一种输变电在线监测数据自组网通信方法及系统与流程

本发明属于输变电监控技术领域，公开了一种输变电在线监测数据自组网通信方法及运行该方法的计算机网络系统。

背景技术：

目前架空线路电力物联网在实用化方面仍面临诸多问题，线路走廊地形地质环境复杂，气候多变，沿线暴雨、强风、滑坡等灾害时有发生，需要监测状态量多。传统在监测装置与一次设备的集成度不高，一般独立安装维护，受输电线路电磁环境影响大，组网方式不灵活，维护工作量大，监控数据及应用效果分散、设备类型复杂、标准协议各异，无法进行有效集中的管理和应用。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出了一种输变电在线监测数据自组网通信方法，包括以下步骤：

s1各监测终端自组网至对应的汇聚节点模块；

s2所述汇聚节点模块与覆盖范围内的各监测终端建立数据通信，实现数据的接收、加密和发送；

s3上层接入节点模块与各所述汇聚节点模块建立通信；

s4多种类数据接入和格式统一化处理；

s5边缘计算处理后数据信息筛选和上传。

进一步的，步骤s1包括：给汇聚节点模块覆盖范围内所有在线监测终端装置分配唯一的编号及通信ip地址；将传感器依消耗功率的大小划分为低功耗传感器组和微功率传感器组。

优选的，所述步骤s2包括：所述微功率传感器组通过lora2400mhz频段将监测数据发送至汇聚节点的2400mhz通信模块，所述低功耗传感器组通过lora470mhz频段将监测数据发送至汇聚节点的470mhz模块；各所述汇聚节点模块均根据接收到的数据编号及通信地址，判断接收数据是否正常和数据质量情况，并将数据信息加密封装，分别通过2400mhz和470mhz上行通信模块发送模块向接入节点模块发送。

进一步的，步骤s3包括：所述接入节点模块对覆盖范围内每个汇聚节点模块进行编号和标记，并发送请求连接指令，接收到汇聚节点模块反馈信息后建立通讯连接。

本发明还提供一种计算机网络系统，包括存储有在线监测数据和程序的输变电在线监测模块及处理电路，通过处理电路可以调用该输变电在线监测模块，执行上述的输变电在线监测数据自组网通信方法。

进一步的，在线监测模块包括传感器终端通信模块、数据汇聚节点模块、传输接入节点模块三类；

其中，所述传感器终端通信模块由多个通信终端组成，每个通信终端由低功耗lora传输单元与微功率lora传输单元组成，所述低功耗传输单元与微功率传输单元均可以自动接收传感器端发送的数据，并将接收的数据输出至所述传输接入节点模块；

所述汇聚节点模块均能够与上层所述传输接入节点模块进行通讯，能够接收下层传感器通信终端传输的数据并与其他汇聚节点进行中继，实现通信自组网功能；

所述传输接入节点模块与所述汇聚节点模块进行数据通讯，兼容低功耗传感器(lora470mhz)与微功率传感器(lora2400mhz)数据接入，所述的传输接入节点模块能够实现数据格式的交互处理和统一化，以及边缘计算分析处理。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的一种输变电在线监测数据自组网通信方法及系统，现场设备集成度高，占用资源少，通信流畅，实时性好，适合分布式输变电设施的监控。

附图说明

图1为本发明实例的输电线路在线监测数据自组网通信方法流程图

图2为本发明实例的输电线路在线监测数据自组网通信系统结构图

图3为本发明实例的数据汇聚节点模块结构图

图4为本发明实例的传输接入节点模块结构图

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明说明书附图，对本发明实施例中的技术方案进行描述，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创新劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：

参见附图1，示出了输电线路在线监测数据自组网通信方法整体流程。图中所示的五个模块分别对应五个步骤：

s1.各监测终端自组网至对应的汇聚节点模块；

s2.所述汇聚节点模块与覆盖范围内的各监测终端建立数据通信，实现数据的接收、加密和发送；

s3.上层接入节点模块与各所述汇聚节点模块建立通信；

s4.多种类数据接入和格式统一化处理；

s5.边缘计算处理后数据信息筛选和上传。

参见附图2，示出了示出了本发明实例的输电线路在线监测数据自组网通信系统结构。传感器终端通信模块用于与传感器端实现lora(longrangeradio)低功耗传输和lora微功率数据通讯；数据汇聚节点模块用于接收传感器通信模块的数据，实现通信中继功能和自组网功能；传输接入节点模块，用于与数据汇聚节点模块的通讯，以及监测数据的统一标准化接入，并将接收的数据输送至上一级系统。

参见附图3示出了本发明实例的数据汇聚节点模块结构，图中数据汇聚节点模块由传感器下行通道470mhz通信模块、低功耗中继信道470mhz通信模块、低功耗上行信道470mhz通信模块、2个微功率业务信道2400mhz通信模块、微处理模块、加密模块、存储模块组成。其中传感器下行通道470mhz通信模块与微功率业务信道2400mhz通信模块分别实现与在线监测传感装置的低功耗传输单元与微功率传输单元建立通信；低功耗中继信道470mhz通信模块可实现汇聚节点模块之间的数据中继和通信；低功耗上行信道470mhz通信模块可实现与上级接入节点模块的数据通信；微处理模块实现总体控制；加密模块实现数据的加密；存储模块实现数据本地缓存。

附图4，示出了本发明实例的传输接入节点模块结构。图中传输接入节点模块由低功耗传感器通道470mhz通信模块、2个微功率业务信道2400mhz通信模块、微处理模块、数据交换模块、边缘计算模块、加密模块、存储模块、网络通信模块组成。低功耗传感器通道470mhz通信模块、2个微功率业务信道2400mhz通信模块分别与汇聚节点的对应通信模块建立连接；微处理模块实现总体控制；数据交换模块实现数据的统一格式转换；边缘计算模块实现数据的分析和处理；加密模块实现数据的加密；存储模块实现数据本地缓存；网络通信模块实现与上一级系统的数据通信。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种输变电在线监测数据自组网通信方法，其特征在于包括以下步骤：

s1各监测终端自组网至对应的汇聚节点模块；

s2所述汇聚节点模块与覆盖范围内的各监测终端建立数据通信，实现数据的接收、加密和发送；

s3上层接入节点模块与各所述汇聚节点模块建立通信；

s4多种类数据接入和格式统一化处理；

s5边缘计算处理后数据信息筛选和上传。

2.根据权利要求1所述的一种输变电在线监测数据自组网通信方法，其特征在于所述步骤s1包括：给汇聚节点模块覆盖范围内所有在线监测终端装置分配唯一的编号及通信ip地址；将传感器依消耗功率的大小划分为低功耗传感器组和微功率传感器组。

3.根据权利要求2的一种输变电在线监测数据自组网通信方法，其特征在于所述步骤s2包括：所述微功率传感器组通过lora2400mhz频段将监测数据发送至汇聚节点的2400mhz通信模块，所述低功耗传感器组通过lora470mhz频段将监测数据发送至汇聚节点的470mhz模块；各所述汇聚节点模块均根据接收到的数据编号及通信地址，判断接收数据是否正常和数据质量情况，并将数据信息加密封装，分别通过2400mhz和470mhz上行通信模块发送模块向接入节点模块发送。

4.根据权利要求2的一种输变电在线监测数据自组网通信方法，其特征在于所述步骤s3包括：所述接入节点模块对覆盖范围内每个汇聚节点模块进行编号和标记，并发送请求连接指令，接收到汇聚节点模块反馈信息后建立通讯连接。

5.一种计算机网络系统，包括存储有在线监测数据和程序的输变电在线监测模块及处理电路，其特征在于，通过所述处理电路可以调用所述输变电在线监测模块，执行权利要求2-4中任一项所述的输变电在线监测数据自组网通信方法。

6.根据权利要求5所述的一种计算机网络系统，其特征在于在线监测模块包括传感器终端通信模块、数据汇聚节点模块、传输接入节点模块三类；

其中，所述传感器终端通信模块由多个通信终端组成，每个通信终端由低功耗lora传输单元与微功率lora传输单元组成，所述低功耗传输单元与微功率传输单元均可以自动接收传感器端发送的数据，并将接收的数据输出至所述传输接入节点模块；

所述汇聚节点模块均能够与上层所述传输接入节点模块进行通讯，能够接收下层传感器通信终端传输的数据并与其他汇聚节点进行中继，实现通信自组网功能；

所述传输接入节点模块与所述汇聚节点模块进行数据通讯，兼容低功耗传感器(lora470mhz)与微功率传感器(lora2400mhz)数据接入，所述的传输接入节点模块能够实现数据格式的交互处理和统一化，以及边缘计算分析处理。

技术总结
本发明属于输变电监控技术领域，公开了一种输变电在线监测数据自组网通信方法。包括：S1.各监测终端自组网至对应的汇聚节点模块；S2.汇聚节点模块与覆盖范围内的各监测终端建立数据通信，实现数据的接收、加密和发送；S3.上层接入节点模块与各汇聚节点建立通信；S4.多种类数据接入和格式化处理；S5.边缘计算处理后数据信息筛选和上传。本发明还提供一种计算机网络系统，包括存储有在线监测数据和程序的输变电在线监测模块及处理电路，通过处理电路可以调用该输变电在线监测模块，以执行上述输变电在线监测数据自组网通信方法。本发明现场设备集成度高，占用资源少，通信流畅，实时性好，适合分布式输变电设施的监控。

技术研发人员：白冰洁;谷山强;方玉河;李健;李哲;陶汉涛;张磊;陈扬;许远根;王钊;张波;邓璐;王宇;黎炎;韩冬;林卿;陈玥;吴大伟;姜志博;李旺
受保护的技术使用者：国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司;南瑞集团有限公司
技术研发日：2021.04.29
技术公布日：2021.07.27