置计算的校验码送至核心数据采集和控制装置，核心数据采集和控制装置再将通过低频信号接收到的编号为3的分数据采集和控制装置的校验码与提前接收到的校验码进行比较，如果一致，说明该帧报文未受干扰，数据准确，按接收处理；如果不一致，说明该帧报文被干扰，存在数据错误和误遥控可能，按舍弃处理，继续接收下帧报文。

编号为3的分数据采集和控制装置的任一帧报文中的类型标识判断该帧报文传输的数据为状态信息、数据信息或是控制信息；状态信息传输表、数据信息传输表和控制信息传输表的位置依次与状态信息、数据信息和控制信息的信息体地址对应，通过对应关系判断信息体元素对应的内容。

核心数据采集和控制装置每15分钟向编号为3的分数据采集和控制装置的发出总召唤指令，将编号为3的分数据采集和控制装置的状态信息和数据信息接收一次，使所有数据在15分钟内至少完成一次更新。

当编号为3的分数据采集和控制装置异常时会导致数据固定不更新，会导致核心数据采集和控制装置误判断等情况发生，因此核心数据采集和控制装置每15分钟向编号为3的分数据采集和控制装置的发出总召唤指令，将编号为3的分数据采集和控制装置的的状态信息和数据信息接收一次，使所有数据在15分钟内至少完成一次更新。

以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种屋顶太阳能光伏发电系统的三频式低频载波通讯方法，其特征是：

步骤1、在小区每个屋顶布置一套光伏发电系统，所述光伏发电系统安装海拔监测装置，同时配置分数据采集和控制装置，所述分数据采集和控制装置包括电流互感器、电压互感器、状态采集器一、状态采集器二，在小区内安装一台核心数据采集和控制装置；

步骤2、分数据采集和控制装置通过将所述电流互感器串联在采集回路中采集光伏发电系统的电流数据，通过将所述的电压互感器并联在采集回路中采集光伏发电系统的电压数据，通过将所属的状态采集器一和控制开关一构成的状态回路一以及由状态采集器二和控制开关二构成的状态回路二采集光伏发电系统的控制开关一和控制开关二的位置信息；在接收到核心数据采集和控制装置的控制信息后通过控制回路一和控制回路二对光伏发电系统的控制开关一和控制开关二进行控制，实现光伏发电系统的并网和断网，所述的控制开关一和控制开关二均有合闸和分闸两种状态；

步骤3、将小区内所有分数据采集和控制装置按照1—N依次编号；

步骤4、在核心数据采集和控制装置和每个分数据采集和控制装置的通讯模块上集成三根天线，分别为天线一、天线二和天线三，其中天线一和天线二负责二路低频信号传输，天线三负责一路高频信号传输；核心数据采集和控制装置与各分数据采集和控制装置采用无线通讯方式；所述天线一和天线二负责的二路低频信号传输是指各分数据采集和控制装置的天线一和天线二分别负责发送分数据采集和控制装置的电流数据、电压数据、控制开关一和控制开关二的位置信息以及负责接收其他分数据采集和控制装置发出的上述信息；所述天线三负责一路高频信号传输是用于发送和接收分数据采集和控制装置的装置状态和校验码；所述装置状态由32位二进制数组成，依次由该数据采集和控制装置的序号和渐强模拟信号组成，所述序号为8位二进制数，渐强模拟信号为16位二进制数；所述校验码为8位二进制数，

步骤5、将分数据采集和控制装置采集的信息进行分类并按照分数据采集和控制装置的编号由小至大排序，分别制作状态信息传输表、数据信息传输表和控制信息传输表；

步骤6、将状态信息变化定为一级数据，数据信息变化定为二级数据，控制信息变化定为三级数据，传输优先级按照一级至三级依次降低；传输低等级数据时如遇到高等级数据变化，即使数据未传输完成，也会在下一条报文中插入高等级报文，低等级报文将在高等级报文传输完成后继续传输；所述状态信息变化是指控制开关一和控制开关二由分位状态变为合位状态或由合位状态变为分位状态；所述数据信息变化是指分数据采集和控制装置采集的数据信息变化量超过满度值的百分之零点五；所述控制信息变化是指发生对控制开关一和控制开关二的控制操作；所述满度值是指分分数据采集和控制装置能够采集的电压和电流的最大值；

步骤7、小区内所有分数据采集和控制装置采用通讯报文形式与核心数据采集和控制装置进行信息传输，所述通讯报文包括报文头、装置编号、类型标识、中断及结构限定位、信息体地址、信息体元素、信息校验码及报文尾7个部分，所述7个部分构成一帧报文，其中信息体地址和信息体元素有1—15个，为了确保数据传输准确且不易产生误码，如果一帧报文无法将所需信息全部传输，则采用下一帧报文继续传输；

步骤8、核心数据采集和控制装置每15分钟向所有数据采集和控制装置发出总召唤指令，将所有数据采集和控制装置的状态信息和数据信息接收一次，使所有数据至少完成一次更新。

2.根据权利要求1所述的一种屋顶太阳能光伏发电系统的三频式低频载波通讯方法，其特征是：步骤3中，将小区内所有数据采集和控制装置按照1—N依次编号；核心数据采集和控制装置在接收到任一数据采集和控制装置发来的报文后，通过报文中的装置号识别发出该帧报文的数据采集和控制装置。

3.根据权利要求1所述的一种屋顶太阳能光伏发电系统的三频式低频载波通讯方法，其特征是：步骤4中，所述渐强模拟信号为16位二进制数，为0000 0001 0000 0010，该信号模拟心电图一弱一强状态，识别性强，不易受干扰；如果核心数据采集和控制装置超过2分钟未收到任一数据采集和控制装置发来的渐强模拟信号时，判断该数据采集和控制装置处于通讯中断状态。

4.根据权利要求1所述的一种屋顶太阳能光伏发电系统的三频式低频载波通讯方法，其特征是：步骤7中，所述报文头有3种形式，分别为一级报文头、二级报文头和三级报文头；一级报文头由16位二进制组成，二级报文头由2个一级报文头依次排列组成，即由32位二进制组成，三级报文头由3个一级报文头依次排列组成，即由48位二进制数组成；当数据采集和控制装置采集的海拔值低于0时，启动三级报文头；当数据采集和控制装置采集的海拔值大于0且小于N时，启动二级报文头；当数据采集和控制装置采集的海拔值大于N时，启动一级报文头；

装置号由8位二进制数表示，其十进制数值与小区内所有数据采集和控制装置编号相同；

类型标识由8位二进制组成，用于识别所传输的信息为状态信息、数据信息和控制信息中的某一个，其中01H表示状态信息、09H表示数据信息、0DH表示控制信息；

所述中断及结构限定位由8位二进制数组成，其包括中断标识和限定位标识两个功能，当所述中断及结构限定位为10H时表示低等级信息传输过程中遇到高等级信息变化，下一帧将中断本等级数据，改成传输高等级数据，待高等级数据传输完毕后恢复传输本等级数据；当所述中断及结构限定位为00H时表示无中断；当所述中断及结构限定位为01H时表示该帧内信息体不按顺序依次排列，此时该帧内仅第一个信息体附带信息体地址，其他信息体无信息体地址部分；当所述中断及结构限定位为11H时表示有中断且该帧内信息体不按顺序依次排列；

所述信息体地址由8位二进制数组成，用于表示所传输的信息在状态信息传输表、数据信息传输表或控制信息传输表中的位置；所述信息体元素由16位二进制数组成，用于表示所传输的状态信息、数据信息和控制信息的内容；

所述报文尾由8位二进制数组成，设定为16H。

5.根据权利要求1所述的一种屋顶太阳能光伏发电系统的三频式低频载波通讯方法，其特征是：步骤7中，所述信息体地址和信息体元素小于等于15个，如果一帧报文无法将所需信息全部传输，则采用下一帧报文继续传输，避免因干扰导致校验码错误，造成过多帧报文被舍弃，降低数据传输效率；

所述校验码，其内容为类型标识、中断及结构限定位、同一帧报文，信息体地址与信息体元素的右侧8位之和，不考虑溢出，将相加结果保留右侧8位；所述信息校验码由每个数据采集和控制装置计算产生；

小区内所有分数据采集和控制装置采用通讯报文形式与核心数据采集和控制装置进行信息传输，数据传输采用问答式通讯方法；核心数据采集和控制装置先向所有数据采集和控制装置发出发出召唤链路指令，如果任一数据采集和控制装置各项程序进程准备就绪则发出就绪反馈，如果任一数据采集和控制装置各项程序进程未准备就绪则发出未反馈；任一数据采集和控制装置在每次收到召唤链路指令后均重新启动所有程序进程一次；当核心数据采集和控制装置超过2分钟未收到任一数据采集和控制装置发出的状态信息后，中断向该数据采集和控制装置发出指令，2分钟后重新向该数据采集和控制装置发出召唤链路指令；当数据采集和控制装置出现进程异常和死机情况时，通过召唤链路指令使数据采集和控制装置重新启动所有程序进程，尝试恢复数据采集和控制装置功能。

6.根据权利要求1所述的一种屋顶太阳能光伏发电系统的三频式低频载波通讯方法，其特征是：步骤6中控制信息变化是指发生对控制开关一和控制开关二的控制操作，所述控制信息分为3个步骤，由核心数据采集和控制装置向对应的分数据采集和控制装置发送控制预置信息，对应的分数据采集和控制装置接受到控制信息信息后进行校验，如校验无误，将向核心数据采集和控制装置回传控制反馈信息，核心数据采集和控制装置收到反馈信息后向对应的分数据采集和控制装置发送控制执行信息；如校验错误，将向核心数据采集和控制装置回传控制失败信息；通过发送和接收控制预置信息、控制反馈信息和控制执行信息进一步使控制信息准确，防止错误遥控事件发生。

7.根据权利要求1所述的一种屋顶太阳能光伏发电系统的三频式低频载波通讯方法，其特征是：步骤4中在核心数据采集和控制装置和每个分数据采集和控制装置的通讯模块上集成三根天线，分别为天线一、天线二和天线三，其中天线一和天线二负责二路低频信号传输，天线三负责一路高频信号传输；核心数据采集和控制装置与各分数据采集和控制装置采用无线通讯方式；所述天线一和天线二负责的二路低频信号传输是指各分数据采集和控制装置的天线一和天线二分别负责发送分数据采集和控制装置的电流数据、电压数据、控制开关一和控制开关二的位置信息以及负责接收其他分数据采集和控制装置发出的上述信息；所述天线三负责一路高频信号传输是用于发送和接收分数据采集和控制装置的装置状态和校验码；

所述二路低频信号和一路高频信号同步传输一帧报文，在一帧报文传输完毕后再进行下一帧报文传输；由一路高频信号以帧报文的形式提前将任一数据采集和控制装置计算的校验码送至核心数据采集和控制装置，核心数据采集和控制装置再将通过低频信号接收到的数据采集和控制装置的校验码与提前接收到的校验码进行比较，如果一致，说明该帧报文未受干扰，数据准确，按接收处理；如果不一致，说明该帧报文被干扰，存在数据错误和误遥控可能，按舍弃处理，继续接收下帧报文。

8.根据权利要求1所述的一种屋顶太阳能光伏发电系统的三频式低频载波通讯方法，其特征是：步骤7中所述类型标识通过任一帧报文中的类型标识判断该帧报文传输的数据为状态信息、数据信息或是控制信息；状态信息传输表、数据信息传输表和控制信息传输表的位置依次与状态信息、数据信息和控制信息的信息体地址对应，通过对应关系判断信息体元素对应的内容。

9.根据权利要求1所述的一种屋顶太阳能光伏发电系统的三频式低频载波通讯方法，其特征是：步骤7中所述报文头有3种形式，分别为一级报文头、二级报文头和三级报文头；一级报文头由16位二进制组成，二级报文头由2个一级报文头依次排列组成，即由32位二进制组成，三级报文头由3个一级报文头依次排列组成，即由48位二进制数组成；当数据采集和控制装置采集的海拔值低于0时，启动三级报文头；当数据采集和控制装置采集的海拔值大于0且小于N时，启动二级报文头；当数据采集和控制装置采集的海拔值大于N时，启动一级报文头；

所述N值参照6层楼房高度，一般取值20米；低于20米时楼体较多，信号衰减和受干扰越大，需要较强报文头；大于20米时，楼体较少，将报文头位数减少，提高数据传输效率。

10.根据权利要求1所述的一种应用于屋顶太阳能光伏发电系统的三频式低频载波通讯方法，其特征是：步骤8中核心数据采集和控制装置每15分钟向所有数据采集和控制装置发出总召唤指令，将所有数据采集和控制装置的状态信息和数据信息接收一次，使所有数据在15分钟内至少完成一次更新；

数据采集和控制装置异常时会导致数据固定不更新，会导致核心数据采集和控制装置误判断等情况发生，因此核心数据采集和控制装置每15分钟向所有数据采集和控制装置发出总召唤指令，将所有数据采集和控制装置的状态信息和数据信息接收一次，使所有数据在15分钟内至少完成一次更新。

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