一种支持任意通信协议共享信道资源的方法与流程

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种支持任意通信协议共享现有信道资源的方法。

背景技术：

随着物联网技术的提出，国家发改委发布的一系列指导意见中指出“应完善信息资源共享机制，支持能源数据集抄采集，建设能源数据集成平台，鼓励基础设施共享复用”、“丰富智能终端高级量测系统的实施功能，促进水、气、热、电的远程自动集采集抄，实现多表合一”

福建地区由于没有供暖设施，因此仅存在水、气、电三表合一的需求。用水信息采集系统、用气信息采集系统及用电信息采集系统均由主站层、远程通信层、采集终端层、本地通信层、表计层组成。主站主要通过无线公网与采集终端交互；采集终端通过微功率无线、rs-485、m-bus总线、电力线载波等与表计通信，本地信道架构如图1所示。

以下对各种通信技术的优、劣势进行分析。

1、无线公网

无线公网是指基于移动蜂窝网的通用分组无线通信技术，其覆盖范围非常大，通信速率可达100kbps以上。无线公网的优缺点如下表1所示：

表1无线公网通信优缺点对比表

2、微功率无线

微功率无线通信技术是指发射功率不超过50mw，覆盖范围数百米，采用470mhz~510mhz频段，具备自组网功能的无线通信技术。微功率无线通信技术组网简单，通信速率可达10kbps。微功率无线的优缺点如下表2所示：

表2微功率无线通信优缺点对比表

3、rs-485

rs-485是一种采用两条差分电压信号线进行信号传输的通信技术。它由主机、从机和连接电缆组成，传输介质为双绞线，数据传输速率在1mbps以下，最大覆盖距离1200米。由于rs-485通信线不具备供电能力，因此在三表合一应用时还需要配合两条电源线使用。rs-485的优缺点如下表3所示：

表3rs-485通信优缺点对比表

4、m-bus总线

m-bus是一种由主机控制的分级通信系统，它由主机、从机和两条连接电缆组成。从机之间不能直接交换信息，只能通过主机来转发。m-bus技术的传输介质为双绞线，数据传输速率可达300~9600bps，最大传输距离为1000米左右。另外，m-bus总线可实现采集终端向计量设备远程供电，可解决三表合一水、气、热表无法自取能的问题。m-bus总线的优缺点如下表4所示：

表4m-bus总线通信优缺点对比表

5、电力线载波

电力线载波是指利用工频强电的电力线传输高频弱电信号的通信技术。电力线载波通信一般使用（3～500）khz或（2～30）mhz的电力线频谱资源，数据传输速率可达1kbps以上，在公司用电信息采集系统的通信技术中占比达70%以上。电力线载波通信的优缺点如下表5所示：

表5电力线载波通信优缺点对比表

通信技术是实现三表合一的重要基础，它决定了系统的工作原理，也影响着系统的运行效率和可靠性。水表和燃气表的通信采用cj/t188-2004协议，电表采用dl/t645-2007协议，现有部分水表也支持dl/t645-2007协议。

目前，水、气、电表通信模块协议与接口各不相同，无法实现能源计量一体化采集互联互通，不能满足各种业务发展的需求。电能表主要采用dl/t645-2007协议，水表、燃气表主要采用cj/t188-2004协议，即便是同样采用188协议的水表、燃气表，其报文组成方式也不尽相同。由于cj/t188-2004协议地址长度为7个字节，与电力行业广泛运用的电能表通信协议dl/t645-2007宽度不一致，给水表、燃气表行业与电力行业充分共享电力行业的能源资源和通信资源造成困难，不利于降低系统的建设和运维成本。

本发明通过研究制定一种支持任意通信协议共享信道资源的方案，使得报文在通信信道中传输不受原表计使用的通信协议的制约。大大提高通信信道资源利用率，充分挖掘系统通信资源，解决了产品多元化，数据传输受制于通信协议的问题，支持能源物联网发展的需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种支持任意通信协议共享信道资源的方法，该方法使得报文在通信信道的传输不再受制于通信协议，大大提高了系统通信资源利用率，充分挖掘系统通信资源；且能够减少系统、终端、各种表计等设备的开发工作量，无需更换现场已有表计，编程及解析简单明了，易于大规模使用。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种支持任意通信协议共享信道资源的方法，包括如下步骤，

s1：在表计与采集终端之间设置一通讯协议转换器；

s2：采集终端发送抄表请求，经通讯协议转换器转换为主站请求帧后发送给表计；所述主站请求帧格式为：通讯协议转换器地址+控制码+数据域长度码+待转发透明封包报文，所述待转发透明封包报文格式为：转发透明封包报文功能标识符+转发的通信端口号+转发通信格式字+表计地址+全透明转发内容，该全透明转发内容即抄表请求；

s3：若表计无响应，通讯协议转换器不进行下一步操作；若表计应答经通讯协议转换器发送来的主站请求帧，通讯协议转换器对应答内容进行验证，若验证不通过，通讯协议转换器不进行下一步操作；若验证通过则通讯协议转换器将应答内容转换为应答帧；所述应答帧格式为：通讯协议转换器地址+控制码+数据域长度码+待转发应答封包报文，所述待转发应答封包报文格式为：转发透明封包报文功能标识符+表计返回的应答报文。

在本发明一实施例中，所述步骤s2中，所述主站请求帧前、后还需分别添加唤醒码、结束码。

在本发明一实施例中，所述步骤s3中，通讯协议转换器对应答内容进行验证，即验证所述表计返回的应答报文的长度是否大于12个字节，若大于，则验证通过；否则，验证不通过。

在本发明一实施例中，所述通讯协议转换器地址取值分为两种情况：一、若表计地址存在重复时，通讯协议转换器地址为通讯协议转换器自身地址；二、若表计地址不存在重复时，通讯协议转换器地址为表计地址的映射。

在本发明一实施例中，所述转发的通信端口号定义方式为：若请求的表地址有记录，则按相应端口转发；若无记录或按相应端口转发3次无应答，则对其它同类型端口进行转发；转发后若有应答，则修改记录；具体的：

0-9：rs-485端口1-9，为0时，转换器在各rs-485口之间自动切换尝试；

10~19：m-bus接口1-9，为10时，转换器在各m-bus口之间自动切换尝试转发；

20~30：微功率无线接口1-9，为20时，转换器在各下行微功率无线接口之间自动切换尝试。

在本发明一实施例中，所述全透明转发内容为基于dl/t645-2007协议的抄表请求或基于cj/t188-2004协议的抄表请求。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1.本发明使得报文在通信信道的传输不再受制于原表计使用的通信协议，大大提高了系统通信资源利用率，充分挖掘系统通信资源；

2.本发明解决了通信协议与接口不兼容的问题，为通信传输提供了一条新思路；

3.本发明基于现有协议，减少系统、终端、各种表计等设备的开发工作量，无需更换现场已有表计，编程及解析简单明了，易于大规模使用。

附图说明

图1为现有本地信道架构图。

图2为本发明支持任意通信协议共享信道资源的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。

如图2所示，本发明的一种支持任意通信协议共享信道资源的方法，包括如下步骤，

s1：在表计与采集终端之间设置一通讯协议转换器；

s2：采集终端发送抄表请求，经通讯协议转换器转换为主站请求帧后发送给表计；所述主站请求帧格式为：通讯协议转换器地址+控制码+数据域长度码+待转发透明封包报文，所述待转发透明封包报文格式为：转发透明封包报文功能标识符+转发的通信端口号+转发通信格式字+表计地址+全透明转发内容，该全透明转发内容即抄表请求；

s3：若表计无响应，通讯协议转换器不进行下一步操作；若表计应答经通讯协议转换器发送来的主站请求帧，通讯协议转换器对应答内容进行验证，若验证不通过，通讯协议转换器不进行下一步操作；若验证通过则通讯协议转换器将应答内容转换为应答帧；所述应答帧格式为：通讯协议转换器地址+控制码+数据域长度码+待转发应答封包报文，所述待转发应答封包报文格式为：转发透明封包报文功能标识符+表计返回的应答报文。

所述步骤s2中，所述主站请求帧前、后还需分别添加唤醒码、结束码。

所述步骤s3中，通讯协议转换器对应答内容进行验证，即验证所述表计返回的应答报文的长度是否大于12个字节，若大于，则验证通过；否则，验证不通过。

所述通讯协议转换器地址取值分为两种情况：一、若表计地址存在重复时，通讯协议转换器地址为通讯协议转换器自身地址；二、若表计地址不存在重复时，通讯协议转换器地址为表计地址的映射。

所述转发的通信端口号定义方式为：若请求的表地址有记录，则按相应端口转发；若无记录或按相应端口转发3次无应答，则对其它同类型端口进行转发；转发后若有应答，则修改记录；具体的：

0-9：rs-485端口1-9，为0时，转换器在各rs-485口之间自动切换尝试；

10~19：m-bus接口1-9，为10时，转换器在各m-bus口之间自动切换尝试转发；

20~30：微功率无线接口1-9，为20时，转换器在各下行微功率无线接口之间自动切换尝试。

所述全透明转发内容为基于dl/t645-2007协议的抄表请求或基于cj/t188-2004协议的抄表请求。

以下为本发明的具体实施过程。

本发明研究制定的支持任意通信协议共享信道资源的技术方案，详细规定了主站请求、从站正常应答及从站异常应答等转发全透明封包帧格式规范，具体如下：

转发全透明封包帧格式规范

1、应用层

1.1主站请求帧

a)功能：转发透明封包报文

b)控制码：c=11h

c)数据标识：eeeeeeee

d)数据域长度：l=14+转发内容长度

e）帧格式：

注1：转换器和表计通信地址处理规则

转换器工作在“有地址模式”时，a0~a5为转换器自身地址，适用于表计地址存在重复的情况。该模式需要维护转换转换器与表计的隶属关系。

转换器工作在“无地址模式”时，a0~a5为表计地址，转换器应能将表计地址的低12位映射为自身地址，以便通信模块组网。适用于表计地址低12位不存在重复的情况。该模式不需要维护转换器与表计的隶属关系。

f）待转发透明封包报文格式说明：

g）通信端口号定义：

端口自动切换尝试：若请求的表地址有记录，则按相应端口转发；若无记录或按相应端口转发3次无应答，则对其它同类型端口进行转发；转发后若有应答，则修改记录。

0-9：rs-485端口1-9，为0时，转换器在各rs-485口之间自动切换尝试

10~19：m-bus接口1-9，为10时，转换器在各m-bus口之间自动切换尝试转发

20~30：微功率无线接口1-9,为20时，转换器在各下行微功率无线接口之间自动切换尝试。

h）通信格式字定义：

1.2从站正常应答

应答报文格式数据域格式：

注1：为防止干扰，转换器应对应答的数据进行验证：报文长度不短于12个字节。

注2：返回的报文不进行加减33h处理，直接封包。

1.3从站异常应答

报文验证不通过或表计无响应，转换器不应答。

2、应用实例

本方案通过通信协议转换器实现报文的全透明转发，其连接方式为：表计→转换器→终端。目前已实现了对基于dl/t645-2007协议和cj/t188-2004协议的水表的抄读，并在现场投入使用，转发全透明封包报文如下：

1）全透明封包为645协议：

发：fefefefe6820172622051568112233331818114b201726220515000016b9a333333204116815052226172068fefefefea716

收：6820172622051568912d3333181816b83336cccccccccccccccccccccccccccccccc3333333373a33333321b916815052226172068fefefe3f16。

2）全透明封包为188协议：

发：fefefefe6803030812000068112233331818114b0303081200000000164b001f900301000000120803031068fefefefed916

收：6803030812000068911c3333181816d1ff0000000100001f900981000000120803031068fefee716。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。