CN112885061B - 一种基于电表实现多设备分时通信的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于电表实现多设备分时通信的方法，所述的电表下挂若干个设备，所述设备的通信单元采用BPL载波模块、485通信模块、PLC载波通信模块、GPRS通信模块或者RF通信模块；外部红外通信设备通过电表向通信对象发送通信模块串口请求帧；通信对象收到脉冲信号后，根据当前进程进行任务安排，如果当前正在繁忙，继续执行当前任务，直到空闲；通信对象处理完从电表端接收的数据后，结束空闲状态，执行其他任务。本发明的电能表多设备分时通信，实现解决了电能表下挂设备之间通信冲突等问题，提升了现场解决问题的效率以及通信数据的可靠性；可以用于所有带多个通信串口的电子产品，降低产品开发难度，方便产品后期维护。

Description

一种基于电表实现多设备分时通信的方法
技术领域
本发明涉及智能电表技术领域，具体涉及多个串口电表通信方法，适用于处理智能电表安装现场突发情况，包括给电表升级，给模块升级，给集中器升级，抄读集中器数据等。
背景技术
电子式电能表被全球多数国家作为用电收费的计量器具。电能表在现场使用过程中会出现各种复杂异常情况，急需一种操作简单，运维成本低可广泛运用的解决方法。采用本地通信解决各种突发情况无疑是最合适的。
目前，智能表一般与集中器搭配使用，一个集中器下挂数十个电能表，一个电表下挂数个设备，一旦出现问题需要现场多地来回奔波检查，影响维护工作效率和用户正常用电，电能表数据安全性可靠性也难以得到保障。
传统电能表的外挂载波模块、下挂设备与基表通信频率较高，现场使用红外通信设备与其他串口通信经常会出现无法通信、通信中断等情况；现场用通信设备抄设其他下挂设备经常会因为其他设备正在通信或者正处于任务中导致无法通信连接。
发明内容
本发明的目的是针对现场环境复杂，对载波模块、集中器、下挂设备抄读以及升级步骤繁琐，提出一种应用于电能表可移植性高的多串口分时通信方法。
本发明的技术方案是：
本发明提供一种基于电表实现多设备分时通信的方法，所述的电表下挂若干个设备，所述设备的通信单元采用BPL载波模块、485通信模块、PLC载波通信模块、GPRS通信模块或者RF通信模块；该通信方法包括以下步骤：
S1、外部红外通信设备向电表发送通信模块串口请求帧，该数据帧携带了通信对象以及通信内容，通信对象是电表下挂设备中的任一个；电表MCU接收到通信模块串口请求帧后，通过硬件引脚向通信对象发送5个脉宽为1mS的脉冲方波，发送完毕，外部红外通信设备关闭通信；
S2、通信对象收到脉冲信号后，根据当前进程进行任务安排，如果当前正在繁忙，继续执行当前任务，直到空闲；
如果当前通信对象空闲，该通信对象向电表发送命令读取通信帧，MCU将从外部红外通信设备收到的数据帧加密后发送给电表下挂的对应通信对象；
该通信对象接收到首帧数据后分析后续数据帧是否需要连续接收，如不需要，则以R1权限读取数据帧即电表端与该通信对象接口处串口在通信时连接；如需要，在下一次收到5mS的脉冲信号后，以R3权限读取通信帧即电表端与该通信对象接口处串口持续，连接电表端维持输出状态，该通信对象的串口维持输入状态，电表直接将外部红外通信设备发送的数据加密后发送至该通信对象的串口；
S3、通信对象收到数据后解密，对比数据是否被篡改，如异常，则弃用，否则，继续；防止对电能表数据或者集中器数据异常操作；
S5、通信对象处理完从电表端接收的数据后，结束空闲状态，执行其他任务。
进一步地，所述步骤S1、S2通信数据采用加密算法ISO/IEC 1745标准中的BCC加密，电能表在收到外部红外通信设备发送的请求后将加密的数据发送给对应的通信对象，该通信对象根据BCC算法解密判断数据通信过程中有无篡改。
进一步地，所述步骤S3中，通信对象在收到外部红外通信设备发送的数据后能够选择单帧数据收取或者多帧数据连续收取，其中：
单帧数据收取即R1权限，需要电表每次收到外部红外通信设备发送的数据后发送脉冲信号给该通信对象，通信对象获取数据，期间该通信对象能够处理与电表或者其他设备之间的通信任务；
多帧数据连续收取即R3权限，通信对象会处于空闲等待状态，电表将从外部红外通信设备发送的数据获取的数据加密后连续发送给通信对象。
进一步地，步骤中通信采用标准IEC62056-21 mode C，通信过程中红外通信设备、电表、载波模块根据加密算法BCC判断数据是否被篡改，被通信串口向电表通信再次接收数据。
进一步地，所述步骤S1中，电表下挂的若干个设备之间，即BPL载波模块、485通信模块、PLC载波通信模块、GPRS通信模块和RF通信模块之间按照增加下挂通信设备之间按照权利要求1-4之一所述的方法进行通信。
本发明的有益效果：
本发明的电能表多设备分时通信，实现解决了电能表下挂设备之间通信冲突等问题，提升了现场解决问题的效率以及通信数据的可靠性；可以用于所有带多个通信串口的电子产品，降低产品开发难度，方便产品后期维护。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1是本发明的流程框图。
图2是本发明的通信时序图(以典型设备红外串口、BPL模块为例)。
图3是本发明的通信发起端加密图。
图4是本发明的通信接收端加密对比图。
图5是本发明的串口通信方案图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然附图中显示了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。
一种基于电表实现多设备分时通信的方法，该方法包括以下步骤：以典型电能表下挂设备通信模块为BPL载波模块、485设备为例：
S1、外部红外通信设备向电表发送通信模块串口请求帧，该数据帧携带了通信对象以及通信内容，如果通信对象是BPL载波模块，MCU检测到通信请求后通过硬件引脚向模块发送5个脉宽为1mS的脉冲方波，发送完毕，外部红外通信设备关闭通信；
SOH W1 STX 96.71.00 ( DATA ) ETX BCC
红外通信设备发送向模块通信数据帧
S2、BPL载波模块收到脉冲信号后，根据当前进程进行任务安排，如正在繁忙，继续执行当前任务，直到空闲。空闲后，载波模块向电表发送命令以R1权限读取通信帧，MCU将从红外通信设备收到的数据帧加密后发送到载波模块；
SOH R1 STX 96.71.00 ( ) ETX BCC
载波模块获取数据帧
S3、BPL载波模块接收到首帧数据后分析后续数据帧是否需要连续接收，如需要，在下一次收到5mS的脉冲信号后，以R3权限读取通信帧，并且表端与模块接口处串口维持输出状态，模块端串口维持输入状态，模块保持空闲状态，电表直接将红外通信设备发送数据加密后发送至模块串口。
STX 96.71.00 ( DATA ) EOT BCC
电表发送至BPL模块数据帧
S4、BPL载波模块收到数据后解密，对比数据是否被篡改，如异常，则弃用，防止对电能表数据或者集中器数据异常操作。
S5、BPL模块处理完接收数据后，结束空闲状态，执行其他进程。
进一步的，所述步骤S1中通信还可以从红外通信设备到本地RS485端、从BPL载波模块到本地RS485端。通信从对象红外通信设备到RS485端需要判断RS485是否被通信占用，如果此时RS485被BPL载波模块通信占用，红外通信设备需等待此处任务完成后进行通信，通信如果从对象BPL载波模块发起也需要做此判断，见图5；
所述步骤S1、S2通信数据采用加密算法ISO/IEC 1745标准中的BCC加密，电能表在收到外部红外通信设备请求后将加密的数据发送给模块，载波模块根据BCC算法解密判断数据通信过程中有无篡改，见图3、4；
进一步的，所述步骤S3中，BPL载波模块在收到红外通信设备发送的数据后可以选择单帧数据收取和多帧数据连续收取。单帧数据收取需要电表每次收到红外通信设备数据后发送脉冲信号给模块，模块自己获取数据，期间模块可以处理与电表或其他通信设备的任务；多帧数据连续收取时模块会处于空闲等待状态，电表将从红外通信设备获取的数据加密后连续发送给模块，见图2；
进一步的，所述步骤中通信采用标准IEC62056-21 mode C，通信过程中红外通信设备、电表、载波模块根据加密算法BCC判断数据是否被篡改，被通信串口向电表通信再次接收数据；
具体实施时：
通信过程中转的数据放置于MCU的RAM中，带CRC16校验，一旦校验失败或者数据丢失则抛弃数据；
BPL模块监测到脉冲信号以后会执行完当前任务，切换当前状态为空闲并通知电能表发送数据。
发送完信号后，MCU端BPL模块串口不会立马切换为接收或者发送，而是与BPL载波模块正常通信；待BPL模块与表断开通信后再由BPL模块发起通信。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (5)

1.一种基于电表实现多设备分时通信的方法，所述的电表下挂若干个设备，所述设备的通信单元采用BPL载波模块、485通信模块、PLC载波通信模块、GPRS通信模块或者RF通信模块；其特征在于，该通信方法包括以下步骤：
S1、外部红外通信设备向电表发送通信模块串口请求帧，该请求帧携带了通信对象以及通信内容，通信对象是电表下挂设备中的任一个；电表MCU接收到通信模块串口请求帧后，通过硬件引脚向通信对象发送5个脉宽为1mS的脉冲方波，发送完毕，外部红外通信设备关闭通信；
S2、通信对象收到脉冲信号后，根据当前进程进行任务安排，如果当前正在繁忙，继续执行当前任务，直到空闲；
如果当前通信对象空闲，该通信对象向电表发送命令读取通信帧，MCU将从外部红外通信设备收到的数据帧加密后发送给电表下挂的对应通信对象；
该通信对象接收到首帧数据后分析后续数据帧是否需要连续接收，如不需要，则以R1权限读取数据帧，所述的R1权限为电表端与该通信对象接口处串口在通信时连接；如需要，在下一次收到5mS的脉冲信号后，以R3权限读取通信帧，所述的R3权限为电表端与该通信对象接口处串口持续连接， 电表端维持输出状态，该通信对象的串口维持输入状态，电表直接将外部红外通信设备发送的数据加密后发送至该通信对象的串口；
S3、通信对象收到数据后解密，对比数据是否被篡改，如异常，则弃用，否则，继续；
S5、通信对象处理完从电表端接收的数据后，结束空闲状态，执行其他任务。
2.根据权利要求1所述的基于电表实现多设备分时通信的方法，其特征在于，所述步骤S1、S2通信数据采用加密算法ISO/IEC 1745标准中的BCC加密，电能表在收到外部红外通信设备发送的请求后将加密的数据发送给对应的通信对象，该通信对象根据BCC算法解密判断数据通信过程中有无篡改。
3.根据权利要求1所述的基于电表实现多设备分时通信的方法，其特征在于，所述步骤S3中，通信对象在收到外部红外通信设备发送的数据后能够选择单帧数据收取或者多帧数据连续收取，其中：
单帧数据收取，需要电表每次收到外部红外通信设备发送的数据后发送脉冲信号给该通信对象，通信对象获取数据，期间该通信对象能够处理与电表或者其他设备之间的通信任务；
多帧数据连续收取，通信对象会处于空闲等待状态，电表将从外部红外通信设备发送的数据获取的数据加密后连续发送给通信对象。
4.根据权利要求1所述的基于电表实现多设备分时通信的方法，其特征在于，步骤中通信采用标准IEC62056-21 mode C，通信过程中红外通信设备、电表、载波模块根据加密算法BCC判断数据是否被篡改，被通信串口向电表通信再次接收数据。
5.根据权利要求1所述的基于电表实现多设备分时通信的方法，其特征在于，所述步骤S1中，电表下挂的若干个设备之间，即BPL载波模块、485通信模块、PLC载波通信模块、GPRS通信模块和RF通信模块之间按照权利要求1-4之一所述的方法进行通信。
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