CN109215330B - 一种停电上报***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种停电上报***及方法，进行基于电力线载波和微功率无线双模通信方式的主节点和从节点组网，针对用电信息采集***中电能表用户停电上报不稳定的问题，提供可靠的双模异构混合组网机制，保证停电上报功能的可靠性。本发明采用双模异构混合组网机制，具备多路径多选功能，不依赖于某条路径，在电力线和无线之间可异构组网，具备实时动态组网的特性，一旦本路径通信失败，立即切换到备选路径进行通信；有效地解决了电力用电信息采集***内，电能表用户停电异常告警漏报的问题，实现了停电用户精准定位与告警提示，改变过去用户停电故障被动抢修的局面，变被动抢修为主动抢修，提高抢修效率，提升服务质量。

Description

一种停电上报***及方法

技术领域

本发明属于电力用电信息采集技术领域，具体涉及一种停电上报***及方法。

背景技术

目前的用电信息采集***建设过程中，采用的通信方式为电力线载波或微功率无线通信，这两个方案都存在着明显的弊端，低压电力线路的通信环境恶劣，载波通信容易受电网阻抗变化、噪声、谐波等影响，造成通信不可靠，日采集成功率平均为97％；微功率无线通信受传输距离、建筑物阻挡、无线干扰等原因影响，日采集成功率平均也98％以下。在载波和微功率无线单信道的通信方式下，用户停电上报的成功率不能满足目前的业务需求。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明提供一种停电上报方法，解决了在载波和微功率无线单信道的通信方式下，用户停电上报的成功率不能满足目前的业务需求的问题。

为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：

一种停电上报方法，包括以下步骤：

1)子节点检测到停电发生，将停电信息基于双模异构组网架构发送至主节点，主节点接收到子节点的停电信息后，将停电信息转换成对应的电能表地址信息，所述双模异构组网架构为电力线载波信道和微功率无线信道之间进行异构组网，通信节点之间按照预设的多路径路由进行通信，当前路径无法通信时，切换到备选路径进行通信；

2)主节点基于电能表地址信息组织停电报文并将停电报文转发给集中器MCU；

3)集中器MCU对主节点转发的停电报文进行判断，转换成与主站之间通信的协议报文并将协议报文上报给主站，完成停电上报。

一种停电上报***，包括主站、集中器和子节点，其中：

集中器包括集中器MCU和主节点，集中器MCU包括停电上报模块，停电上报模块用于对主节点转发的停电报文进行判断，转换成与主站之间通信的协议报文并将协议报文上报给主站，完成停电上报；主节点包括转换上报模块，转换上报模块用于接收到子节点的停电信息后，将停电信息转换成对应的电能表地址信息，基于电能表地址信息组织停电报文并将停电报文转发给集中器MCU；

主站包括接收模块，用于接收集中器MCU上报的协议报文；

子节点用于检测停电发生，将停电信息基于双模异构组网架构发送至主节点；所述双模异构组网架构为电力线载波信道和微功率无线信道之间进行异构组网，通信节点之间按照预设的多路径路由进行通信，当前路径无法通信时，切换到备选路径进行通信。

本发明具有的有益效果：本发明提供一种停电上报方法，解决了在载波和微功率无线单信道的通信方式下，用户停电上报的成功率不能满足目前的业务需求的问题。本发明采用高速载波和微功率无线双模通信进行双模异构混合组网，有效地解决了目前用电信息采集***中用户停电漏报的问题，极大提高了停电上报的准确性，为供电公司运维人员及早发现用户停电问题以及解决问题提供有效的依据。

附图说明

图1为本发明实施例中的停电上报方法流程图；

图2为本发明实施例的多路径路由示意图；

图3为本发明实施例的电力线载波和微功率无线双模异构组网架构图；

图4为本发明实施例的双模网络停电上报路径示意图；虚线圆圈为停电子节点，实线为未停电子节点；

图5为本发明实施例的停电位图置位表；

图6为本发明实施例的通信关系矩阵表生成流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1：

一种停电上报方法，具体包括以下步骤：

1)子节点检测到电源供电异常，将停电信息基于双模异构组网架构发送至主节点，主节点接收到子节点的停电信息后，将停电信息转换成对应的电能表地址信息，所述双模异构组网架构为电力线载波信道和微功率无线信道之间进行异构组网，通信节点之间按照预设的多路径路由进行通信，当前路径无法通信时，切换到备选路径进行通信；

2)主节点基于电能表地址信息组织停电报文并将停电报文转发给集中器MCU；

3)集中器MCU对主节点转发的停电报文进行判断，转换成与主站之间通信的协议报文并将协议报文上报给主站，完成停电上报。主站接收用户停电事件。

实施例2

所述步骤1)之前还包括主节点和子节点的组网，具体为：主站向集中器下发子节点对应的电能表地址信息(档案信息)，集中器读取集中器上主节点的电能表地址信息(档案信息)并与主站下发的电能表地址信息(档案信息)进行比对，比对完成后根据电能表地址信息(档案信息)进行主节点和子节点的组网，如图1所示。

所述双模异构组网架构如图2和图3所示，所述子节点中包含中继子节点，中继子节点作为子节点用于将电能表数据(本实施例中即停电信息)发送给主节点，作为中继为主节点和子节点提供通信的中继路径；所述步骤1)中基于双模异构组网架构发送停电信息具体为：如图4所示，停电子节点采用本地广播方式通过微功率无线信道发送停电信息，如果上级中继子节点停电(虚线)，则上级中继子节点通过微功率无线信道发送停电信息；如果上级中继子节点未停电(实线)，则上级中继子节点通过电力线载波信道(高速载波)发送停电信息。图3中实线代表电力线载波通信(高速载波)，虚线表示微功率无线通信；

所述步骤1)中停电信息为停电位图置位表，所述停电位图置位表如图5所示，根据子节点的个数计算停电位图置位表的大小，并为每个子节点划分具体的位图位置，例如子节点数为200，按照1个字节8bit可表示8个子节点，200个子节点位图大小为25字节，未停电时，子节点对应的位图为0，如果有子节点停电，停电子节点对应的位图置1，得到停电位图置位表，所述步骤1)的具体步骤包括:

11)子节点停电，停电子节点对应的位图置1，随机等待时间t1，将停电位图置位表发送给其它子节点；

12)停电位图置位表发出之后，接收到停电位图置位表的子节点等待时间t2，进行停电位图置位表汇集整理，将数次接收的停电位图置位表进行比对，采用逻辑关系“或”生成最新的停电位图置位表上报给主节点；例如，该子节点第一次收到停电位图置位表为00000001，第二次停电位图置位表为00000010，则该子节点形成00000011新的停电位图置位表；

13)主节点接收到停电位图置位表后，等待一定时间t3，t3为t2的倍数，将t3时间段内数次接收的停电位图置位表进行比对，采用逻辑关系“或”生成最终的停电位图置位表，将停电位图置位表转换成对应的电能表地址信息。

所述随机等待时间t1为毫秒级，等待时间t2为秒级，根据路由的级数进行计算，路由增加1级等待时间增加1秒。

通信节点之间按照预设的多路径路由进行通信，当前路径无法通信时，切换到备选路径进行通信的具体方法为：主节点和子节点之间形成通信节点之间的通信关系矩阵表，根据通信关系矩阵表计算得到所有的通信路径，并对所有通信路径根据通信质量进行排序得到最佳路径，通信节点之间根据最佳路径进行通信，当前路径无法通信时，按通信质量从高到低的顺序切换到备选路径进行通信。

如图6所示，得到最佳路径具体步骤为：

21)主节点从组网子节点中指定节点之间进行电力线载波信道和微功率无线信道通信测试；

22)子节点接收到主节点或者中继子节点的通信测试的数据后对测试数据进行回码；

23)主节点收到测试回码后，由主节点填写通信关系子矩阵表，判断所有节点在通信关系子矩阵表中的通信信息是否完成，如果完成则更新节点通信关系矩阵表，根据通信关系矩阵表得到通信路径，其中，通信关系子矩阵表中的通信信息包括本节点与相邻节点间通信测试次数、电力线载波通信上下行成功率、微功率无线通信上下行成功率和无线通信信号强度信息，通信关系矩阵表为所有通信关系子矩阵表的信息汇总；

24)主节点从通信关系矩阵表中挑选相同测试次数且通信成功率最高的通信路径作为最佳路径。

实施例3：

一种停电上报***，包括主站、集中器和子节点，主站用于对集中器发送请求数据帧、展示集中器返回的应答帧，同时接收并展示集中器主动上报的数据帧；

集中器包括集中器微控制单元(Micro Control Unit，MCU)和主节点，集中器MCU用于采集子节点的数据并进行数据存储、处理和转发；主节点包括集中器本体上配置的电力线载波和微功率无线双模通信模块和处理器模块，用于与子节点组成通信网络，接收子节点数据转发给集中器MCU，管理通信路由；

子节点包括电能表本体上配置的电力线载波和微功率无线双模通信模块和处理器模块，用于将电能表的数据(本实施例中即停电信息)传输给主节点。

本实施例中具体为：

主站用于向集中器下发子节点对应的电能表地址信息；

集中器包括集中器MCU和主节点，集中器MCU包括停电上报模块，停电上报模块用于对主节点转发的停电报文进行判断，转换成与主站之间通信的协议报文并将协议报文上报给主站，完成停电上报；主节点包括转换上报模块，转换上报模块用于接收到子节点的停电信息后，将停电信息转换成对应的电能表地址信息，基于电能表地址信息组织停电报文并将停电报文转发给集中器MCU；

主站包括接收模块，用于接收集中器MCU上报的协议报文；

子节点用于检测停电发生，将停电信息基于双模异构组网架构发送至主节点；所述双模异构组网架构为电力线载波信道和微功率无线信道之间进行异构组网，通信节点之间按照预设的多路径路由进行通信，当前路径无法通信时，切换到备选路径进行通信。

主站还包括下发模块，用于向集中器下发子节点对应的电能表地址信息；集中器MCU还包括信息对比模块，用于读取集中器上主节点的电能表地址信息并与主站下发的电能表地址信息进行比对；主节点还包括组网模块，用于根据电能表地址信息进行主节点和子节点的组网。

所述子节点中包含中继子节点，中继子节点作为子节点用于将停电信息发送给主节点，作为中继为主节点和子节点提供通信的中继路径；所述子节点基于双模异构组网架构发送停电信息具体为：停电子节点采用本地广播方式通过微功率无线信道发送停电信息，如果上级中继子节点停电，则上级中继子节点通过微功率无线信道发送停电信息；如果上级中继子节点未停电，则上级中继子节点通过电力线载波信道发送停电信息。

所述停电信息为停电位图置位表，根据子节点的个数计算停电位图置位表的大小，并为每个子节点划分具体的位图位置，未停电时，子节点对应的位图为0，如果有子节点停电，停电子节点对应的位图置1，得到停电位图置位表，所述将停电信息基于双模异构组网架构发送至主节点的具体步骤包括:

11)子节点停电，停电子节点对应的位图置1，随机等待时间t1，将停电位图置位表发送给其它子节点；

12)停电位图置位表发出之后，接收到停电位图置位表的子节点等待时间t2，进行停电位图置位表汇集整理，将数次接收的停电位图置位表进行比对，采用逻辑关系“或”生成最新的停电位图置位表上报给主节点；

所述主节点将停电信息转换成对应的电能表地址信息的具体步骤为：

13)主节点接收到停电位图置位表后，等待一定时间t3，t3为t2的倍数，将t3时间段内数次接收的停电位图置位表进行比对，采用逻辑关系“或”生成最终的停电位图置位表，将停电位图置位表转换成对应的电能表地址信息。

通信节点之间按照预设的多路径路由进行通信，当前路径无法通信时，切换到备选路径进行通信的具体为：主节点和子节点之间形成通信节点之间的通信关系矩阵表，根据通信关系矩阵表计算得到所有的通信路径，并对所有通信路径根据通信质量进行排序得到最佳路径，通信节点之间根据最佳路径进行通信，当前路径无法通信时，按通信质量从高到低的顺序切换到备选路径进行通信。

所述得到最佳路径具体步骤为：

21)主节点从组网子节点中指定节点之间进行电力线载波信道和微功率无线信道通信测试；

22)子节点接收到主节点或者中继子节点的通信测试的数据后对测试数据进行回码；

23)主节点收到测试回码后，由主节点填写通信关系子矩阵表，判断所有节点在通信关系子矩阵表中的通信信息是否完成，如果完成则更新节点通信关系矩阵表，根据通信关系矩阵表得到通信路径，其中，通信关系子矩阵表中的通信信息包括本节点与相邻节点间通信测试次数、电力线载波通信上下行成功率、微功率无线通信上下行成功率和无线通信信号强度信息，通信关系矩阵表为所有通信关系子矩阵表的信息汇总；

24)主节点从通信关系矩阵表中挑选相同测试次数且通信成功率最高的通信路径作为最佳路径。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种停电上报方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)主节点和子节点的组网，具体为：主站向集中器下发子节点对应的电能表地址信息，集中器读取集中器上主节点的电能表地址信息并与主站下发的电能表地址信息进行比对，比对完成后根据电能表地址信息进行主节点和子节点的组网；子节点检测到停电发生，将停电信息基于双模异构组网架构发送至主节点，主节点接收到子节点的停电信息后，将停电信息转换成对应的电能表地址信息，所述双模异构组网架构为电力线载波信道和微功率无线信道之间进行异构组网，通信节点之间按照预设的多路径路由进行通信，当前路径无法通信时，切换到备选路径进行通信；所述子节点中包含中继子节点，中继子节点作为子节点用于将停电信息发送给主节点，作为中继为主节点和子节点提供通信的中继路径；其中，基于双模异构组网架构发送停电信息具体为：停电子节点采用本地广播方式通过微功率无线信道发送停电信息，如果上级中继子节点停电，则上级中继子节点通过微功率无线信道发送停电信息；如果上级中继子节点未停电，则上级中继子节点通过电力线载波信道发送停电信息；所述停电信息为停电位图置位表，根据子节点的个数计算停电位图置位表的大小，并为每个子节点划分具体的位图位置，未停电时，子节点对应的位图为0，如果有子节点停电，停电子节点对应的位图置1，得到停电位图置位表，具体步骤包括:

11)子节点停电，停电子节点对应的位图置1，随机等待时间t1，将停电位图置位表发送给其他子节点；

12)停电位图置位表发出之后，接收到停电位图置位表的子节点等待时间t2，进行停电位图置位表汇集整理，将数次接收的停电位图置位表进行比对，采用逻辑关系“或”生成最新的停电位图置位表上报给主节点；

13)主节点接收到停电位图置位表后，等待一定时间t3，t3为t2的倍数，将t3时间段内数次接收的停电位图置位表进行比对，采用逻辑关系“或”生成最终的停电位图置位表，将停电位图置位表转换成对应的电能表地址信息；

2)主节点基于电能表地址信息组织停电报文并将停电报文转发给集中器MCU；

3)集中器MCU对主节点转发的停电报文进行判断，转换成与主站之间通信的协议报文并将协议报文上报给主站，完成停电上报。

2.根据权利要求1所述的一种停电上报方法，其特征在于，通信节点之间按照预设的多路径路由进行通信，当前路径无法通信时，切换到备选路径进行通信的具体方法为：主节点和子节点之间形成通信节点之间的通信关系矩阵表，根据通信关系矩阵表计算得到所有的通信路径，并对所有通信路径根据通信质量进行排序得到最佳路径，通信节点之间根据最佳路径进行通信，当前路径无法通信时，按通信质量从高到低的顺序切换到备选路径进行通信。

3.根据权利要求2所述的一种停电上报方法，其特征在于，得到最佳路径具体步骤为：

21)主节点从组网子节点中指定节点之间进行电力线载波信道和微功率无线信道通信测试；

22)子节点接收到主节点或者中继子节点的通信测试的数据后对测试数据进行回码；

23)主节点收到测试回码后，由主节点填写通信关系子矩阵表，判断所有节点在通信关系子矩阵表中的通信信息是否完成，如果完成则更新节点通信关系矩阵表，根据通信关系矩阵表得到通信路径，其中，通信关系子矩阵表中的通信信息包括本节点与相邻节点间通信测试次数、电力线载波通信上下行成功率、微功率无线通信上下行成功率和无线通信信号强度信息，通信关系矩阵表为所有通信关系子矩阵表的信息汇总；

24)主节点从通信关系矩阵表中挑选相同测试次数且通信成功率最高的通信路径作为最佳路径。

4.一种停电上报***，其特征在于，包括主站、集中器和子节点，其中：

集中器包括集中器MCU和主节点，集中器MCU包括停电上报模块，停电上报模块用于对主节点转发的停电报文进行判断，转换成与主站之间通信的协议报文并将协议报文上报给主站，完成停电上报；主节点包括转换上报模块，转换上报模块用于接收到子节点的停电信息后，将停电信息转换成对应的电能表地址信息，基于电能表地址信息组织停电报文并将停电报文转发给集中器MCU；

主站包括接收模块，用于接收集中器MCU上报的协议报文；

子节点用于检测停电发生，将停电信息基于双模异构组网架构发送至主节点；所述双模异构组网架构为电力线载波信道和微功率无线信道之间进行异构组网，通信节点之间按照预设的多路径路由进行通信，当前路径无法通信时，切换到备选路径进行通信。

5.根据权利要求4所述的一种停电上报***，其特征在于，主站还包括下发模块，用于向集中器下发子节点对应的电能表地址信息；集中器MCU还包括信息对比模块，用于读取集中器上主节点的电能表地址信息并与主站下发的电能表地址信息进行比对；主节点还包括组网模块，用于根据电能表地址信息进行主节点和子节点的组网。

6.根据权利要求4所述的一种停电上报***，其特征在于，所述子节点中包含中继子节点，中继子节点作为子节点用于将停电信息发送给主节点，作为中继为主节点和子节点提供通信的中继路径；所述子节点基于双模异构组网架构发送停电信息具体为：停电子节点采用本地广播方式通过微功率无线信道发送停电信息，如果上级中继子节点停电，则上级中继子节点通过微功率无线信道发送停电信息；如果上级中继子节点未停电，则上级中继子节点通过电力线载波信道发送停电信息。

7.根据权利要求4所述的一种停电上报***，其特征在于，所述停电信息为停电位图置位表，根据子节点的个数计算停电位图置位表的大小，并为每个子节点划分具体的位图位置，未停电时，子节点对应的位图为0，如果有子节点停电，停电子节点对应的位图置1，得到停电位图置位表，所述将停电信息基于双模异构组网架构发送至主节点的具体步骤包括:

11)子节点停电，停电子节点对应的位图置1，随机等待时间t1，将停电位图置位表发送给其它子节点；

12)停电位图置位表发出之后，接收到停电位图置位表的子节点等待时间t2，进行停电位图置位表汇集整理，将数次接收的停电位图置位表进行比对，采用逻辑关系“或”生成最新的停电位图置位表上报给主节点；

所述主节点将停电信息转换成对应的电能表地址信息的具体步骤为：

13)主节点接收到停电位图置位表后，等待一定时间t3，t3为t2的倍数，将t3时间段内数次接收的停电位图置位表进行比对，采用逻辑关系“或”生成最终的停电位图置位表，将停电位图置位表转换成对应的电能表地址信息。

8.根据权利要求4所述的一种停电上报***，其特征在于，通信节点之间按照预设的多路径路由进行通信，当前路径无法通信时，切换到备选路径进行通信的具体为：主节点和子节点之间形成通信节点之间的通信关系矩阵表，根据通信关系矩阵表计算得到所有的通信路径，并对所有通信路径根据通信质量进行排序得到最佳路径，通信节点之间根据最佳路径进行通信，当前路径无法通信时，按通信质量从高到低的顺序切换到备选路径进行通信。

9.根据权利要求8所述的一种停电上报***，其特征在于，得到最佳路径具体步骤为：

21)主节点从组网子节点中指定节点之间进行电力线载波信道和微功率无线信道通信测试；

22)子节点接收到主节点或者中继子节点的通信测试的数据后对测试数据进行回码；

23)主节点收到测试回码后，由主节点填写通信关系子矩阵表，判断所有节点在通信关系子矩阵表中的通信信息是否完成，如果完成则更新节点通信关系矩阵表，根据通信关系矩阵表得到通信路径，其中，通信关系子矩阵表中的通信信息包括本节点与相邻节点间通信测试次数、电力线载波通信上下行成功率、微功率无线通信上下行成功率和无线通信信号强度信息，通信关系矩阵表为所有通信关系子矩阵表的信息汇总；

24)主节点从通信关系矩阵表中挑选相同测试次数且通信成功率最高的通信路径作为最佳路径。

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