CN114978922B - 一种动态拓扑数据采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种动态拓扑数据采集方法，属于电力用户信息采集系统领域。该方法包括以下步骤：集中器配置CCO执行动态拓扑采集任务：配置采集任务的启动、停止及变更；配置采集任务的周期性及周期；CCO动态拓扑信息生成和维护：根据站点建立关联、拆除关联，变更关联以及离线过程，生成动态拓扑信息记录；以时间或者空间为限存储和维护动态拓扑信息；CCO上报动态拓扑信息：上报的动态拓扑信息记录包含拓扑变化的信息以及产生拓扑变化的时间；支持周期上报和实时上报；首次上报全部动态拓扑信息记录，随后增量上报新生成的动态拓扑信息记录。能够准确反映站点同一时间不同站点或者不同时间相同站点所发生的拓扑变化过程。

Description

一种动态拓扑数据采集方法

技术领域

本发明属于电力用户信息采集系统领域，涉及一种动态拓扑数据采集方法。

背景技术

用户用电信息采集系统是对电力用户的用电信息进行采集、处理和实时监控的系统，可实现计量异地监测、电能质量监测、用电分析和管理、相关信息发布、分布式能源管理、智能用电设备的信息交互等功能，为提高工作效率，为“量价费损、电网改造”等提供基础数据与依据。

用户用电信息采集系统分为主站层、通信信道层、设备采集层三个层。其中设备采集层负责收集用户用电信息、处理数据并实现和主站的交互。参见图1和图2，智能电网用电信息采集系统通常为树状结构(如图1所示)或网状结构(如图2所示)，包括一个集中器，多个电能表和通信模块，通信模块分别设置在集中器和各电能表中作为站点，构成用电信息采集系统通信网络。集中器中设置的通信模块为通信网络的中央协调器(简称CCO)，在用电信息收集过程中负责启动抄表业务，发送抄表条目，接收用电信息数据并发送给集中器。各电能表中设置的通信模块根据在网络中的角色分为通信网络的代理协调器(简称PCO)和站点(简称STA)，在用电信息收集过程中负责接收或转发CCO的抄表命令，目的站点将数据发送至电能表，STA从其对应的电能表获取该电能表的用电信息并发送给CCO。

如图1和图2所示，用电信息采集系统通信网络中包括一个CCO和多个STA，STA和CCO之间通过预先设定的路由来进行通信，对于一个具体的STA，其到CCO的路由中的上一级站点即为该STA的PCO，一个PCO下可以有多个STA，最上级的，即第一层STA直接和CCO通信，无需经PCO转发。由于网络拓扑结构的变化，PCO和STA的角色可以互相转换。

网络拓扑结构是指用传输介质互连各种设备的物理布局。网络中的设备要实现互联，就需要以一定的结构方式进行连接，这种连接方式就叫做“拓扑结构”，通俗地讲就是这些网络设备是如何连接在一起的。常见的网络拓扑结构主要有：总线型结构、环形结构、星形结构、树形结构和网状结构等。

在用户用电信息采集系统中，动态网络拓扑信息可以帮助主站更好的监测系统网络及业务的运行状态，根据信息通过可视化技术呈现动态网络拓扑图，更加直观高效。当进行业务时，根据动态拓扑图可以帮助主站第一时间掌握各个站点的状态，如果站点频繁的关联、离线及变更等行为，则不适合对此站点进行通信业务；另一方面，当对某个站点进行通信业务超出规定时间甚至发生失败时，则可以第一时间根据动态拓扑图，缩小排查发生问题的站点范围，帮助开发人员快速定位发生故障站点，加快系统研发和维护进程。因此，支持动态拓扑信息采集对优化电网业务，提高电网运行效率具有重要意义。

当前用户用电信息采集系统中支持拓扑信息采集业务，主站通过配置网络拓扑信息命令，触发集中器向CCO下发AFN10-F21查询网络拓扑信息本地命令，随后CCO能够根据当前网络拓扑状态返回正确响应，从而完成一次拓扑信息采集。

当前拓扑信息采集方法，虽然能够满足基本的采集要求，但仍存在如下问题：1.目前的采集方式仅适用静态拓扑信息采集，仅能正确记录上报时刻的网络拓扑，然而用电信息采集系统中，网络拓扑结构是复杂的且随时会发生动态变化的，因此当前的采集方法无法准确实时反映这种动态变化的网络拓扑。2.虽然可以通过多次采集获取拓扑变化的信息，但每次都需要上报全部站点信息，会产生不必要的报文开销，占用系统带宽，影响系统运行效率，并且，采集间隔不好控制，间隔长，不能及时获取拓扑变化信息，间隔短，拓扑没有变化，采集到的拓扑信息是冗余的。基于以上问题本文提出了一种动态拓扑信息采集方法，可以很好的解决以上问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种动态拓扑数据采集方法。核心方法就是主站通过集中器下发一个动态拓扑信息采集任务，然后CCO根据网络拓扑变化，持续生成动态拓扑信息记录并保存，根据配置的任务，首次上报全部动态拓扑信息记录，随后CCO支持周期性或者实时性主动上报动态拓扑信息记录的增量内容，这样既可以采集到所有动态拓扑信息，还可以减少采集过程中的报文传输和帧开销。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

集中器配置CCO执行动态拓扑采集任务：配置采集任务的启动、停止及变更；配置采集任务的周期性及周期。

CCO动态拓扑信息生成和维护：根据站点建立关联、拆除关联，变更关联以及离线等过程，生成动态拓扑信息记录；以时间或者空间为限存储和维护动态拓扑信息。

CCO上报动态拓扑信息：上报的动态拓扑信息记录包含拓扑变化的信息以及产生拓扑变化的时间；支持周期上报和实时上报；首次上报全部动态拓扑信息记录，随后增量上报新生成的动态拓扑信息记录；

进一步地，本设计方案支持集中器能够随时开启、停止及变更动态拓扑采集任务。在动态拓扑信息采集报文中携带任务类型、任务序列号、采集任务的周期性及周期。若集中器配置多条动态拓扑采集任务，任务序列号则依次递增，任务序列号从0开始。

开启采集任务，动态拓扑信息采集报文需要将任务类型置为0，携带相应任务序列号以及采集任务周期性及周期。

变更采集任务，动态拓扑信息采集报文需要将任务类型置为1，携带相应任务序列号以及更新的采集任务周期性及周期。

停止采集任务，动态拓扑信息采集报文需要将任务类型置为2，携带相应任务序列号，采集任务周期性和周期填写系统默认值。

动态拓扑信息采集任务的周期性及周期，是考虑增加采集动态拓扑信息的灵活性。已有的采集方式虽然支持多次采集拓扑信息，但不够灵活，采集间隔的不好控制。每次都需要上报全部站点的拓扑信息增大了报文传输和帧开销。因此本设计方案支持单次采集，周期采集和实时采集三种采集方案，故设置周期性标识位，若标志为1，则CCO采用周期上报，上报周期按照集中器设置的为准，若标志为0，则CCO采用实时上报，可以更好的反映系统的动态网络拓扑。

报文关键内容定义如表1所示。

表1动态拓扑信息采集报文设计

进一步地，由于本设计方案具有通用性，适用树形结构、网状结构、星性结构等多种网络拓扑结构，故对站点的四种引发拓扑变化的行为作如下定义：

关联：是指站点与一个新代理站点建立连接的行为；

断联：是指站点与一个代理站点拆除连接的行为；

离线：是指站点与所有代理站点拆除连接的行为；

变更：是指站点与一个代理站点拆除连接并与另一个代理站点建立连接的行为；

站点发生关联、断联、离线及变更会引发拓扑变化，引发CCO生成动态拓扑信息记录。

为方便表示动态拓扑信息记录，本设计方案作如表2的定义。

表2动态拓扑信息记录定义

CCO在本地会维护一个链表用来生成动态拓扑信息记录，每次发生站点的关联、断联、离线、变更等行为都会生成一个或多个相应的动态拓扑信息记录。链表节点定义如表2所示。

为方便描述CCO生成动态拓扑信息记录，对站点发生关联、断联、离线、变更等行为涉及到的名词及报文类型进行统一定义。

白名单：通信网络中设置的允许接入该网络的终端设备的MAC地址列表。

关联请求报文：站点用来向CCO申请与新代理站点发生关联，报文中应至少携带本站点标识、新代理站点标识。

关联确认报文：CCO用来回复申请关联的站点。

断联通知报文：站点用来向CCO通知与代理站点发生断联，报文中应至少携带本站点标识、代理站点标识。

断联确认报文：CCO用来回复申请断联的站点。

心跳报文：站点周期性发送心跳报文，其它站点以及CCO据此判断此站点的在线或离线状态。

离线指示报文：CCO用来通知离线站点状态。

节点信息表：CCO为详细记录节点信息所生成的一个动态数据结构，至少包括站点标识、所有代理站点标识、所有子站点标识。

变更请求报文：站点用来向CCO申请与新代理站点建立连接，与原代理站点拆除连接，报文中应至少携带本站点标识、新代理站点标识及原代理站点标识。

变更确认报文；CCO用来回复申请变更的站点。

进一步地，对CCO生成动态拓扑信息记录介绍如下：

1.CCO处理站点关联流程

如图3所示，站点发生关联时，CCO会收到站点发送的关联请求报文，携带与其建立连接的新代理站点标识。若关联请求通过CCO白名单认证，则回复关联确认报文。这时，CCO至少新生成一条动态拓扑信息记录，站点行为置为0，关联站点标识与关联请求报文中携带的代理站点标识一致，连接标识置为1，时间取CCO回复关联确认报文的时间。

2.CCO处理站点断联流程

如图4所示，站点发生断联时，CCO会收到站点的发送的断联通知报文，携带与其拆除连接的代理站点标识，并且CCO回复断联确认报文。这时，CCO至少新生成一条动态拓扑信息记录，站点行为置为1，关联站点标识与断联通知报文中携带的代理站点标识一致，连接标识置为0，时间取CCO回复断联确认报文的时间。

3.CCO处理站点离线流程

如图5所示，CCO判断站点离线的情况：1.CCO的白名单如果有刷新，发现网络中的站点不在最新的白名单中；2.CCO连续4个心跳周期未收到STA心跳信息；以上两种情况CCO会判定STA离线，会立即向STA发送离线指示报文。

站点发生离线时，会涉及到与其所有代理站点、子站点拆除连接，假设本站点代理站点数目为m，子站点数目为n。这时，CCO至少新生成m+n条动态拓扑信息记录。站点行为置为2，关联站点标识需要查询节点信息表，依次获取所有代理站点标识以及子站点标识，连接标识置为0，时间取CCO发送离线指示报文的时间。

4.CCO处理站点变更流程

如图6所示，站点发生变更时，站点发起的代理变更请求分为主动代理变更和被动代理变更请求，CCO回复代理变更确认报文。无论是主动还是被动代理变更，都会涉及到本站点与其原代理站点拆除连接并且与新代理站点建立连接的过程，因此，CCO至少新生成2条动态拓扑信息记录。

第1条记录中，站点行为置为3，关联站点标识取原代理站点标识，连接标识置为0，时间取CCO发送代理变更确认报文的时间。

第2条记录中，站点行为置为3，关联站点标识取新代理站点标识，连接标识置为1，时间取CCO发送代理变更确认报文的时间。

进一步地，本方案采用链表用来存储动态拓扑信息记录，支持链表节点的创建、删除、插入等操作。关于动态拓扑信息记录的维护，本文提供以下两种解决方案：

第一种方案是以时间为限，假设CCO内存空间足够大，并且CCO上报周期为T，链表仅保存T时间内所生成的动态拓扑信息记录，一旦完成上报则清空链表。

第二种方案以空间为限，假设CCO内存空间足够大，能够支持存储的最大拓扑信息记录数为M，链表的节点数固定为M，为方便维护链表，需要定义三个指针，*pHead(指向链表头节点)，*pTail(指向链表尾节点)，*pCur(指向下一步要处理的节点)。当需要新生成动态拓扑信息记录时，则在pCur节点填写动态拓扑信息记录，并且pCur+1，当pCur与pTai重合时，则pCur＝pHead，重新指向头节点。

进一步地，CCO上报动态动态网络拓扑信息，待上报时间到，CCO从本地维护的动态拓扑信息管理链表中获取信息构造响应报文回复给集中器，报文关键内容如表3。

表3动态拓扑信息响应报文设计

注：具体站点动态拓扑信息定义如表2所示。

进一步地，本设计方案对CCO动态拓扑信息上报方式创新如下：

首先采用实时性+周期性的上报方式，是充分考虑系统的网络状态进行设计的，上报方式分为周期上报和实时上报，根据收到集中器下发的动态拓扑信息采集报文中的周期性标识，1表示CCO周期性上报拓扑信息，0表示CCO实时上报拓扑信息。

当站点处于周期上报时，除首次上报外，CCO会在下一个上报周期到来之前，收集所有站点的动态拓扑信息记录，待到上报周期到时，一起上报给集中器。当站点处于实时上报时，CCO一旦检测到某个站点或者某几个站点的拓扑信息发生改变，则会立即构造动态拓扑响应帧发送给集中器。

两种上报方式的选择是根据主站一段时间内对系统的网络状态的评估结果而定，如果系统网络状况比较稳定，不会频繁的发生站点关联、离线、变更等行为，则采用实时上报，这样就可以最大程度的减少上行报文的数量；反之，若系统频繁的发生站点关联、离线、变更等行为，系统的网络状况不稳定，这时则采用周期上报，若采用实时上报，可能在很短的时间内上报数条响应报文，导致系统报文碰撞，增加系统时延，影响系统稳定运行。

其次采用“动静结合”的上报方式，无论是周期上报还是实时上报，都需要多次上报，为了改进之前每次上报都要上报全部站点的拓扑信息的缺点，本方案提出，首次上报采用全部站点拓扑信息，便于主站第一时间了解全网的网络拓扑情况，而随后的每次上报则采用增量上报拓扑改变的站点信息。这样可以最大程度的减少报文传输数目和帧开销。

最后是采用一次下行，多次上行的上报方式，主要考虑使用尽可能少的报文数目和开销来完成动态拓扑信息的传输。由于当前拓扑采集方式，是采用多次采集和上报，每完成一次传输，都需要一条采集报文和响应报文，故本方案使用一条下行采集报文，多条上行响应报文，减少了很多下行报文的开销。

从集中器下发采集命令到CCO之间的通信称为下行通信，从CCO回复拓扑信息响应到集中器之间的通信成为上行通信。动态拓扑采集过程示意图如图7所示，仅有一次下行，多次上行，CCO实现主动周期/实时上报。

其中，集中器与CCO之间的通信遵循集中器本地通信模块接口协议Q/GDW1376.2-2013，其帧格式为：起始字符、长度L、控制域C、用户数据域、校验和、结束字符。

下面将根据动态拓扑信息上行及下行的传输过程描述本发明的采集流程。

第一：CCO接收并处理集中器下发的动态拓扑采集报文

1.确定任务类型及序列号

确定任务类型，若任务类型标识为0，表示开启动态拓扑信息采集任务报文；若任务类型标识为1，表示变更动态拓扑信息采集任务报文；若任务类型标识为2，表示停止动态拓扑信息采集任务报文；

2.开启任务的处理流程

确定采集方式，若周期性标识为1，则CCO采用周期上报，进一步确定上报周期和周期单位；若周期性标识为0，则CCO采用实时上报，进一步，根据周期性标识和周期单位确定是单次采集还是重复采集，具体定义见表1.

3.变更任务的处理流程

根据任务序列号确定相应任务，变更采集方式，若周期性标识为1，则CCO采用周期上报，进一步确定上报周期和周期单位；若周期性标识为0，则CCO采用实时上报，进一步，根据周期性标识和周期单位确定是单次采集还是重复采集，具体定义见表1.

4.停止任务的处理流程

根据任务序列号确定相应任务，停止采集任务。

第二：CCO构造动态拓扑信息响应报文回复给集中器

1.周期上报

CCO开启上报定时器，从动态拓扑信息管理链表中获取站点拓扑信息记录构造响应报文，待到上报定时器溢出，返回给集中器。若首次上报，则上报全部站点动态拓扑信息记录，随后采用增量上报新生成的动态拓扑信息记录。动态拓扑信息记录定义如表2。

出于动态拓扑采集流程完整性考虑，当在采集周期内网络拓扑没有发生任何变化，需要填写内容包括，相应任务序列号，本次上报的站点数量n置为0。

2.实时上报

CCO监控到拓扑信息管理链表有新增动态拓扑信息记录，则立刻构造动态拓扑信息响应报文返回给集中器。若首次上报，则上报全部站点动态拓扑信息记录。动态拓扑信息定义如表2。

进一步，具体实时上报方式如下，当周期性标识和周期单位的二进制值为00时：0：单次全采集，上报动态拓扑信息记录的全部内容；1：单次增量采集，上报动态拓扑信息记录中未上报的记录；当周期性标识和周期单位的二进制值为01时：0：重复采集，动态拓扑信息记录有更新就上报，并且上报动态拓扑信息记录的全部内容；1：重复采集，动态拓扑信息记录有更新，就上报，增量上报。

本发明的有益效果在于：

第一：CCO根据网络动作生成动态拓扑信息记录，可以全面记录整个网络的动态拓扑变化过程。改进了原有拓扑信息采集方案中不能准确反映系统中动态网络拓扑的缺点。本方案中动态拓扑信息记录包含站点拓扑变化的信息以及产生拓扑变化的时间，能够准确反映站点同一时间不同站点或者不同时间相同站点所发生的拓扑变化过程，使主站获取实时全网站点动态拓扑信息记录，画出更加直观的动态拓扑图，便于运营商对后续系统的业务拓展和网络优化。

第二：支持多种采集动态拓扑信息的方案。本设计方案支持单次采集，周期采集和实时采集三种采集方案，主站可以根据整个网络的拓扑状况选择相应的采集方案。单次采集是兼容原有的采集方案，体现了本方案的兼容性。周期采集适用于网络状况不稳定，频繁发生站点拓扑变化的情况，而实时采集则适用于网络状况稳定的情况，两种采集方案配合使用，能够最大程度的提高采集业务成功率和效率，保障系统稳定运行。

第三：支持增量传输，减少通信数据量。本方案采用CCO首次上报全部动态拓扑信息记录，便于主站第一时间了解全网的网络拓扑情况，随后增量上报新生成的动态拓扑信息记录。既满足全网动态拓扑信息采集要求，又减少了上行重复站点拓扑信息的传输，减小了帧开销。本方案整体上减少了系统中报文碰撞，减少系统带宽占用，较原有采集方案大幅提高了系统运行效率。

第四：设计的动态拓扑信息记录，具有通用性，可以记录和表示各种网络的拓扑变化。本方案对站点可能引发拓扑变化的四种行为做出了通用定义，站点的关联、断联、离线和变更，鉴于此定义了一种通用的站点动态拓扑信息记录表示方法，能够准确记录站点实时的拓扑变化并且适用于各种网络架构中。支持CCO能够根据站点的行为动态生成和维护动态拓扑信息记录，使CCO能够及时获取动态拓扑信息记录并构造响应报文，保障动态拓扑信息传输过程能够高效完成，增加采集方案的实时性和动态性。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为树状网络结构；

图2为网状网络结构；

图3为CCO处理站点关联流程；

图4为CCO处理站点断联流程；

图5为CCO处理站点离线流程；

图6为CCO处理站点变更流程；

图7为动态拓扑采集示意图；

图8为动态拓扑采集下行帧格式；

图9为动态拓扑采集上行帧格式。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

具体实施例1：动态拓扑采集下行帧格式

动态拓扑采集下行帧是指集中器到CCO的查询动态拓扑信息的报文，本实施例中，集中器和CCO之间可以通过RS-485总线连接，接口通信协议为集中器本地通信模块接口协议Q/GDW1376.2-2013。

显然，在本发明的技术方案中，集中器和CCO之间也可以采用其他智能电网中集中器和通信模块的现有连接方式和通信协议，本发明对此没有限制。

本实施例中，CCO收到集中器的1376.2动态拓扑信息采集命令帧可以采用如图8所示的格式。

其中关键信息包括：

a)应用功能码AFN：用于标识本条目为动态拓扑信息采集任务条目。

b)任务类型：0表示开启采集任务，1表示变更采集任务，2表示停止采集任务

c)任务序列号：用以匹配上、下行报文的请求应答对应关系，值从0～255，循环使用。

d)周期性标识：0表示实时采集，1表示周期采集

e)周期单位：周期性标识的值为0时，本字段标识实时采集方式，含义如下：0：单次采集，1：重复采集；周期性标识的值为1时，本字段标识时间单位，定义如下：0：秒1：分钟

f)采集周期T：站点处于周期采集时的采集周期，当周期性标识为1时，用以配置采集任务的周期，值从0～63；当周期性标识和周期单位的二进制值为00时：0：单次全采集，上报动态拓扑信息记录的全部内容；1：单次增量采集，上报动态拓扑信息记录中未上报的记录；当周期性标识和周期单位的二进制值为01时：0：重复采集，动态拓扑信息记录有更新就上报，并且上报动态拓扑信息记录的全部内容；1：重复采集，动态拓扑信息记录有更新，就上报，增量上报；

具体实施例2：动态拓扑采集上行帧格式

动态拓扑采集上行帧是指集中器到CCO的查询动态拓扑信息的报文，本实施例中，集中器和CCO之间可以通过RS-485总线连接，接口通信协议为集中器本地通信模块接口协议Q/GDW1376.2-2013。

显然，在本发明的技术方案中，集中器和CCO之间也可以采用其他智能电网中集中器和通信模块的现有连接方式和通信协议，本发明对此没有限制。

动态拓扑采集上行帧是指CCO到集中器的响应报文，本实施例中，集中器收到的CCO1376.2拓扑信息响应帧可以采用如图9所示的格式。

定义如下：

a)应用功能码AFN，用于标识本条目为动态拓扑信息采集任务条目。

b)任务序列号，用以匹配上、下行报文的请求应答对应关系，值从0～255，循环使用。

c)站点动态拓扑信息见表3。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种动态拓扑数据采集方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

集中器配置CCO执行动态拓扑采集任务：配置采集任务的启动、停止及变更；配置采集任务的周期性及周期；

CCO动态拓扑信息生成和维护：根据站点建立关联、拆除关联，变更关联以及离线过程，生成动态拓扑信息记录；以时间或者空间为限存储和维护动态拓扑信息；

CCO上报动态拓扑信息：上报的动态拓扑信息记录包含拓扑变化的信息以及产生拓扑变化的时间；支持周期上报和实时上报；首次上报全部动态拓扑信息记录，随后增量上报新生成的动态拓扑信息记录；

在所述采集方法中，支持集中器能够随时开启、停止及变更动态拓扑采集任务；在动态拓扑信息采集报文中携带任务类型、任务序列号、采集任务的周期性及周期；若集中器配置多条动态拓扑采集任务，任务序列号则依次递增，任务序列号从0开始；

开启采集任务，动态拓扑信息采集报文需要将任务类型置为0，携带相应任务序列号以及采集任务周期性及周期；

变更采集任务，动态拓扑信息采集报文需要将任务类型置为1，携带相应任务序列号以及更新的采集任务周期性及周期；

停止采集任务，动态拓扑信息采集报文需要将任务类型置为2，携带相应任务序列号，采集任务周期性和周期填写系统默认值；

动态拓扑信息采集任务的周期性及周期，是考虑增加采集动态拓扑信息的灵活性；支持单次采集，周期采集和实时采集三种采集方案，设置周期性标识位，若标志为1，则CCO采用周期上报，上报周期按照集中器设置的为准，若标志为0，则CCO采用实时上报，反映系统的动态网络拓扑；

所述报文的内容包括：所述采集方法应用在树形结构、网状结构和星性结构，对站点的四种引发拓扑变化的行为作如下定义：

关联：是指站点与一个新代理站点建立连接的行为；

断联：是指站点与一个代理站点拆除连接的行为；

离线：是指站点与所有代理站点拆除连接的行为；

变更：是指站点与一个代理站点拆除连接并与另一个代理站点建立连接的行为；

站点发生关联、断联、离线及变更会引发拓扑变化，引发CCO生成动态拓扑信息记录；

动态拓扑信息记录包括：

字段为站点标识，字节号为0-1，比特位为0-15，字段大小为16比特，定义为本站点的站点标识TEI；

字段为站点行为，字节号为2，比特位为0-7，字段大小为8，定义为0表示关联，1表示断联，2表示离线，3表示变更，4表示其它；

字段为关联站点标识，字节号为3-4，比特位为0-15，字段大小为16，定义为与本站点相关联的站点标识；

字段为连接标识，字节号为5，比特位为0-7，字段大小为8，定义为0表示拆除连接，1表示建立连接；

字段为时间，字节号为6-11，比特位为0-47，字段大小为48，定义为拓扑变化的时间，格式为年/月/日/时/分/秒；

所述CCO在本地会维护一个链表用来生成动态拓扑信息记录，每次发生站点的关联、断联、离线、变更的行为都会对CCO生成一个或多个相应的动态拓扑信息记录；

白名单：通信网络中设置的允许接入该网络的终端设备的MAC地址列表；

关联请求报文：站点用来向CCO申请与新代理站点发生关联，报文中至少携带本站点标识、新代理站点标识；

关联确认报文：CCO用来回复申请关联的站点；

断联通知报文：站点用来向CCO通知与代理站点发生断联，报文中至少携带本站点标识、代理站点标识；

断联确认报文：CCO用来回复申请断联的站点；

心跳报文：站点周期性发送心跳报文，其它站点以及CCO据此判断此站点的在线或离线状态；

离线指示报文：CCO用来通知离线站点状态；

节点信息表：CCO为详细记录节点信息所生成的一个动态数据结构，至少包括站点标识、所有代理站点标识、所有子站点标识；

变更请求报文：站点用来向CCO申请与新代理站点建立连接，与原代理站点拆除连接，报文中至少携带本站点标识、新代理站点标识及原代理站点标识；

变更确认报文；CCO用来回复申请变更的站点；

所述对CCO生成一个或多个相应的动态拓扑信息记录具体为：

1.CCO处理站点关联流程

站点发生关联时，CCO会收到站点发送的关联请求报文，携带与其建立连接的新代理站点标识；若关联请求通过CCO白名单认证，则回复关联确认报文；这时，CCO至少新生成一条动态拓扑信息记录，站点行为置为0，关联站点标识与关联请求报文中携带的代理站点标识一致，连接标识置为1，时间取CCO回复关联确认报文的时间；

2.CCO处理站点断联流程

站点发生断联时，CCO会收到站点的发送的断联通知报文，携带与其拆除连接的代理站点标识，并且CCO回复断联确认报文；这时，CCO至少新生成一条动态拓扑信息记录，站点行为置为1，关联站点标识与断联通知报文中携带的代理站点标识一致，连接标识置为0，时间取CCO回复断联确认报文的时间；

3.CCO处理站点离线流程

CCO判断站点离线的情况：1.CCO的白名单如果有刷新，发现网络中的站点不在最新的白名单中；2.CCO连续4个心跳周期未收到STA心跳信息；以上两种情况CCO会判定STA离线，会立即向STA发送离线指示报文；

站点发生离线时，会涉及到与其所有代理站点、子站点拆除连接，假设本站点代理站点数目为m，子站点数目为n；这时，CCO至少新生成m+n条动态拓扑信息记录；站点行为置为2，关联站点标识需要查询节点信息表，依次获取所有代理站点标识以及子站点标识，连接标识置为0，时间取CCO发送离线指示报文的时间；

4.CCO处理站点变更流程

站点发生变更时，站点发起的代理变更请求分为主动代理变更和被动代理变更请求，CCO回复代理变更确认报文；无论是主动还是被动代理变更，都会涉及到本站点与其原代理站点拆除连接并且与新代理站点建立连接的过程，因此，CCO至少新生成2条动态拓扑信息记录；

第1条记录中，站点行为置为3，关联站点标识取原代理站点标识，连接标识置为0，时间取CCO发送代理变更确认报文的时间；

第2条记录中，站点行为置为3，关联站点标识取新代理站点标识，连接标识置为1，时间取CCO发送代理变更确认报文的时间。

2.根据权利要求1所述的一种动态拓扑数据采集方法，其特征在于：所述维护一个链表用来生成动态拓扑信息记录包括以下两种解决方案：

第一种方案是以时间为限，假设CCO内存空间足够大，并且CCO上报周期为T，链表仅保存T时间内所生成的动态拓扑信息记录，一旦完成上报则清空链表；

第二种方案以空间为限，假设CCO内存空间足够大，能够支持存储的最大拓扑信息记录数为M，链表的节点数固定为M，为方便维护链表，需要定义三个指针，*pHead指向链表头节点，*pTail指向链表尾节点，*pCur指向下一步要处理的节点；当需要新生成动态拓扑信息记录时，则在pCur节点填写动态拓扑信息记录，并且pCur+1，当pCur与pTai重合时，则pCur＝pHead，重新指向头节点。

3.根据权利要求2所述的一种动态拓扑数据采集方法，其特征在于：所述CCO上报动态动态网络拓扑信息，待上报时间到，CCO从本地维护的动态拓扑信息管理链表中获取信息构造响应报文回复给集中器；

首先采用实时性+周期性的上报方式，是充分考虑系统的网络状态进行设计的，上报方式分为周期上报和实时上报，根据收到集中器下发的动态拓扑信息采集报文中的周期性标识，1表示CCO周期性上报拓扑信息，0表示CCO实时上报拓扑信息；

当站点处于周期上报时，除首次上报外，CCO会在下一个上报周期到来之前，收集所有站点的动态拓扑信息记录，待到上报周期到时，一起上报给集中器；当站点处于实时上报时，CCO一旦检测到某个站点或者某几个站点的拓扑信息发生改变，则会立即构造动态拓扑响应帧发送给集中器；

两种上报方式的选择是根据主站一段时间内对系统的网络状态的评估结果而定，如果系统网络状况比较稳定，不会频繁的发生站点关联、离线、变更行为，则采用实时上报，减少上行报文的数量；反之，若系统频繁的发生站点关联、离线、变更行为，系统的网络状况不稳定，这时则采用周期上报，若采用实时上报，在很短的时间内上报数条响应报文，导致系统报文碰撞，增加系统时延，影响系统稳定运行；

其次采用“动静结合”的上报方式，无论是周期上报还是实时上报，都需要多次上报，为了改进之前每次上报都要上报全部站点的拓扑信息的缺点，本方案提出，首次上报采用全部站点拓扑信息，便于主站第一时间了解全网的网络拓扑情况，而随后的每次上报则采用增量上报拓扑改变的站点信息，减少报文传输数目和帧开销；

最后是采用一次下行，多次上行的上报方式；由于当前拓扑采集方式，是采用多次采集和上报，每完成一次传输，都需要一条采集报文和响应报文，故本方案使用一条下行采集报文，多条上行响应报文，减少了很多下行报文的开销；

从集中器下发采集命令到CCO之间的通信称为下行通信，从CCO回复拓扑信息响应到集中器之间的通信成为上行通信；仅有一次下行，多次上行，CCO实现主动周期/实时上报；

其中，集中器与CCO之间的通信遵循集中器本地通信模块接口协议Q/GDW1376.2-2013，其帧格式为：起始字符、长度L、控制域C、用户数据域、校验和、结束字符。

4.根据权利要求3所述的一种动态拓扑数据采集方法，其特征在于：所述每完成一次传输时：

第一：CCO接收并处理集中器下发的动态拓扑采集报文

1.确定任务类型及序列号

确定任务类型，若任务类型标识为0，表示开启动态拓扑信息采集任务报文；若任务类型标识为1，表示变更动态拓扑信息采集任务报文；若任务类型标识为2，表示停止动态拓扑信息采集任务报文；

2.开启任务的处理流程

确定采集方式，若周期性标识为1，则CCO采用周期上报，进一步确定上报周期和周期单位；若周期性标识为0，则CCO采用实时上报，进一步，根据周期性标识和周期单位确定是单次采集还是重复采集，具体定义见表1.

3.变更任务的处理流程

根据任务序列号确定相应任务，变更采集方式，若周期性标识为1，则CCO采用周期上报，进一步确定上报周期和周期单位；若周期性标识为0，则CCO采用实时上报，进一步，根据周期性标识和周期单位确定是单次采集还是重复采集，具体定义见表1.

4.停止任务的处理流程

根据任务序列号确定相应任务，停止采集任务；

第二：CCO构造动态拓扑信息响应报文回复给集中器

1.周期上报

CCO开启上报定时器，从动态拓扑信息管理链表中获取站点拓扑信息记录构造响应报文，待到上报定时器溢出，返回给集中器；若首次上报，则上报全部站点动态拓扑信息记录，随后采用增量上报新生成的动态拓扑信息记录；

出于动态拓扑采集流程完整性考虑，当在采集周期内网络拓扑没有发生任何变化，需要填写内容包括，相应任务序列号，本次上报的站点数量n置为0；

2.实时上报

CCO监控到拓扑信息管理链表有新增动态拓扑信息记录，则立刻构造动态拓扑信息响应报文返回给集中器；若首次上报，则上报全部站点动态拓扑信息记录；

具体实时上报方式如下，当周期性标识和周期单位的二进制值为00时：0：单次全采集，上报动态拓扑信息记录的全部内容；1：单次增量采集，上报动态拓扑信息记录中未上报的记录；当周期性标识和周期单位的二进制值为01时：0：重复采集，动态拓扑信息记录有更新就上报，并且上报动态拓扑信息记录的全部内容；1：重复采集，动态拓扑信息记录有更新，就上报，增量上报。