基于nfc的智能电网终端即插即用接入配电监控网方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于智能电网终端即插即用领域，设及了 NFC技术，尤其设及了一种基于 NFC的智能电网终端即插即用接入配电监控网络方法。
【背景技术】
[0002] 随着信息技术和传感器技术的不断发展，传统的电力网与信息网不断融合，逐渐 形成W能源合理交换为最终目的的智能电网。电力网和信息网紧密结合，具有双向流动性， 为形成高度自动化和广泛分布的能量交换奠定基础。智能电网朝着分布式方向发展，具有 片内信息采集和片间信息交流的微网成为智能电网发展的核屯、，而微网中的终端，尤其是 分布式电源平稳接入配电网尤其需要通信技术和电力技术共同保证。电力网的通信监控系 统可W对分布式电源接入过程的电压和电力进行监控，调整其有功出力和无功出力，有利 于整个过程平滑稳定。
[0003] 智能电网终端即插即用接入配电监控网是未来智能电网发展的趋势，目前无线智 能传感器即插即用技术主要依据IE趾1451标准，通过标准无线接口如IE趾802.11， Bluetooth，Zi浊ee及化oWPAN等通信。W上无线接口主要是分配给传感器不同的频率信道， 将设备信息进行标准化处理，形成设备的TEDS，从而实现自动识别和标识设备，达到传感器 即插即用的效果。
[0004] 目前智能电网终端即插即用接入配电监控网存在一些难题，其中在通信技术方面 的主要包括W智能电表为代表的终端数量较多且较密集，仅依靠频率来分配的信道数量有 限，无法满足智能电网终端需求。另外，由于无线接口都暴露在开放空间中，存在着较大的 安全隐患。
【发明内容】
[0005] 本发明针对现有的无线智能传感器即插即用技术无法满足智能电网终端需求的 现状，提出一种基于NFC技术点对点模式的无线即插即用方法，可W提供给智能电网终端足 够的无线接入接口，即插即用过程简单、接入速度快。本发明的技术方案如下：
[0006] -种基于NFC的智能电网终端即插即用接入配电监控网方法，采用NFC点对点通信 模式，设计智能电网终端，终端类型包括智能电表、光伏发电系统、储能系统、冷热电联供系 统、燃料电池 W及电动汽车充电系统，采用定期关联匹配机制建立用于自动识别和标识智 能电网终端的传感器电子数据表TEDS,包括下列几个方面：
[0007] 1)监控网接入点与终端分别都配备NFC标签，在未连接时，均处于NFC点对点模式 中的化巧et状态；
[000引 2)在终端准备接入监控网接入点时，触发接入监控网应用;终端检测周围NFC无线 电场，若检测到其他NFC无线电场，则重复无线电场碰撞检测；否则，将终端的NFC模块切换 为主动模式下的Initiator状态；
[0009] 3)终端选用其全球唯一标识UUID作为近场通信标识NFCID3内容，与监控网接入点 的NFC模块标识唯一通信信道；监控网接入点载入终端的Meta-T抓S Jransducer^annel TEDS 及 PHYTEDS ; Me ta-TEDS 主要包括 UUID、终端类型；TransducerChanne 1 TEDS 主要包括最 大数据率、响应等待时间、最大重传次数、最小传输延迟、数据传输周期;PHYTEDS主要包括 传输数据格式、物理单位、测量范围；
[0010] 4)接入点保存终端网络配置参数，开启定期关联匹配机制；终端发送监控系统状 态和测量数据，或终端接收监控网更改终端状态指令;设tc是关联周期，ts是握手时限，ti 是最大重新接入时限，则定期关联匹配机制如下：
[0011] A.在数据传输或监测控制的情况中，终端与接入点保持着数据帖和控制帖传输， 每个NFC数据帖和控制帖中都包含NFCID3字段，也就是都包含终端的UUID，根据此UUID即可 判断终端与接入点是否可W正常通信；
[0012] B.在空闲情况中，终端与接入点都切换至Target状态，接入点每隔tc周期向终端 发送关联握手帖，若终端在ts时间内回复关联握手帖，则终端与接入点连接正常；否则，超 过ts后接入点再次发送关联握手帖，若累计发送有限次均失败，则判断终端与接入点断开， 回收其网络资源；
[OOK] C.在终端掉电或临时移出接入点情况中，若终端在小于ti时间内再次请求接入配 电监控网络，则无需再重新载入终端的TEDS,直接根据终端的UUID在接入点存储的参数中 直接查找，进行资源配置;若超出ti再次接入，则需重新载入;接入点在与终端断开超过ti 时间后，清除存储该终端的UUID、T邸S及其他信息。
[0014]本发明具有W下优点：
[001引1)无线即插即用信道数量多。在本方法中，无线即插即用信道是由终端的UUID唯 一标识的，与依据频率区分通信信道相比，信道数量大大增加。
[0016] 2)在一定的物理空间内，接入点密度极限值较大。决定接入点密度的是NFC标签设 置的间距，由于NFC技术在大于25cm距离外就无标签间电磁波互相干扰，因此可W相距较短 距离放置NFC标签，从而提高接入点密度。
[0017] 3)定期关联匹配机制可W降低接入点和终端的通信功耗。由于采用定期关联匹配 机制，接入点和终端在空闲期和不需传送握手帖/回复握手帖时，均可W切换至Target状 态，来节省功耗。
[0018] 4)终端在出现意外掉电重启和临时移出接入点后短时间内再次接入，定期关联匹 配机制可W保证快速接入。
【具体实施方式】
[0019] 本发明参照IE趾1451.5标准，即无线通信与变送器电子数据表格(Wireless Communication Protocols and Transducer Electronic Data Sheets(TEDS)Formats)定 义了适用于智能电网终端的Me化-T抓S和IYansducerChanneI TEDS的内容。将IE邸1451.5 标准中定义的TEDS进行简化，并具体给出智能电网终端特有属性内容，下面首先给出各表 内容。
[0020] 表1终端的Me化-T邸S内容表
[0022]表2终端的TransducerQianneI TEDS内容表
[0024] 表3终端的PHY TEDS内容
[00%]表4终端类型枚举量定义表
[0028]表5传输数据格式枚举量
[0030]表6智能电表功率数据格式
[0033]表7智能电表电流数据格式
[0039]表10智能电表频率数据格式
[0041 ]表1IDER模式数据格式
[0043] 首先对上述各表进行说明。
[0044] 表1是终端的Meta-T抓S内容表，定义了智能电网终端的基本内容，用于注册智能 终端。包括智能电网终端的监控模块的UUID，通过智能电网终端的监控模块生产地点经缔 度、时间来生成唯一的标识符，从而保证其UUID的唯一性。终端类型字段是用来注册该终端 属于何种类型，具体定义见表4。总体TEDS校验和是Me化-T邸S所有内容的校验和，用来检验 传输过程中字段内容是否有误。
[0045] 表2是终端的化ansducer化annel TEDS内容表。数据传输速率字段是指智能电网 终端在通信过程中数据传输速率，可W选择的速率为10化pbs，21化pbs或424kpbs。响应等 待时间字段是指一个数据包发送后最长响应等待时间，超出后则启动重传机制，其单位为 毫秒。最大重传次数是指对于每个数据包出发重传机制后重传的最多次数。最小传输延迟 是指单个数据包在传输过程中的最小延迟时间，单位为毫秒。数据传输周期是指相邻两次 传输数据的间隔时间，单位为毫秒。变送器通道TEDS校验和是化ansducer化annel TEDS所 有内容的校验和，用来检验传输过程中字段内容是否有误。
[0046] 表3是终端的PHYTEDS，定义了数据传输相关字段。不同的终端类型会传输的测量 数据不同，每种数据的传输格式由传输数据格式定义，具体定义见表5,其物理单位由物理 单位字段决定。物理单位的定义与IEEE 1451.2标准一致。测量范围字段定义了传输数据的 范