CN115276718A - 一种多模单网络电力通信***及其通信方法 - Google Patents

一种多模单网络电力通信***及其通信方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多模单网络电力通信***及其通信方法,该***包括微控制器主模块、微控制器从模块;多模通信主模块、多模通信从模块,分别与微控制器主模块以及微控制器从模块连接,均采用OFDM技术,配置有多种物理层协议,用于数据的交换;电源模块,与微控制器模块连接,用于供电;数据监测模块,连接所述微控制器从模块,用于监测***数据。本发明采用物理层融合技术及OFDM技术,融合了载波通信,微功率无线以及蓝牙通信,实现了物理层互联互通,使得***的抗干扰能力加强,同时,还利用数据监测模块,监测***状态,并控制微功率从模块的开闭,并与管控中心进行数据交互,从而实现***的远程监控以及局域网与广域网的互联同时减小***的功耗。

Description

一种多模单网络电力通信***及其通信方法
技术领域
本发明涉及多模通信技术领域,特别是一种多模单网络电力通信***及其通信方法。
背景技术
电力载波通讯即PLC,是电力***特有的通信方式,电力载波通讯是指利用现有电力线,通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。最大特点是不需要重新架设网络,只要有电线,就能进行数据传递。
目前,我国智能电网的电力通信接入网在实施、建设和相关研究中,主要采用的是单一的传输通信介质,如光纤、HPLC、宽带无线和微功率无线,缺乏对多种介质融合及其通信芯片技术的***研究。目前国内主流的电力接入通信方式为HPLC,因该技术利用宽带OFDM技术,不需要另外铺设专用的通信线路,可以利用已有的配电线路进行传输,这样不仅方便于统一管理,而且投资建设成本低;HPLC不足之处在于通容易受到加性和乘性干扰、非线性失真和信道交叉调制的影响,不容易通过变电站等阻断点,最严重的是一旦线路损坏,信道通信就会立即中断。针对以上HPLC存在的问题,国内一般做法是采用微功率无线来做补偿通信,即在HPLC网络无法通信时候,使用微功率无线自组网方式补充通信,该方式虽然可以解决HPLC通信不足问题,但是由于微功率速率低,无法满足宽带接入要求。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊,而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有的HPLC存在的问题,提出了本发明。
因此,本发明所要解决的问题在于如何解决终端网络接入无缝切换、跨变压器通信等技术问题。
为解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:一种多模单网络电力通信***,其包括,微控制器模块,包括微控制器主模块和微控制器从模块,用于生成控制命令;多模通信模块,包括多模通信主模块和多模通信从模块,分别与微控制器主模块和微控制器从模块连接,均采用OFDM技术,配置有多种物理层协议,用于数据的交换;电源模块,与所述微控制器模块连接,用于供电;数据监测模块,与所述微控制器从模块连接,用于监测***数据。
作为本发明所述多模单网络电力通信***的一种优选方案,其中:所述多模通信主模块包括载波通信主模块、微功率无线主模块和蓝牙主模块,均与所述微控制器主模块连接。
作为本发明所述多模单网络电力通信***的一种优选方案,其中:所述多模通信从模块包括载波通信从模块、微功率无线从模块和蓝牙从模块,均与所述微控制器从模块连接。
作为本发明所述多模单网络电力通信***的一种优选方案,其中:所述载波通信从模块和载波通信主模块均设置有多个,均通过电力线进行数据交换。
作为本发明所述多模单网络电力通信***的一种优选方案,其中:还包括用户终端模块,能够与所述蓝牙从模块匹配,并向所述蓝牙从模块发送指令或者从所述蓝牙从模块接收信号。
作为本发明所述多模单网络电力通信***的一种优选方案,其中:所述数据监测模块支持TCP、UDP传输协议,并通过WIFI与所述微控制器从模块进行数据交换。
作为本发明所述多模单网络电力通信***的一种优选方案,其中:所述数据监测模块还能够通过3G/4G通信资源通道,与管控中心建立连接并进行数据交换。
基于同样的发明构思,本发明还提供一种多模单网络电力通信方法,包含所述的多模单网络电力通信***,其中:
主站点向微控制器主模块发送指令,微控制器主模块生成控制命令并向载波通信主模块发送控制指令;
载波通信主模块向电力线发送数据,微功率无线主模块同时将数据进行调制并广播;
载波通信从模块不断尝试从电力线采集数据,数据监测模块不断监测数据采集情况;
判断数据监测模块的数据采集情况,若数据监测模块未监测到采集数据,则向微控制器从模块发送指令;
微控制器从模块接收到数据监测模块发送的指令,生成一道控制指令并发送给微功率无线从模块;
微功率无线从模块接收到微控制器从模块发出的控制指令后,开启广播,接收微功率无线主模块发出的无线信号;
微功率无线从模块将获取的数据发送到微控制器模块,并通过蓝牙从模块将数据发送到用户终端模块。
作为本发明所述多模单网络电力通信方法的一种优选方案,其中:重复所述步骤来进行下一个从站点与主站点的数据交换。
作为本发明所述多模单网络电力通信方法的一种优选方案,其中:所述数据监测模块监测到用户终端没有数据交换时,通过3G/4G通信资源通道向所述管控中心发送数据,报告异常。
本发明有益效果为:
1、在载波通信收到影响时,能够利用微功率无线通信,使得***整体的数据传输效率提高;
2、利用数据监测模块,能够监测***状态,并控制微功率无线从模块的开启,从而保证微功率无线通信模块的正常工作,还能减少***功耗,同时还能够与管控中心进行数据交互,实现了局域网与广域网的互联;
3、蓝牙通信模块能够直接匹配用户终端模块,从而使得用户能够直接通过用户终端模块向微控制器发送指令。
此外,本发明还融合了载波通信、微功率无线通信以及蓝牙通信,支持多种物理层协议,实现物理层互联互通,使得***的抗干扰能力加强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例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发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。其中:
图1为一种多模单网络电力通信***示意图。
图2为一种多模单网络电力通信方法流程图。
图3为一种多模单网络电力通信方法的局部流程。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次,此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例,也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1
参照图1,为本发明第一个实施例,该实施例提供了一种多模单网络电力通信***,包括微控制器模块、多模通信模块、电源模块、数据监测模块和用户终端模块。
微控制器模块,包括微控制器主模块和微控制器从模块,用于生成控制命令。
多模通信模块,包括多模通信主模块和多模通信从模块,分别与微控制器主模块和微控制器从模块连接,其中多模通信主模块和多模通信从模块均采用电力线宽带通信模式、蓝牙通信模式以及微功率无线通信模式。
进一步的,多模通信主模块和多模通信从模块均配置有与电力线宽带通信模式、蓝牙通信模式以及微功率无线通信模式适配的物理层协议,并且多模通信主模块和多模通信从模块基于多个所述物理层协议的融合互通,组成单一网络进行数据的交换。
进一步的,多模通信主模块包括载波通信主模块、微功率无线主模块和蓝牙主模块,均与微控制器主模块连接;多模通信从模块包括载波通信从模块、微功率无线从模块和蓝牙从模块,均与微控制器从模块连接。
进一步的,载波通信主模块和载波通信从模块均连接电力线,并通过电力线基于高速电力线载波HPLC技术进行数据交换。
进一步的,载波通信主模块和载波通信从模块均采用了HPLC技术所应用的宽带OFDM技术,其工作频带2M-12MHz,通信速率不低于1Mbps,网络平均时延不大于30ms,具有带宽大、传输速率高的优点,以高度集成的方式在物理层实现融合,并支持多种物理层协议,提高了抗干扰能力;另外,多模通信从模块有多个,也就是说,载波通信从模块也有多个,均连接在电力线上,用于获取由载波通信主模块向电力线发送的数据。
进一步的,每个多模通信主模块的载波通信主模块、微功率无线主模块以及蓝牙主模块被集成为多模单网络电力基带通信芯片,且每个多模通信从模块的载波通信从模块、微功率无线从模块以及蓝牙从模块也被集成为多模单网络电力基带通信芯片。
电源模块,与微控制器主模块、微控制器从模块、多模通信主模块、多模通信从模块连接并用于对以上模块进行供电。
数据监测模块,与微控制器从模块连接,用于监测***数据。
进一步的,数据监测模块以设备ID为唯一标识,支持TCP、UDP等传输协议,并通过无线局域网与终端设备进行连接,从而对终端设备进行数据监测,此外,数据监测模块还能够通过3G/4G通信资源通道,与管控中心建立连接,从而实现了局域网和广域网之间的IP数据的收发。
用户终端模块,能够与蓝牙从模块匹配,并向蓝牙从模块发送指令或者从蓝牙从模块接收信号,使得用户能够直接通过终端来获取数据并进行操作,在智能电表领域或智能家居等领域能够得到很好的应用。
实施例2
参照图2~3,为本发明第二个实施例,基于实施例1中的多模单网络电力通信***,本实施例提供了一种多模单网络电力通信方法,具体步骤为:
S11:主站点向微控制器主模块发送指令,微控制器主模块生成控制命令并向载波通信主模块发送控制指令。
S21:载波通信主模块向电力线发送数据;所微功率无线主模块同时将数据进行调制并广播。
应说明的是,主站通过载波通信主模块向电力线发送数据,与此同时,微功率无线主模块也不断进行广播,是为了在载波通信收到干扰或中断时,能够通过微功率无线,将数据发送给从站点。当然,微功率无线主模块也并不一定必须保持广播状态,只需设置分时控制,在载波通信压力大、易受干扰的时段开启微功率无线主模块的广播,可节省***功耗。
S31:所述载波通信从模块不断尝试从电力线采集数据,数据监测模块不断监测数据采集情况。
S41:判断S31中数据监测模块的数据采集情况,若数据监测模块未监测到采集数据,则向微控制器从模块发送指令。
S42:数据监测模块通过3G/4G通信资源通道向所述管控中心发送数据,报告异常。
应说明的是,当数据监测模块监测到用户终端没有数据交换时,可判定载波通信出现了干扰或阻断,此时数据监测模块会通过3G/4G通信资源通道向管控中心发送数据报告,从而实现了局域网和广域网的互联,进而实现了多模通信***的远程监控。
S51:微控制器从模块接收到S41中由数据监测模块发送的指令,生成一道控制指令并发送给微功率无线从模块。
S61:微功率无线从模块接收到S51中由微控制器从模块发出的控制指令后,开启广播,接收S11中微功率无线主模块发出的无线信号。
应说明的是,数据监测模块的作用不仅是对***进行数据监测,更重要的一点是其能够通过监测载波通信从模块是否接收到由载波通信主模块发送的数据,从而判断是否应该开启微功率无线从模块来接收数据,这样做能够使得微功率无线从模块在正常情况下不工作,只在需要其接收数据的时间开启,从而减小了***的功耗。
S71:微功率无线从模块将获取的数据发送到微控制器模块,并通过蓝牙从模块将数据发送到用户终端模块。
应说明的是,蓝牙从模块能够通过微控制器从模块获取数据,并将数据发送给与其匹配的用户终端模块,使得用户能够直接通过用户终端模块来获取直观的***数据,进一步地,还能够给微控制器从模块发送指令,从而控制微控制器从模块发出控制命令。
进一步的,本实施例通过上述S11至S71七个步骤完成数据交换后,继续重复步骤S11至S71七个步骤来进行下一个从站点与主站点的数据交换。
应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种多模单网络电力通信***,其特征在于:包括,
微控制器模块,包括微控制器主模块和微控制器从模块,用于生成控制命令;
多模通信模块,包括多模通信主模块和多模通信从模块,分别与微控制器主模块和微控制器从模块连接,均采用OFDM技术,配置有多种物理层协议,用于数据的交换;
电源模块,与所述微控制器模块连接,用于供电;
数据监测模块,与所述微控制器从模块连接,用于监测***数据。
2.如权利要求1所述的多模单网络电力通信***,其特征在于:所述多模通信主模块包括载波通信主模块、微功率无线主模块和蓝牙主模块,均与所述微控制器主模块连接。
3.如权利要求2所述的多模单网络电力通信***,其特征在于:所述多模通信从模块包括载波通信从模块、微功率无线从模块和蓝牙从模块,均与所述微控制器从模块连接。
4.如权利要求3所述的多模单网络电力通信***,其特征在于:所述载波通信从模块和载波通信主模块均设置有多个,均通过电力线进行数据交换。
5.如权利要求1所述的多模单网络电力通信***,其特征在于:还包括用户终端模块,能够与所述蓝牙从模块匹配,并向所述蓝牙从模块发送指令或者从所述蓝牙从模块接收信号。
6.如权利要求1所述的多模单网络电力通信***,其特征在于:所述数据监测模块支持TCP、UDP传输协议,并通过WIFI与所述微控制器从模块进行数据交换。
7.如权利要求5所述的多模单网络电力通信***,其特征在于:所述数据监测模块还能够通过3G/4G通信资源通道,与管控中心建立连接并进行数据交换。
8.一种多模单网络电力通信方法,包含权利要求1~6所述的多模单网络电力通信***,其特征在于:包括,
主站点向微控制器主模块发送指令,微控制器主模块生成控制命令并向载波通信主模块发送控制指令;
载波通信主模块向电力线发送数据,微功率无线主模块同时将数据进行调制并广播;
载波通信从模块不断尝试从电力线采集数据,数据监测模块不断监测数据采集情况;
判断数据监测模块的数据采集情况,若数据监测模块未监测到采集数据,则向微控制器从模块发送指令;
微控制器从模块接收到数据监测模块发送的指令,生成一道控制指令并发送给微功率无线从模块;
微功率无线从模块接收到微控制器从模块发出的控制指令后,开启广播,接收微功率无线主模块发出的无线信号;
微功率无线从模块将获取的数据发送到微控制器模块,并通过蓝牙从模块将数据发送到用户终端模块。
9.如权利要求8所述的多模单网络电力通信方法,其特征在于:重复所述步骤来进行下一个从站点与主站点的数据交换。
10.如权利要求7所述的多模单网络电力通信方法,其特征在于:所述数据监测模块监测到用户终端没有数据交换时,通过3G/4G通信资源通道向所述管控中心发送数据,报告异常。
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