能源舱通信方法、系统及电子设备与流程

1.本技术涉及能源舱通信技术领域，尤其涉及一种能源舱通信方法、系统及电子设备。


背景技术：

2.能源舱是一种面向园区冷、热、电、气等多种能源需求的轻量化组合式供能设备，能源舱内的控制中心可以对不同的能源舱子系统集中控制提高工作效率，现有的能源舱子系统与控制中心之间是点对点独立连接的，各种能源舱子系统通信接口形式不同，通信协议也不相同，控制中心难以支持所有通信方式，系统接入需要开发调试，不同通信协议需要互相映射，运行维护难度高；另外这种点对点连接模式也不能实现各能源舱子系统之间的跨网融合，制约了能源舱信息流动。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术的目的在于提出一种能源舱通信方法、系统及电子设备用以解决上述技术问题。
4.本技术的第一方面，提供了一种能源舱通信方法，应用于能源舱通信系统，所述能源舱通信系统包括：通信总线模块和并联到所述通信总线模块的多个外连系统；所述能源舱通信方法包括：所述通信总线模块接收源外连系统发出的源通信协议数据；从源通信协议数据中提取应用数据，按照自定义协议形成通用报文；将所述通用报文嵌入到所述源通信协议数据的数据段中，并转发至目标外连系统；其中，所述通用报文包括所述应用数据、起始符和结束符，所述起始符用于所述目标外连系统开始读取所述通用报文，所述结束符用于所述目标外连系统停止读取所述通用报文。
5.进一步地，嵌有所述通用报文的所述数据段长度小于最大限制长度。
6.进一步地，所述通用报文还包括长度域、控制域、源地址和目标地址，所述控制域用于标识所述源通信协议的类型，所述长度域用于统计所述应用数据的长度。
7.进一步地，所述能源舱通信方法还包括：根据每个所述外连系统的地址动态建立路由表。
8.进一步地，所述外连系统包括控制中心，所述路由表储存在所述控制中心。
9.进一步地，所述能源舱通信方法还包括：对所述外连系统进行描述建立相应的虚拟数字模型。
10.本技术的第二方面，提供了一种能源舱通信系统，包括通信总线模块和并联到所述通信总线模块的多个外连系统；其中，所述通信总线模块被配置为接收外连系统发出的源通信协议数据；从源通信协议数据中提取应用数据，按照自定义协议形成通用报文；将所述通用报文嵌入到所述源通信协议数据的数据段中，并转发至目标外连系统；其中，所述通用报文包括所述应用数据、起始符和结束符，所述起始符用于所述目标外连系统开始读取所述通用报文，所述结束符用于所述目标外连系统停止读取所述通用报文；所述外连系统
被配置为发出所述源通信协议数据和接收嵌有所述通用报文的所述源通信协议数据。
11.进一步地，所述外连系统包括第一能源舱子系统和控制中心，所述第一能源舱子系统包括并离网控制系统、风力发电控制系统、光伏发电控制系统、汽车充放电控制系统、储能控制系统、主要负荷控制系统、蓄冷蓄热控制系统和环境检测控制系统。
12.进一步地，所述通信总线模块上设有通信接口，所述通信接口包括rs485 接口、can接口和以太网接口。
13.本技术的第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如上第一方面所述的方法。
14.从上面所述可以看出，本技术提供了一种能源舱通信方法、系统及电子设备，通过将不同外连系统统一接入通信总线模块，通信总线模块进行数据转发，打破传统单一通信方式，实现系统集中通信；通过对源通信协议数据进行提取，按照自定义协议形成通用报文，通用报文中的应用数据可以被不同外连系统直接利用，不需要进行通信协议间的转化，打破了不同通信协议间信息传输壁垒；该能源舱通信方法、系统及电子设备，可以灵活接入外连系统，屏蔽底层通信差异化，实现了不同通信协议间互联互通，提高了能源舱工作效率，降低运行维护难度和成本。
附图说明
15.为了更清楚地说明本技术或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本技术实施例的一种能源舱通信方法的流程示意图；
17.图2为本技术实施例的一种能源舱通信系统的结构示意图；
18.图3为本技术实施例的另一种能源舱通信系统的结构示意图；
19.图4为本技术实施例的电子设备结构示意图。
具体实施方式
20.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本技术进一步详细说明。
21.需要说明的是，除非另外定义，本技术实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本技术实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
22.能源舱是一种面向园区冷、热、电、气等多种能源需求的轻量化组合式供能设备，
主要由舱外分布式发电系统、电动汽车充放电系统、储能系统、变配电系统等子系统的主体设备及舱内对应子系统的管控部分构成，此外能源舱也支持内置储能、储热、电制冷/热、小型燃气发电机等设备，可以实现多种能源柔性互联互补与智慧控制，是区域综合能源灵活供给、高效利用的代表性组合供能设备。
23.能源舱内的控制中心可以对不同的能源舱子系统集中控制提高工作效率，现有的各种能源舱子系统普遍采用独立设计，与控制中心的通信采用点对点方式，这种辐射式互联结构的通信方式，虽然便于管理，但当前不同能源舱子系统采用的通信方式不统一，控制中心难以支持所有通信方式，导致控制中心需要设计多种通信接口，接入时也伴随大量的调试工作，不同通信协议需要互相映射，运行维护成本高、难度大。
24.例如小型园区综合能源主要采用rs485线或以太网进行系统间信息通信，但rs485线和以太网并无法满足所有分布式能源系统的信息交互，例如汽车充放电系统采用的can总线方式通信。
25.此外，各类能源分属于不同的能源舱子系统，在网络侧实现数据的互联互通困难，各子系统间通信方式不统一，通信协议没有标准化，导致各个子系统之间的数据无法共享，不能实现各能源舱子系统之间的跨网融合，制约了能源舱信息流动。
26.在实现本技术的过程中发现，可以考虑采用总线拓扑结构将多种通信方式一体化，各能源舱子系统自适应通信接口集中通信，对于不同的通信协议数据提取通用报文解决通信协议没有标准化的问题，打通链路层实现平行通信。
27.以下，通过具体的实施例并结合图1-4来详细说明本技术的技术方案。
28.本技术的一些实施例中提供了一种能源舱通信方法，如图1所示，应用于能源舱通信系统，所述能源舱通信系统包括：通信总线模块和并联到所述通信总线模块的多个外连系统；所述能源舱通信方法包括以下步骤：
29.s1、所述通信总线模块接收源外连系统发出的源通信协议数据。
30.外连系统包括能源舱的控制中心和第一能源舱子系统，源外连系统发出数据信息，经由通信总线模块转发至目标外连系统，例如由第一能源舱子系统向控制中心传送数据信息、由控制中心向第一能源舱子系统传送数据信息或者第一能源舱子系统之间传送数据信息。
31.s2、从源通信协议数据中提取应用数据，按照自定义协议形成通用报文。
32.对不同的外连系统，通信协议可能不同，可以从源通信协议数据中提取出有效信息，有效信息即所述应用数据，再将应用数据按照自定义协议形成不同通信协议都可以识别利用的通用报文，通过形成通用报文保证了不同通信协议之间的平行通信。
33.自定义协议即预设格式，结构如表1所示，形成的通用报文包括起始符、长度域、控制域、源地址、目标地址、应用数据和结束符。
34.表1自定义协议结构表
[0035][0036]
起始符的长度为1个字节，默认设置为01010101，起始符用于目标外连系统开始读取通用报文。
[0037]
长度域的长度为2个字节，用于统计应用数据的长度。
[0038]
应用数据是源通信协议数据中需要传输的有效信息，长度为可变长度。
[0039]
结束符的长度为1个字节，默认设置为10101011，结束符用于目标外连系统停止读取通用报文。
[0040]
控制域用于标识所述源通信协议的类型，长度为2个字节，控制域结构如表2所示。
[0041]
表2控制域结构表
[0042][0043]
在一些实施例中，通用报文还可以包括附加信息，用于标识应用数据流转过程，所述附加信息结构如表3所示。
[0044]
表3附件信息结构表
[0045][0046]
s3、将所述通用报文嵌入到所述源通信协议数据的数据段中，并转发至目标外连系统。
[0047]
将通用报文嵌入到源通信协议数据中，不会对底层源通信协议造成破坏，源通信协议数据作为外层包裹通用报文转发给目标外连系统，可以被目标外连系统接收。
[0048]
嵌有所述通用报文的所述数据段长度小于数据段的最大限制长度，避免数据传输失败。
[0049]
目标外连系统识别起始符后进行通用报文读取，可以直接利用通用报文中的应用数据，不需要再进行通信协议的转换，完成不同外连系统间的数据传递。
[0050]
该能源舱通信方法通过将不同外连系统统一接入通信总线模块，通信总线模块进行数据转发，打破传统单一通信方式，实现系统集中通信；通过对源通信协议数据进行提取，按照自定义协议形成通用报文，通用报文中的传输信息可以被不同外连系统直接利用，不需要进行通信协议间的转化，打破了不同通信协议间信息传输壁垒；因为底层通信协议、接口差别很大，通过该能源舱通信方法，可以屏蔽底层通信的差异化，外连系统连接通信总线模块可以即插即用，更加灵活，不需要再进行调试和协议转换，实现了不同通信协议间互联互通，提高了能源舱工作效率，降低运行维护难度和成本。
[0051]
s4、根据每个所述外连系统的地址动态建立路由表。
[0052]
路由表储存在所述控制中心，通过比对路由表和通用协议中的源地址，可以明确应用数据的来源，因为外连系统与通信总线模块连接的位置并不是固定的，所以需要动态建立路由表，而第一能源舱子系统可以读取控制中心的路由表，获得其他外连系统的地址。
[0053]
在一些实施例中，能源舱通信系统还包括和控制中心无线连接的第二能源舱子系统，无线连接方式包括wi-fi通信、zigbee通信、lora通信、蓝牙通信、4g通信和5g通信中的一种或者多种。
[0054]
路由表中也包含第二能源舱子系统的地址，当第二能源舱子系统与接入通信总线模块的第一能源舱子系统之间相互传输信息时，需要读取路由表获取目标地址，以控制中心作为通信节点，将源通信协议在控制中心进行协议转换并转发到目标地址，实现信息传递，保障各外连系统在通信方面的高覆盖率和可靠性。
[0055]
s5、对所述外连系统进行描述建立相应的虚拟数字模型。
[0056]
采用“数字孪生”技术，在控制中心对各个能源舱子系统进行代理，所述虚拟数字模型与所述外连系统的状态保持一致，通过接收来自能源舱子系统的应用数据而实时演化，形成标准化、模块化、智能化的集成模型，实现实时监控各能源舱子系统的能源流和信息流流向。
[0057]
步骤s1至s4是在通信层解决不同通信协议间信息传输的问题，但有些能源舱子系统的通信协议是不可更改的，步骤s5通过在应用层建立虚拟数字模型，在控制中心上可以将不可更改协议的和可更改协议的能源舱子系统显示为统一的抽象协议数据；当第一能源舱子系统向不可更改协议的第三能源舱子系统传输信息时，需要先孪生出抽象协议数据，在通过控制中心配置转换成第三能源舱子系统可接收的通信协议，实现信息传递。
[0058]
该能源舱通信方法，打破不同通信协议间信息传输壁垒，实现各外连系统间跨网融合，互联互通，实现了不同通信方式之间信息共享，提高了能源舱工作效率，降低运行维护难度和成本。
[0059]
需要说明的是，本实施例的方法可以应用于分布式场景下，由多台设备相互配合来完成。在这种分布式场景的情况下，这多台设备中的一台设备可以只执行本技术实施例的方法中的某一个或多个步骤，这多台设备相互之间会进行交互以完成所述的方法。
[0060]
需要说明的是，上述对本技术的一些实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于上述实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
[0061]
基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本技术还提供了一种能源舱通信系统，如图2所示，包括通信总线模块和并联到所述通信总线模块的多个外连系统；其中，所述通信总线模块被配置为接收外连系统发出的源通信协议数据；从源通信协议数据中提取应用数据，按照自定义协议形成通用报文；将所述通用报文嵌入到所述源通信协议数据的数据段中，并转发至目标外连系统；其中，所述通用报文包括所述应用数据、起始符和结束符，所述起始符用于所述目标外连系统开始读取所述通用报文，所述结束符用于所述目标外连系统停止读取所述通用报文；所述外连系统被配置为发出所述源通信协议数据和接收嵌有所述通用报文的所述源通信协议数据。
[0062]
通过将不同外连系统统一接入通信总线模块，打破传统单一通信方式，实现系统集中平行通信，不同外连系统自适应通信接口，提高传递效率；也解决了能源舱现场连线复杂、工作效率低、占地面积大的问题；设置通信总线模块还可以保证对新增设备系统、新增接口类型接入的适配性，适应各种通信方式，降低运行维护成本，支持不同设备系统灵活组合、协同运行。
[0063]
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本
申请时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
[0064]
上述实施例的装置用于实现前述任一实施例中相应的能源舱通信系统，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
[0065]
在一些实施例中，如图3所示，所述外连系统包括第一能源舱子系统和控制中心，所述第一能源舱子系统包括并离网控制系统、风力发电控制系统、光伏发电控制系统、汽车充放电控制系统、储能控制系统、主要负荷控制系统、蓄冷蓄热控制系统和环境检测控制系统。
[0066]
传统的点对点通信只能实现控制中心和能源舱子系统间交互传递信息，例如能源舱子系统向控制中心发出能源监测信息，控制中心可以向能源舱子系统发出控制指令，如果不同能源舱子系统间需要传递信息，需要经过控制中心转发。
[0067]
通过设置通信总线模块和自定义协议，各个第一能源舱子系统之间可以直接交互传递信息，例如风力发电系统向光伏发电系统传输第一电能信息，光伏发电系统向风力发电系统传输第二电能信息，支持风力发电和光伏发电的协同运行，总体实现外连系统间互联互通。
[0068]
并离网控制系统是通过并离网控制器利用分布式控制技术对接入能源舱的各分布式电源进行运行模式的统一控制，保持能源舱能源输出一致性。
[0069]
风力发电控制系统与能源舱外风力发电机配合使用，能够将风机输出的直流电进行整流、逆变、汇流后接入交流母线。
[0070]
光伏发电控制系统可以控制光伏发电系统启停、电压调节、反孤岛保护、电能质量调整等，是并网系统能量转换的核心部件。
[0071]
汽车充放电控制系统是电动汽车与电网能量交互的控制开关，具有支持功率双向流动特性，内置的电力电子模块能够实现电动汽车负荷与配电网两侧之间高频隔离和电压变换。
[0072]
储能控制系统内置dc/dc变换模块和直流断路器等，可控制直流微网与储能单元进行大功率电能交互。
[0073]
主要负荷控制系统能够通过负荷监控或用电管理等手段，一方面实现园区重要负荷无感知不间断供电，另一方面完成削峰填谷需求响应，实现节能降耗、降本增效。
[0074]
蓄冷蓄热控制系统通过对制冷机组、电锅炉、蓄冷蓄热装置、换热装置、水泵、管路调节阀等设备进行控制，调整蓄冷蓄热与供冷供热的运行工况，利用峰谷电价差，在最经济的情况下给末端供冷或供热。
[0075]
在一些实施例中，所述通信总线模块设有所述通信总线模块上设有通信接口，通信接口用于与所述第一能源子系统连接，所述通信接口包括rs485接口、 can接口、modbus-bus接口和以太网接口。
[0076]
一般情况下，光伏发电控制系统采用rs485接口与通信总线模块连接，功能上支持读写；风力发电控制系统采用rs485接口与通信总线模块连接，功能上仅支持可读；汽车充放电控制系统采用太网接口或can接口与通信总线模块连接，功能上支持读写；储能控制系统采用以太网接口及光纤接口与通信总线模块连接，功能上支持读写；主要负荷控制系统采用以太网接口和rs485 接口线与通信总线模块连接，功能上支持读写。
[0077]
基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本技术还提供了一种电子
设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上任意一实施例所述的能源舱通信方法。
[0078]
图4示出了本实施例所提供的一种更为具体的电子设备硬件结构示意图，该设备可以包括：处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口 1040和总线1050。其特征在于处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030 和通信接口1040通过总线1050实现彼此之间在设备内部的通信连接。
[0079]
处理器1010可以采用通用的cpu(central processing unit，中央处理器)、微处理器、应用专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本说明书实施例所提供的技术方案。
[0080]
存储器1020可以采用rom(read only memory，只读存储器)、ram (randomaccess memory，随机存取存储器)、静态存储设备，动态存储设备等形式实现。存储器1020可以存储操作系统和其他应用程序，在通过软件或者固件来实现本说明书实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器1020中，并由处理器1010来调用执行。
[0081]
输入/输出接口1030用于连接输入/输出模块，以实现信息输入及输出。输入输出/模块可以作为组件配置在设备中(图中未示出)，也可以外接于设备以提供相应功能。其特征在于输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风、各类传感器等，输出设备可以包括显示器、扬声器、振动器、指示灯等。
[0082]
通信接口1040用于连接通信模块(图中未示出)，以实现本设备与其他设备的通信交互。其特征在于通信模块可以通过有线方式(例如usb、网线等) 实现通信，也可以通过无线方式(例如移动网络、wi-fi、蓝牙等)实现通信。
[0083]
总线1050包括一通路，在设备的各个组件(例如处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040)之间传输信息。
[0084]
需要说明的是，尽管上述设备仅示出了处理器1010、存储器1020、输入/ 输出接口1030、通信接口1040以及总线1050，但是在具体实施过程中，该设备还可以包括实现正常运行所必需的其他组件。此外，本领域的技术人员可以理解的是，上述设备中也可以仅包含实现本说明书实施例方案所必需的组件，而不必包含图中所示的全部组件。
[0085]
上述实施例的电子设备用于实现前述任一实施例中相应的能源舱通信方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
[0086]
基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本技术还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如上任一实施例所述的能源舱通信方法。
[0087]
本实施例的计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。
[0088]
上述实施例的存储介质存储的计算机指令用于使所述计算机执行如上任一实施例所述的能源舱通信方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
[0089]
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本技术的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本技术的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本技术实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
[0090]
另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本技术实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(ic)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本技术实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本技术实施例的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本技术的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本技术实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
[0091]
尽管已经结合了本技术的具体实施例对本技术进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态ram(dram))可以使用所讨论的实施例。
[0092]
本技术实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本技术实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。