基于北斗三号短报文通讯的输电物联网数据传输系统及方法与流程

本发明属于电力自动化领域，尤其涉及一种基于北斗三号短报文通讯的输电物联网数据传输系统及方法。

背景技术：

电力系统的输电线路是主要的电力运输方式，而架空输电线路更是至关重要的组成部分。架空输电线路存在资产重，分布面积广，走势狭长，架设地点环境多样化等特点，传统人工监测巡线具有非常大的困难，建设输电线路物联网以便进行自动监测是解决输电线路在线监测困难的最佳途径，其中，建设稳定的电力系统输电物联网数据传输系统将自动监测数据传输出去成为关键。

电力系统输电物联网数据传输系统在一些环境较为恶劣的地方，没有公网通信覆盖，无法使用传统电信资源传输；若使用自组网网络，则存在断链的隐患；若采用北斗一号短报文通讯，通道容量又无法满足电力系统输电物联网数据传输要求，以上均会造成局部监测数据无法传输。

由于输电线路物联网数据传输系统依赖太阳能和蓄电池组成的野外电源系统，节能降耗是系统稳定运行的前提，但是北斗三号短报文通讯的发送功能高达3瓦，如果持续发送数据，会对系统能耗造成严重的影响。

技术实现要素：

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种基于北斗三号短报文通讯的输电物联网数据传输系统及方法，解决传统输电物联网数据传输系统在没有公网通信覆盖地区的传输问题。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于北斗三号短报文通讯的输电物联网数据传输系统，包括多个发送节点和唯一接收节点；发送节点包括数据接收及协议转换模块、发送数据处理模块、阵列发送模块和节能模块；接收节点包括身份关联模块和接收数据汇集模块；所述数据接收及协议转换模块获取对应的输电物联网杆塔上传感器发送的数据，将数据协议转换成统一的新协议，并将使用新协议的数据传输给所述发送数据处理模块；所述发送数据处理模块是将待发送数据根据北斗三号短报文通讯的单次发送长度进行模块分割，并对每个分割模块进行编号，将编号的模块数据传输给所述阵列发送模块；所述阵列发送模块利用多个北斗三号短报文通讯模组组成发送阵列，根据模块数据编号均匀分配至各通讯模组，通过卫星完成通讯；所述节能模块根据所述阵列发送模块发送能力对所述阵列发送模块进行休眠及唤醒；所述身份关联模块将发送节点内所述阵列发送模块的唯一身份标识与发送节点所在杆塔的唯一标识进行绑定关联；所述接收数据汇集模块通过北斗三号短报文通讯模组接收数据，并按照阵列发送模块与杆塔的关联关系，阵列发送模块内模块数据的编号顺序，进行数据汇集和重组并放入数据库。

进一步地，所述节能模块获取所在输电物联网杆塔上传感器数据发送时间间隔，将最小的发送时间间隔作为节能周期；节能周期内对阵列发送模块进行休眠，数据接收及协议转换模块进行节能周期内的数据接收；节能周期结束后，发送节点对阵列发送模块所需调用的数量进行唤醒，未调用的模块继续休眠；数据发送完毕后，开始新的节能周期。

进一步地，系统硬件包括发送节点cpu、接收节点cpu和北斗三号短报文通讯模组。

进一步地，所述发送节点cpu和所述接收节点cpu为主频不低于266mhz的x86架构或者arm架构；北斗三号短报文通讯模组单次通讯能力为14000bits。

一种基于北斗三号短报文通讯的输电物联网数据传输方法，包括步骤：

(1)发送节点获取自身所在的输电物联网杆塔上传感器发送的数据，通过数据接收及协议转换模块将数据协议转换成统一的新协议，并将使用新协议的数据传输给发送数据处理模块；

(2)发送节点的发送数据处理模块根据北斗三号短报文通讯的单次发送长度对待发送数据进行模块分割，对每个分割模块进行编号，将编号完毕的模块数据传输给阵列发送模块；

(3)阵列发送模块根据模块数据编号均匀分配至各北斗三号短报文通讯模组，通过卫星完成数据发送；

(4)发送节点的节能模块获取所在输电物联网杆塔上传感器数据发送时间间隔，将最小的发送时间间隔作为节能周期；

节能周期内对阵列发送模块进行休眠，数据接收及协议转换模块进行节能周期内的数据接收；节能周期结束后，发送节点对阵列发送模块所需调用的数量进行唤醒，未调用的模块继续休眠；数据发送完毕后，开始新的节能周期；

(5)身份关联模块将发送节点内阵列发送模块的唯一身份标识与发送节点所在杆塔的唯一标识进行绑定关联；

(6)接收节点的北斗三号短报文通讯模组接收数据，并按照阵列发送模块与杆塔的关联关系，阵列发送模块内模块数据的编号顺序，进行数据汇集和重组并放入数据库。

进一步地，所述步骤2中，每个分割模块的数据容量不大于北斗三号短报文通讯的单次通讯能力的容量，分割模块的数量不大于唤醒的北斗三号短报文通讯模组数量。

进一步地，所述步骤2中，北斗三号短报文通讯模组单次通讯能力为14000bits。

有益效果：本发明采用多种节能技术手段，优化北斗三号短报文通讯传输方式，降低能耗，提高系统运行稳定性，可广泛应用于电力系统输电物联网。

附图说明

图1是基于北斗三号短报文通讯的输电物联网数据传输系统结构示意图；

图2是基于北斗三号短报文通讯的输电物联网数据传输方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

如图1所示，基于北斗三号短报文通讯的输电物联网数据传输系统，包括多个发送节点和唯一接收节点；发送节点包括数据接收及协议转换模块，发送数据处理模块，阵列发送模块，节能模块；接收节点包括身份关联模块，接收数据汇集模块。

数据接收及协议转换模块是将输电物联网各杆塔独立传感器及终端所发送过来的数据协议进行转换，形成统一的新协议，并将使用新协议的数据传输给发送数据处理模块；发送数据处理模块是将待发送数据根据北斗三号短报文通讯的单次发送长度进行数据分割，并对每个分割模块进行编号，编号完毕后的每个分割模块数据传输给阵列发送模块；阵列发送模块是利用多个北斗三号短报文通讯模组组成发送阵列，发送数据根据数据编号均匀分配至各通讯模组，并通过卫星完成通讯；节能模块是根据阵列发送模块发送能力对阵列发送模块进行节能休眠及唤醒功能的模块。

身份关联模块是将输电物联网各杆塔上发送节点内阵列发送模块的唯一身份标识与发送节点所在杆塔的唯一标识进行绑定关联；接收数据汇集模块是将通过北斗三号短报文通讯模组接收数据，并按照关联关系和编号顺序，进行数据汇集和重组，并将重组数据放入数据库。

电力系统中基于北斗三号短报文通讯的输电物联网数据传输系统硬件上基于发送节点cpu，接收节点cpu，北斗三号短报文通讯模组；发送节点cpu用以实现上述数据接收及协议转换模块，发送数据处理模块，阵列发送模块，节能模块；接收节点cpu用以实现上述身份关联模块，接收数据汇集模块；北斗三号短报文通讯模组用以实现上述阵列发送模块，接收数据汇集模块。

发送节点cpu及所述接收节点cpu采用不低于266mhz主频的x86架构或者arm架构的cpu。北斗三号短报文通讯模组单次通讯能力为14000bits，北斗三号短报文通讯模组数量为8个。

如图2所示，基于北斗三号短报文通讯的输电物联网数据传输方法，步骤包括：

(1)传感数据接收及协议转换：发送节点cpu获取自身所在的输电物联网杆塔上独立传感器及终端所发送的数据，通过数据接收及协议转换模块将数据协议进行转换，形成统一的新协议，并将使用新协议的数据传输给所述发送数据处理模块；

(2)发送数据处理：北斗三号短报文通讯模组单次通讯能力为14000bits，发送节点的cpu的发送数据处理模块根据上述单次通讯能力对步骤1传输过来的数据进行分割，每个分割模块的数据容量不大于上述单次通讯能力的容量，分割模块的数量不大于北斗三号短报文通讯模组数量；发送节点的cpu的发送数据处理模块对每个分割模块进行编号，编号完毕后的每个分割模块数据传输给所述阵列发送模块；

(3)数据发送：发送节点的cpu获取步骤2的分割模块的数量，并根据数量和数据编号均匀分配至各北斗三号短报文通讯模组上，北斗三号短报文通讯模组通过卫星完成数据发送；

(4)发送节点节能处理：发送节点的cpu根据步骤1获取自身所在的输电物联网杆塔上独立传感器及终端的数据发送时间间隔，根据发送时间间隔最小的时间作为节能周期；节能周期内发送节点的cpu对所述阵列发送模块进行休眠，用于降低功耗，所述数据接收及协议转换模块进行节能周期内的数据接收；节能周期结束后，发送节点的cpu对所述阵列发送模块根据步骤3所需要调用的数量进行唤醒，未调用的模块继续休眠；步骤3所述数据发送完毕后，开始新的节能周期；

(5)身份关联：接收节点的cpu内的身份关联模块将输电物联网各杆塔上发送节点内所述阵列发送模块的唯一身份标识与发送节点所在杆塔的唯一标识进行绑定关联；

(6)接收数据汇集：接收节点的北斗三号短报文通讯模组接收步骤3的数据，接收节点的cpu内的接收数据汇集模块按照步骤5的关联关系和数据内的编号顺序，进行数据汇集和重组，并将重组数据放入数据库。