一种微型网络系统及控制方法与流程

本发明涉及通信网络，更具体地，涉及一种微型网络系统中的通信网络。

背景技术：

微型网络系统是分布式能源的一种重要利用方式，将多个负荷和多个分布式能源组合成微型网络，这一做法提供了更大的供需互动空间，以及更多的供需互动手段。微型网络常以用户与电网公司的电力接口来划分边界，也有以投资主体来划分边界的。例如一个工厂园区级别的微网，在微网内建立了“多点对多点”的供需关系，能在几台产能设备和用能设备间进行互动。实践证明，微型网络内部通过供需互动大幅度提高了能量的匹配度。

在微型网络系统中，各个设备之间通过本地的工业局域网实现信息通信。在微型网络建设期间网络铺设完成，各种产能与负荷设备接入网络后，需要为每个设备分配固定的IP通信地址，并做好记录；当需要进行设备访问时，需要按照预先分配的地址进行连接。但当微型网络结构需要发生变化或者微网内设备增加、移除、故障等情况发生时，需要对网络环境做相应的修改并重新分配通信地址。这样对微型网络系统的结构变更的灵活性、故障的快速排除、设备的更换等均造成影响，使得效率低下。当发生网络地址记录丢失这种极端情况时，所面临的问题将是致命性的，在恢复记录时往往面临长时间的断网断电情况，所发生的成本和代价也是相当大的。

现有的技术，在微型网络系统内发生设备添加、更新以及维修等事件时导致通信网络变化时，通常需要手动重新为变化设备分配通信地址，并更新地址列表。现有的通信管理方式不灵活，网络变化反馈不能及时，甚至当设备通信地址丢失时，会造成设备失联。

技术实现要素：

为了解决在微型网络系统内发生设备添加、更新以及维修等事件时导致通信网络变化时，需要人为手动重新为变化设备分配通信地址的问题，本发明提供了一种微型网络系统，所述系统包括：中心通信服务单元、设备单元以及二层网络交换单元；

所述设备单元与所述中心通信服务单元通过所述二层网络交换单元建立相互连接，构成独立广播域的局域网络；

所述中心通信服务单元监控所述设备单元新加入所述系统时，为所述设备单元分配IP地址，添加所述设备单元基本信息和/或摘要信息；或

所述中心通信服务单元检测所述设备单元是否退出，若确认所述设备单元退出所述系统，将所述设备单元的IP地址回收并删除所述设备单元基本信息和/或摘要信息；

所述中心通信服务单元监控所述微型网络系统网络环境变化并发送通知变化网络报文；以及

所述中心通信服务单元提供所述微型网络系统网络拓扑信息以及所述设备单元通信信息的查询。

优选地，所述系统还包括三层网络交换单元，所述局域网络通过三层网络交换单元实现与微型网络系统外的跨域通讯访问。

优选地，所述设备单元进入所述微型网络系统包括：

所述设备单元通过物理层接入所述微型网络系统；

将所述设备单元基本信息封装为新设备添加网络报文，并将所述新设备添加网络报文在所述广播域内进行广播；

所述中心通信服务单元在获取所述新设备单元添加网络报文后，发送包含新设备IP地址信息的回馈网络报文，并将所述回馈网络报文在所述广播域内进行广播；

所述设备单元在获取所述回馈网络报文后，将解析出的所述新设备IP地址高为所述设备单元的本地地址；以及

所述中心通信服务单元添加所述设备单元基本信息，并可通过中心通信服务单元对所述设备单元基本信息进行查询。

优选地，所述设备单元进入所述微型网络系统还包括：

所述设备单元判断所述中心通信服务器是否询问设备单元摘要信息，若所述中心通信服务器需要所述设备单元的设备单元摘要信息，所述设备单元将所述设备单元摘要信息发送给所述中心通信服务器；

所述中心通信单元添加所述设备单元摘要信息，并可通过中心通信服务单元对所述设备单元摘要信息进行查询。

优选地，所述中心通信服务单元对所述设备单元进入、退出所述微型网络系统进行自动控制包括：

所述中心通信服务单元监听所述设备单元发送网络报文，并判断所获取的网络报文是否为新设备添加网络报文；

如果所述中心通信服务单元确认所述获取的网络报文为新设备添加网络报文后，解析所述获取的新设备添加网络报文，得到所述设备单元基本信息；

所述中心通信服务单元通过所述设备单元基本信息判断所述设备单元是否在所述中心通信服务单元中添加过，如果确认所述设备单元基本信息已经添加过，发送分配给所述设备单元的IP地址，并发送地址更正信息要求所述设备单元更新所述IP地址；或者

所述中心通信服务单元通过所述设备单元基本信息判断所述设备单元是否在所述中心通信服务单元中添加过，如果确认所述设备单元基本信息没有添加过，向地址池中获取一个IP地址，发送分配给所述设备单元的IP地址，并发送地址更正信息要求所述设备单元更新所述IP地址；

所述中心通信服务单元能够查询所述多个设备单元的设备基本信息及通信信息；

如果所述中心通信服务单元确认所述获取的网络报文不是新设备添加网络报文后，丢弃获取的网络报文，继续监听所述中心通信服务单元监听所述设备单元发送网络报文。

优选地，所述中心通信服务单元要求所述设备单元发送所述设备单元摘要信息；

所述中心通信服务单元添加所述设备单元摘要信息，并能够通过中心通信服务单元对所述设备单元摘要信息进行查询。

优选地，所述设备单元退出所述微型网络系统进行自动控制包括：

所述中心通信服务单元发送心跳网络报文，所述心跳网络报文包括所述中心通信服务单元地址信息；

所述设备单元获取所述心跳网络报文后并进行解析，并根据解析后获取的所述中心通信服务单元地址信息上报包括所述设备单元的设备基本信息的应答心跳网络报文；

所述中心通信服务单元对所述获取的设备基本信息进行判断，确认所述设备单元是否已添加在所述中心通信服务单元中，若确认已添加，则将所述已添加设备单元标识存在；若确认未添加，则进入所述设备单元进入微型网络系统步骤；

若在预定的反馈周期内，所述中心通信服务单元没有收到所述设备单元的应答心跳网络报文，则所述中心通信服务单元删除所述设备单元基本信息，将所述设备单元的IP地址添加至地址池，并发出所述微型网络系统变更通知。

优选地，所述设备单元的基本信息包括所述设备单元的标识、名称、IP地址。

优选地，所述局域网络通过所述三层网络交换单元及路由器实现与微型网络系统外的跨域通讯访问；

优选地，所述设备单元包括产能设备、储能设备、负荷设备。

优选地，所述系统中的所述中心通信服务单元、所述设备单元以及所述二层网络交换单元通过网络报文进行通信，所述网络报文以网络广播、组播的形式在所述独立广播域的局域网络内广播。

优选地，所述控制方法包括：建立包括中心通信服务单元、设备单元以及二层网络交换单元的微型网络系统；

所述设备单元与所述中心通信服务单元通过所述二层网络交换单元建立相互连接，构成独立广播域的局域网络；

监控所述设备单元新加入所述系统时，为所述设备单元分配IP地址，添加所述设备单元基本信息和/或摘要信息；或

检测所述设备单元是否退出，若确认所述设备单元退出所述系统，将所述设备单元的IP地址回收并删除所述设备单元基本信息和/或摘要信息；

监控所述微型网络系统网络环境变化并发送通知变化网络报文；以及

提供所述微型网络系统网络拓扑信息以及所述设备单元通信信息的查询。

根据本发明的技术方案，在微型网络结构发生变化时，为微型网络系统提供一种能接入不同类型设备的组网方式，能自动化的配置微型网络系统网络内的通信地址与设备识别名称，并将已接入设备注册在中心通信服务单元上。本发明提出的技术方案，通过随时监察网络变化，并能够将网络变化及时的通知反馈。本发明提出的技术方案，当发生微网结构变化，网内设备单元变更等情况时，中心通信服务单元会自动发现离网与入网设备，并自动更新注册列表，在微型网络内发送更新通知。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为根据本发明实施方式的一种微型网络系统的结构示意图；

图2为根据本发明实施方式的一种微型网络系统中新设备单元添加流程图；

图3为根据本发明实施方式的一种微型网络系统中的中心通信服务单元控制设备单元加入微型系统流程图；

图4为根据本发明实施方式的一种微型网络系统中的设备单元退出流程图；以及

图5为根据本发明实施方式的一种用于微型网络的控制方法的流程图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1为根据本发明实施方式的一种微型网络系统的结构示意图。如图1所示，当微型网络系统发生设备添加、更新、维修事件时，会导致通讯网络发生变化，本发明提供的实施方式，能够自动化的配置网络通信地址与设备识别名称，并将已接入设备注册在中心通信服务器上。当设备单元离网时，中心服务器会自动发现，并自动更新注册列表，收回离网设备单元的网络通信地址，并且发送更新通知到各个设备。本发明实施方式的微型网络系统的通信网络中，中心通信服务单元103连接于微型网络系统中，与微型网络系统内的其它设备单元104位于同一广播域内，在微型网络系统内，中心通信服务单元103发出的网络报文，微型网络系统内的设备都可以接收到。微型网络系统内的设备发出的网络报文，中心通信服务单元103也可以接收到。微型网络系统100包括：中心通信服务单元103、设备单元104以及二层网络交换单元102。设备单元104与中心通信服务单元103通过二层网络交换单元102建立相互连接，构成独立广播域的局域网络。中心通信服务单元103监控设备单元104新加入系统时，为设备单元104分配IP地址，添加设备单元104基本信息和/或摘要信息。中心通信服务单元103检测设备单元104是否退出，若确认设备单元104退出系统，将设备单元104的IP地址回收并删除设备单元104基本信息和/或摘要信息。中心通信服务单元103监控微型网络系统网络环境变化并发送通知变化网络报文。中心通信服务单元103提供微型网络系统网络拓扑信息以及设备单元104通信信息的查询。

优选地，设备单元104基本信息包括设备标识、设备名称设备IP地址信息。

优选地，设备单元104摘要信息包括设备类型、设备描述。

优选地，系统还包括三层网络交换单元101，局域网络通过三层网络交换单元101实现与微型网络系统外的跨域通讯访问。

优选地，微型网络系统内二层网络交换单元102、中心通信服务单元103、设备单元104之间通过发送或接收网络报文进行微型网络系统内的网络通信。

优选地，设备单元104进入微型网络系统(图1中未示出，详见图2)包括：设备单元104通过物理层接入微型网络系统。将设备单元104基本信息封装为新设备添加网络报文，并将新设备添加网络报文在广播域内进行广播。网络报文的发送可以通过网络广播或组播的形式在微型网络系统的广播域内广播。中心通信服务单元103在获取新设备添加网络报文后，发送包含新设备单元IP地址信息的回馈网络报文，并将回馈网络报文在广播域内进行广播。设备单元104在获取回馈网络报文后，将解析出的新设备IP地址高为设备单元104的本地地址。中心通信服务单元103添加设备单元104基本信息，并可通过中心通信服务单元103对设备单元104基本信息进行查询。

优选地，设备单元104进入微型网络系统还包括：设备单元104判断中心通信服务器是否询问设备单元104摘要信息，若中心通信服务器需要设备单元104的设备单元104摘要信息，设备单元104将设备单元104摘要信息发送给中心通信服务器。中心通信单元添加设备单元104摘要信息，并可通过中心通信服务单元103对设备单元104摘要信息进行查询。

优选地，中心通信服务单元103对设备单元104进入、退出微型网络系统进行自动控制包括(图1中未示出，详见图3)：中心通信服务单元103监听设备单元104发送网络报文，并判断所获取的网络报文是否为新设备添加网络报文。如果中心通信服务单元103确认获取的网络报文为新设备添加网络报文后，解析获取的新设备添加网络报文，得到设备单元104基本信息。中心通信服务单元103通过设备单元104基本信息判断设备单元104是否在中心通信服务单元103中添加过，如果确认设备单元104基本信息已经添加过，发送分配给设备单元104的IP地址，并发送地址更正信息要求设备单元104更新IP地址。中心通信服务单元103通过设备单元104基本信息判断设备单元104是否在中心通信服务单元103中添加过，如果确认设备单元104基本信息没有添加过，向地址池中获取一个IP地址，发送分配给设备单元104的IP地址，并发送地址更正信息要求设备单元104更新IP地址。中心通信服务单元103能够查询多个设备单元104的设备基本信息及通信信息。如果中心通信服务单元确认获取的网络报文不是新设备添加网络报文后，丢弃获取的网络报文，继续监听中心通信服务单元监听设备单元发送网络报文。

优选地，中心通信服务单元103要求设备单元104发送设备单元104摘要信息。中心通信服务单元103添加设备单元104摘要信息，并能够通过中心通信服务单元103对设备单元104摘要信息进行查询。

优选地，设备单元104退出微型网络系统进行自动控制包括(图1未示出，详见图4)：中心通信服务单元103发送心跳网络报文，心跳网络报文包括中心通信服务单元103地址信息。设备单元104获取心跳网络报文后并进行解析，并根据解析后获取的中心通信服务单元103地址信息上报包括设备单元104的设备基本信息的应答心跳网络报文。中心通信服务单元103对获取的设备基本信息进行判断，确认设备单元104是否已添加在中心通信服务单元103中，若确认已添加，则将已添加设备单元104标识存在；若确认未添加，则进入设备单元104进入微型网络系统步骤。若在预定的反馈周期内，中心通信服务单元103没有收到设备单元104的应答心跳网络报文，则中心通信服务单元103删除设备单元104基本信息，将设备单元104的IP地址添加至地址池，并发出微型网络系统变更通知。

优选地，局域网络通过三层网络交换单元及路由器实现与微型网络系统外的跨域通讯访问。

优选地，设备单元104包括产能设备、储能设备、负荷设备。

优选地，系统中的中心通信服务单元103、设备单元104以及二层网络交换单元通过网络报文进行通信，网络报文以网络广播、组播的形式在独立广播域的局域网络内广播。

图2为根据本发明实施方式的一种微型网络系统中新设备单元添加流程图。设备单元进入微型网络系统，包括：设备单元通过物理层接入微型网络系统。将设备单元基本信息封装为新设备添加网络报文，并将新设备添加网络报文在广播域内进行广播。网络报文的发送可以通过网络广播或组播的形式在微型网络系统的广播域内广播。中心通信服务单元在获取新设备添加网络报文后，发送包含新设备IP地址信息的回馈网络报文，并将回馈网络报文在广播域内进行广播。设备单元在获取回馈网络报文后，将解析出的新设备IP地址高为设备单元的本地地址。中心通信服务单元添加设备单元基本信息，并可通过中心通信服务单元对设备单元基本信息进行查询。

如图2所示，优选地，设备单元发送添加网络报文，添加网络报文包括设备单元标识、设备单元名称等设备单元基本信息。设备单元在微型网络系统内广播添加网络报文，向中心通信服务单元发送入网请求通知。中心通信服务单元在获取设备单元发送的添加网络报文后，发送回馈网络报文，回馈网络报文包括新设备单元IP地址信息。设备单元在获取回馈网络报文后，将解析出的新设备IP地址高为设备单元的本地地址。中心通信服务单元添加设备单元基本信息，并可通过中心通信服务单元对设备单元基本信息进行查询。设备单元判断中心通信服务器是否询问设备单元摘要信息，若中心通信服务器需要设备单元的设备单元摘要信息，设备单元将设备单元摘要信息发送给中心通信服务器。中心通信单元添加设备单元摘要信息，并可通过中心通信服务单元对设备单元摘要信息进行查询。如果中心通信服务单元不需要设备单元的设备单元摘要信息，则设备单元添加入微型网络系统流程结束。

如果设备单元在预定的时间内没有收到中心通信服务单元发送的回馈网络报文，则重复发送添加网络报文。设备单元在预定的时间内重复发送添加网络报文达到规定的次数，则停止发送添加网络报文，并发送错误报告报文，结束添加流程。

图3为根据本发明实施方式的一种微型网络系统中的中心通信服务单元控制设备单元加入微型系统流程图。中心通信服务单元监听设备单元发送网络报文，并判断所获取的网络报文是否为新设备添加网络报文。如果中心通信服务单元确认获取的网络报文为新设备添加网络报文后，解析获取的新设备添加网络报文，得到设备单元基本信息。中心通信服务单元通过设备单元基本信息判断设备单元是否在中心通信服务单元中添加过，如果确认设备单元基本信息已经添加过，发送分配给设备单元的IP地址，并发送地址更正信息要求设备单元更新IP地址。中心通信服务单元通过设备单元基本信息判断设备单元是否在中心通信服务单元中添加过，如果确认设备单元基本信息没有添加过，向地址池中获取一个IP地址，发送分配给设备单元的IP地址，并发送地址更正信息要求设备单元更新IP地址。中心通信服务单元能够查询多个设备单元的设备基本信息及通信信息。如果中心通信服务单元确认获取的网络报文不是新设备添加网络报文后，丢弃获取的网络报文，继续监听中心通信服务单元监听设备单元发送网络报文。

如图3所示，中心通信服务单元监听设备单元发送网络报文，并判断所获取的网络报文是否为新设备添加网络报文。如果中心通信服务单元确认获取的网络报文为新设备添加网络报文后，接受设备单元发出的设备添加网络报文，解析获取的新设备添加网络报文，得到设备单元基本信息。如果中心通信服务单元判断获取的网络报文不是新设备添加网络报文，则丢弃接收到的网络报文，继续进行监听。

中心通信服务单元在得到设备单元基本信息后，通过设备单元基本信息判断设备单元是否在中心通信服务单元中添加过，如果确认设备单元基本信息已经添加过，获取分配给设备单元的IP地址，并发送地址更正信息要求设备单元更新IP地址。设备单元在收到中心通信服务单元发送的回馈报文后，对设备单元的IP地址进行设置，设置成功后，设备单元判断中心通信服务器是否询问设备单元摘要信息，若中心通信服务器需要设备单元的设备单元摘要信息，设备单元将设备单元摘要信息发送给中心通信服务器。中心通信单元添加设备单元摘要信息，并可通过中心通信服务单元对设备单元摘要信息进行查询。中心通信单元发送通知网络报文，通知微型网络系统更新消息。如果设备单元在收到中心通信服务单元发送的回馈报文后，没有完成对设备单元的IP地址进行设置，在超过预定的次数后，中心通信服务单元结束发送回馈报文，并发出告警网络报文。

如果中心通信服务单元确认设备单元基本信息没有添加过，则中心通信服务单元向地址池中申请获取一个IP地址，中心通信服务器以设备标识作为关键数据，将设备单元名称和IP地址作为一般数据，添加到设备单元基本信息列表。中心通信服务单元发送回馈报文至设备单元，回馈报文包括分配给设备单元的IP地址，并发送地址更正信息要求设备单元更新IP地址。设备单元在收到中心通信服务单元发送的回馈报文后，对设备单元的IP地址进行设置，设置成功后，设备单元判断中心通信服务器是否询问设备单元摘要信息，若中心通信服务器需要设备单元的设备单元摘要信息，设备单元将设备单元摘要信息发送给中心通信服务器。中心通信单元添加设备单元摘要信息，并可通过中心通信服务单元对设备单元摘要信息进行查询。中心通信单元发送通知网络报文，通知微型网络系统更新消息。如果设备单元在收到中心通信服务单元发送的回馈报文后，没有完成对设备单元的IP地址进行设置，在超过预定的次数后，中心通信服务单元结束发送回馈报文，并发出告警网络报文。

图4为根据本发明实施方式的一种微型网络系统中的设备单元退出流程图；中心通信服务单元发送心跳网络报文，心跳网络报文包括中心通信服务单元地址信息。设备单元获取心跳网络报文后并进行解析，并根据解析后获取的中心通信服务单元地址信息上报包括设备单元的设备基本信息的应答心跳网络报文。中心通信服务单元对获取的设备基本信息进行判断，确认设备单元是否已添加在中心通信服务单元中，若确认已添加，则将已添加设备单元标识存在；若确认未添加，则进入设备单元进入微型网络系统步骤。若在预定的反馈周期内，中心通信服务单元没有收到设备单元的应答心跳网络报文，则中心通信服务单元删除设备单元基本信息，将设备单元的IP地址添加至地址池，并发出微型网络系统变更通知。

如图4所示，中心通信服务单元发送心跳网络报文，心跳网络报文包括中心通信服务单元地址信息。设备单元获取心跳网络报文后并进行解析，并根据解析后获取的中心通信服务单元地址信息上报包括设备单元的设备单元名称、设备单元标识的应答心跳网络报文。如果中心服务单元存储的设备单元基本信息列表中的已添加设备单元没有发送应答心跳网络报文，则中心服务单元在已存储的设备单元基本信息列表中删除相应的设备单元，并发送通知网络报文，通知网络信息的变更。

如果中心服务单元收到设备单元发送应答心跳网络报文，并且判断设备单元是否已添加至设备单元基本信息列表中，如果已添加到列表中，结束流程。如果中心服务单元判断设备单元没有添加至设备单元基本信息列表中，则对该设备单元的基本信息进行添加。

图5为根据本发明实施方式的一种用于微型网络的控制方法的流程图。一种用于微型网络的控制方法，控制方法包括：步骤501，建立包括中心通信服务单元、设备单元以及二层网络交换单元的微型网络系统。设备单元与中心通信服务单元通过二层网络交换单元建立相互连接，构成独立广播域的局域网络。步骤502，监控设备单元新加入系统时，为设备单元分配IP地址，添加设备单元基本信息和/或摘要信息。步骤503，检测设备单元是否退出，若确认设备单元退出系统，将设备单元的IP地址回收并删除设备单元基本信息和/或摘要信息。步骤504，监控微型网络系统网络环境变化并发送通知变化网络报文，以及提供微型网络系统网络拓扑信息以及设备单元通信信息的查询。

通过本发明的实施方式，当微型网络结构发生变化时，系统能自动配置网络通信地址与设备识别名称，并将已接入设备添加到中心通信服务单元上，在应对设备单元新增、删除等情况时，不必人为干预，更加灵活便利，节约了维护成本。本发明的实施方式，能够随时监察网络变化，并将微型网络系统内的网络变化及时的通知反馈，实现微型网络系统内自动配置、自动维护的功能，提高了微型网络系统通信网络的整体健壮性和可靠性。

已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。