CN115580964A - 一种加能站智能节能灯模组控制系统信息传输方法 - Google Patents

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刘辉
张涛
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徐东成
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Abstract

本发明公开了一种加能站智能节能灯模组控制系统信息传输方法，包括：(1)设置设备的网络连接形式：将加能站中所配置的各智能节能灯模组作为从节点、将用于控制各智能节能灯模组的总控模块作为主节点；(2)设置各设备节点之间的数据通信方式：各设备节点通过专用数据通信协议实现信息的传输；专用数据通信协议中的数据帧格式结构包括节点信息段、数据传输类型段、传输优选级别段、权限类型段、设备类型段、设备地址段和数据内容段；数据传输类型段为一位字节，表示是密文传输还是明文传输，密文传输时采用私钥进行加密传输；传输优选级别段为两位字节，表示数据传输的优选级别；本发明实现了加能站智能节能灯模组控制的节能和安全的双重目的。

Description

一种加能站智能节能灯模组控制系统信息传输方法
技术领域
本发明涉及加能站智能节能灯模组控制技术领域，具体涉及一种加能站智能节能灯模组控制系统信息传输方法。
背景技术
加能站是一种能够为能源消费设备(如车辆等)提供多种可选能源(例如汽油、柴油、液化气或天然气、氢能源、充电电能)的综合性的能源加注站。加能站一般均需要24小时提供服务，夜间加能服务时需保证足够的光照度；同时，由于加能站的各智能节能灯模组需要布置在加能站的能源加注机的周围，而能源加注机所加注的能源大多属于易燃易爆炸能源，考虑节能和安全等要求，需要对分布在加能站的灯源模组(如品牌柱或灯箱)进行合理的控制，以实现不同应用场景下的灯源模组的智能控制。
为了提高加能站的安全性，还需要对加能站的各种设备(包括能源加注机和智能节能灯模组等)进行统一管理和智能调度，这需要在各设备之间进行数据交换。但是现有的加能站在使用过程中还存在以下一些问题：
一是由于加能站是属于易燃易爆的特殊场合，设备的运行安全性和可靠性要求较高，目前所使用的工业常规数据传输明码协议安全性不足，无法满足加能站的高可靠性和高安全性的要求。
二是加能站设备控制系统升级的适应性较差，系统升级通常只能在硬件不变的情况下升级。一旦硬件有新的配置，如增加了传感器的设置，则整个控制系统代码可能需要重新设计，由此大幅度增加了软件升级的代码设计调试等工作量。
因此，有必要针对现有的加能站的各种设备(包括能源加注机和智能节能灯模组等)的控制系统进行技术改进，以解决其数据传输明码协议安全性不足和系统升级的适应性较差的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种加能站智能节能灯模组控制系统信息传输方法，旨在实现加能站智能节能灯模组控制方面的节能和安全的双重目的。具体的技术方案如下：
一种加能站智能节能灯模组控制系统信息传输方法，包括如下内容：
(1)设置设备的网络连接形式：将加能站中所配置的各智能节能灯模组作为从节点、将用于控制各智能节能灯模组的总控模块作为主节点；
(2)设置各设备节点之间的数据通信方式：各设备节点之间通过专用数据通信协议实现信息的传输；所述专用数据通信协议中的数据帧格式结构包括以下七个段：节点信息段、数据传输类型段、传输优选级别段、权限类型段、设备类型段、设备地址段和数据内容段；
其中，所述节点信息段为一位字节，表示数据来源于主节点还是从节点；所述数据传输类型段为一位字节，表示是密文传输还是明文传输，密文传输时采用私钥进行加密传输；所述传输优选级别段为两位字节，表示数据传输的优选级别；
其中，所述权限类型段为四位字节，表示由主节点对从节点进行相应的权限定义，从节点在匹配的权限下进行匹配的数据上报或者对其他从节点进行相应的配置；所述设备类型段为四位字节，表示智能节能灯模组的类型，所述设备地址段为四位字节，表示智能节能灯模组的通信地址；
其中，作为所述总控模块的主节点提供包括设备初始化、启动和停止节点、侦测失效节点、动态分配各设备ID的网络管理。
本发明中，所述加能站中分布有若干数量的品牌柱和灯箱，每一品牌柱或灯箱中集成安装有若干数量的智能节能灯模组。
本发明中，所述传输优选级别段中的优选级别从低到高依次包括0级、1级、2级和3级；且优先级别越高，主节点的响应时间越短，最高优先级状态下主节点响应时间≦10ms。
优选的，所述数据内容段中的数据内容格式为用于状态监测以及控制的短报文内容格式或用于传输块数据和智能设备的固件在线升级的长报文内容格式。
优选的，所述短报文内容格式为五位字节，其中第1位字节表示数据类型，第2～5位字节表示数据内容。
本发明中，所述长报文内容格式为14+N位字节，其中第1位字节表示数据类型，第2～5位字节表示数据总包数，第6～9位字节表示当前数据包序号，第10～11位字节表示数据长度N，第12～13位字节表示CRC-16校验码，第14～(14+N)位字节表示数据内容。
通过提供修改层参数的服务，主节点或授权从节点可以设置另外一个从节点的某层参数。
作为本发明的进一步改进，所述总控模块中设置有基于知识推理分析的知识推理执行模块，所述知识推理执行模块包括事件状态数据库、知识推理数据库、知识读写分析子程序模块和决策控制子程序模块；其中，所述知识推理执行模块通过所述决策控制子程序模块将接收到的来自于各智能节能灯模组的数据内容按照时间顺序依次存储到事件状态数据库中；所述知识推理执行模块通过所述知识读写分析子模块在所述知识推理数据库中预先存储有各种基于IF“A”
THEN“B”知识结构数据，其中的A为事件状态、B为智能节能灯模组控制系统中的可执行指令；所述知识推理执行模块还通过所述知识读写分析子程序模块对所述知识推理数据库中的基于IF“A”
THEN“B”知识结构进行读取和分析，提取出相应的A事件状态下需要执行的B指令，然后由总控模块向相应的从节点发出B指令执行信息，从而实现各智能节能灯模组的智能化控制。
上述IF“A”THEN“B”知识结构数据的含义为：如果存在事件“A”，则需要执行相应的控制指令B。
其中的事件“A”，可以是加能站场地的基本信息，包括加能站场地各处的照度信息、加能站的当前时间日期信息、环境温度信息、车流量信息等，也可以是决策控制子程序模块通过专用数据通信协议从智能节能灯模组(从节点)所获取的事件信息(例如，品牌柱或灯箱内部的温度信息等)。加能站场地的基本信息，可以通过布置在加能站且连接总控模块的传感器、移动侦测监控模块等获取；各智能节能灯模组的事件信息，可以通过智能节能灯模组中设置的传感器(例如温度传感器等)获取并通过专用数据通信协议发送到总控模块。
其中的控制指令B，包括智能节能灯模组中灯光的开启、关闭和灯光强弱的调节。
上述IF“A”THEN“B”知识结构数据，预先定义有执行优先级：在同样的事件“A”且没有冲突的情况下，执行优先级不同的知识结构数据中的指令“B”都可以得到执行；在同样的事件“A”但存在相互冲突的情况下，只有执行优先级较高的知识结构数据中的指令“B”才可以得到执行。
优选的，所述智能节能灯模组中设置有传感器扩展接口以用于在传感器扩展接口上增加设置用于感知特定事件的特定事件感知模块；所述知识推理数据库为可动态扩充的知识推理数据库，从而可以在知识推理数据库中额外追加存储IF“A1”THEN“B1”知识结构数据；其中，A1为由特定事件感知模块所感知到的特定事件，B1为智能节能灯模组控制系统中的可执行指令。
优选的，所述特定事件感知模块为温度传感器、湿度传感器、光照度传感器、移动侦测监控器、雷雨传感器、危险气体泄漏传感器、火灾传感器、电能表中的一种或若干种。
本发明的有益效果是：
第一，本发明的一种加能站智能节能灯模组控制系统信息传输方法，各设备节点之间的数据通信方式采用专用数据通信协议实现，专用数据通信协议中的数据帧格式结构包括七个段，可进行加密传输，由此提高了加能站智能节能灯模组控制的安全性。
第二，本发明的一种加能站智能节能灯模组控制系统信息传输方法，总控模块中设置有基于知识推理分析的知识推理执行模块，知识推理执行模块包括事件状态数据库、知识推理数据库、知识读写分析子程序模块和决策控制子程序模块；知识推理数据库中存储有各种基于IF“A”THEN“B”知识结构数据，对于智能节能灯模组的各种控制规则可预先或后续追加存储在知识推理数据库，且存储在知识推理数据库中知识结构数据可以进行较为方便地修改，其不但实现了智能节能灯模组控制方面的节能优化，而且知识推理数据库的设置使得总控模块的程序代码无需重写就能实现控制规则变化下的系统升级。
第三，本发明的一种加能站智能节能灯模组控制系统信息传输方法，智能节能灯模组中设置有传感器扩展接口以用于在传感器扩展接口上增加设置用于感知特定事件的特定事件感知模块，使得加能站智能节能灯模组控制系统在投入使用后，还可根据加能站不同的使用场景进行传感器的追加部署，从而实现控制系统的进一步优化，其适应性好。
附图说明
图1是本发明的一种加能站智能节能灯模组控制系统信息传输方法的信息传输拓扑结构示意图；
图2是在总控模块中设置知识推理执行模块的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1：
如图1至2所示为本实施例的一种加能站智能节能灯模组控制系统信息传输方法的实施例，包括如下内容：
(1)设置设备的网络连接形式：将加能站中所配置的各智能节能灯模组作为从节点、将用于控制各智能节能灯模组的总控模块作为主节点；
(2)设置各设备节点之间的数据通信方式：各设备节点之间通过专用数据通信协议实现信息的传输；所述专用数据通信协议中的数据帧格式结构包括以下七个段：节点信息段、数据传输类型段、传输优选级别段、权限类型段、设备类型段、设备地址段和数据内容段；
其中，所述节点信息段为一位字节，表示数据来源于主节点还是从节点；所述数据传输类型段为一位字节，表示是密文传输还是明文传输，密文传输时采用私钥进行加密传输；所述传输优选级别段为两位字节，表示数据传输的优选级别；
其中，所述权限类型段为四位字节，表示由主节点对从节点进行相应的权限定义，从节点在匹配的权限下进行匹配的数据上报或者对其他从节点进行相应的配置；所述设备类型段为四位字节，表示智能节能灯模组的类型，所述设备地址段为四位字节，表示智能节能灯模组的通信地址；
其中，作为所述总控模块的主节点提供包括设备初始化、启动和停止节点、侦测失效节点、动态分配各设备ID的网络管理。
本实施例中，所述加能站中分布有若干数量的品牌柱和灯箱，每一品牌柱或灯箱中集成安装有若干数量的智能节能灯模组。
本实施例中，所述传输优选级别段中的优选级别从低到高依次包括0级、1级、2级和3级；且优先级别越高，主节点的响应时间越短，最高优先级状态下主节点响应时间≦10ms。
优选的，所述数据内容段中的数据内容格式为用于状态监测以及控制的短报文内容格式或用于传输块数据和智能设备的固件在线升级的长报文内容格式。
优选的，所述短报文内容格式为五位字节，其中第1位字节表示数据类型，第2～5位字节表示数据内容。
本实施例中，所述长报文内容格式为14+N位字节，其中第1位字节表示数据类型，第2～5位字节表示数据总包数，第6～9位字节表示当前数据包序号，第10～11位字节表示数据长度N，第12～13位字节表示CRC-16校验码，第14～(14+N)位字节表示数据内容。
通过提供修改层参数的服务，主节点或授权从节点可以设置另外一个从节点的某层参数。
作为本实施例的进一步改进，所述总控模块中设置有基于知识推理分析的知识推理执行模块，所述知识推理执行模块包括事件状态数据库、知识推理数据库、知识读写分析子程序模块和决策控制子程序模块；其中，所述知识推理执行模块通过所述决策控制子程序模块将接收到的来自于各智能节能灯模组的数据内容按照时间顺序依次存储到事件状态数据库中；所述知识推理执行模块通过所述知识读写分析子模块在所述知识推理数据库中预先存储有各种基于IF“A”THEN“B”知识结构数据，其中的A为事件状态、B为智能节能灯模组控制系统中的可执行指令；所述知识推理执行模块还通过所述知识读写分析子程序模块对所述知识推理数据库中的基于IF“A”THEN“B”知识结构进行读取和分析，提取出相应的A事件状态下需要执行的B指令，然后由总控模块向相应的从节点发出B指令执行信息，从而实现各智能节能灯模组的智能化控制。
上述IF“A”THEN“B”知识结构数据的含义为：如果存在事件“A”，则需要执行相应的控制指令B。
其中的事件“A”，可以是加能站场地的基本信息，包括加能站场地各处的照度信息、加能站的当前时间日期信息、环境温度信息、车流量信息等，也可以是决策控制子程序模块通过专用数据通信协议从智能节能灯模组(从节点)所获取的事件信息(例如，品牌柱或灯箱内部的温度信息等)。加能站场地的基本信息，可以通过布置在加能站且连接总控模块的传感器、移动侦测监控模块等获取；各智能节能灯模组的事件信息，可以通过智能节能灯模组中设置的传感器(例如温度传感器等)获取并通过专用数据通信协议发送到总控模块。
其中的控制指令B，包括智能节能灯模组中灯光的开启、关闭和灯光强弱的调节。
上述IF“A”THEN“B”知识结构数据，预先定义有执行优先级：在同样的事件“A”且没有冲突的情况下，执行优先级不同的知识结构数据中的指令“B”都可以得到执行；在同样的事件“A”但存在相互冲突的情况下，只有执行优先级较高的知识结构数据中的指令“B”才可以得到执行。
优选的，所述智能节能灯模组中设置有传感器扩展接口以用于在传感器扩展接口上增加设置用于感知特定事件的特定事件感知模块；所述知识推理数据库为可动态扩充的知识推理数据库，从而可以在知识推理数据库中额外追加存储IF“A1”THEN“B1”知识结构数据；其中，A1为由特定事件感知模块所感知到的特定事件，B1为智能节能灯模组控制系统中的可执行指令。
优选的，所述特定事件感知模块为温度传感器、湿度传感器、光照度传感器、移动侦测监控器、雷雨传感器、危险气体泄漏传感器、火灾传感器、电能表中的一种或若干种。
实施例2：
采用实施例1的加能站智能节能灯模组控制系统信息传输方法，其短报文内容的定义如下表：
Figure BDA0003879185070000081
Figure BDA0003879185070000091
实施例3：采用实施例1的加能站智能节能灯模组控制系统信息传输方法，其数据报文内容(长报文)的定义如下表：
Figure BDA0003879185070000092
实施例4：
采用实施例1的加能站智能节能灯模组控制系统信息传输方法，其知识推理数据库中预先存储有IF“加能站周围场地的光照度≦300lux”THEN“开启品牌柱或灯箱的灯光”知识结构数据。该加能站智能节能灯模组控制系统经过一段时间运行后发现，在加能站周围场地的光照度≦280lux时再开启品牌柱或灯箱的灯光更加合适，于是由加能站智能节能灯模组控制系统的管理员进入控制系统后台，运行知识推理执行模块，利用知识推理执行模块中的知识读写分析子程序模块对知识推理数据库中预先存储的IF“加能站周围场地的光照度≦300lux”THEN“开启品牌柱或灯箱的灯光”知识结构数据进行修改，将其知识结构数据内容修改为IF“加能站周围场地的光照度≦280lux”THEN“开启品牌柱或灯箱的灯光”。
实施例5：
采用实施例1的加能站智能节能灯模组控制系统信息传输方法，其知识推理数据库中预先存储有IF“当前时间在16:00～18:00的时间段内”THEN“调节灯光的亮度使得加能站周围场地的光照度≧1000lux”知识结构数据。该加能站智能节能灯模组控制系统经过一段时间运行后发现，有必要在靠近加能站入口处的一个智能节能灯模组(品牌柱)中的增加设置车辆侦测传感器，利用车辆侦测传感器统计车流量，并根据车流量优化加能站周围场地的光照度：16:00～18:00的时间段内在每5分钟的车流量不足1辆的情况下，将加能站周围场地的光照度调整至≧600lux较为合适；于是由加能站的维护人员在靠近加能站入口处的一个智能节能灯模组(品牌柱)的传感器扩展接口中增加设置车辆侦测传感器；同时由加能站智能节能灯模组控制系统的管理员进入控制系统后台，运行知识推理执行模块，利用知识推理执行模块中的知识读写分析子程序模块，在知识推理数据库中增加如下知识结构数据：IF“16:00～18:00的时间段内每5分钟的车流量不足1辆”THEN“调节灯光的亮度使得加能站周围场地的光照度≧600lux”，并定义执行优选级为最高级。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种加能站智能节能灯模组控制系统信息传输方法，其特征在于，包括如下内容：
(1)设置设备的网络连接形式：将加能站中所配置的各智能节能灯模组作为从节点、将用于控制各智能节能灯模组的总控模块作为主节点；
(2)设置各设备节点之间的数据通信方式：各设备节点之间通过专用数据通信协议实现信息的传输；所述专用数据通信协议中的数据帧格式结构包括以下七个段：节点信息段、数据传输类型段、传输优选级别段、权限类型段、设备类型段、设备地址段和数据内容段；
其中，所述节点信息段为一位字节，表示数据来源于主节点还是从节点；所述数据传输类型段为一位字节，表示是密文传输还是明文传输，密文传输时采用私钥进行加密传输；所述传输优选级别段为两位字节，表示数据传输的优选级别；
其中，所述权限类型段为四位字节，表示由主节点对从节点进行相应的权限定义，从节点在匹配的权限下进行匹配的数据上报或者对其他从节点进行相应的配置；所述设备类型段为四位字节，表示智能节能灯模组的类型，所述设备地址段为四位字节，表示智能节能灯模组的通信地址；
其中，作为所述总控模块的主节点提供包括设备初始化、启动和停止节点、侦测失效节点、动态分配各设备ID的网络管理。
2.根据权利要求1所述的一种加能站智能节能灯模组控制系统信息传输方法，其特征在于，所述加能站中分布有若干数量的品牌柱和灯箱，每一品牌柱或灯箱中集成安装有若干数量的智能节能灯模组。
3.根据权利要求1所述的一种加能站智能节能灯模组控制系统信息传输方法，其特征在于，所述传输优选级别段中的优选级别从低到高依次包括0级、1级、2级和3级；且优先级别越高，主节点的响应时间越短，最高优先级状态下主节点响应时间≦10ms。
4.根据权利要求1所述的一种加能站智能节能灯模组控制系统信息传输方法，其特征在于，所述数据内容段中的数据内容格式为用于状态监测以及控制的短报文内容格式或用于传输块数据和智能设备的固件在线升级的长报文内容格式。
5.根据权利要求4所述的一种加能站智能节能灯模组控制系统信息传输方法，其特征在于，所述短报文内容格式为五位字节，其中第1位字节表示数据类型，第2～5位字节表示数据内容。
6.根据权利要求4所述的一种加能站智能节能灯模组控制系统信息传输方法，其特征在于，所述长报文内容格式为14+N位字节，其中第1位字节表示数据类型，第2～5位字节表示数据总包数，第6～9位字节表示当前数据包序号，第10～11位字节表示数据长度N，第12～13位字节表示CRC-16校验码，第14～(14+N)位字节表示数据内容。
7.根据权利要求1所述的一种加能站智能节能灯模组控制系统信息传输方法，其特征在于，通过提供修改层参数的服务，主节点或授权从节点可以设置另外一个从节点的某层参数。
8.根据权利要求1所述的一种加能站智能节能灯模组控制系统信息传输方法，其特征在于，所述总控模块中设置有基于知识推理分析的知识推理执行模块，所述知识推理执行模块包括事件状态数据库、知识推理数据库、知识读写分析子程序模块和决策控制子程序模块；其中，所述知识推理执行模块通过所述决策控制子程序模块将接收到的来自于各智能节能灯模组的数据内容按照时间顺序依次存储到事件状态数据库中；所述知识推理执行模块通过所述知识读写分析子模块在所述知识推理数据库中预先存储有各种基于IF“A”THEN“B”知识结构数据，其中的A为事件状态、B为智能节能灯模组控制系统中的可执行指令；所述知识推理执行模块还通过所述知识读写分析子程序模块对所述知识推理数据库中的基于IF“A”THEN“B”知识结构进行读取和分析，提取出相应的A事件状态下需要执行的B指令，然后由总控模块向相应的从节点发出B指令执行信息，从而实现各智能节能灯模组的智能化控制。
9.根据权利要求8所述的一种加能站智能节能灯模组控制系统信息传输方法，其特征在于，所述智能节能灯模组中设置有传感器扩展接口以用于在传感器扩展接口上增加设置用于感知特定事件的特定事件感知模块；所述知识推理数据库为可动态扩充的知识推理数据库，从而可以在知识推理数据库中额外追加存储IF“A1”THEN“B1”知识结构数据；其中，A1为由特定事件感知模块所感知到的特定事件，B1为智能节能灯模组控制系统中的可执行指令。
10.根据权利要求9所述的一种加能站智能节能灯模组控制系统信息传输方法，其特征在于，所述特定事件感知模块为温度传感器、湿度传感器、光照度传感器、移动侦测监控器、雷雨传感器、危险气体泄漏传感器、火灾传感器、电能表中的一种或若干种。
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