基于物联网的新型配电系统通信方法及装置

1.本发明属于配电系统领域，涉及网络路由技术，具体是基于物联网的新型配电系统通信方法及装置。


背景技术：

2.配电系统包括用于将电源连接到负载而同时经由电路保护、故障隔离、电路重配置(通常用于为受困的负载侧客户恢复服务)以及系统恢复正常功能来保护配电基础设施并维护服务的技术。
3.配电系统需具备一定的通信能力；例如变压器监控设备在监测到变压器出现异常时需发送报警信息；线路监测设备在线路漏电以及短路时需发送报警信息；以及其他故障保护设备需发送的报警信息；另一方面，配电系统的管理和控制，例如在中压馈线/配电线上控制至用户的电源/变电站的电力分配过程中，均需通过不同配电系统设备之间的通信完成。
4.而目前配电系统的通信往往存在点对点通信成本较高以及通信网络路由过于复杂的问题；
5.为此，提出基于物联网的新型配电系统通信方法及装置。


技术实现要素：

6.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出基于物联网的新型配电系统通信方法及装置，该基于物联网的新型配电系统通信方法及装置通过将配电系统划分为若干区域，在每个区域安置一个信号收发器；每个区域内的设备发送的信息均由信号收发器收集；设备之间的通信通过信号收发器的转发完成；进一步的通过设计路由信息表，保证了设备间的通信只需计算一次路由信息，解决了传统通信方法中每次通信均需要重新计算路由的高计算成本的问题。
7.为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出基于物联网的新型配电系统通信装置，包括数据收集模块、数据传输模块、路由计算模块；
8.所述数据收集模块主要用于收集配电设备待发送的数据；
9.将配电系统划分为若干个通信区域；每个区域配置一台信号收发器，所述信号收发器即为数据收集模块；
10.所述数据传输模块主要用于将信号收发器发送的信息传输至信息接收设备；
11.所述数据传输模块为所有信号收发器组成的局域网；每个信号收发器均作为信息传输的中继器；在接收到由其他信号收发器发送的信息时，首先从区域设备表中查找信息的接收设备的物理地址，若查询到，则直接以无线信号方式将信息发送至对应的接收设备；否则，将信息转发至其他的信号收发器；
12.所述路由计算模块主要用于为每次设备间的通信计算出可行的路由信息。
13.根据本发明的第二方面的实施例提出基于物联网的新型配电系统通信方法，包括
以下步骤：
14.步骤s1：配电系统设备将数据包发送至本区域的信号收发器；所述数据包包括需发送的信息、发送设备物理地址以及接收设备物理地址；
15.步骤s2：本区域信号收发器接收到数据包后，检查区域设备表是否存在接收设备物理地址，若存在，直接将数据包发送至接收设备；否则，检查路由信息表中是否存在到达接收设备物理地址的路由信息；若存在，则将数据包发送至所述路由信息记录的下一跳信号收发器；否则，转至步骤s3；
16.步骤s3：信号收发器将接收设备的物理地址广播至与其相连的所有信号收发器；将发送接收设备的物理地址的信号收发器标记为上一跳信号收发器；
17.步骤s4：每个接收到接收设备的物理地址的信号收发器检查自身的区域设备表；若接收设备的物理地址在区域设备表中，转至步骤s5；否则继续检查自身的路由信息表，若路由信息表中存在到达接收设备物理地址的路由信息，转至步骤s5；否则转至步骤s3；
18.步骤s5：发送路由成功信号至上一跳信号收发器；所述路由成功信号包括表示已成功找到到达接收设备的路由的标志以及接收设备的物理地址；
19.步骤s6：上一跳信号收发器接收到路由成功信号后，将发送路由成功信号的信号收发器作为下一跳信号收发器；并将接收设备的物理地址与下一跳信号收发器作为路由信息，保存至路由信息表中；
20.步骤s7：重复s5-s6，直至上一跳信号收发器为发送设备。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
22.本发明通过将配电系统划分为若干区域，在每个区域安置一个信号收发器；每个区域内的设备发送的信息均由信号收发器收集；设备之间的通信通过信号收发器的转发完成；进一步的通过设计路由信息表，保证了设备间的通信只需计算一次路由信息，解决了传统通信方法中每次通信均需要重新计算路由的高计算成本的问题。
附图说明
23.图1为本发明的原理图；
24.图2为本发明的流程图。
具体实施方式
25.下面将结合实施例对本发明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它实施例，都属于本发明保护的范围。
26.如图1所示，基于物联网的新型配电系统通信装置，包括数据收集模块、数据传输模块、路由计算模块；
27.其中，所述数据收集模块主要用于收集配电设备待发送的数据；
28.可以理解的是，配电系统需具备一定的通信能力；例如变压器监控设备在监测到变压器出现异常时发送需发送报警信息；线路监设备在线路漏电以及短路时需发送报警信息；以及其他故障保护设备需发送的报警信息；另一方面，配电系统的管理和控制，例如在
中压馈线/配电线上控制至用户的电源/变电站的电力分配过程中，均需通过不同配电系统设备之间的通信完成；
29.在一个优选的实施例中，为每个需要通信的配电系统设备安装一个信号收发器；所述信号收发器即为数据收集模块；且所述信号收发器实时将配电系统设备需要发送的信息以电信号的方式发送出去；所述信号收发器即具有收发无线信号的功能，也具有收发有线信号的功能；所述有线信号为电信号；
30.可以理解的是，为了保证通信发送方以及接收方的准确性，每台配电系统设备以及信号收发器均具有一个唯一的物理地址；所述物理地址可以在配电系统设备和信号收发器生产时标记或在配电系统设备安装时生成；
31.在另一个优选的实施例中，考虑到配电系统设备的数量庞大，为了减少信号收发器的使用成本；将配电系统划分为若干个通信区域；每个区域配置一台信号收发器，所述信号收发器即为数据收集模块；
32.每台配电系统设备与所在区域的信号收发器以无线网络方式连接；在每个区域中的配电系统设备产生需要发送的信息时，将信息发送至该区域的信号收发器；所述信息除了通知内容外还需带有发送设备物理地址以及接收设备物理地址；
33.每个时间周期t内，每个信号收发器将此周期接收的信息以电信号的方式发送至对应接收设备物理地址；所述时间周期t根据实际经验设置；
34.进一步的，每个信号收发器还具有存储功能；所述存储功能存储的信息包括：到达每个接收设备的路由信息以及所在区域内的所有配电系统设备的物理地址；其中，到达每个接收设备的路由信息使用路由信息表保存，所在区域内的所有配电系统设备的物理地址使用区域设备表保存；所述路由信息可以为到达接收设备的下一跳信号收发器的物理地址；
35.其中，所述数据传输模块主要用于将信号收发器发送的信息传输至信息接收设备；
36.可以理解的是，由于无线信号具有随着距离的扩大而逐渐衰弱的特点，以及无线信号采用广播的方式具有数据泄露的风险；因此，各个信号收发器之间采用有线方式连接；
37.进一步的，由于配电系统设备数量庞大，无法完成每个配电系统设备之间的点对点的连接；因此大多数配电系统设备的通信过程中，需要其他信号收发器将通信信息进行转发；
38.在一个优选的实施例中，所述数据传输模块为所有信号收发器组成的局域网；每个信号收发器均作为信息传输的中继器；在接收到由其他信号收发器发送的信息时，首先从区域设备表中查找信息的接收设备的物理地址，若查询到，则直接以无线信号方式将信息发送至对应的接收设备；否则，将信息转发至其他的信号收发器；
39.其中，所述路由计算模块主要用于为每次设备间的通信计算出可行的路由信息；
40.可以理解的是，配电系统的设备在安装成功后，便不会移动位置；即在一般情况下，每个配电系统的设备会一直工作于同一个区域内；因此每次配电系统设备之间的通信可采用固定的一条路由；
41.进一步的，配电系统设备数量是有限的；在一个优选的实施例中，每个信号收发器均配置有大容量的路由信息表；所述大容量为存储到达所有配电系统设备的路由信息所需
的容量；
42.在一个优选的实施例中，所述路由计算模块为每次设备间的通信计算可行的路由信息包括以下步骤：
43.步骤s1：配电系统设备将数据包发送至本区域的信号收发器；所述数据包包括需发送的信息、发送设备物理地址以及接收设备物理地址；
44.步骤s2：本区域信号收发器接收到数据包后，检查区域设备表是否存在接收设备物理地址，若存在，直接将数据包发送至接收设备；否则，检查路由信息表中是否存在到达接收设备物理地址的路由信息；若存在，则将数据包发送至所述路由信息记录的下一跳信号收发器；否则，转至步骤s3；
45.步骤s3：信号收发器将接收设备的物理地址广播至与其相连的所有信号收发器；将发送接收设备的物理地址的信号收发器标记为上一跳信号收发器；
46.步骤s4：每个接收到接收设备的物理地址的信号收发器检查自身的区域设备表；若接收设备的物理地址在区域设备表中，并转至步骤s5；否则继续检查自身的路由信息表，若路由信息表中存在到达接收设备物理地址的路由信息，转至步骤s5；否则转至步骤s3；
47.步骤s5：发送路由成功信号至上一跳信号收发器；所述路由成功信号包括表示已成功找到到达接收设备的路由的标志以及接收设备的物理地址；
48.步骤s6：上一跳信号收发器接收到路由成功信号后，将发送路由成功信号的信号收发器作为下一跳信号收发器；并将接收设备的物理地址与下一跳信号收发器作为路由信息，保存至路由信息表中；
49.步骤s7：重复s5-s6，直至上一跳信号收发器为发送设备；
50.可以理解的是，所述路由信息在计算完成后，即可形成一条完整的路由；发送设备按计算出的路由信息，将数据包发送至接收设备物理地址对应的下一跳信号收发器；后续的信号收发器将数据包发送至各自的路由信息表中保存的下一跳信号收发器，直至将数据包发送至接收设备；
51.在另一个优选的实施例中，由于信号收发器的物理地址也是固定的；可先查找接收设备所在区域的信号收发器的物理地址；再将信号收发器的物理地址作为接收设备的物理地址，计算并保存路由信息；可以理解的是，在此实施例中，通过保存到达信号收发器的路由信息，可大幅度降低路由信息表的大小。
52.如图2所示，基于物联网的新型配电系统通信方法，包括以下步骤：
53.步骤s1：配电系统设备将数据包发送至本区域的信号收发器；所述数据包包括需发送的信息、发送设备物理地址以及接收设备物理地址；
54.步骤s2：本区域信号收发器接收到数据包后，检查区域设备表是否存在接收设备物理地址，若存在，直接将数据包发送至接收设备；否则，检查路由信息表中是否存在到达接收设备物理地址的路由信息；若存在，则将数据包发送至所述路由信息记录的下一跳信号收发器；否则，转至步骤s3；
55.步骤s3：信号收发器将接收设备的物理地址广播至与其相连的所有信号收发器；将发送接收设备的物理地址的信号收发器标记为上一跳信号收发器；
56.步骤s4：每个接收到接收设备的物理地址的信号收发器检查自身的区域设备表；若接收设备的物理地址在区域设备表中，转至步骤s5；否则继续检查自身的路由信息表，若
路由信息表中存在到达接收设备物理地址的路由信息，转至步骤s5；否则转至步骤s3；
57.步骤s5：发送路由成功信号至上一跳信号收发器；所述路由成功信号包括表示已成功找到到达接收设备的路由的标志以及接收设备的物理地址；
58.步骤s6：上一跳信号收发器接收到路由成功信号后，将发送路由成功信号的信号收发器作为下一跳信号收发器；并将接收设备的物理地址与下一跳信号收发器作为路由信息，保存至路由信息表中；
59.步骤s7：重复s5-s6，直至上一跳信号收发器为发送设备。
60.上述公式均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者大量数据模拟获得。
61.以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，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法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。