适于连接到AMM系统的设备的制作方法

本发明涉及适于连接到用于自动管理电力计量器读数的系统的设备、包含所述设备的通信系统、以及至少部分地由所述设备执行的方法。

电力输送网络(诸如法国公共电力输送网路)的目的是远距离地运输大量电力。此类网络通常被称为高电压网络(hv网络)，因为它们输送电压大于50kv的电流。这些hv网络配备有用于管理这些网络的传感器和致动器。传感器例如是温度传感器、压力传感器和运动传感器，并且致动器例如是开关。被称为智能管理的此种管理特别地使得有可能在任何时间调整hv网络的电力生产和消耗，这特别地使得有可能节省能量并且避免网络中的任何故障。

至于电力分配网络，这些网络旨在较短距离地运输电力，以用于供应本地消耗、而且用于连接许多低和中功率电力的生产者。这些网络通常被称为中或低电压网络(mv或lv网络)，因为它们输送电压分别在1kv与50kv之间的以及小于1kv的电流。这种类型网络的智能管理需求也正在显现，首先是为了更好地管理mv和lv网络的故障并实现能量节省，而且其次是为了更好地整合可再生能量的电力生产。目前，不存在如在hv网络中那样允许智能管理mv和lv网络的解决方案。

然而，确实存在通信器件(特别是在lv网络中)，使得有可能将来自lv网络中的终端的信息传输到集中式单元。因此，用于amm(自动计量管理)系统的电力线通信网络使用lv网络(物理网络)的基础架构来创建所谓的逻辑网络。在被称为plc(电力线)网络的此类逻辑网络中，可以提及根据prime(电力线智能计量演进)规范的网络或根据itu-t建议g.9903中规定的g3-plc标准的网络。在plc网络中，在被称为智能计量器的电力计量器与被称为数据集中器的装置之间建立通信，以便特别地允许由所述智能电力计量器自动远程读取电力消耗测量值。在下文中，每个智能电力计量器都被简称为计量器。多个数据集中器典型地地理学上部署在plc网络中，以便分配众多计量器的远程管理负载。每个数据集中器本身连接到用于管理amm系统的同一集中式单元，该集中式单元由与所述计量器连接的电力供应网络的操作者管理。

如首字母缩略词amm指示，用于amm类型的系统的plc网络旨在管理来自计量器的度量数据。因此，plc网络不可能传输来自传感器的信息，也不可能控制致动器。

随着物联网(iot)的最近出现，出现了一种新型网络：具有低能耗的长距离无线网络(低功耗广域网络(lpwan)。在这些lpwan网络中，可以提及基于lora(长距离)(注册商标)技术的网络。

基于lora技术的网络(在下文中被称为lora网络)使用称为lorawan的协议。lora网络由通常放置在高点上的基站或网关构成，以便覆盖大的地理区域。网关能够检测由设备或终端(“端点”)在它们的区域中发送的消息，并将消息传输到将对它们进行处理的至少一个服务器(lora网络服务器(lns))。

在lora网络的常规功能中，希望向服务器传送消息(即，数据)的终端传送根据lorawan协议的被称为上行链路帧的帧中的该消息。以广播模式传送上行链路帧。该上行链路帧由至少一个网关接收。已经接收到该帧的每个网关对其进行解码，并且在http(超文本传输协议)请求中将该消息传送到服务器。如果多个网关已经接收到该帧，则服务器接收含有该消息的多个http请求。然后，服务器必须在接收上行链路帧的网关中指定要用于中继对含在上行链路帧中的消息的响应的网关。将该响应从服务器传送到http请求中指定的网关，然后以单播模式，在根据lorawan协议的下行链路帧中将该响应从指定网关传送到终端。

因此，看起来lora网络将是一种令人感兴趣的解决方案，其使用于管理lv网络的传感器和致动器能够与集中式单元通信。然而，已知lv网络非常精细地覆盖地域，对于诸如lora网络的lpwan网络而言，情况并非如此。lv网络覆盖的某些区域没有被lpwan网络覆盖。然而，在这些未被覆盖的区域中，从传感器和控制致动器传输信息也必须是可能的。此外，lora网络是由许多用户共享的公共网络。通过lora网络传送敏感数据(诸如允许管理lv网络的数据)可能会有风险。

期望克服现有技术的这些缺陷。特别期望提出一种解决方案，其使集中式单元能够从位于lv网络的任何区域中的传感器接收信息和/或控制位于该区域中的致动器。

还期望提供一种易于以低成本实施的解决方案。

根据本发明的第一方面，本发明涉及适于连接到用于自动管理电力计量器读数的系统的设备，该系统被称为amm系统，该amm系统包含至少一个数据集中器，该至少一个数据集中器经由第一电力线网络附接到被称为计量器的智能电力计量器，每个数据集中器经由第二网络连接到包含管理实体的管理系统，并且用作所述计量器与该管理系统之间的中继器。该设备经由第三网络连接到被称为中继集中器的数据集中器，所述设备包含用于与第四网络通信的至少一个接口，所述第四网络使连接到所述第四网络的至少一个装置能够与该设备通信。所述设备能够从连接到该第四网络的一个或多个装置接收数据，以检查所接收的数据与取决于所传送的数据类型的预定标准一致，并且在所述数据不一致的情况下向包括在该管理系统中的管理服务器传送警报；以及能够中继由该管理服务器发送的、意图用于连接到该第四网络的装置的命令。

以这种方式，该设备使得有可能受益于该amm系统，以便向该管理服务器传输数据。

根据一个实施例，该设备包含：用于与被称为lpwan网络的具有低能耗的第一第四长距离网络通信的第一接口、和/或用于与第二第四有线网络通信的第二接口。

根据本发明的第二方面，本发明涉及一种基于用于自动管理电力计量器读数的系统的通信系统，该系统被称为amm系统，包含根据第一方面的至少一项设备。

根据一个实施例，连接到第一或第二第四网络的每个装置是传感器或致动器。

根据一个实施例，第二第四网络是rs485类型的网络，并且通过第二第四网络传送的每一数据项或命令在根据modbus协议的帧中传送。

根据一个实施例，通过lpwan网络传送的每一数据项或命令在根据专有协议的帧中传送，该专有协议使用与lorawan协议所使用的物理层相同的物理层以及专有应用层有效负载格式。

通过使用专有协议，避免了共享网络(诸如lora网络)中固有的安全问题。

根据一个实施例，专有有效负载格式包含：第一字段，该第一字段用于定义作为帧的目的地或者发送方所涉及的装置的类型；第二字段，该第二字段用于当帧意图用于致动器类型的装置时输送表示命令的值、当帧与传感器类型的装置交换时输送表示数据类型的值、或者输送表示接收确认的值；第三字段，该第三字段指示在帧的有效负载中存在多少数据字节；以及任选地，根据第三字段的值，一个或多个第四数据字段。

根据一个实施例，该系统适于当装置要连接到所述lpwan网络时执行连接过程。该连接过程包含：由所述装置以广播模式发送根据专有协议的连接请求；由所述系统中接收到所述请求的每项设备将所述请求中继到与该设备附接的中继集中器；由与中继该请求的一项设备附接的每个中继集中器将所述请求中继到管理实体；由管理实体在中继所述请求的多项设备中选择要与所述装置相关联的设备；由该管理实体经由与所选择的设备附接的中继集中器以及所选择的设备向所述装置传送连接启用请求。

根据一个实施例，该系统适于在装置要通过所述第二第四网络连接到设备时执行连接过程，该连接过程包含：由所述设备创建表示要连接到第二第四网络的装置的虚拟装置；由所述虚拟装置创建根据专有协议的连接请求；由该设备经由附接到该设备的中继集中器向管理实体传送该连接请求；由该管理实体经由与该设备附接的中继集中器以及该设备向所述虚拟装置传送连接启用请求。

根据一个实施例，该系统适于执行用于向致动器类型的装置传送命令的过程，该用于传送命令的过程包含：由管理服务器经由管理实体、附接到与所述致动器类型的装置相关联的设备的中继集中器、以及与所述致动器类型的装置相关联的设备向所述装置传送命令。

根据一个实施例，该用于传送命令的过程进一步包含：由所述致动器类型的装置经由与所述致动器类型的装置相关联的设备、附接到与所述致动器类型的装置相关联的设备的中继集中器、以及管理实体向管理服务器传送该命令的接收确认。

根据一个实施例，该系统适于执行数据传送过程，该数据传送过程包含：对于传送数据的每个传感器类型的装置，由所述传感器类型的装置向与所述传感器相关联的设备传送根据专有协议的帧中的数据，在出现设备所接收到的数据不一致的情况下，经由与注意到所述不一致的设备附接的中继集中器向管理服务器传送警报。

根据一个实施例，在所述传感器类型的装置接收到由所述设备发送的、请求传送所述数据的、根据专有协议的请求之后，由所述传感器类型的装置向与所述传感器类型的装置相关联的设备传送根据专有协议的帧中的数据。

根据本发明的第三方面，本发明涉及用于传输警报的方法，该方法由连接到通信系统的设备执行，该通信系统以用于自动管理电力计量器读数的、被称为amm系统的系统为基础，该amm系统包含至少一个数据集中器，该至少一个数据集中器经由第一电力线网络附接到被称为计量器的智能电力计量器，每个数据集中器经由第二网络连接到包含管理实体的管理系统，并且用作所述计量器与该管理系统之间的中继器。该设备经由第三网络连接到被称为中继集中器的数据集中器，并且包含：至少一个第一接口，该至少一个第一接口用于与长距离和低能耗类型的第一第四网络通信，该网络被称为lpwan网络，所述lpwan网络使连接到所述lpwan网络的至少一个装置能够使用专有协议与该设备通信，该专有协议使用与lorawan协议所使用的物理层相同的物理层以及使用包含具有专有格式的应用层有效负载的帧；

和/或至少一个第二接口，该至少一个第二接口用于与有线类型的第二第四网络通信，其中，所传送的每一数据或命令在根据modbus协议的帧中传送。该方法包含：从一个或多个传感器类型的装置接收根据专有协议的帧中的数据；检查所接收的数据与取决于所传送的数据的类型的预定标准一致；以及在所述数据不一致的情况下，向包括在管理系统中的管理服务器传送警报，该传送经由中继集中器和管理实体进行。

根据本发明的第四方面，本发明涉及用于在包括在通信系统中的装置与管理服务器之间进行通信的方法，该通信系统以用于自动管理电力计量器读数的、被称为amm系统的系统为基础，该amm系统包含至少一个数据集中器，该至少一个数据集中器经由第一电力线网络附接到被称为计量器的智能电力计量器，每个数据集中器经由第二网络连接到包含管理服务器和管理实体的管理系统，并且用作所述计量器与该管理系统之间的中继器。该通信系统包含经由第三网络连接到被称为中继集中器的数据集中器的至少一项设备，该设备包含至少一个接口，该至少一个接口用于与具有低能耗的长距离类型的第四网络通信，该网络被称为lpwan网络，所述lpwan网络使连接到所述lpwan网络的至少一个装置能够使用专有协议与该设备通信，该专有协议使用与lorawan协议所使用的物理层相同的物理层以及使用包含具有专有格式的应用层有效负载的帧。该方法包含用于将所述装置连接到所述第四网络的过程，该过程包含：由所述装置根据专有协议以广播模式发送连接请求；由所述系统的接收到该请求的所述设备将所述请求中继到与该设备附接的中继集中器；由与中继该请求的设备附接的每个中继集中器将所述请求中继到管理实体；由管理实体在中继所述请求的设备中选择要与所述装置相关联的设备；由该管理实体经由与所选择的设备附接的中继集中器以及所选择的设备向所述装置传送连接启用请求。

根据本发明的第五方面，本发明涉及用于在包括在通信系统中的装置与管理服务器之间进行通信的方法，该通信系统以用于自动管理电力计量器读数的、被称为amm系统的系统为基础，该amm系统包含至少一个数据集中器，该至少一个数据集中器经由第一电力线网络附接到被称为计量器的智能电力计量器，每个数据集中器经由第二网络连接到包含管理服务器和管理实体的管理系统，并且用作所述计量器与该管理系统之间的中继器。该通信系统包含经由第三网络连接到被称为中继集中器的数据集中器的至少一项设备，该设备包含用于与有线类型的第四网络通信的至少一个接口，其中，所传送的每一数据或命令在根据modbus协议的帧中传送，并且其中，该方法包含用于将所述装置连接到所述第四网络的过程，该过程包含：由所述设备创建表示要连接到第四网络的装置的虚拟装置；由所述虚拟装置创建根据专有协议的连接请求；由该设备经由附接到该设备的中继集中器向管理实体传送该连接请求；由该管理实体经由与该设备附接的中继集中器以及该设备向所述虚拟装置传送连接启用请求。

根据本发明的第六方面，本发明涉及用于在包括在通信系统中的管理服务器与装置之间传送命令的方法，该通信系统以用于自动管理电力计量器读数的、被称为amm系统的系统为基础，该amm系统包含至少一个数据集中器，该至少一个数据集中器经由第一电力线网络附接到被称为计量器的智能电力计量器，每个数据集中器经由第二网络连接到包含管理服务器和管理实体的管理系统，并且用作所述计量器与该管理系统之间的中继器。该通信系统包含与所述装置相关联的、且经由第三网络连接到被称为中继集中器的数据集中器的设备，该设备包含：至少一个第一接口，该至少一个第一接口用于与具有低能耗的长距离类型的第一第四网络通信，该网络被称为lpwan网络，所述lpwan网络使连接到所述lpwan网络的至少一个装置能够使用专有协议与该设备通信，该专有协议使用与lorawan协议所使用的物理层相同的物理层以及使用包含具有专有格式的应用层有效负载的帧；和/或至少一个第二接口，该至少一个第二接口用于与有线类型的第二第四网络通信，其中，所传送的每一数据项或命令在根据modbus协议帧的中传送。该方法包含：由管理服务器经由管理实体、附接到与所述装置相关联的设备的中继集中器、以及与所述装置相关联的设备向所述装置传送命令。

根据本发明的第七方面，本发明涉及一种计算机程序，该计算机程序包含用于当所述程序由所述装置的处理器执行时，由装置实施根据第三方面的方法或者根据第四、第五或第六方面的方法中的至少一个步骤的指令。

根据本发明的第八方面，本发明涉及存储计算机程序的存储器件，该计算机程序包含用于当所述程序由所述装置的处理器执行时，由装置实施根据第三方面的方法或者根据第四、第五或第六方面的方法中的至少一个步骤的指令。

通过阅读对实例性实施例的以下描述，本发明的上述以及其它特征将更清楚地呈现，所述描述是结合附图给出的，在附图中：

-图1示意性地绘示了其中实施本发明的电力线通信系统的实例；

-图2示意性地绘示了处理模块的硬件架构的实例；

-图3示意性地绘示了在根据本发明的传感器或致动器与计量中心之间交换的根据本发明的物理层帧；

-图4a示意性地绘示了根据本发明的旨在输送数据或命令的物理层帧的有效负载的第一实例；

-图4b示意性地绘示了根据本发明的旨在输送用于连接到网络的请求的物理层帧的有效负载的第二实例；

-图4c示意性地绘示了根据本发明的旨在输送用于连接到网络的授权的物理层帧的有效负载的第三实例；

-图5示意性地绘示了包括在根据本发明的物理层帧的有效负载中的mac层有效负载；

-图6示意性地绘示了包括在mac层有效负载中的应用层有效负载；

-图7示意性地绘示了用于连接到lpwan网络的过程的实例，该过程使计量中心与传感器或致动器能够通信；

-图8示意性地绘示了用于向致动器传送命令的过程的实例；以及，

-图9示意性地绘示了用于传送从传感器发出的数据的过程的实例。

本发明在用于监控lv网络的amm系统的环境中进行描述，其中，希望插入允许智能管理所述lv网络的设备。在下文中描述的装置是传感器(诸如温度传感器、压力传感器和运动传感器)以及致动器。本发明还适用于其它环境，在这些环境中，设备插入的目的将不是允许管理lv网络。例如，本发明可以使不在lpwan网络(诸如lora网络)范围内的相连接的对象能够通过lv网络向管理服务器传输信息。

图1示意性地绘示了在amm系统中实施本发明的实例。

图1的amm系统包含管理实体130(也被称为头端)和多个计量器120。管理实体130特别负责收集由计量器120传送的信息，诸如关于电气设施的电力消耗的读数的信息，该电气设施由所述计量器120负责监测。为了使所述计量器120能够向管理实体130传送所述信息，在所述计量器120中的每一个与数据集中器110之间建立plc通信。通信系统典型地包含多个数据集中器110，图1中仅示出一个。多个计量器120逻辑地连接到每个数据集中器110，因此每个数据集中器110用作连接到其的所述计量器120与管理实体130之间的中继器。

因此，在每个数据集中器110与连接到其的多个计量器120之间形成plc网络101。该plc网络101依赖于电力分配网络(即，lv网络)100，该电力分配网络用于向所述计量器120负责监测的电气设施供电。因此，每个计量器120包含用于经由plc网络101进行通信的plc通信接口111。同样，每个数据集中器110包含此种用于经由plc网络101进行通信的plc通信接口111。根据实例性实施例，plc网络101符合g3-plc协议。根据另一实施例，plc网络101符合prime协议。

为了使得有可能将计量器120传送的信息中继到管理实体130，每个数据集中器110进一步包含用于与通信网络102通信的接口113，管理实体130也连接到该通信网络。由于数据集中器110典型地可以安装在lv网络100的变电站中，因此通信网络102优先地是无线电信网络。根据一个实施例，通信网络102符合umts(通用移动电信系统)标准。根据另一实施例，通信网络102符合lte(长期演进)标准。

因此，管理实体130包含用于经由通信网络102进行通信的接口113，使得该管理实体能够与多个数据集中器110通信。管理实体130优先地符合iec62056标准集，即，dlms(设备语言报文规范)和cosem(电能计量配套规范)规范。

图1的通信系统还包含mdm(计量数据管理)服务器140。mdm服务器140接收由管理实体130收集的关于电力消耗计量的信息并对其进行处理。

为了使mdm服务器140能够接收由管理实体130收集的关于电力消耗计量的信息，mdm服务器140和管理实体130进一步包含用于与通信网络103进行通信的接口112a。通信网络103优先地是ip类型的网络(互联网协议，如规范性文件rfc791中所定义的)，诸如互联网。在一个实施例中，管理实体130与mdm服务器140之间的通信使用http请求。

图1的amm系统的至少一个数据集中器110包含用于与通信网络104进行通信的接口114，称为计量中心的单元160通过相同的通信接口114连接到该通信网络。在下文中，包含通信接口114的每个数据集中器110被称为中继集中器。例如当数据集中器位于lpwan网络(诸如lora网络)未覆盖的区域中时，将其配置为中继集中器。与中继集中器110通信的计量中心160被称为是连接到所述中继集中器110。在一个实施例中，网络104是以太网(iso/iec8802-3)。计量中心160实施dlms服务器，并且附接到其的中继集中器110实施dlms客户端。

计量中心160包含用于与lpwan网络105a通信的至少一个接口115a，该lpwan网络使用与lora网络相同的物理层。网络105a使计量中心160能够与至少一个装置170a通信，每个装置170a通过通信接口115a连接到网络105a。在图1中，仅示出了一个装置170a。装置170a可以是传感器或致动器。计量中心160和装置170a根据与下文结合图3、4a、4b、4c、5和6描述的lorawan协议类似的专有协议进行通信。

在一个实施例中，计量中心160还包含通信接口115b。通信接口115b使计量中心160能够与至少一个装置170b通信。装置170b可以是致动器或传感器。每个装置170b具有接口115b。每个通信接口115b连接到rs485类型的有线通信网络105b。在图1中，仅示出了一个装置170b。装置170b根据modbus协议与计量中心160通信。

如将在下文中结合图7看到的，当这些装置是传感器时，计量中心160从装置170a接收信息并对该信息进行分析。根据该分析的结果，如果必要的话，则计量中心160生成警报，并且向包括在通信系统1中的管理服务器150传送所生成的每个警报。管理服务器或adms(高级分配管理系统)服务器150收集来自计量中心的警报并对它们进行处理。警报在计量中心160与管理服务器150之间的每次传送经由附接到计量中心160的中继集中器110以及管理实体130进行。类似于mdm服务器140，管理服务器150包含用于与通信网络103进行通信的接口112a。管理实体130与管理服务器150之间的通信使用例如http请求。

此外，如下文结合图8所描述的，当这些装置是致动器时，计量中心160中继来自管理服务器150的、意图用于装置170a或170b的命令。当命令意图用于致动器170a时，它们被称为专有命令。当命令意图用于致动器类型的装置170b时，它们符合modbus协议并且被称为modbus命令。命令从管理服务器150到致动器类型的设备170a或170b的每次传送经由管理实体130和附接到计量中心160的中继集中器110进行。

因此，与传统的lora网关相比，计量中心160的容量有所增加。实际上，每个计量中心160不仅能够在诸如传感器或致动器之类的对象与管理服务器150之间中继数据，而且能够分析所收集的某些数据并仅根据分析结果向管理服务器150传送警报。这种分析能力具有重要的优点，因为它将每个计量中心160与管理服务器150之间的通信数量限制为严格必需的数量。以这种方式，装置170a和170b与管理服务器150(即，网络103和网络102)之间的通信所涉及的网络拥塞的风险得以降低。

在另一实施例中，网络104是plc网络。

在一个实施例中，附接到中继集中器的计量中心160集成在中继集中器110中。

图1中的系统的每个实体，无论是数据集中器110、计量器120或者是管理实体130，都包括处理模块20(未示出)，从而使这些实体能够参与本发明的实施。

图2示意性地绘示了处理模块20的硬件架构的实例。

然后，通过通信总线200连接的处理模块20包含：处理器或cpu201、随机存取存储器ram202；只读存储器rom203；存储单元或存储介质读取器，诸如sd卡读取器204；一组通信接口205，该组通信接口使处理模块20能够与图1中的系统的其它实体通信。

当处理模块20包括在计量器120中时，该组通信接口205包含用于与plc网络101通信的接口111。

当处理模块20包括在数据集中器110中时，该组通信接口205包含：用于与plc网络101通信的接口111以及用于与通信网络102通信的接口113。

当处理模块20包括在用作中继集中器的数据集中器110中时，该组通信接口205还包含用于与网络104通信的接口114。

当处理模块20包括在管理实体130中时，该组通信接口205包含：用于与通信网络102通信的接口113、用于与通信网络103通信的接口112a、以及用于与通信网络103通信的接口112b。

当处理模块20包括在mdm服务器140中时，该组通信接口205包含用于与网络103通信的接口112a。

当处理模块20包括在管理服务器150中时，该组通信接口205包含用于与网络103通信的接口112b。

当处理模块20包括在计量中心160中时，该组通信接口205包含：用于与网络104通信的接口114、用于与网络105a通信的接口115a、以及任选地用于与通信网络105b通信的接口115b。

当处理模块20包括在装置170a中时，该组通信接口205组包含用于与网络105a通信的接口115a。

当处理模块20包括在致动器类型的装置170b中时，该组通信接口205组包含用于与网络105b通信的接口115b。

处理器201能够执行从rom203、从外部存储器(未示出)、从存储介质(诸如sd卡)、或从通信网络加载到ram202中的指令。当实体(即，数据集中器110、计量器120、管理实体130、mdm服务器140、管理服务器150、计量中心160、装置170a、装置170b)加电时，处理器201能够从ram202读取指令并执行它们。这些指令形成计算机程序，该计算机程序使得由处理器201实施结合图7、8和9描述的涉及所述实体的方法的一部分。

结合图7、8和9描述的方法的全部或部分可以通过可编程机器(诸如dsp(数字信号处理器)或微控制器)执行一组指令以软件形式实施，或者可以通过机器或专用组件(诸如fpga(现场可编程门阵列)或asic(专用集成电路))以硬件形式实施。

图3、4a、4b、4c、5和6描述了用于在计量中心160与装置170a之间交换的帧的物理层帧语法。

图3示意性地绘示了在装置170a与计量中心160之间交换的根据本发明的物理层帧；

图3中所示的物理层帧非常类似于根据lorawan协议的物理层帧。这些帧用在装置170a与计量中心160之间的网络105a上。该帧实际上包含字段前导码、字段pdhr、字段phdr_crc和字段crc，它们的格式和语义与lorawan协议中具有相同名称的字段的格式严格相同。只有表示帧的物理层有效负载的字段phy有效负载不同于lorawan协议中具有相同名称的字段。结合图4a、4b、4c、5和6详细描述字段phy有效负载。

图4a示意性地绘示了根据本发明的旨在输送数据或专有命令的物理层帧的有效负载的第一实例。

在图4a的实例中，物理层帧的有效负载包含：字段mhdr330、字段有效负载331和字段mic332。字段mhdr330和字段mic332的格式和语义与lorawan协议中相同名称的字段的格式和语义严格相同。字段mhdr330是mac(介质访问控制)层报头，并且包含两个字段：字段mtype和字段rfu。字段rfu(保留用于将来使用)是保留用于将来使用的字段。字段mtype指示帧的类型。帧类型在lorawan协议中以三位二进制值的形式定义。例如，二进制值000对应于加入请求帧。二进制值001对应于加入接受帧。二进制值111是空闲的，使得有可能定义专有帧。在本发明的上下文中，二进制值111用于定义用于与传感器交换数据或专有命令的帧。

字段有效负载331对应于下文结合图5详细描述的mac层有效负载。

图4b示意性地绘示了根据本发明的旨在输送加入网络的请求的物理层帧的有效负载的第二实例。

在图4b的实例中，物理层帧的有效负载包含：字段mhdr330、字段加入-请求(join-request)334和字段mic332。字段加入-请求334与lorawan协议的相同名称的字段相同。在下文中，包含字段加入-请求334的物理层帧将被称为加入请求。当帧中存在字段加入-请求334时，字段mtype取二进制值000。

图4c示意性地绘示了根据本发明的旨在输送加入网络的授权的物理层帧的有效负载的第三实例。

在图4c的实例中，物理层帧的有效负载包含：字段mhdr330和字段加入-接受(join-accept)335。字段加入-接受335与lorawan协议的相同名称的字段相同。包含字段加入-接受335的物理层帧在下文中将被称为加入-接受请求。当帧中存在字段加入-接受335时，字段mtype取二进制值001。

图5示意性地绘示了包括在根据本发明的物理层帧的有效负载中的mac层有效负载。

结合图5所描述的mac层有效负载对应于图4a中的字段有效负载(payload)331。mac层有效负载包含字段fhdr3310和字段frm有效负载3311。字段fhdr与lorawan协议中具有相同名称的字段相同。字段frm有效负载3311是专有字段。当帧中存在字段frm有效负载3311时，字段mtype取二进制值111。

图6示意性地绘示了包括在mac层有效负载中的应用层有效负载。

应用层有效负载对应于图5中的字段frm有效负载3311。

应用层有效负载包含：以一个字节编码的字段装置类型(devicetype)33110、以一个字节编码的字段命令数据类型(commanddatatype)33111、以一个字节编码的字段numdata33112、以及旨在接收要传送的数据的一个字节数据的一系列任选字段33113。

字段装置类型33110使得有可能将所涉及的装置类型定义为帧的目的地或发送方。在一个实施例中，字段装置类型33110对于致动器取值0，并且对于传感器取值1。

字段命令数据类型33111使得有可能当字段装置类型33110为0时输送表示命令的值，当字段装置类型33110为1时输送表示数据类型的值，以及无论字段命令数据类型33110的值是0还是1，输送表示接收确认(通常称为ack)的值。

当命令是闭包时，字段命令数据类型33111取值0。

当命令是打开时，字段命令数据类型33111取值1。

当帧是接收确认时，字段命令数据类型33111取值2。

当作为帧的目的地或发送方所涉及的装置是传感器时，字段命令数据类型33111可以取包含以下值的多个值：

·3，当传感器是温度传感器时。然后，所输送的数据是表示温度的数据。

·4，当传感器是压力传感器时。然后，所输送的数据是表示压力的数据。

·5，当传感器为湿度传感器时。然后，所输送的数据是表示湿度水平的数据。

·6，当传感器是运动传感器时。然后，所输送的数据是表示运动幅度的数据。

·7，当传感器是磁场传感器时。然后，所输送的数据是表示磁场的范数、轴和方向的数据。

·8，当传感器是亮度传感器时。然后，所输送的数据是表示亮度水平的数据。

该多个值、且因此传感器类型不是限制性的。

字段numdata33112指示帧中存在多少数据字节，即，帧中存在多少字段data33113。当所涉及的装置是致动器时或当帧输送接收确认时，字段numdata33112取值0。当帧输送数据时，字段numdata33112取大于或等于一的值。

如结合图3所描述的，包含字段frm有效负载3311、为0的字段装置类型33110、以及为0或1的字段命令数据类型33111的物理层帧是专有命令。

如结合图3所描述的，包含字段frm有效负载3311、为0或1的字段装置类型33110、以及为2的字段命令数据类型33111的物理层帧在下文中被称为专有ack。

如结合图3所描述的，包含字段frm有效负载3311、为1的字段装置类型33110、以及为3或4或5或6或7或8的字段命令数据类型33111(除为0的字段numdata33112之外)的物理层帧在下文中被称为专有数据请求。

如结合图3所描述的，包含字段frm有效负载3311、为1的字段装置类型33110、为3或4或5或6或7或8的字段命令数据类型33111、以及为大于或等于一的值的字段numdata33112的物理层帧在下文中被称为专有数据包。

应当注意的是，物理层帧是根据lorawan加密的。每个传感器装置或致动器具有标识符deveui和appeui(也被称为joineui)、以及如在lorawan协议中所定义的工厂预编程的密钥appkey和netskey。

正如在传统的lora网络中，其中连接的对象必须执行连接到lora网络的过程以便能够在所述网络上通信，每个装置170a必须执行连接到lpwan网络105a的过程以便能够与计量中心160通信。

图7示意性地绘示了用于连接到lpwan网络105a以使计量中心160和装置170a能够通信的过程的实例。

在步骤701中，装置170a生成如结合图3和4b所描述的加入请求，并且以广播模式发送该加入请求。

装置170a范围内的每个计量中心160接收该加入请求，将该加入请求封装在符合dlms/cosem规范的帧中，并且向在步骤702中附接到计量中心160的中继集中器110传送因此形成的帧。

在步骤703中，附接到中继该加入请求的计量中心160的中继集中器110接收符合封装该加入请求的dlms/cosem规范的帧，并且向管理实体130重新传送所述帧。

在步骤704中，对于来自装置170a的相同加入请求，管理实体130因此可以接收符合dlms/cosem规范的多个帧。管理实体130必须决定装置170a必须与哪个计量中心160相关联。当单一计量中心160已经中继装置170a的加入请求时，管理实体130将该计量中心160与装置170a相关联。如果多个计量中心160已经中继装置170a的加入请求，则管理实体103选择这些计量中心160中的一个，并且将所选择的计量中心160与装置170a相关联。在一个实施例中，管理实体103在中继加入请求的计量中心160中随机地选择计量中心160。

在步骤705中，管理实体103生成意图用于装置170a的加入接受请求，将该请求封装在符合dlms/cosem规范的帧中，并且向附接到由管理实体103选择的计量中心160(被称为所选计量中心)的中继集中器110传送因此封装的请求。

在步骤706中，附接到所选计量中心160的中继集中器110接收包含该加入接受请求的、符合dlms/cosem规范的帧，并且向所选计量中心160重新传送所述帧。

在步骤707中，所选计量中心160接收包含该加入接受请求的、符合dlms/cosem规范的帧，抽取该加入接受请求，并且以单播模式向传感器170a传送该加入启用请求。

在步骤708中，装置170a接收该加入接受请求。

在该连接过程之后，装置170a仅与所选计量中心160通信。当装置170a是传感器时，如果由装置170a传输的数据触发警报，则经由附接到所选计量中心160的中继集中器110向管理服务器150传输由所选计量中心160生成的该警报。

在装置170b的情况下，连接过程几乎相同。然而，在这种情况下，当装置170b以modbus附接到计量中心160时，本地执行modbus类型的寻址(在计量中心160与一个或多个装置170b之间)。由此管理实体130知道连接到计量中心160的装置170b，计量中心160使得这些装置170b中的每一个被视为虚拟装置170b'。虚拟装置170b'是由计量中心160执行的软件，该软件实施每个功能并且仿效相应装置170b的行为。计量中心160接下来执行结合图7所描述的用于每个装置170b的连接过程的步骤701、702、707和708。在图7的连接过程中，装置170a被由计量中心160创建的虚拟装置170b'代替。在步骤704中，管理实体130因此只能接收一个符合用于来自虚拟装置170b'的加入请求的dlms/cosem规范的帧。因此，不存在计量中心160要与虚拟装置170b'相关联的任何选择。与虚拟装置170b'相关联的计量中心160必然是创建虚拟装置170b'的计量中心。执行连接过程使得计量中心160能够将每个虚拟装置170b'与相应的装置170b相匹配。

当装置170a是致动器时，来自管理服务器150的意图用于装置170a的每个专有命令传递通过所选计量中心160，并且传递通过附接到所选计量中心160的中继集中器110。

图8示意性地绘示了用于向致动器传送命令的过程的实例。

意图用于致动器的每个命令由管理服务器150生成。在图8的其余描述中，装置170a是致动器，称之为致动器170a。

在步骤801中，管理服务器150生成意图用于致动器170a(或相应的170b)的专有命令(或相应的modbus命令)。将该专有或modbus命令封装在http请求中并传送到管理实体130。

在步骤802中，管理实体130接收http请求，将专有(或相应的modbus)命令插入在符合dlms/cosem规范的帧中，并且向附接到选择用于致动器170a(或相应的170b)的计量中心160的中继集中器110传送该帧。

在步骤803中，中继集中器110接收符合dlms/cosem规范的帧，并且向所选计量中心160传送所述帧。

在步骤804中，所选计量中心160接收符合dlms/cosem规范的帧，并且向致动器170a(或相应的170b)传送专有(或相应的modbus)命令。

在步骤805中，致动器170a(或相应的170b)接收命令并且启动命令的执行过程。

在步骤806中，致动器170a(或相应的170b)生成专有ack(或相应的、根据modbus协议确认接收的帧，在下文中被称为modbusack)。将专有ack(或相应的modbusack)传送到与致动器170a(或相应的170b)相关联的所选计量中心160。

在步骤807中，计量中心160接收专有ack(或相应的modbusack)，将该专有ack(或相应的modbusack)插入在符合dlms/cosem规范的帧中，并向附接到所选计量中心160的中继集中器110传送所述帧。

在步骤808中，中继集中器110接收符合dlms/cosem规范的帧，并且向管理实体130重新传送所述帧。

在步骤809中，管理实体接收符合dlms/cosem规范的帧，将专有ack(或相应的modbusack)插入在http请求中，并且向管理服务器150传送该http请求。然后，管理服务器150知道，专有(或相应的modbus)命令已经由致动器170a或相应的170b)执行。

图9示意性地绘示了用于传送来自传感器的数据的过程的实例。

结合图9所描述的过程涉及传感器类型的装置170a，该装置在图9的其余描述中被称为传感器170a。该过程也可以应用于传感器类型的装置170b。

在步骤901中，与传感器170a相关联的计量中心160向传感器170a传送专有数据请求。

在步骤902中，传感器170a接收专有数据请求。

在步骤903中，传感器170a以专有数据包的形式向测量单元传送所需数据。

在步骤904，计量中心160接收专有数据包。

在步骤905中，计量中心160检查由所接收的数据表示的每个值与取决于所传送的数据类型的预定标准一致。如果每个值与预定标准一致，则计量中心160在步骤906中决定不触发警报。如果至少一个值与预定标准不一致，则计量中心在步骤907中决定触发警报。为此，在步骤907中，计量中心160生成表示警报的请求，并且向附接到计量中心160的中继集中器110传送符合dlms/cosem规范的帧中的该请求。在一个实施例中，表示警报的请求包含表示警报类型的信息。表示警报类型的信息给出例如引起警报的传感器类型。

在步骤908中，中继集中器110接收符合dlms/cosem规范的帧，并且向管理实体130重新传送该帧。

在步骤909中，管理实体130接收符合dlms/cosem规范的帧，将表示警报的请求插入在http请求中，并且向管理服务器150传送该http帧。

在第一实例中，传感器170a是温度传感器。在这种情况下，预定的标准是，由传感器170a测量(并且由计量中心160接收)的温度必须在-50摄氏度与+100摄氏度之间的数值范围之内。当不符合与温度值相关的该标准时，触发警报。在这种情况下，表示警报类型的信息是，警报已经由温度传感器传输的值触发。

在第二实例中，传感器170a是压力传感器。在这种情况下，预定的标准是，由传感器170a测量(并且由计量中心160接收)的压力必须不得大于1巴。当不符合与压力值相关的该标准时，触发警报。在这种情况下，表示警报类型的信息是，警报已经由压力传感器传输的值触发。

在接收到该警报之后，管理服务器可以例如通过向致动器发送命令来触发动作。

如果例如因为放置在lv电气设施旁边的温度传感器已经传输高于100摄氏度的温度值而触发了警报，则管理服务器向致动器传送命令以便切断对该设施的供电。

如果例如因为放置在lv电气设施旁边的温度传感器已经传输大于1巴的压力值而触发了警报，则管理服务器向致动器传送命令以便切断对该设施的供电。

在一个实施例中，不执行步骤901。传感器170a自己决定传送专有数据包，而不是被计量中心160邀请这样做。

在一个实施例中，仅当大于预定数量传感器的若干传感器170a向所述计量中心160传输不符合的预定标准的值时，计量中心160触发警报，该预定标准取决于所测量的数据的类型。

因此，结合图9所描述的过程示出了，并非所有由传感器170a传输的数据都由计量中心160传输。仅当必要时，也就是说当必须触发警报时，每个计量中心160传送与其接收的数据相关的信息。可以认为结合图9所描述的方法是警报传输方法。

应当注意的是，管理实体130和管理服务器150形成用于管理lv网络的系统。

在一个实施例中，管理实体130、管理服务器150以及任选的mdm服务器140集成在单一实体中。

在一个实施例中，通过已知方法使装置170a与计量中心160之间、计量中心160与中继集中器110之间、中继集中器110与管理实体130之间以及管理实体130与管理服务器150之间的通信安全。