CN115004272A - 通信模块协议的自动检测 - Google Patents

Abstract

一种计量系统，包括具有处理电路和通信模块接口的公用事业计量器。计量系统还包括经由通信模块接口与公用事业计量器电子耦合的通信模块。通信模块接口被配置为向公用事业计量器传输信息，并从公用事业计量器接收信息。公用事业计量器的处理电路包括一个或多个电子处理器，其被配置为从通信接收第一消息，读取第一消息的报头帧，并基于报头帧来确定第一消息的消息类型。电子处理器还被配置为基于所确定的消息类型来验证第一消息，并基于所确定的消息类型来处理第一消息。

Description

通信模块协议的自动检测

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年12月5日提交的美国临时专利申请号62/944,038的优先权和利益，其内容通过引用并入本文。

技术领域

本文公开的实施例涉及公用事业功率计(power meter)。

背景技术

功率计通常配有通信模块，以允许计量器与公用事业之间的通信。通信模块可允许与公用事业的各种元件(诸如抄表器、中央服务器、技术员设备等)进行有线或无线通信。这些通信模块通常被添加到现有计量器(meter)。然而，不同地区使用不同的通信协议以与公用事业进行通信，并且这可能需要将计量器和相关联的通信模块配置为使用相同的通信协议。这导致公用事业需要具有多个通信模块和计量器，这些模块和计量器与特定地区中使用的通信协议兼容。因此，被配置为与不同通信协议通信的计量器可以允许公用事业将不同的期望通信模块部署到计量器上，而无需确保通信模块与计量器的通信协议兼容。此外，通过在计量器内处理通信解释，可以根据需要在公用事业系统内部署不同品牌或配置的通信模块。

发明内容

根据一个方面，提供了一种计量系统。计量系统包括具有处理电路和通信模块接口的公用事业计量器。计量系统还包括经由通信模块接口与公用事业计量器电子耦合的通信模块。通信模块接口被配置为向公用事业计量器传输信息，并从公用事业计量器接收信息。公用事业计量器的处理电路包括一个或多个电子处理器，其被配置为从通信接收第一消息，读取第一消息的报头帧，并基于报头帧确定第一消息的消息类型。电子处理器还被配置为基于所确定的消息类型验证第一消息，并基于所确定的消息类型处理第一消息。

根据另一方面，提供了一种用于处理多个消息协议的方法。该方法包括在通信模块处接收第一消息，其中通信模块与公用事业计量器进行电子通信。该方法还包括在公用事业计量器的电子处理器处读取第一消息的报头帧，以及在公用事业计量器的电子处理器处基于报头帧确定第一消息的消息类型。该方法还包括在公用事业计量器的电子处理器处基于所确定的消息类型验证第一消息，以及在公用事业计量器的电子处理器处基于所确定的消息类型处理第一消息。

根据另一方面，提供了一种计量系统。该计量系统包括包含处理电路和通信模块接口的资源计量器。通信模块被配置为向资源计量器传输信息和从资源计量器接收信息。资源计量器的处理电路包括一个或多个电子处理器，其被配置为从通信模块接收第一消息，读取第一消息的报头帧，并基于报头帧确定第一消息的消息类型。电子处理器还被配置为基于所确定的消息类型来验证第一消息，并响应于第一消息而生成第二消息。电子处理器将第二条消息格式化为与确定的消息类型相同的消息类型，并将第二条消息传输至通信模块。

通过考虑详细说明和附图，该技术的其他方面将变得显而易见。

附图说明

图1是示出根据描述的配电系统的系统图。

图2是示出根据描述的计量系统的一个示例性实施例的系统图。

图3是示出根据描述的传入消息解释处理的一个示例性实施例的框图。

具体实施方式

在详细解释本申请的任何实施例之前，应当理解，本申请在其应用中不限于以下描述中所阐述或附图中所示的构造的细节和组件的布置。本申请能够以其他实施例，并且能够以各种方式实践或执行。

图1示出了示例性住宅配电系统100。系统100示出了一条或多条配电线102和住宅馈电线104。住宅馈电线104经由功率计108向住宅家庭106提供交流电(AC)。虽然系统100描述了住宅配电系统，但是考虑到，本文描述的系统、设备和方法可以与住宅、商业和/或工业配电系统一起使用，并且不应限于任何特定类型的配电系统。同样如图1所示，功率计108与住宅馈电线104耦合，并被配置为监控从配电线102供应的电力的参数(这些电力进而由公用事业提供，诸如基于化石燃料发电厂、核电厂、风力涡轮机、太阳能集热器等)。参数可以包括能源使用、功率因数、电压电平、电流强度等。

在一些实施例中，功率计108可被配置为与一个或多个公用事业计算机系统110通信。公用事业计算机系统110可以是用于与区域中的多个功率计108通信的收集设备，以收集与一个或多个住宅家庭的能源使用相关的数据。在一些实施例中，功率计108可以经由无线连接，诸如RF(例如，蜂窝或其他RF通信类型)与公用事业计算机系统110通信。然而，考虑了其他通信协议，并且将在下面更详细地描述。在其他示例中，功率计108可以经由有线连接与公用事业计算机系统110通信，诸如但不限于电力线通信、光纤通信或互联网通信。在一些示例中，公用事业计算机系统110是由一个或多个公用事业人员操作的便携式系统，他们将公用事业计算机系统110移动到给定区域中一个或多个功率计108的范围内，从而允许在功率计108和公用事业计算机系统110之间建立通信。在其他示例中，公用事业计算机系统110可以是固定系统，或者可以跨公用事业配电区域具有多个固定接收器，以允许在功率计108和公用事业计算机系统110之间进行通信。

现在转到图2，示出了根据一些实施例的计量系统200的框图。在一个实施例中，计量系统200类似于上文关于图1所述的功率计108。计量系统200可包括计量器202和通信模块204。计量器202可以包括处理电路206、计量电路208和通信模块接口210。处理电路206包括一个或多个电子处理器212和一个或多个存储器设备214。处理电路206可以与计量电路208和通信模块接口210中的一个或多个可通信地连接。电子处理器212可以被实施为可编程微处理器、专用集成电路(ASIC)、一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)、一组处理组件或与其他合适的电子处理组件一起实施。

存储器214(例如，非暂时性、计算机可读介质)包括一个或多个用于存储数据和/或计算机代码的设备(例如，RAM、ROM、闪存、硬盘存储器等)，用于完成或促进本文所述的各种处理层和模块。存储器214可以包括用于支持本申请中描述的各种活动和信息结构的数据库组件、目标代码组件、脚本组件或其他类型的代码和信息。根据一个示例，存储器214经由处理电路206与电子处理器212可通信地连接，并且可以包括用于执行(例如，通过处理电路206和/或电子处理器212)本文所述的一个或多个处理的计算机代码。

计量电路208被配置为与与计量系统200相关联的公用事业电源的至少一部分耦合。计量电路208可以被配置为测量公用事业电源的一个或多个参数，诸如电压、使用的电流、功率因数、相位数据等。在一个实施例中，计量电路208被配置为向存储器214内的功率监控模块216提供测量数据。功率监控模块216被配置为确定与由计量电路208监控的公用事业电源相关联的一个或多个参数。例如，功率监控模块216可以基于由计量电路208测量的数据来确定用电量(例如，kW、kWh、VAR、VA等)。在其他示例中，功率监控模块216可被配置为确定其他参数，诸如功率因数、相量数据、相位平衡和其他适用参数。

通信模块接口210被配置为与通信模块204通信。在一个实施例中，通信模块接口210使用有线串行连接与通信模块204通信。在一个实施例中，串行连接使用RS-232；但是，也可以使用其他有线串行连接，诸如USB、火线等。在其他示例中，有线串行连接可以是专有串行连接。

通信模块204被配置为提供计量器202和外部设备(诸如公用事业计算机系统110)之间的通信。在一个示例中，通信模块204可以经由一个或多个有线连接而连接到计量器202(例如，经由通信模块接口210)。此外，通信模块204可以包括用于与计量器202耦合的一个或多个机械接口。在一些示例中，通信模块204与计量器202的外表面耦合。在其他示例中，通信模块204可以被安装在计量器202的壳体内。

在一些示例中，可以有多种通信模块204类型，诸如RF、蓝牙、蜂窝(例如，3G、4G、5G、CDMA等)、RF、Wi-Fi、NFC、电力线通信(例如，TWACS、PRIME等)等。因此，所使用的通信模块204的类型取决于公用事业想要如何与计量器202通信。例如，如果公用事业使用4G通信网络与计量器202通信，则可以使用4G通信模块204。如图2所示，通信模块204包括用于与公用事业计算机系统110通信的通信接口220。通信接口220可以是或包括无线通信接口(例如，天线、发射器、接收器、收发器等)，用于在通信模块204和公用事业计算机系统110之间进行数据通信。基于通信模块204类型，通信接口220可以使用诸如蜂窝(3G、4G、5G、LTE、CDMA等)、Wi-Fi、LoRa、LoRaWAN、Z-wave、Thread、电力线通信、短跳无线电和/或任何其他适用的无线通信协议等接口。

如上所述，计量器(诸如，计量器202)可以使用不同的内部通信标准。例如，计量器可基于其地理位置使用通信标准，以允许在地区内进行标准化操作和通信。通常，使用的主要通信标准是美国国家标准协会(ANSI)，诸如ANSI C12.18协议，或国际电工委员会(IEC)通信标准，诸如IEC 62056设备语言消息规范(DLMS)/能量计量配套规范(COSEM)。然而，可以考虑到，计量器202或通信模块204可以使用不同的或附加的通信协议或标准。通常，必须为期望的外部通信协议(例如，用于与公用事业计算机系统110通信的通信协议)以及确保通信模块204能够使用计量器以及公用事业系统所使用的ANSI或IEC协议进行通信两者来选择通信模块204。计量系统200允许通信模块204使用ANSI或IEC协议。具体地，存储器214包括被配置为处理ANSI和IEC两者消息的解释器模块218。解释器模块218被配置为确定消息的类型(例如，ANSI或IEC)，并相应地处理该消息。解释器模块218还被配置为打包响应消息以供通信模块204传输，以对接收到的消息进行相应响应(例如，使用ANSI或IEC，如适用)。在一个实施例中，解释器模块218可以使用亲密通信中心接口规范(ICHIS)来解释接收到的消息。下面将更详细地描述这些过程。

现在转到图3，根据一些实施例，描述了用于处理在计量器(诸如计量器202)处接收的消息的过程300的流程图。为清楚起见，过程300将被描述为由参考上面图1和2所述的组件和系统执行。然而，应当理解，上述计量系统的其他配置也可被用于执行以下描述的过程。还应理解，虽然以下过程300描述了特定消息类型(例如，ANSI和IEC)的解释，但也考虑了其他消息类型。在过程块302处，在计量器202处接收消息。在一个实施例中，消息首先由通信模块接收，诸如上述通信模块204。通信模块204可以从公用事业计算机系统(诸如公用事业计算机系统110)接收无线和/或有线消息，并使用如上所述的串行连接将该消息提供给通信模块接口(诸如通信模块接口210)。然后，该消息可由计量器202的解释器模块218接收以进行处理。

在过程块304处，解释器模块218读取所接收消息的报头部分(即“帧”)。如上所述，消息可以是ANSI类型消息或IEC类型消息。通信模块204可以是协议无关的，并且将消息直接传递给计量器202和相关联的解释器模块218。在其他实施例中，通信模块204可以利用特定的通信协议。在一些实施例中，消息的第一字节可包括报头，报头由解释器模块218评估以确定接收的消息的类型。例如，IEC类型的消息(例如，DLMS/COSEM)可以始终具有以0x7E开头的报头。相反，ANSI类型的消息可以具有多个报头值，诸如，0xEE、0x06和/或0x15。响应于报头与IEC类型或ANSI类型消息都不匹配，解释器模块218可以确定最后接收的帧是否是IEC类型消息，并且如果是，则确定当前消息是IEC类型消息。基于确定前一帧不是IEC类型消息，并且报头与IEC类型消息或ANSI类型消息都不匹配，解释器模块218可以确定接收到的消息不是受支持的消息类型。

在过程块306处，解释器模块218诸如通过如上所述评估报头信息来确定消息是否为ANSI类型的消息。基于解释器模块218确定消息是ANSI类型的消息，解释器模块218然后在过程块308处确定消息内的预期字节数。在一些实施例中，解释器模块218可以通过评估报头信息来确定预期的字节数。在过程块310处，解释器模块218确定所接收消息的实际字节数是否等于所确定的预期字节数。基于确定实际字节数不等于预期字节数，过程300在过程块312处结束。响应于确定实际字节数确实等于预期字节数，在过程块314处将接收到的消息作为ANSI类型的消息进行处理。在一个实施例中，接收到的消息可以包括对来自计量器202的信息的一个或多个请求，诸如状态信息、使用信息等。

在过程块316处，解释器模块218响应于在过程块316处被处理的ANSI类型消息，生成ANSI格式的响应消息。例如，ANSI格式的响应消息可被配置为包括响应于对所接收消息内信息的一个或多个请求的数据。然后在过程块318处传输ANSI格式的响应消息。在一个实施例中，响应消息可以包括在接收到的消息中请求的特定数据、参数或程序的状态。例如，接收到的消息可以包括对计量器202执行程序的请求，然后计量器利用状态消息、诸如完成/成功、尝试但失败、无法处理、未知请求等进行响应。

返回到过程块306，基于解释器模块218确定接收到的消息不是ANSI类型的消息，解释器模块218然后通过读取报头信息，如上所述，在过程块318处确定消息是否是IEC类型消息。在一些实施例中，解释器模块218响应于无法基于报头信息确定消息是否为IEC类型消息，评估先前消息是否为IEC类型消息，并且然后基于先前消息为IEC类型消息而确定接收到的消息为IEC类型消息。响应于解释器模块218确定消息不是IEC类型的消息，过程300在过程块320处结束。响应于解释器模块218确定消息是IEC类型消息，解释器模块218然后在过程块322处确定IEC类型消息内的数据是否有效。在一个实施例中，使用DLMS协议的较低层(诸如HDLC)的帧检查序列来确定IEC类型消息的有效性。例如，当接收到消息时，对消息内的数据执行计算，并根据嵌入在帧中的值验证结果。如果结果不匹配，则认为消息是无效的。响应于解释器模块218确定数据是无效的，过程300在过程块324处结束。响应于解释器模块218确定IEC类型消息是有效的，该消息由解释器模块218在过程块326处进行处理。在一个实施例中，接收到的消息可以包括对来自计量器202的信息(诸如状态信息、使用信息等)的一个或多个请求。

在过程块328处，解释器模块218响应于在过程块326处进行处理的IEC类型消息，生成IEC格式的响应消息。例如，IEC格式的响应消息可被配置为包括响应于对所接收消息内信息的一个或多个请求的数据。然后在过程块318处传输IEC格式的响应消息。在一个实施例中，响应消息可以包括在接收到的消息中请求的特定数据、参数或程序的状态。例如，接收到的消息可以包括对计量器202执行程序的请求，然后计量器利用状态消息、诸如完成/成功、尝试但失败、无法处理、未知请求等进行响应。

Claims (20)

1.一种计量系统，包括：

公用事业计量器，其包括处理电路和通信模块接口；

通信模块，其经由所述通信模块接口与所述公用事业计量器进行电子耦合，所述通信模块被配置为向所述公用事业计量器传输信息，并从所述公用事业计量器接收信息；

所述公用事业计量器的处理电路，其包括一个或多个电子处理器，所述电子处理器被配置为：

从所述通信模块接收第一消息；

读取所述第一消息的报头帧；

基于所述报头帧来确定所述第一消息的消息类型；

基于所确定的消息类型来验证所述第一消息；以及

基于所确定的消息类型来处理所述第一消息。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述电子处理器还被配置为：

响应于所述第一消息而生成第二消息；

将所述第二消息格式化为与所确定的消息类型相同的消息类型；以及

向所述通信模块传输所述第二消息。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述通信模块被配置为将所述第二消息传输到公用事业计算设备。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述公用事业计算设备是计量器读取设备。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述报头帧的长度为一个字节。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，所确定的消息类型是ANSI类型消息和IEC类型消息之一。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，基于等于0xEE、0x06和0x15之一的报头帧，所确定的消息类型被确定为ANSI类型消息。

8.根据权利要求6所述的系统，其中，基于等于0x7E的报头帧，所确定的消息类型被确定为IEC类型消息。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述IEC类型消息是DLMS/COSEM消息类型。

10.根据权利要求6所述的系统，其中，基于紧接在前的消息是IEC类型消息，所确定的消息类型被确定为IEC类型消息。

11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述公用事业计量器为电表。

12.一种用于在公用事业计量设备内处理多个消息协议的方法，所述方法包括：

在通信模块处接收第一消息，所述通信模块与公用事业计量器进行电子通信；

在所述公用事业计量器的电子处理器处，读取所述第一消息的报头帧；

在所述公用事业计量器的电子处理器处，基于报头帧来确定所述第一消息的消息类型；

在所述公用事业计量器的电子处理器处，基于所确定的消息类型来验证所述第一消息；以及

在所述公用事业计量器的电子处理器处，基于所确定的消息类型来处理所述第一消息。

13.根据权利要求12所述的方法，还包括：

响应于所述第一消息而生成第二消息；

将所述第二消息格式化为与所确定的消息类型相同的消息类型；以及

将所述第二消息传输至所述通信模块。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，所确定的消息类型是ANSI类型消息和IEC类型消息之一。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，基于等于0xEE、0x06和0x15之一的报头帧，所确定的消息类型被确定为ANSI类型消息。

16.根据权利要求14所述的方法，其中，基于紧接在前的消息是IEC类型消息，所确定的消息类型被确定为IEC类型消息。

17.一种计量系统，包括：

资源计量器，其包括处理电路和通信模块接口；

通信模块，其经由所述通信模块接口与所述资源计量器进行电子耦合，所述通信模块被配置为向所述资源计量器传输信息并从所述资源计量器接收信息；

所述资源计量器的处理电路包括一个或多个电子处理器，被配置为：

从所述通信模块接收第一消息；

读取所述第一消息的报头帧；

基于所述报头帧来确定所述第一消息的消息类型；

基于所确定的消息类型来验证所述第一消息；

基于所确定的消息类型来处理所述第一消息；

响应于所述第一消息而生成第二消息；

将所述第二消息格式化为与所确定的消息类型相同的消息类型；以及

向所述通信模块传输所述第二消息。

18.根据权利要求17所述的计量系统，其中，所述通信模块被配置为将所述第二消息传输到公用事业计算设备。

19.根据权利要求17所述的计量系统，其中，所确定的消息类型是ANSI类型消息和IEC类型消息之一。

20.根据权利要求19所述的计量系统，其中，基于等于0xEE、0x06和0x15之一的报头帧，所确定的消息类型被确定为ANSI类型消息，并且基于等于0x7E的报头帧，所确定的消息类型被确定为IEC类型消息。

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