基于LoRa的配电终端通信系统和配电网通信系统的制作方法

本申请涉及配电技术领域，特别是涉及一种基于lora的配电终端通信系统和配电网通信系统。

背景技术：

配电网自动化系统的通讯系统通过接入无线公网进行通信和数据传输。而无线公网本身用户多，无法确保各通信链路独立不受其他用户干扰，通信安全得不到有效保障，网络质量不受控。

在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：配电网自动化控制终端的安装点分布广，位置多位于野外、地下停车库等通讯信号弱或者完全无信号的环境，导致配电网自动化控制终端无法与配网主站稳定通信。

技术实现要素：

基于此，有必要针对配电网自动化控制终端无法与主站稳定通信的问题，提供一种基于lora的配电终端通信系统和配电网通信系统。

为了实现上述目的，一方面，本申请实施例提供了一种基于lora的配电终端通信系统，包括通讯终端和通讯基站。

通讯终端包括：

数据信息传输端口，用于连接配电网自动化控制终端。

第一lora通讯模块；第一lora通讯模块的第一数据端口连接数据信息传输端口。

第一天线，连接第一lora通讯模块的第二数据端口。

通讯基站包括：

第二天线，用于与第一天线通信连接。

第二lora通讯模块；第二lora通讯模块的第一数据端口连接第二天线。

移动通信模块，连接第二lora通讯模块的第二数据端口；移动通信模块用于通过移动网络与配电网主站通信连接。

在其中一个实施例中，第一lora通讯模块为扩频调制通讯模块；第二lora通讯模块为扩频调制通讯模块。

在其中一个实施例中，第一lora通讯模块为循环交织纠错编码通讯模块；第二lora通讯模块为循环交织纠错编码通讯模块。

在其中一个实施例中，通讯终端还包括第一电源模块；第一电源模块的输入端用于连接配电网自动化控制终端的电源端口，第一电源模块的输出端连接第一lora通讯模块。

在其中一个实施例中，通讯基站还包括第二电源模块；第二电源模块分别连接第二lora通讯模块和移动通信模块。

在其中一个实施例中，第二电源模块包括太阳能单元和蓄电池；蓄电池的输入端连接太阳能单元，蓄电池的输出端分别连接第二lora通讯模块和移动通信模块。

在其中一个实施例中，数据信息传输端口为有线连接端口。

在其中一个实施例中，移动通信模块为4g模块。

另一方面，本申请实施例还提供了一种配电网通信系统，包括：

配电网自动化控制终端。

如上述的基于lora的配电终端通信系统。

配电终端通信系统连接配电网自动化控制终端。

在其中一个实施例中，配电网通信系统还包括配电网主站；配电终端通信系统与配电网主站通信连接。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

配电终端通信系统，包括通讯终端和通讯基站；其中，通讯终端包括依次连接的数据信息传输端口，第一lora通讯模块和第一天线；通讯基站包括依次连接的第二天线，第二lora通讯模块和移动通信模块。数据信息传输端口用于连接配电网自动化控制终端，采集配电网自动化控制终端的数据信息；通讯终端和通讯基站之间采用lora进行通信传输，可达到千米级别的信号覆盖半径，信号穿透能力远远超过dtu/rtu等无线通讯装置，有效提高信号的覆盖范围和传输能力。通讯基站和配电网主站之间通过移动通信网络进行数据传输，能够将通讯基站收集到的配电网自动化控制终端的数据信息稳定可靠地传输到配电网主站。基于上述结构，通信信号穿透性强，有效解决配电网自动化控制终端通信信号差或无信号等问题。

附图说明

通过附图中所示的本申请的优选实施例的更具体说明，本申请的上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本申请的主旨。

图1为一个实施例中基于lora的配电终端通信系统的第一示意性结构图；

图2为一个实施例中基于lora的配电终端通信系统的第二示意性结构图；

图3为一个实施例中基于lora的配电终端通信系统的第三示意性结构图；

图4为一个实施例中配电网通信系统的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“第一数据端口”、“第二数据端口”、“输入端”、“输出端”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在配电网络中，若配电网主站无法实时掌握配电网自动化控制终端的运行情况，会严重影响配电网自动化系统运行的可靠性。具体地，配电网自动化控制终端可用于配电网的远方监测、控制等，能够实现数据采集、控制和通信等功能；示例性地，包括馈线终端和站所终端等。为此，本申请实施例针对配电网自动化控制终端的安装位置存在信号差或者无信号的问题，提供一种基于lora技术的配电终端通信系统，主要由通讯终端和通讯基站2部分组成。

在一个实施例中，基于lora的配电终端通信系统，如图1所示，包括通讯终端和通讯基站。

通讯终端包括：

数据信息传输端口，用于连接配电网自动化控制终端；

第一lora通讯模块；所述第一lora通讯模块的第一数据端口连接数据信息传输端口。

第一天线，连接第一lora通讯模块的第二数据端口。

通讯基站包括：

第二天线，用于与第一天线通信连接。

第二lora通讯模块；第二lora通讯模块的第一数据端口连接第二天线。

移动通信模块，连接第二lora通讯模块的第二数据端口；移动通信模块用于通过移动网络与配电网主站通信连接。

具体而言，基于lora的配电终端通信系统中，通讯终端包括数据信息传输端口、第一lora通讯模块和第一天线，通讯基站包括第二lora通讯模块、第二天线和移动通信模块。具体地，数据信息传输端口连接配电网自动化控制终端，用于采集配电网自动化控制终端的数据信息；第一lora通讯模块的第一数据端口连接通过数据信息传输端口，第二数据端口连接第一天线；第二lora通讯模块的第一数据端口连接第二天线，第二数据端口连接移动通信模块；第一天线与第二天线通信连接，移动通信模块与配电网主站通信连接。基于上述结构，第一lora通讯模块可通过数据信息传输端口采集配电网自动化控制终端的数据信息，并通过第一天线将获取到的数据信息发送给通讯基站；通讯基站的第二lora通讯模块通过第二天线接收通讯终端发送的数据信息，进一步地，第二lora通讯模块可通过移动通信模块将接收到的数据信息传输给配电网主站。

本申请实施例利用通讯终端和通讯基站的配合，完成配电网主站和配电网自动化控制终端之间的数据信息传输；其中，通讯终端可靠近配电网自动化控制终端设置，还可采用有线连接实现两者的数据传输，有效提高数据信息传输的及时性和可靠性。通讯基站可设置在通讯状况良好的环境中；通讯终端与通讯基站采用lora技术进行通信连接，能够快速、准确地采集和传输配电网自动化控制终端的数据信息，并且，基于lora技术的无线通讯可达到千米级别的信号覆盖半径，信号穿透能力远远超过dtu(datatransferunit，数据传输单元)/rtu(remoteterminalunit，远程终端单元)等无线通讯装置，有效提高本申请实施例的覆盖范围和传输能力。进一步地，通讯基站采用移动通信模块与配电网主站通信连接，能够将通讯基站收集到的配电网自动化控制终端的数据信息稳定可靠地传输到配电网主站。

需要说明的是，通讯终端可连接至少一个配电网自动化控制终端；通讯基站可连接至少一个通讯终端；基于此，配电终端通信系统能够灵活扩展，多层级的通信结构有效提高了信号覆盖范围以及数据信息传输的可靠性和稳定性。数据信息传输端口可根据实际需求，配置为rs485端口、rj45端口、rs232端口、usb(universalserialbus，通用串行总线)端口、蓝牙无线端口或wi-fi(无线上网)端口等，此处不做具体限制。本申请实施例中提及的lora通讯模块可主要采用现有的lora模块和外围电路构成，此处不做具体限定。相应地，本申请实施例提及的天线可根据实际的信号传输需求进行选型，例如高增益天线等，此处不做具体限定。移动通信模块可用于接入移动通信网络，通过移动通信网络将配电网自动化控制终端是数据信息传输给配电网主站；可选地，移动通信模块可为3g(3rd-generation，第三代移动通信技术)模块、4g(4thgeneration，第四代移动通信技术)模块或5g(5th-generation，第五代移动通信技术)模块等。基于此，通讯终端为全向透传型无线通信终端，通讯基站为全向透传型无线通信基站；配电终端通信系统为全向透传型无线通信系统。本申请实施例的信号穿透性强，有效解决配电网自动化控制终端通信信号差或无信号等问题。

在一个实施例中，第一lora通讯模块为扩频调制通讯模块；第二lora通讯模块为扩频调制通讯模块。

具体而言，第一lora通讯模块和第二lora通讯模块均采用扩频调制无线通讯技术，以进行通讯终端和通讯基站之间的数据信息传输。基于上述结构，可变扩频因子大大提高了整个网络的系统容量，使信号覆盖半径达到千米级别，进一步提高信号穿透能力强。

在一个实施例中，第一lora通讯模块为循环交织纠错编码通讯模块；第二lora通讯模块为循环交织纠错编码通讯模块。

具体而言，第一lora通讯模块和第二lora通讯模块还可采用循环交织纠错编码技术，以进行通讯终端和通讯基站之间的数据信息传输。基于上述结构，可极大提高系统无线通讯的抗干扰性和信道容量，有效增强数据传输安全性。

在一个实施例中，如图2所示，通讯终端还包括第一电源模块；第一电源模块的输入端用于连接配电网自动化控制终端的电源端口，第一电源模块的输出端连接第一lora通讯模块。

具体而言，第一电源模块可从配电网自动化控制终端处获取电源并进一步给通讯终端的各模块供电。可选地，第一电源模块可包括电源转换电路。进一步地，第一电源模块还可包括充电电池。基于此，通讯终端的供电电源部分可采用就地取电原则，从配电网自动化控制终端的电源端口处引出电源线，并连接充电电池，为其充电；基于此，在配电网自动化控制终端跳闸等情况下，通讯终端依然能保持继续工作。

在一个实施例中，如图2所示，通讯基站还包括第二电源模块；第二电源模块分别连接第二lora通讯模块和移动通信模块。

具体而言，通讯基站还包括分别连接第二lora通讯模块和移动通信模块的第二电源模块。第二电源模块用于给通讯基站的各模块供电；具体地，第二电源模块可包括电源转换电路。进一步地，第二电源模块还可为充电电源模块。

在一个实施例中，第二电源模块包括太阳能单元和蓄电池。蓄电池的输入端连接太阳能单元，蓄电池的输出端分别连接第二lora通讯模块和移动通信模块。

具体而言，第二电源模块包括用于将太阳能转化为电能的太阳能单元，以及连接太阳能单元的蓄电池。基于上述结构，通讯基站的供电电源部分可采用太阳能取电外加蓄电池供电的混合供电方式；在光照强度较强的情况下，不仅可满足自身设备的供电需求还可对蓄电池进行充电，确保设备的长时间续航。

在一个实施例中，数据信息传输端口为有线连接端口。

具体而言，通讯终端与配电网自动化控制终端之间可采用有线连接的方式，提高数据信息的采集稳定性。具体地有线端口类型可根据实际需求进行选择。

在一个实施例中，如图3所示，移动通信模块为4g模块。

具体而言，通讯基站可采用4g模块接入移动通信网络，进而与配电网主站建立连接，实现稳定可靠的数据信息传输。进一步地，配电网主站分析、处理后可下达命令到通讯基站进行执行。

在一个实施例中，如图3所示，第一天线为高增益天线；第二天线为高增益天线。

具体而言，高增益天线用于均匀辐射、以电磁波形式传播的数据信息，增加信号辐射功率的有效利用率，提高数据信息的保密性和加强信号传播的抗干扰能力，更加有利于提高通讯终端和通讯基站的信号穿透性和覆盖范围。基于上述结构，lora通讯模块通过高增益天线快速、准确地收集通讯终端和配电网主站的数据信息，进行数据信息的有效传输和接收，其频率范围在“410mhz(兆赫兹)至510mhz(典型433m、470m)”，灵敏度高达-120dbm；进一步地，采用扩频调制无线通讯增益技术进行数据传输，数据传输率可为1.2k(千字节每秒)至300k；通讯基站将配电网自动化控制终端的数据信息传送到配电网主站，实现了配电网自动化控制终端与配电网主站之间的信息交流。

在一个实施例中，配电终端通信系统包括通讯终端和通讯基站。

一、通讯终端包括：

1.第一lora通讯模块，采集配电网自动化控制终端的数据信息，通过高增益天线与地面的通讯基站进行数据信息的传输和接收，其频率范围在“410mhz至510mhz(典型的频率例如433m、470m等)”，灵敏度高达-120dbm；采用扩频调制无线通讯技术进行数据传输，数据传输率可为1.2k至30k，能够快速、准确地采集和传输配电网自动化终端的数据信息，达到千米级别的信号覆盖半径，信号穿透能力远远超过dtu/rtu等无线通讯装置。

2.高增益天线(属于第一天线)，用于均匀辐射以电磁波形式传播的数据信息，增加信号辐射功率的有效利用率，提高数据信息的保密性和加强信号传播的抗干扰能力，更加有利于提高通讯终端的信号穿透性和覆盖范围。

3.第一电源模块，通讯终端的供电电源部分一般采用就地取电原则，从配电网自动化控制终端的电源端口处引出电源线，并连接电源模块为其充电；在配电网自动化控制终端跳闸的情况下，依然能保持通讯终端继续工作。

二、通讯基站包括：

1.第二lora通讯模块，通过高增益天线快速、准确地收集通讯终端和配电网主站的数据信息，进行数据信息的有效传输和接收，其频率范围在“410mhz至510mhz(典型的频率例如433m、470m等)”，灵敏度高达-120dbm；采用扩频调制无线通讯增益技术进行数据传输，数据传输率可为1.2k至300k；可将数据信息传送到配电网主站，实现配电网自动化控制终端与配电网主站之间的信息交流。

2.高增益天线(属于第二天线)，用于均匀辐射、以电磁波形式传播的数据信息，增加信号辐射功率的有效利用率，提高数据信息的保密性和加强信号传播的抗干扰能力；更加有利于提高通讯基站的信号穿透性和覆盖范围。

3.第二电源模块，通讯基站的供电电源部分采用太阳能取电外加蓄电池供电的混合供电方式。在光照强度较强的情况下，不仅可满足自身设备的供电需求，还可对蓄电池进行充电，确保装置的长时间续航。

4.4g模块，将通讯基站收集到的配电网自动化控制终端的数据信息稳定可靠地传输到配电网主站；主站分析、处理后可下达命令到通讯基站进行执行。

配电网自动化控制终端与通讯终端经有线连接。配电网自动化控制终端的数据信息传输到通讯终端后，通讯终端与通讯基站之间的通讯通过lora技术进行连接，并使用无线通讯扩频调制方式，可变扩频因子大大提高了整个网络的系统容量，同时采用高效的循环交织纠错编码，极大地提高系统无线通讯的抗干扰性、信道容量。基于此，可使配电网自动化控制终端的数据信息通过lora技术转接后经4g模块的gprs(generalpacketradioservice，通用分组无线服务)无线通讯传输到配电网主站，在有效提高配电网自动化控制终端的网络通讯安全的同时，也有效解决配电网自动化控制终端通信信号差或者无信号等问题。

在一个实施例中，提供了一种配电网通信系统，包括：

配电网自动化控制终端。

如上述的基于lora的配电终端通信系统。

配电终端通信系统连接配电网自动化控制终端。

具体而言，配电网通信系统可包括至少一个配电网自动化控制终端，以及连接配电网自动化控制终端的配电终端通信系统。应该注意的是，一个配电终端通信系统可连接至少一个配电网自动化控制终端；同时，配电网通信系统可包括至少一个配电终端通信系统。基于此，本申请实施例可根据实际需求，灵活扩展，实现配电网通信网络的全面覆盖。

在一个实施例中，如图4所示，配电网通信系统还包括配电网主站；配电终端通信系统与配电网主站通信连接。

具体而言，配电网通信系统可包括配电网主站，进一步完善配电网通信网络。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。