CN116896535A - 一种连接终端以太网口的本地通信装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及采集终端配件技术领域，更具体的，涉及一种连接终端以太网口的本地通信装置及其使用方法。本发明包括主控模块、拓展通信模块、以太网通信模块。本发明设置了以太网通信模块与目标台区内现有终端连接，并拓展出至少1个拓展以太网口，使现有终端功能不受影响；本发明设置了拓展通信模块，可拓展出若干种通信方式、以对应连接目标台区内新加入电网的计量设备，进而实现目标台区内现有终端与各种类型的计量设备完成交互，大大提高了兼容性。本发明采用了拓展设计，经济成本相较于更换全部设备得到大大降低，而且改造成本极低，可推广性强，解决了现有电网为了解决各种数据类型间兼容交互而需要将现有设备进行更换、导致成本过大的问题。

Description

一种连接终端以太网口的本地通信装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及采集终端配件技术领域，更具体的，涉及一种连接终端以太网口的本地通信装置、以及该本地通信装置的使用方法。

背景技术

随着电力系统的建设，各种能源形式、各类智能设备不断接入电网，这也对计量装置的可靠性、稳定性、兼容性都提出了更高的要求。当前的采集终端已不能满足新型电力系统框架下多种能源数据采集要求。

但是在此之前，智能电网的发展已趋于成熟，现有的大量终端、电表设备均在正常运行中。对于某一台区而言，如果因为新增的设备及数据而将台区内现有设备全部更换，从经济效益角度来看是不切实际的。因此需在不改变现有终端硬件设计的情况下，开发一种支持多种通信方式的装置，更有效地实现多种能源计量设备的数据采集和信息交互。

发明内容

基于此，有必要针对现有电网为了解决各种数据类型间兼容交互而需要将现有设备进行更换、导致成本过大的问题，提供一种连接终端以太网口的本地通信装置及其使用方法。

本发明采用以下技术方案实现：

第一方面，本发明公开了一种连接终端以太网口的本地通信装置，用于实现目标台区内新加入的计量设备与目标台区内现有终端的通信。

本地通信装置包括：主控模块、拓展通信模块、以太网通信模块。

主控模块用于控制所述本地通信装置工作。拓展通信模块与主控模块连接，用于拓展出若干种通信方式、以对应连接目标台区内新加入电网的计量设备。所述通信模块包括WI-SUN通信子模块、HPLC通信子模块、HRF通信子模块、LoRa通信子模块。以太网通信模块用于将主控模块与目标台区内现有终端连接，并拓展出至少1个拓展以太网口。

该种连接终端以太网口的本地通信装置实现根据本公开的实施例的方法或过程。

第二方面，本发明公开了第一方面的本地通信装置的一种使用方法，用于进行数据采集。

所述使用方法包括以下步骤：

步骤一，主控模块搜索各信道下挂的能源计量设备，建立设备信息列表；其中，设备信息列表可主动上报给目标台区内现有终端，或等待目标台区内现有终端需要时查询；

步骤二，目标台区内现有终端下发数据采集报文；

步骤三，主控模块解析数据采集报文，得到采集报文中的地址信息，再匹配设备信息列表并通过对应信道下发报文；对应的能源计量设备接收到下发报文，依据下发报文要求采集数据；

其中，能源计量设备所采集的数据可主动上报给目标台区内现有终端，或等待目标台区内现有终端需要时查询。

该种使用方法实现根据本公开的实施例的方法或过程。

第三方面，本发明公开了第一方面的本地通信装置的另一种使用方法，用于进行拓扑识别；

所述使用方法包括以下步骤：

步骤一，主控模块向拓展通信模块下发拓扑查询指令；

步骤二，拓展通信模块收到拓扑查询指令后，将拓扑信息表发送给主控模块，形成目标台区内现有终端下的完整拓扑信息；其中，所述拓扑信息表包括：处于HPLC通信的能源计量设备所组成的拓扑、处于WI-SUN通信的能源计量设备所组成的拓扑、处于HRF通信的能源计量设备所组成的拓扑、处于LoRa通信内的能源计量设备所组成的拓扑；

完整拓扑信息可主动上报给目标台区内现有终端，或等待目标台区内现有终端需要时查询。

该种使用方法实现根据本公开的实施例的方法或过程。

与现有技术相比，本发明具备如下有益效果：

1，本发明在不改变现有终端结构的基础上采用了拓展式设计，设置了以太网通信模块与目标台区内现有终端连接，并拓展出至少1个拓展以太网口，使现有终端功能不受影响；本发明设置了拓展通信模块，可拓展出若干种通信方式、以对应连接目标台区内新加入电网的计量设备，进而实现目标台区内现有终端与各种类型的计量设备完成交互，大大提高了兼容性。

2，本发明采用了拓展设计，经济成本相较于更换全部设备得到大大降低，而且改造成本极低，可推广性强。

3，本发明还设置了安全模块，通过硬件、软件的双重配合，保证了目标台区内现有终端数据的安全性。

附图说明

图1为本发明实施例1中一种连接终端以太网口的本地通信装置的结构图。

图2为本发明实施例1中另一种连接终端以太网口的本地通信装置的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。

需要说明的是，当组件被称为“安装于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

请参阅图1，图1为一种连接终端以太网口的本地通信装置的结构图，其用于实现目标台区内新加入的计量设备与目标台区内现有终端的通信。

需要说明的是，新加入的计量设备一般会兼容主流的通信方式，例如WI-SUN通信、HPLC通信、HRF通信、LoRa通信中的任一种或几种。现有终端一般为专变采集终端、集中器、能源控制器、台区融合终端，或者其他具有电能信息采集、管理功能的设备。

如图1所示，连接终端以太网口的本地通信装置包括：主控模块、拓展通信模块、以太网通信模块。

主控模块用于控制所述本地通信装置工作。主控模块是本地通信装置的核心，其进行任务处理。

拓展通信模块与主控模块连接，用于拓展出若干种通信方式、以对应连接目标台区内新加入电网的计量设备。所述通信模块包括WI-SUN通信子模块、HPLC通信子模块、HRF通信子模块、LoRa通信子模块。一般的，所述WI-SUN通信子模块、所述HPLC通信子模块、所述HRF通信子模块、所述LoRa通信子模块通过UART接口与主控模块连接。其中，所述WI-SUN通信子模块用于与目标台区内新加入电网的计量设备中支持WI-SUN通信的设备连接；所述HPLC通信子模块用于与目标台区内新加入电网的计量设备中支持HPLC通信的设备连接；所述HRF通信子模块用于与目标台区内新加入电网的计量设备中支持HRF通信的设备连接；所述LoRa通信子模块用于与目标台区内新加入电网的计量设备中支持LoRa通信的设备连接。

这样，通过设置拓展通信模块，可以通过WI-SUN通信技术与支持WI-SUN通信的设备进行自组网和信息交互，可以通过HPLC通信技术与支持HPLC通信的设备进行自组网和信息交互，可以通过HRF通信技术与支持HRF通信的设备进行自组网和信息交互，可以通过LoRa通信技术与支持LoRa通信的设备进行自组网和信息交互。

此外需要说明的是，UART接口是一种常用的调试通讯接口，线路简单，成本低，特别适合本实施例1的本地通信装置。

以太网通信模块用于将主控模块与目标台区内现有终端连接，并拓展出至少1个拓展以太网口。具体的，以太网通信模块包括：以太网控制器、至少2个拓展以太网口、以太网交换芯片。其中，以太网控制器用于控制所述以太网通信模块工作。以太网交换芯片与以太网控制器、拓展以太网口连接，用于实现经过所述拓展以太网口进行数据传输。

如图1所示，若拓展以太网口具有N个，拓展以太网口一与目标台区内现有终端的现有以太网口连接。拓展以太网口二、…、拓展以太网口N作为目标台区内现有终端的新以太网口。

也就是说，其中的1个拓展以太网口通过Ethernet通信与目标台区内现有终端的现有以太网口连接，这样现有终端作为客户端、本地通信装置作为服务端，实现现有终端、本地通信装置的信息交互。其余的拓展以太网口作为目标台区内现有终端的新以太网口，这样可以通过新以太网口与主站或其他设备连接，并不会影响现有终端的功能。

本地通信装置可以采用基于Ethernet的POE供电，从现有终端处取电。当然，还可以设置相对独立的电源模块，用于对所述本地通信装置供电。一般的，电源模块采用可充电式，通过UART接口与主控模块连接。

参看图2，本实施例1还公开了另一种本地通信装置，该本地通信装置还包括安全模块。安全模块与主控模块连接，用于进行身份认证、保证信息安全。具体的，安全模块包括：ESAM硬件加密模块、SM4软件加密模块。

一般的，ESAM硬件加密模块采用是独立芯片，加载有SM1,SM2,SM3等国密加密算法，具有很高的安全性。SM4软件加密模块采用软件的方式运行，记载有SM4对称加密算法。

具体的，ESAM硬件加密模块与目标台区内现有终端进行硬件身份认证，验证双方的硬件密钥是否一致；若硬件密钥一致，则硬件身份认证通过；若硬件密钥不一致，则硬件身份认证失败；

SM4软件加密模块与目标台区内现有终端进行软件身份认证，验证双方的软件密钥是否一致；若软件密钥一致，则软件身份认证通过；若软件密钥不一致，则软件身份认证失败。

只有硬件身份认证、软件身份认证均通过，才是认证成功，才允许本地通信装置与目标台区内现有终端进行信息交互；否则就是认证失败，不允许本地通信装置与目标台区内现有终端进行信息交互。

总的来说，安全模块通过硬件、软件的双重配合，保证了目标台区内现有终端数据的安全性。

实施例2

实施例1的本地通信装置配合目标台区内现有终端使用，可以实现对目标台区内现有终端下多种通信方式的计量设备的数据采集和拓扑识别。

其中，目标台区内现有终端内置有任务调度，用于控制本地通信装置的模型。

即，实施例2还同步公开了两种使用方法，第一种是对目标台区内现有终端下多种通信方式的计量设备进行数据采集，第二种是对目标台区内现有终端下多种通信方式的计量设备进行拓扑识别。

对于第一种，包括以下步骤：

步骤一，主控模块搜索各信道下挂的能源计量设备，建立设备信息列表。设备信息列表包含了设备地址、表计类型、信道信息等。

其中，设备信息列表可主动上报给目标台区内现有终端，或等待目标台区内现有终端需要时查询。

步骤二，目标台区内现有终端下发数据采集报文；

步骤三，主控模块解析数据采集报文，得到采集报文中的地址信息，再匹配设备信息列表并通过对应信道下发报文；对应的能源计量设备接收到下发报文，依据下发报文要求采集数据。

其中，能源计量设备所采集的数据可主动上报给目标台区内现有终端，或等待目标台区内现有终端需要时查询。

对于第二种，包括以下步骤：

步骤一，主控模块向拓展通信模块下发拓扑查询指令；

步骤二，拓展通信模块收到拓扑查询指令后，将拓扑信息表发送给主控模块，形成目标台区内现有终端下的完整拓扑信息；其中，所述拓扑信息表包括：处于HPLC通信的能源计量设备所组成的拓扑、处于WI-SUN通信的能源计量设备所组成的拓扑、处于HRF通信的能源计量设备所组成的拓扑、处于LoRa通信内的能源计量设备所组成的拓扑；

完整拓扑信息可主动上报给目标台区内现有终端，或等待目标台区内现有终端需要时查询。

需要说明的是，上述使用方法即是针对未设置安全模块的本地通信装置，也就是说，本地通信装置与目标台区内现有终端完成物理性连接(即通过以太网口连接)后，即实现了正常通信的信息交互。

但对于设置了安全模块的本地通信装置来说，即使本地通信装置与目标台区内现有终端完成物理性连接，还要经过安全模块的验证，以确定本地通信装置是否被允许接入目标台区内现有终端。

那么，对于第一种、第二种使用方法来说，均存在一个前提：

通过安全模块进行身份认证，若认证成功，则允许本地通信装置接入目标台区内现有终端；若认证失败，则拒绝本地通信装置接入目标台区内现有终端。

只有认证成功后，才允许本地通信装置与目标台区内现有终端进行信息交互，第一种、第二种使用方法才能正常实施。即，本地通信装置接入目标台区内现有终端后，目标台区内现有终端下发数据采集任务，本地通信装置按照第一种使用方法工作；目标台区内现有终端下发拓扑识别任务，本地通信装置按照第而种使用方法工作。否则，以太网通信模块就相对于断开，本地通信装置就缺失了客户端、不能正常工作。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种连接终端以太网口的本地通信装置，其特征在于，其用于实现目标台区内新加入的计量设备与目标台区内现有终端的通信；

所述本地通信装置包括：

主控模块，其用于控制所述本地通信装置工作；

拓展通信模块，其与主控模块连接，用于拓展出若干种通信方式、以对应连接目标台区内新加入电网的计量设备；所述通信模块包括WI-SUN通信子模块、HPLC通信子模块、HRF通信子模块、LoRa通信子模块；以及

以太网通信模块，其用于将主控模块与目标台区内现有终端连接，并拓展出至少1个拓展以太网口。

2.根据权利要求1所述的连接终端以太网口的本地通信装置，其特征在于，所述WI-SUN通信子模块、所述HPLC通信子模块、所述HRF通信子模块、所述LoRa通信子模块通过UART接口与主控模块连接。

3.根据权利要求2所述的连接终端以太网口的本地通信装置，其特征在于，所述WI-SUN通信子模块用于与目标台区内新加入电网的计量设备中支持WI-SUN通信的设备连接；

所述HPLC通信子模块用于与目标台区内新加入电网的计量设备中支持HPLC通信的设备连接；

所述HRF通信子模块用于与目标台区内新加入电网的计量设备中支持HRF通信的设备连接；

所述LoRa通信子模块用于与目标台区内新加入电网的计量设备中支持LoRa通信的设备连接。

4.根据权利要求1所述的连接终端以太网口的本地通信装置，其特征在于，所述以太网通信模块包括：

以太网控制器，其用于控制所述以太网通信模块工作；

至少2个拓展以太网口，其中的1个拓展以太网口通过Ethernet通信与目标台区内现有终端的现有以太网口连接，其余的拓展以太网口作为目标台区内现有终端的新以太网口；以及

以太网交换芯片，其与以太网控制器、拓展以太网口连接，用于实现经过所述拓展以太网口进行数据传输、转发。

5.根据权利要求1所述的连接终端以太网口的本地通信装置，其特征在于，所述本地通信装置还包括：

安全模块，其与主控模块连接，用于进行身份认证、保证信息安全。

6.根据权利要求5所述的连接终端以太网口的本地通信装置，其特征在于，所述安全模块包括：

ESAM硬件加密模块，其用于与目标台区内现有终端进行硬件身份认证；以及

SM4软件加密模块，其用于与目标台区内现有终端进行软件身份认证。

7.根据权利要求1所述的连接终端以太网口的本地通信装置，其特征在于，所述本地通信装置还包括：

电源模块，其用于对所述本地通信装置供电。

8.根据权利要求1所述的连接终端以太网口的本地通信装置，其特征在于，目标台区内现有终端包括但不限于专变采集终端、集中器、能源控制器、台区融合终端。

9.如权利要求1-8中任一项所述的连接终端以太网口的本地通信装置的使用方法，其特征在于，其用于进行数据采集；

所述使用方法包括以下步骤：

步骤一，主控模块搜索各信道下挂的能源计量设备，建立设备信息列表；其中，设备信息列表可主动上报给目标台区内现有终端，或等待目标台区内现有终端需要时查询；

步骤二，目标台区内现有终端下发数据采集报文；

步骤三，主控模块解析数据采集报文，得到采集报文中的地址信息，再匹配设备信息列表并通过对应信道下发报文；对应的能源计量设备接收到下发报文，依据下发报文要求采集数据；

其中，能源计量设备所采集的数据可主动上报给目标台区内现有终端，或等待目标台区内现有终端需要时查询。

10.如权利要求1-8中任一项所述的连接终端以太网口的本地通信装置的使用方法，其特征在于，其用于进行拓扑识别；

所述使用方法包括以下步骤：

步骤一，主控模块向拓展通信模块下发拓扑查询指令；

步骤二，拓展通信模块收到拓扑查询指令后，将拓扑信息表发送给主控模块，形成目标台区内现有终端下的完整拓扑信息；其中，所述拓扑信息表包括：处于HPLC通信的能源计量设备所组成的拓扑、处于WI-SUN通信的能源计量设备所组成的拓扑、处于HRF通信的能源计量设备所组成的拓扑、处于LoRa通信内的能源计量设备所组成的拓扑；

完整拓扑信息可主动上报给目标台区内现有终端，或等待目标台区内现有终端需要时查询。