CN114793329A - 基于5G LoRa固定网关设计的电网环境监测***和方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种基于5G LoRa固定网关设计的电网环境监测***和方法，其中，该方法包括：LoRa节点采集电网环境数据并将其封装成帧；LoRa自组网，5G LoRa边缘网关控制LoRa自组网中LoRa节点进行路由规划，并按照规划的路由将LoRa节点封装的帧进行汇聚；5G LoRa边缘网关执行LoRa网络接入5G网络和/或LoRa协议转5G协议的软硬件适配；5G LoRa边缘网关将汇聚后的电网环境数据通过电网5G专用网络上传至电网中心云服务器。通过本申请，解决了电力网络传输线路经过移动公网信号盲区的状态监测和数据通信的问题，实现了电网设备以及环境的状态监测，监测数据的高效传输和补盲。

Description

基于5G LoRa固定网关设计的电网环境监测***和方法
技术领域
本申请涉及电网环境智能监测领域，特别是涉及基于5G LoRa固定网关设计的电网环境监测***、方法、计算机设备和计算机可读存储介质。
背景技术
随着5G技术的不断完善发展，基于监控管理的智能电网也备受行业的关注。通过5G技术的应用可以实现海量设备的连接和数据的采集发送，以较低的时延实现远程监测，实时感知环境参数变化，评估设备的健康状态。
随着城市化进程的逐步推进，在城乡电力传输中，架空输电不占优势，影响城市美观，且高压输电线会危及高层建筑居民的安全。在此情况下，通过地下敷设电缆输送电力成为城乡电力传输的主要方式。但电缆敷设于电缆沟道中，电缆沟内的环境状态将会对电力的传输产生影响。如电缆沟内温度过高，会影响高压输电线缆的散热和寿命，老化的高压输电线缆的绝缘层的自燃温度点会降低，存在着自燃损害的风险。高压输电线缆长期处于湿度过高的环境中，极易发生电缆头破裂现象，还会损坏电缆绝缘，危害输电***的安全。电缆沟内的腐化物易滋生沼气，长期堆积下来会对居民和检修工作的人身安全带来隐患，容易造成电缆沟道***事故。因此，实时电缆沟道的环境状态监测和快速排除电缆沟隐患的监控***及其重要。
电缆沟道等无人区监测面临的主要问题：由于电缆沟道处于5G布网盲区，主流的方式是采用有线通信模式进行数据传输，有线监测***通过通讯电缆连接各个监测设备，这样的连接方式不仅布线困难、操作复杂、难以供电，局部线路的故障可能会使整个监测***瘫痪，从而导致无法监测数据并进行实时传输。
目前针对相关技术中电缆沟道场景有线组网困难，电信监测网处于信号盲区的问题，尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请实施例提供了一种基于5G LoRa固定网关设计的电网环境监测***、方法、计算机设备和计算机可读存储介质，以至少解决相关技术中电缆沟道场景有线组网困难，电信监测网处于信号盲区的问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种基于5G LoRa固定网关设计的电网环境监测***，包括：
至少一个LoRa节点，所述LoRa节点用于采集电网环境数据并将其封装成帧；
5G LoRa边缘网关，用于控制LoRa自组网中所述至少一个LoRa节点进行路由规划，并按照规划的路由将所述LoRa节点封装的帧进行汇聚；将汇聚后的数据通过电网5G专用网络上传至电网中心云服务器。
在其中一些实施例中，所述LoRa节点包括：
传感器，用于采集电网环境数据；
第一主控芯片，所述传感器通过I/O口与所述第一主控芯片相连接，用于对采集的电网环境数据进行处理；
ATK-LoRa-01模块，用于发送所述第一主控芯片处理后的电网环境数据。
在其中一些实施例中，所述5G LoRa边缘网关包括：
ATK-LoRa-01模块，用于接收所述LoRa节点发送的电网环境数据；
第二主控芯片，用于对接收到的电网环境数据进行处理；
5G模块，通过GPIO与所述第二主控芯片相连接，用于发送所述第二主控芯片处理后的电网环境数据。
第二方面，本申请实施例提供了一种基于5G LoRa固定网关设计的电网环境监测方法，包括：
LoRa节点采集电网环境数据并将其封装成帧；
LoRa自组网，5G LoRa边缘网关控制LoRa自组网中LoRa节点进行路由规划，并按照规划的路由将所述LoRa节点封装的帧进行汇聚；
所述5G LoRa边缘网关执行LoRa网络接入5G网络和/或LoRa协议转5G协议的软硬件适配；
所述5G LoRa边缘网关将汇聚后的电网环境数据通过电网5G专用网络上传至电网中心云服务器。
在其中一些实施例中，LoRa节点采集电网环境数据并将其封装成帧包括：
建立所述LoRa节点的MAC地址与所述LoRa节点的物理地址的映射关系。
在其中一些实施例中，5G LoRa边缘网关控制LoRa自组网中LoRa节点进行路由规划包括：
针对链路型拓扑结构，首先判断网络的拥塞状态，选择不拥塞的LoRa节点进行路由；
若网络状况良好，则通过距离矢量算法确定最短路径的LoRa节点进行路由。
在其中一些实施例中，所述5G LoRa边缘网关执行LoRa网络接入5G网络和/或LoRa协议转5G协议的软硬件适配包括：
利用适配模块执行LoRa侧和5G侧的网络转换；
在LoRa侧执行LoRa自组网数据接收、LoRa自组网节点控制和带宽分配，并将汇聚监测数据进行CRC校验、身份识别、安全管理和访问控制，组成MQTT数据帧；
在5G侧执行将MQTT数据帧封装到5G数据帧结构。
在其中一些实施例中，在所述5G LoRa边缘网关将汇聚后的电网环境数据通过电网5G专用网络上传至电网中心云服务器之后，所述方法还包括：
控制中心读取所述电网中心云服务器中的电网环境数据进行监测、预警和溯源。
第三方面，本申请实施例提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第二方面所述的基于5G LoRa固定网关设计的电网环境监测方法。
第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述第二方面所述的基于5G LoRa固定网关设计的电网环境监测方法。
相比于相关技术，本申请实施例提供的基于5G LoRa固定网关设计的电网环境监测***和方法，通过LoRa节点采集电网环境数据并将其封装成帧；LoRa自组网，5G LoRa边缘网关控制LoRa自组网中LoRa节点进行路由规划，并按照规划的路由将所述LoRa节点封装的帧进行汇聚；所述5G LoRa边缘网关执行LoRa网络接入5G网络和/或LoRa协议转5G协议的软硬件适配；所述5G LoRa边缘网关将汇聚后的电网环境数据通过电网5G专用网络上传至电网中心云服务器，解决了电力网络传输线路经过移动公网信号盲区的状态监测和数据通信的问题，实现了电网设备以及环境的状态监测，监测数据的高效传输和补盲，5G LoRa网关和通信协议适配，及故障预测和溯源。
本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是根据本申请实施例的基于5G LoRa固定网关设计的电网环境监测***的示意图；
图2是根据本申请实施例的LoRa节点结构的示意图；
图3是根据本申请实施例的5G LoRa边缘网关结构的示意图；
图4是根据本申请实施例的基于5G LoRa固定网关设计的电网环境监测方法的流程图；
图5是根据本申请实施例的LoRa节点组帧的结构的示意图；
图6是根据本申请实施例的LoRa自组网拓扑结构的示意图；
图7是根据本申请实施例的5G LoRa边缘网关路由的示意图；
图8是根据本申请实施例的拼接成帧的示意图；
图9是根据本申请实施例的MQTT协议的示意图；
图10为根据本申请实施例的计算机设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。
在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。
除非另作定义，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、***、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本申请所涉及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。
本申请主要解决电缆沟道场景有线组网困难，电信监测网处于信号盲区，有效实现监测***的补盲和互补作业。LoRa是一种基于扩频技术，工作在非授权频段，低功耗、远距离、低成本的无线通信技术。对于上述场景而言，LoRa能够通过自组网的方式进行数据采集和前传，同时LoRa带宽受限决定覆盖范围有限无法直连到控制中心进行数据终结；同时电缆沟道会穿越多个5G移动信号覆盖区域，此时5G节点可作为LoRa自组网边缘，通过设计固定的5G LoRa边缘网关，实现LoRa汇聚数据的5G通道云端接入。
本申请提供了一种基于5G LoRa固定网关设计的电网环境监测***及方法，通过LoRa自组网的方式进行节点数据的采集和传递，并通过5G LoRa边缘网关将数据传递至云平台。
本申请所提供的基于5G LoRa固定网关设计的电网环境监测***及方法，用以解决电力网络传输线路经过移动公网信号盲区的状态监测和数据通信，主要实现功能包括电网设备以及环境的状态监测，监测数据的高效传输和补盲，5G LoRa边缘网关和通信协议适配，及故障预测和溯源等功能。
本申请有益效果：
(1)5G LoRa联合组网设计解决了电力网络传输线路存在移动信号盲区、移动信号不佳或无法进行5G布网的区域，监测数据无法传递或丢失、时延高、精度受限等问题，保证了电网环境监测全网感知、提升了电网智能控制的稳健性和扩展性。
(2)5G LoRa联合组网解决了LoRa带宽受限、覆盖范围受限无法直连控制中心总站的问题。
(3)边缘节点采用5G LoRa边缘网关，通过MQTT协议可将数据发送至云平台，便于统一存储和电网专网化管理，可以有效兼容其他监测手段进行传感和传输，实现电网的异构终端的全网感知和智能化管理。
(4)5G LoRa边缘网关实现LoRa和5G协议适配、优化、安全管理，路由收敛优化以及异常数据的溯源和定位。
如图1所示，基于5G LoRa边缘网关设计的电网环境监测***主要包括：
至少一个LoRa节点，所述LoRa节点用于采集电网环境数据并将其封装成帧。至少一个LoRa节点设置在通信基站覆盖盲区。LoRa节点获取传感器采集的感知环境参数，也即电网环境数据，然后封装成帧。LoRa自组传输网定向传输路由寻址。
5G LoRa边缘网关，用于控制LoRa自组网中所述至少一个LoRa节点进行路由规划，并按照规划的路由将所述LoRa节点封装的帧进行汇聚；将汇聚后的数据通过电网5G专用网络，也即5G专用APN通道上传至电网中心云服务器。
如图2所示，LoRa节点可以包括：
传感器，例如图2中的DHT11温湿度传感器，用于采集电网环境数据。
第一主控芯片，例如图2中的STM32L1主控芯片，所述传感器通过I/O口与所述主控芯片相连接，用于对采集的电网环境数据进行处理。
ATK-LoRa-01模块，用于发送所述第一主控芯片处理后的电网环境数据。
图2所示的LoRa节点还可以包括：锂电池、LCD、串口转USB、按键等。
如图3所示，5G LoRa边缘网关可以包括：
ATK-LoRa-01模块，用于接收所述LoRa节点发送的电网环境数据；
第二主控芯片，例如图3中的ARM主控芯片，用于对接收到的电网环境数据进行处理；
5G模块，通过GPIO与所述第二主控芯片相连接，用于发送所述第二主控芯片处理后的电网环境数据。
图3所示的5G LoRa边缘网关还可以包括：锂电池、操作***、SD存储卡、USB等。
如图4所示，基于5G LoRa固定网关设计的电网环境监测方法包括以下步骤：
S1：LoRa节点采集电网环境数据并将其封装成帧。
电网环境和设备状态数据采集终端，LoRa节点汇聚传感设备采集环境数据，完成LoRa组帧、调制和前传。
S2：LoRa自组网，5G LoRa边缘网关控制LoRa自组网中LoRa节点进行路由规划，并按照规划的路由将所述LoRa节点封装的帧进行汇聚。
LoRa自组网，由5G LoRa边缘网关控制全网LoRa节点进行路由规划，汇聚成帧，发送至5G LoRa边缘网关；
S3：所述5G LoRa边缘网关执行LoRa网络接入5G网络和/或LoRa协议转5G协议的软硬件适配。
S4：所述5G LoRa边缘网关将汇聚后的电网环境数据通过电网5G专用网络上传至电网中心云服务器。
LoRa节点将电网专用传感器采集电网设备及环境数据通过模数转换传递给STM32F1主控芯片，成帧并经由ATK-LoRa-01实现路由和前传；LoRa自组网，由5G LoRa边缘网关控制所有自组网LoRa节点，在选择传输路线时先判断当前链路网络拥塞状态，优先选择空闲的一方，其次根据距离矢量进行路线选择，完成端到端的链路规划，采用LoRa TDM执行带宽分配，经由每个LoRa节点完成组帧和帧数据的拼接，以接力的方式前传至5G LoRa边缘网关；5G LoRa边缘网关，执行LoRa网络接入5G网络适配/LoRa协议转5G协议，LoRa侧执行LoRa前传监测数据的差错校验、安全管理、LoRa数据帧转MQTT协议，5G侧执行MQTT数据的5G数据帧封装，适配模块执行LoRa和5G模块的网络转换。转换后将数据发送至电网中心云服务器进行存储处理，封装成API，控制中心通过调用数据进行应用的开发。
具体地，S1所述LoRa节点执行监测数据采集和封装成帧，可以包括以下步骤：
(1)LoRa节点侧主要包括DHT11温湿度传感器、烟雾传感器和光敏传感器等传感器模块，STM32F1主控芯片、ATK-LoRa-01模块(扩频芯片为SX1278)模块。传感器采集数据，通过IO口与STM32F1主控芯片相连接并通过模数转换将数据发送处理，然后将正确格式的数据通过ATK-LoRa-01模块发送。
(2)建立LoRa节点MAC地址-地理信息数据库，每一个节点的MAC地址对应一个物理地址即地理信息编号，在数据传输过程中，源ID将作为一部分参与传输，在数据正确和安全性验证中，如果监测数据报警异常，可以通过源ID确定具体的节点设备，提前预警，及时修复，降低损失，加快反应时间。
(3)封装成帧，如图5所示为节点组帧的具体结构，包括源ID和目的ID，其中源ID为节点的MAC地址信息，用于地理位置的映射和准确安全性校验，数据为本节点布控电网设备和环境监测数据。
进一步地，S2所述LoRa自组网的数据传输功能，可以包括以下步骤：
(1)LoRa模块采用的ATK-LoRa-01模块支持透明传输、定向传输、广播与数据监听等多种工作模式；5G LoRa边缘网关作为LoRa网络的中心控制节点，控制接力各LoRa节点执行链路拓扑规划、路由寻址、TDM带宽分配的拼接成帧。LoRa模块的使用方法为AT命令，对模块进行初始化设置，工作模式选择，地址信道分配，速率调整等。在每次启动模块时进行参数配置，之后处于监听状态，正常收发数据。本申请中，LoRa模块的工作模式主要为定向传输，在需要发送的数据前部带上对应目的ID的地址信道，选择相同的速率，可以将数据发送到指定节点。
(2)5G LoRa边缘网关规划链路拓扑结构，如图6所示，N个LoRa节点布置于通信基站覆盖盲区，各节点分别连接传感器进行数据采集，通过自组网的方式接力传输至5G LoRa边缘网关，其中LoRa节点支持数据采集汇聚和节点接力通信功能。
(3)5G LoRa边缘网关规划路由寻址，在实际电网使用场景中，LoRa节点设备可能存在位置不固定的情况，因此需要特定的路由协议进行自动组网。如图7所示，针对链路型拓扑结构，当节点采集完数据准备传输时，首先判断网络的拥塞状况，优先选择不拥塞的一方进行传输，如果网络状况都良好，则通过距离矢量算法确定最短路径传输：各个LoRa节点可以通过定时广播自己所在的物理地址，将路由信息(自己和相邻节点的距离矢量信息)附加在数据中用来交换，利用距离矢量算法构建各个节点的路由表。
具体算法实现过程如下：
首先是距离矢量算法的核心
DX(Y，Z)＝c(X，Z)+minW{DZ(Y，W)}
其中，节点X经过Z到达Y的距离等于X到邻居Z的距离加上Z到Y的最短距离(经过Z的某个相邻节点W)。计算出每一个节点到其他任意节点的最小距离并作距离矢量表。在本算法下，需要维护每个节点经过相邻节点到所有目的地的路径表，当在交换矢量信息时发现路径成本变化时计算更新路由表。通过这种方式，在节点距离不固定的情况下，也可以动态地选择最合适的路径，进行数据的传输。
(4)接力前传，拼接成帧，如图8所示，当节点采集数据之后，将目的地址(目的ID)和本LoRa节点MAC地址(源ID)以及数据和校验信息等封装成帧，根据路由信息找到下一跳节点，同样附加自己的信息汇聚传递下去至5G LoRa边缘网关。
进一步地，S3所述5G LoRa边缘网关执行LoRa网络接入5G网络/LoRa协议转5G协议的软硬件适配，包括以下步骤：
(1)利用适配模块执行LoRa和5G模块的网络转换。通过ATK-LORA-01模块进行LoRa数据的接收，操作***层上对数据进行处理转发，经由GPIO与5G模块连接并发送。LoRa侧为LoRa自组网，接收前传汇聚电网监测数据；5G侧为5G电网专用网络，将LoRa/5G协议转换数据接入电网中心云服务器。
(2)LoRa侧执行LoRa自组网数据接收以及自组网节点控制和带宽分配；将汇聚监测数据进行CRC校验、身份识别、安全管理和访问控制，组成MQTT协议帧。
(3)5G侧执行将MQTT数据封装到5G数据帧结构，如图9所示的MQTT功能示意图，发布者为5G LoRa边缘网关，代理为电网云服务器，订阅者指的是监控中心，5G LoRa边缘网关将监控数据发布到云服务器，监控中心可以向它订阅数据，也可以收到云服务器推送的数据。除此之外，MQTT协议支持三种消息发布质量：qos＝0(至多一次，这一级别会产生消息的丢失或者重复，消息的发布依赖于TCP/IP网络)，qos＝1(至少一次，确保消息顺利到达，但可能发生消息重复)，qos＝2(只有一次，确保消息到达一次)。
进一步地，S4所述5G LoRa边缘网关将监控数据通过电网5G专用网络上传至电网中心云服务器，然后通过控制中心执行5G信号盲区电网的安全管理，具体可以包括以下步骤：
(1)客户机从云服务下载数据，进行数据清洗、设置监控阈值进行核信息提取，提取电网设备和监控***异常数据。
(2)执行多源数据融合，建立等级评估模型，规范评估等级预警和处理建议。
(3)根据异常数据提取结果，进行源数据追踪，通过MAC地址-地理信息数据库，完成电网故障或者异常状况的溯源和报警。
需要说明的是，在上述流程中或者附图的流程图中示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机***中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本申请实施例还提供了一种计算机设备，结合本申请实施例基于5G LoRa固定网关设计的电网环境监测方法可以由计算机设备来实现。图10为根据本申请实施例的计算机设备的硬件结构示意图。
计算机设备可以包括处理器51以及存储有计算机程序指令的存储器52。
具体地，上述处理器51可以包括中央处理器(CPU)，或者特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称为ASIC)，或者可以被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。
其中，存储器52可以包括用于数据或指令的大容量存储器。举例来说而非限制，存储器52可包括硬盘驱动器(Hard Disk Drive，简称为HDD)、软盘驱动器、固态驱动器(SolidState Drive，简称为SSD)、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线(Universal SerialBus，简称为USB)驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，存储器52可包括可移除或不可移除(或固定)的介质。在合适的情况下，存储器52可在数据处理装置的内部或外部。在特定实施例中，存储器52是非易失性(Non-Volatile)存储器。在特定实施例中，存储器52包括只读存储器(Read-Only Memory，简称为ROM)和随机存取存储器(RandomAccess Memory，简称为RAM)。在合适的情况下，该ROM可以是掩模编程的ROM、可编程ROM(Programmable Read-Only Memory，简称为PROM)、可擦除PROM(Erasable ProgrammableRead-Only Memory，简称为EPROM)、电可擦除PROM(Electrically Erasable ProgrammableRead-Only Memory，简称为EEPROM)、电可改写ROM(Electrically Alterable Read-OnlyMemory，简称为EAROM)或闪存(FLASH)或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，该RAM可以是静态随机存取存储器(Static Random-Access Memory，简称为SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，简称为DRAM)，其中，DRAM可以是快速页模式动态随机存取存储器(Fast Page Mode Dynamic Random Access Memory，简称为FPMDRAM)、扩展数据输出动态随机存取存储器(Extended Date Out Dynamic RandomAccess Memory，简称为EDODRAM)、同步动态随机存取内存(Synchronous Dynamic Random-Access Memou，简称SDRAM)等。
存储器52可以用来存储或者缓存需要处理和/或通信使用的各种数据文件，以及处理器51所执行的可能的计算机程序指令。
处理器51通过读取并执行存储器52中存储的计算机程序指令，以实现上述实施例中的任意一种基于5G LoRa固定网关设计的电网环境监测方法。
在其中一些实施例中，计算机设备还可包括通信接口53和总线50。其中，如图10所示，处理器51、存储器52、通信接口53通过总线50连接并完成相互间的通信。
通信接口53用于实现本申请实施例中各模块、装置、单元和/或设备之间的通信。通信接口53还可以实现与其他部件例如：外接设备、图像/数据采集设备、数据库、外部存储以及图像/数据处理工作站等之间进行数据通信。
总线50包括硬件、软件或两者，将计算机设备的部件彼此耦接在一起。总线50包括但不限于以下至少之一：数据总线(Data Bus)、地址总线(Address Bus)、控制总线(Control Bus)、扩展总线(Expansion Bus)、局部总线(Local Bus)。举例来说而非限制，总线50可包括图形加速接口(Accelerated Graphics Port，简称为AGP)或其他图形总线、增强工业标准架构(Extended Industry Standard Architecture，简称为EISA)总线、前端总线(Front Side Bus，简称为FSB)、超传输(Hyper Transport，简称为HT)互连、工业标准架构(Industry Standard Architecture，简称为ISA)总线、无线带宽(InfiniBand)互连、低引脚数(Low Pin Count，简称为LPC)总线、存储器总线、微信道架构(Micro ChannelArchitecture，简称为MCA)总线、***组件互连(Peripheral Component Interconnect，简称为PCI)总线、PCI-Express(PCI-X)总线、串行高级技术附件(Serial AdvancedTechnology Attachment，简称为SATA)总线、视频电子标准协会局部(Video ElectronicsStandards Association Local Bus，简称为VLB)总线或其他合适的总线或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，总线50可包括一个或多个总线。尽管本申请实施例描述和示出了特定的总线，但本申请考虑任何合适的总线或互连。
另外，结合上述实施例中的基于5G LoRa固定网关设计的电网环境监测方法，本申请实施例可提供一种计算机可读存储介质来实现。该计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令；该计算机程序指令被处理器执行时实现上述实施例中的任意一种基于5G LoRa固定网关设计的电网环境监测方法。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于5G LoRa固定网关设计的电网环境监测***，其特征在于，包括：
至少一个LoRa节点，所述LoRa节点用于采集电网环境数据并将其封装成帧；
5G LoRa边缘网关，用于控制LoRa自组网中所述至少一个LoRa节点进行路由规划，并按照规划的路由将所述LoRa节点封装的帧进行汇聚；将汇聚后的数据通过电网5G专用网络上传至电网中心云服务器。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述LoRa节点包括：
传感器，用于采集电网环境数据；
第一主控芯片，所述传感器通过I/O口与所述第一主控芯片相连接，用于对采集的电网环境数据进行处理；
ATK-LoRa-01模块，用于发送所述第一主控芯片处理后的电网环境数据。
3.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述5G LoRa边缘网关包括：
ATK-LoRa-01模块，用于接收所述LoRa节点发送的电网环境数据；
第二主控芯片，用于对接收到的电网环境数据进行处理；
5G模块，通过GPIO与所述第二主控芯片相连接，用于发送所述第二主控芯片处理后的电网环境数据。
4.一种基于5G LoRa固定网关设计的电网环境监测方法，其特征在于，包括：
LoRa节点采集电网环境数据并将其封装成帧；
LoRa自组网，5G LoRa边缘网关控制LoRa自组网中LoRa节点进行路由规划，并按照规划的路由将所述LoRa节点封装的帧进行汇聚；
所述5G LoRa边缘网关执行LoRa网络接入5G网络和/或LoRa协议转5G协议的软硬件适配；
所述5G LoRa边缘网关将汇聚后的电网环境数据通过电网5G专用网络上传至电网中心云服务器。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，LoRa节点采集电网环境数据并将其封装成帧包括：
建立所述LoRa节点的MAC地址与所述LoRa节点的物理地址的映射关系。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，5G LoRa边缘网关控制LoRa自组网中LoRa节点进行路由规划包括：
针对链路型拓扑结构，首先判断网络的拥塞状态，选择不拥塞的LoRa节点进行路由；
若网络状况良好，则通过距离矢量算法确定最短路径的LoRa节点进行路由。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述5G LoRa边缘网关执行LoRa网络接入5G网络和/或LoRa协议转5G协议的软硬件适配包括：
利用适配模块执行LoRa侧和5G侧的网络转换；
在LoRa侧执行LoRa自组网数据接收、LoRa自组网节点控制和带宽分配，并将汇聚监测数据进行CRC校验、身份识别、安全管理和访问控制，组成MQTT数据帧；
在5G侧执行将MQTT数据帧封装到5G数据帧结构。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的方法，其特征在于，在所述5G LoRa边缘网关将汇聚后的电网环境数据通过电网5G专用网络上传至电网中心云服务器之后，所述方法还包括：
控制中心读取所述电网中心云服务器中的电网环境数据进行监测、预警和溯源。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述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计算机程序时实现如权利要求4至8中任一项所述的基于5G LoRa固定网关设计的电网环境监测方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求4至8中任一项所述的基于5G LoRa固定网关设计的电网环境监测方法。
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