专利名称：配电网光无线通信方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种配电网光无线通信方法和系统，属于电力系统电力配电网通信技 术领域。
背景技术：
随着电力配电网通信技术的发展和演化，申请人发现，单纯依赖光缆通信来解决 配电网内的通信需求代价太大，一些地区，如农村、城乡结合部，地形复杂、建筑分散，现场 条件差，无法通过敷设光缆的方式来进行配电网通信，中国专利200810300336. 4公开了一 种电力远程抄表通信方法和装置以及数据汇聚设备，可将一个区域内的电能量数据收集起 来后再传输，改变了现有单一点对点光纤直接连到用户家里的数据传输方式，降低了远程 抄表的成本，但是在申请人使用中发现，这一专利仍然需要依赖较多的光缆敷设来解决网 络通信问题，成本较高，现场的网络建设和通信设置复杂。发明内容
本发明的目的在于，提供一种配电网光无线通信方法和系统。降低通信成本，扩大 使用范围，操作更加方便。
本发明的技术方案。配电网光无线通信方法，采用配电网光无线通信装置和配电 网无线通信装置对一个区域的电力数据进行采集和传输，配电网光无线通信装置和配电网 无线通信装置将电力数据采集后，通过无线传输将该区域的所有数据集中到配电网光无线 通信装置上，配电网光无线通信装置将汇聚的数据通过光传输模块传输到配电网数据中 心。
上述的配电网光无线通信方法，配电网光无线通信装置的控制芯片连接FPGA模 块，通过FPGA模块分别进行数据采集、无线通信和光传输模块的发送控制。
上述的配电网光无线通信方法，无线通信模块采用Zigbee无线通信模块。
配电网光无线通信系统，包括下述装置，配电网无线通信装置，用于对电力数据的采集和无线传输，将采集的电力数据传输到 配电网光无线通信装置；配电网光无线通信装置，用于对电力数据的采集和光传输，将采集和无线传输收到的 电力数据通过光传输模块传输到配电网数据中心。
上述的配电网光无线通信系统，配电网无线通信装置构造包括控制芯片，控制芯 片连接FPGA模块，FPGA模块分别连接无线通信模块和数据采集模块。
上述的配电网光无线通信系统，所述数据采集模块连接RJ45接口、RS232接口或/ 和485接口。
上述的配电网光无线通信系统，配电网光无线通信装置构造包括控制芯片，控制 芯片连接FPGA模块，FPGA模块分别连接无线通信模块、数据采集模块和光传输模块，光传 输模块通过光缆连接配电网数据中心。3
上述的配电网光无线通信系统，所述光传输模块采用无源光网络模块。
同现有技术相比，本发明的结构更加简单，降低了生产成本，配电网光无线通信装 置和配电网无线通信装置的结构相似，只是在配电网光无线通信装置内多了一个光传输模 块，生产更加方便。采用以FPGA技术后，能根据现场情况自行调整控制程序，无线模块的工 作模式，轮询周期等参数，并能控制无线模块的发送功率，从而更能适应配电网复杂的现场 环境，而且通过对光源的控制，使得该设备的工作情况和光缆运行情况可以上送至控制中 心，达到了在线监测和故障告警的目的，因而能大幅缩短故障的恢复时间，降低配电通信网 的运行成本，在每个覆盖区域只需要从数据中心敷设1根光缆至配电网光无线通信装置即 可。无线通信模块采用Zigbee无线通信模块，能够将无线信号覆盖半径从原来的0. 5公里 提高到近3. 5公里，且能绕开部分建筑物，特别适应城区楼房密集环境。
附图1为本发明的结构示意图；附图2为配电网光无线通信装置的结构示意图； 附图3为配电网无线通信装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明的实施例。配电网光无线通信系统，如图1所示，包括下述装置，配电网无线通信装置2，用于对电力数据的采集和无线传输，将采集的电力数据传输到 配电网光无线通信装置1。
配电网光无线通信装置1，用于对电力数据的采集和光传输，将采集和无线传输收 到的电力数据通过光传输模块传输到配电网数据中心3。
如图2所示，配电网无线通信装置2构造包括控制芯片4，控制芯片4连接FPGA 模块5，FPGA模块5分别连接无线通信模块6和数据采集模块7。无线通信模块6采 用Zigbee无线通信模块，型号为加利福利亚东部实验室生产的ZICMM10P0-KIT2-1， ZICMM10P2-KIT1-1 JiMlEEE 802. 15. 4，无线通信模块6连接智能多向天线10，能自适应 调整天线的发射角度、扇区和强度。数据采集模块7分别连接RJ45接口 8、RS232接口或/ 和485接口 9，本实施例中，RS232接口和485接口集成在一个模块内，也可根据需要分别连 接。RJ45接口 8、RS232接口或/和485接口 9用于电力数据的采集。图中MCU表示微机 控制单元，用于协议转换、数据控制和现场总线功能。
如图3所示，配电网光无线通信装置1构造包括控制芯片4，控制芯片4连接FPGA 模块5，FPGA模块5分别连接无线通信模块6、数据采集模块7和光传输模块11，光传输模 块11通过光缆连接配电网数据中心3。本实施例中，光传输模块11采用具备数据汇聚功 能的光网络模块(CP0N光模块)，能支持单芯数据收发及双口备份功能，中继能力强，带宽可 达100M以上，传输距离远，并能与其他A型机光口互联，完成自动路由表的链接，这样的可 以使得该设备具备自动路由寻址功能，在某一条光纤断线或模块故障的情况下，通信也不 会中断。
配电网光无线通信装置1和配电网无线通信装置2大部分选择的模块、芯片相同， 可以统一产品的规格，方便生产和更换，还能减小生产库存，降低了生产和维修成本。控制芯片4采用Altera公司生产的StratixII器件，一方面可以提高设备的运算速率，缩短响 应时间，同时能简化设备的结构，降低功耗，这些设计均为适应配网室外运行的需求，提高 设备室外稳定运行的时间和降低设备功耗，同时可以直接根据现场实际情况进行程序编写 和调整。
主要模块的功能表述如下1、数据采集模块7负责定时采集RJ45/RS232/485接口输入的数据，并将数据通过总线 送入控制芯片4的数据存储器，采用多个数据接口，能够很好的兼容现有电力设备；2、无线通信模块6，负责将无线模块接收的数据转换为RS232数据后再通过接口转换 接入总线；3、控制芯片4，负责进行数据处理和消息处理，发送各种控制指令，指挥其他模块协同 完成数据收发功能；4、光传输模块11，负责将控制芯片4数据存储器中的数据进行发送，并向上发送光源 信号，负责接收配电网数据中心3下发的各种数据、控制指令，并将数据进行光电转换后读 入数据总线。
5、整个装置配置一条千兆数据总线。
6、FPGA模块5将无线通信模块6上送的数据打包转换后发送至光传输模块11制 定的存储模块，同时能将串口 /RJ45 口采集的数据转后后发送至光传输模块11，并根据无 线通信模块6采集的信号自适应选择无线信号强弱来建立路由表，并根据路由表进行有序 控制发送路径，包括轮询、建立链接、断开链接、匹配等。同时，设备的温度控制、湿度控制信 号也经过FPGA模块5和控制芯片4判断后放入光传输模块11。FPGA模块5还可以对光 传输单元的两个通路信号进行判定，从而选择功能正常的路由进行数据发送，并按照定时 器发送的信号周期性地发送控制信号至光源模块，以控制光源模块向中心站发送测试光信 号。
整个系统工作原理如下配电网光无线通信方法，采用配电网光无线通信装置1和配电网无线通信装置2对一 个区域的电力数据进行采集和传输，配电网光无线通信装置1和配电网无线通信装置2将 电力数据采集后，通过无线传输将该区域的所有数据集中到配电网光无线通信装置1上， 配电网光无线通信装置1将汇聚的数据通过光传输模块11传输到配电网数据中心3。控制 芯片4通过FPGA模块5分别进行数据采集、无线通信和光传输模块11的发送控制。
其中，配电网光无线通信装置1通过FPGA模块5能将串口 /RJ45 口采集的数据转 后后发送至光传输模块11，并根据无线模块采集的信号自适应选择无线信号强弱来建立路 由表，根据路由表进行有序控制发送路径，包括轮询、建立链接、断开链接、匹配等，同时，设 备的温度控制、湿度控制信号也经过控制芯片4判断后放入光光传输模块11。FPGA模块5 可以对光传输单元的两个通路信号进行判定，从而选择功能正常的路由进行数据发送，并 按照定时器发送的信号周期性地发送控制信号至光源模块，以控制光源模块向中心站发送 测试光信号。于此同时，中央控制单元还根据路由表的优先等级将其他1机型的存储器中 的数据定期接入本机中，形成数据备份。
无线传输通过Zigbee无线通信模块6，无线通信模块6连接智能多向天线10，能 自适应调整天线的发射角度、扇区和强度，经试验，Zigbee无线通信模块的无线发射距离近3. 5公里，且能绕开部分建筑物，极大的提高了本系统的覆盖范围，进一步的降低了整个配 电网的通信成本。
权利要求
1.一种配电网光无线通信方法，其特征在于采用配电网光无线通信装置和配电网无 线通信装置对一个区域的电力数据进行采集和传输，配电网光无线通信装置和配电网无线 通信装置将电力数据采集后，通过无线传输将该区域的所有数据集中到配电网光无线通信 装置上，配电网光无线通信装置将汇聚的数据通过光传输模块传输到配电网数据中心。
2.根据权利要求1所述的配电网光无线通信方法，其特征在于配电网光无线通信装 置的控制芯片连接FPGA模块，通过FPGA模块分别进行数据采集、无线通信和光传输模块的 发送控制。
3.根据权利要求1所述的配电网光无线通信方法，其特征在于无线通信模块采用 Zigbee无线通信模块。
4.一种配电网光无线通信系统，其特征在于包括下述装置，配电网无线通信装置，用于对电力数据的采集和无线传输，将采集的电力数据传输到 配电网光无线通信装置；配电网光无线通信装置，用于对电力数据的采集和光传输，将采集和无线传输收到的 电力数据通过光传输模块传输到配电网数据中心。
5.根据权利要求4所述的配电网光无线通信系统，其特征在于配电网无线通信装置 构造包括控制芯片，控制芯片连接FPGA模块，FPGA模块分别连接无线通信模块和数据采集 模块。
6.根据权利要求5所述的配电网光无线通信系统，其特征在于所述数据采集模块连 接RJ45接口、RS232接口或/和485接口。
7.根据权利要求4所述的配电网光无线通信系统，其特征在于配电网光无线通信装 置构造包括控制芯片，控制芯片连接FPGA模块，FPGA模块分别连接无线通信模块、数据采 集模块和光传输模块，光传输模块通过光缆连接配电网数据中心。
全文摘要
本发明公开了一种配电网光无线通信方法和系统，其特征在于采用配电网光无线通信装置和配电网无线通信装置对一个区域的电力数据进行采集和传输，配电网光无线通信装置和配电网无线通信装置将电力数据采集后，通过无线传输将该区域的所有数据集中到配电网光无线通信装置上，配电网光无线通信装置将汇聚的数据通过光传输模块传输到配电网数据中心。本发明的结构更加简单，降低了生产成本，采用以FPGA技术后，能根据现场情况自行调整控制程序，无线模块的工作模式，轮询周期等参数，设备的工作情况和光缆运行情况可以上送至控制中心，达到了在线监测和故障告警的目的，因而能大幅缩短故障的恢复时间，降低配电通信网的运行成本。
文档编号G08C23/04GK102044910SQ20101053806
公开日2011年5月4日 申请日期2010年11月9日 优先权日2010年11月9日
发明者陈攀, 黄放 申请人:广西新海通信科技有限公司, 陈攀