网络节点认证、重配置和数据传输的系统及方法与流程

本发明涉及配电物联网领域，具体地涉及配电物联网末梢接入通信的一种配电体域网网络节点认证、重配置和数据传输的系统及方法。

背景技术：

无线通信作为物联网技术的关键技术，为电力物联网中的人物互联、物物互联提供可靠有力保障，进而将集中式、单向的电网，转变成消费者互动的电网。从通信范围角度出发，以互联网理念构建的电力物联网无线通信技术可分为局域网和广域网。局域网中包含能源采集、汇聚与分享、内部储能以及用电消纳等信息传递，其以开放对等的信息能源一体化架构，真正实现能源的双向按需传输和动态平衡使用，以最大限度地适应能源接入。

目前现有电力物联网运行情况良好，但感知层电力设备内部状态感知能力，仍存在一些不适应性，尤其是针对如智能型低压配电箱的全封闭金属结构的箱体内电力设备的状态感知，通常是按照电气接线要求将低压开关设备、计量和测量装置、智能配变终端、保护电器和辅助设备组装在封闭金属箱体中。箱体内各设备的机械状态数据、环境数据和运行数据，如变压器油温、柱头温度、箱体湿度等信息的采集，受限于全封闭金属结构的特性，往往还需要使用传统的人工采集方式，或是部分场景试点以ble（bluetoothlowenergy，低功耗蓝牙）为代表的微功率无线通信技术，实现数据的采集及组网传输，其中：

1）人工方式：无感知节点组网方式的限制；

2）蓝牙方式：支持点对点及点对多点通信，蓝牙设备按特定方式可组成两种网络：微微网（piconet）和分布式网络（scatternet），其中微微网的建立由两台设备的连接开始，最多可由八台设备组成。在一个微微网中，只有一台为主设备（master），其它均为从设备（slave），不同的主从设备对可以采用不同的链接方式，在一次通信中，链接方式也可以任意改变。几个相互独立的微微网以特定方式链接在一起便构成了分布式网络。所有蓝牙设备对等通信。

然而现有的数据采集及组网传输方式，仍存在以下缺陷：电力主干网中众多电力设备为全封闭金属结构，若采用人工采集方式感知其内部状态，将导致人力成本增加，限制数据采集实时性，制约电力物联网场景下感知层数据有效获取。另一方面，ble技术虽然有少量试点应用，但受限于电力设备的封闭金属结构，部分信号被屏蔽而不能透传，配电组网设备的内部数据仍无法及时有效地传递，且传输成本和功耗较高，导致电力物联网场景下节点设备数据传输时效性不足。

技术实现要素：

本发明实施例的目的是提供一种配电体域网网络节点认证、重配置和数据传输的系统及方法，所述配电体域网网络节点认证系统在电力设备箱内既有装置基础上加以改造，构建感知节点-汇聚节点-智能终端的三级网络体系的配电体域网，感知节点根据路径传播损耗选择最短传输路径自主发送注册请求，以实现配电体域网自组织，提供了一套比较有效的无线通信传输机制，有助于提升全封闭金属结构电力设备箱内电力数据采集、传输、处理的自动化和智能化水平。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种配电体域网网络节点认证系统，所述系统包括感知节点、汇聚节点和智能终端；所述感知节点用于：向汇聚节点发送新增节点注册请求；以及根据汇聚节点响应于所述新增节点注册请求所返回的第一通知信息，选择距离最近的汇聚节点j发送第一注册请求；所述汇聚节点j用于：根据所述第一注册请求对所述感知节点进行认证。

优选的，所述根据汇聚节点响应于所述新增节点注册请求所返回的第一通知信息，选择距离最近的汇聚节点j发送第一注册请求，包括：接收到所述新增节点注册请求的所述汇聚节点，根据接收信号功率，计算与所述感知节点的距离，并向所述感知节点发送第一通知信息，所述第一通知信息包含所述距离；接收到所述第一通知信息的所述感知节点根据所述距离确定最近的汇聚节点j，并向所述汇聚节点j发送第一注册请求。

可选的，所述根据所述第一注册请求对所述感知节点进行认证，包括：所述汇聚节点j接收所述第一注册请求，并向所述智能终端发送所述感知节点的第二注册请求；所述智能终端接收所述第二注册请求，向所述汇聚节点j发送第一响应信息；所述汇聚节点j接收所述第一响应信息，并向所述感知节点发送第二响应信息；所述感知节点接收所述第二响应信息，并向所述汇聚节点j发送内容第一确认信息；所述汇聚节点j接收所述第一确认信息，向所述智能终端返回第二确认信息。

可选的，所述第一确认信息为空ack报文；所述第二确认信息为空ack报文。

可选的，所述第二注册请求中包括感知节点关键属性信息和汇聚节点关键属性信息。

可选的，所述第一响应信息包括第一同步指令，用于所述汇聚节点j与所述智能终端的同步确认；所述第二响应信息包括第二同步指令，用于所述感知节点与所述汇聚节点j的同步确认。

可选的，所述新增节点注册请求中包括感知节点关键属性信息；所述第一通知信息中还包括汇聚节点关键属性信息；所述第一注册请求包括感知节点完整属性信息，所述感知节点完整属性信息包含所述感知节点关键属性信息。

可选的，所述感知节点还用于：根据所述第一通知信息，标记距离第二近的汇聚节点作为备用汇聚节点，在所述汇聚节点j无法通信的情况下，与所述备用汇聚节点通信。

本发明实施例还提供一种配电体域网网络节点重配置系统，所述系统包括感知节点、汇聚节点和智能终端；所述汇聚节点用于：根据感知节点h回复的第二上报信息确定所述感知节点h在线；在连续预设时长内未收到所述第二上报信息的情况下，向所述智能终端发送关于所述感知节点h的重配置请求；所述智能终端用于：接收所述重配置请求，判断所述感知节点h的运行状态，向所述汇聚节点下达针对所述感知节点h的重连接指令或删除指令；所述汇聚节点还用于：接收所述智能终端下达的指令，对所述感知节点h进行重连接/删除操作。

可选的，在所述根据感知节点h回复的第二上报信息确定所述感知节点h在线之前，还包括：感知节点自动定时向汇聚节点发送第一上报信息，用于告知所述汇聚节点所述感知节点在线；汇聚节点在连续预设次数或连续预设时长内未收到来自感知节点h的第一上报信息的情况下，向所述感知节点h发送上报感知节点状态指令，接收到所述上报感知节点状态指令的感知节点h回复第二上报信息，以告知所述汇聚节点所述感知节点h在线。

可选的，所述接收所述智能终端下达的指令，对所述感知节点h进行重连接/删除操作，包括：所述汇聚节点在接收到所述重连接指令的情况下，对所述感知节点h进行重连接操作；所述汇聚节点在接收到所述删除指令的情况下，删除所述感知节点h的感知节点完整属性信息，所述智能终端删除所述感知节点h的感知节点关键属性信息；其中，所述对所述感知节点h进行重连接操作，包括：转发所述重连接指令至所述感知节点h；所述感知节点h在接收到所述重连接指令的情况下，重新与所述汇聚节点连接、保持上线状态。

可选的，所述汇聚节点在接收到所述重连接指令的情况下，对所述感知节点h进行重连接操作之后，还包括：所述汇聚节点向所述感知节点h发送所述上报感知节点状态指令；所述感知节点h接收所述上报感知节点状态指令，向所述汇聚节点返回第三上报信息，用于告知所述感知节点h在线；所述汇聚节点接收所述第三上报信息，向所述智能终端返回重连接完成信息。

可选的，所述第一上报信息为1位标志位；所述第二上报信息为1位标志位；所述重连接完成信息为空ack报文。

本发明实施例还提供一种配电体域网网络节点数据传输系统，所述系统包括感知节点、汇聚节点和智能终端；所述感知节点用于：向汇聚节点发送业务数据；所述汇聚节点用于：将所述业务数据经过数据处理后发送所述给智能终端；所述智能终端用于：接收经过数据处理后的业务数据，向所述汇聚节点发送第三响应信息。

可选的，所述数据处理的内容包括：去除冗余信息、按照最优能耗和数据有效性设计数据量分包处理、按所述智能终端的要求统一各感知节点的信息采集协议。

可选的，所述汇聚节点用于：在所述业务数据的数据量超出阈值的情况下，按照最优能耗和数据有效性设计数据量分包处理，所述经过数据处理后的业务数据中包含数据分包的标志位；相应的，所述智能终端用于：在接收到最后一个数据分包后，向所述汇聚节点发送第三响应信息。

可选的，所述感知节点向汇聚节点发送业务数据之前，还包括：所述汇聚节点向所述感知节点发送上报召测数据指令。

可选的，所述接收经过数据处理后的业务数据，向所述汇聚节点发送第三响应信息之后，还包括：所述汇聚节点接收所述第三响应信息，向所述感知节点发送第四响应信息；所述感知节点接收所述第四响应信息，向所述汇聚节点返回第三确认信息；所述汇聚节点接收所述第三确认信息，向所述智能终端返回第四确认信息。

可选的，所述第三确认信息为空ack报文，所述第四确认信息为空ack报文。

与上述系统相对应的，本发明实施例还提供一种配电体域网网络节点认证方法，包括：s10：部署配电体域网，所述配电体域网包括感知节点、汇聚节点和智能终端；s11：感知节点向汇聚节点发送新增节点注册请求；s12：所述感知节点根据汇聚节点响应于所述新增节点注册请求所返回的第一通知信息，选择距离最近的汇聚节点j发送第一注册请求；s13：所述汇聚节点j根据所述第一注册请求对所述感知节点进行认证。

可选的，s12包括：s121：接收到所述新增节点注册请求的所述汇聚节点，根据接收信号功率，计算与所述感知节点的距离，并向所述感知节点发送第一通知信息，所述第一通知信息包含所述距离；s122：接收到所述第一通知信息的所述感知节点根据所述距离确定最近的汇聚节点j，并向所述汇聚节点j发送第一注册请求。

可选的，s13包括：s131：所述汇聚节点j接收所述第一注册请求，并向所述智能终端发送所述感知节点的第二注册请求；s132：所述智能终端接收所述第二注册请求，向所述汇聚节点j发送第一响应信息；s133：所述汇聚节点j接收所述第一响应信息，并向所述感知节点发送第二响应信息；s134：所述感知节点接收所述第二响应信息，并向所述汇聚节点j发送内容第一确认信息；s135：所述汇聚节点j接收所述第一确认信息，向所述智能终端返回第二确认信息。

可选的，所述第一确认信息为空ack报文；所述第二确认信息为空ack报文。

可选的，所述第二注册请求中包括感知节点关键属性信息和汇聚节点关键属性信息。

可选的，所述第一响应信息包括第一同步指令，用于所述汇聚节点j与所述智能终端的同步确认；所述第二响应信息包括第二同步指令，用于所述感知节点与所述汇聚节点j的同步确认。

可选的，所述新增节点注册请求中包括感知节点关键属性信息；所述第一通知信息中还包括汇聚节点关键属性信息；所述第一注册请求包括感知节点完整属性信息，所述感知节点完整属性信息包含所述感知节点关键属性信息。

可选的，s12还包括：所述感知节点根据所述第一通知信息，标记距离第二近的汇聚节点作为备用汇聚节点，在所述汇聚节点j无法通信的情况下，与所述备用汇聚节点通信。

另一方面，本发明提供一种配电体域网网络节点重配置方法，所述配电体域网包括感知节点、汇聚节点和智能终端，该方法包括：s21：汇聚节点根据感知节点h回复的第二上报信息确定所述感知节点h在线；s22：所述汇聚节点在连续预设时长内未收到所述第二上报信息的情况下，向所述智能终端发送关于所述感知节点h的重配置请求；s23：所述智能终端接收所述重配置请求，判断所述感知节点h的运行状态，向所述汇聚节点下达针对所述感知节点h的重连接指令或删除指令；s24：所述汇聚节点接收所述智能终端下达的指令，对所述感知节点h进行重连接/删除操作。

可选的，在s21之前，还包括s201-s202：s201：感知节点自动定时向汇聚节点发送第一上报信息，用于告知所述汇聚节点所述感知节点在线；s202：汇聚节点在连续预设次数或连续预设时长内未收到来自感知节点h的第一上报信息的情况下，向所述感知节点h发送上报感知节点状态指令，接收到所述上报感知节点状态指令的感知节点h回复第二上报信息，以告知所述汇聚节点所述感知节点h在线。

可选的，s24包括s241-s242：s241：所述汇聚节点在接收到所述重连接指令的情况下，对所述感知节点h进行重连接操作；其中，所述对所述感知节点h进行重连接操作，包括s2410-s2411：s2410：转发所述重连接指令至所述感知节点h；s2411：所述感知节点h在接收到所述重连接指令的情况下，重新与所述汇聚节点连接、保持上线状态；s242：所述汇聚节点在接收到所述删除指令的情况下，删除所述感知节点h的感知节点完整属性信息，所述智能终端删除所述感知节点h的感知节点关键属性信息。

可选的，s241之后，还包括：s25：所述汇聚节点向所述感知节点h发送所述上报感知节点状态指令；s26：所述感知节点h接收所述上报感知节点状态指令，向所述汇聚节点返回第三上报信息，用于告知所述感知节点h在线；s27：接收到所述第三上报信息的所述汇聚节点向所述智能终端返回重连接完成信息。

可选的，所述第一上报信息为1位标志位；所述第二上报信息为1位标志位；所述重连接完成信息为空ack报文。

另一方面，本发明提供一种配电体域网网络节点数据传输方法，所述配电体域网包括感知节点、汇聚节点和智能终端，该方法包括：s32：感知节点向汇聚节点发送业务数据；s33：所述汇聚节点将所述业务数据经过数据处理后发送给智能终端；s34：所述智能终端接收经过数据处理后的业务数据，向所述汇聚节点发送第三响应信息。

可选的，所述数据处理的内容包括：去除冗余信息、按照最优能耗和数据有效性设计数据量分包处理、按所述智能终端的要求统一各感知节点的信息采集协议。

可选的，s33包括：在所述业务数据的数据量超出阈值的情况下，按照最优能耗和数据有效性设计数据量分包处理，所述经过数据处理后的业务数据中包含数据分包的标志位；相应的，s34：所述智能终端接收到最后一个数据分包后，向所述汇聚节点发送第三响应信息。

可选的，在s32之前还包括：s31：所述汇聚节点向所述感知节点发送上报召测数据指令。

可选的，在s34之后还包括：s35：所述汇聚节点接收所述第三响应信息，向所述感知节点发送第四响应信息；s36：所述感知节点接收所述第四响应信息，向所述汇聚节点返回第三确认信息；s37：所述汇聚节点接收所述第三确认信息，向所述智能终端返回第四确认信息。

可选的，所述第三确认信息为空ack报文，所述第四确认信息为空ack报文。

通过上述技术方案，在电力设备箱内既有装置基础上加以改造，构建感知节点-汇聚节点-智能终端的三级网络体系的配电体域网，感知节点利用路径传播损耗选择最短传输路径自主发送认证请求，以实现配电体域网自组织，提供了一套比较有效的无线通信传输机制，有助于提升全封闭金属结构电力设备箱内电力数据采集、传输、处理的自动化和智能化水平。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1为电力设备箱内部署的配电体域网结构图；

图2是配电体域网网络节点认证方法一种实施例的信息交互流程图；

图3是配电体域网网络节点重配置方法一种实施例的信息交互流程图；

图4是配电体域网网络节点数据传输方法一种实施例的信息交互流程图；

图5是配电体域网网络节点数据传输方法另一种实施例的信息交互流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

本发明所涉及的配电体域网，是以配电设备及分支开关等骨干节点为主节点，以周边感知装置为从节点，在封闭的小空间内形成配电设备本体为域的末梢通信接入网，实现传感器、智能设备等短距离低功耗通信，完成电气与环境参数的全息感知与数据采集，解决配电通信最后几米的问题。

本发明提供一种配电体域网网络节点认证方法，其包括s10-s13：

s10：部署配电体域网，所述配电体域网包括感知节点、汇聚节点和智能终端。

将电力设备箱内既有的配电设备加以改造，形成三级网络体系，具体为：对配电设备检测传感器进行改造使之成为感知节点，对配电设备及分支开关等骨干节点进行改造使之成为汇聚节点，原有智能终端仍作为智能终端使用。其中改造的内容可以是协议改造或结构改造，结构改造例如可以是对接口的改造。

电力设备箱内部署的配电体域网见图1所示，感知节点、汇聚节点和智能终端均分布于全金属封闭结构的电力设备箱内，其中：

感知节点：实现电力设备箱体内各电力设备的状态数据、环境数据和运行数据的感知，并经由自带的通信模组实现感知数据的无线传输；

汇聚节点：下行可实现对来自感知节点的感知数据的通信、汇集和融合，上行可支持利用电力线载波等有线通信、4g/5g无线通信等技术实现设备状态数据的远传；且具有独立地址，具备边缘计算功能和协议转换功能，能实现数据分级处理的边云协同数据分流，支持高实时性电力物联网故障指令的下达，自动、快速完成现场部署；

智能终端：具备边缘计算能力的既有配电网络终端设备，可就地分析汇聚节点的数据、下达控制指令，也可将数据进一步融合后上传至云端的电力业务主站，由业务主站完成对感知节点感知数据的最终分析与处理。

s11：感知节点向汇聚节点发送新增节点注册请求。

电力设备箱体内部署好配电体域网后，新增的感知节点向附近的各汇聚节点发送新增节点注册请求。

所述新增节点注册请求中包括感知节点关键属性信息，所述感知节点关键属性信息包括：感知节点mac地址、感知节点id、感知节点无线信道、感知节点无线地址、感知节点发射功率、使用的无线协议。

s12：感知节点根据汇聚节点响应于所述新增节点注册请求所返回的第一通知信息，选择距离最近的汇聚节点j发送第一注册请求。

在一种优选的实施方式中，s12又具体包括：s121-s122。

s121：接收到所述新增节点注册请求的所述汇聚节点，根据接收信号功率，计算与所述感知节点的距离，并向所述感知节点发送第一通知信息，所述第一通知信息包含所述距离。

所述距离可由汇聚节点依托路径损耗模型来计算。所述第一通知信息中还包括能唯一识别汇聚节点的汇聚节点关键属性信息，所述汇聚节点关键属性信息包括汇聚节点mac地址、汇聚节点id、汇聚节点ip地址。

优选的，为了确保配电体域网的安全性，汇聚节点需要先对发送新增节点注册请求的感知节点进行核实，核实方式可以为：汇聚节点接收到所述新增节点注册请求后，首先查询已存储的由智能终端下发的感知节点白名单，若能在白名单中查询到该感知节点关键属性信息，则该感知节点为核实通过，向该感知节点发送第一通知信息。若附近所有汇聚节点均未在白名单中查询到该感知节点关键属性信息，则不予回复；该感知节点第二次发送新增节点注册请求，这次附近所有汇聚节点判断出有未在当前总白名单中列示的新感知节点接入，将向智能终端发起更新白名单请求；如果更新白名单后该感知节点关键属性信息仍不在智能终端辖下的白名单目录里，则拒绝该新增感知节点的接入请求。智能终端处白名单为辖下所有允许接入的感知节点总目录，汇聚节点处存储的白名单根据其覆盖范围，感知节点目录可能有小范围交集，但两两之间白名单不完全相同。

s122：接收到所述第一通知信息的所述感知节点根据所述距离确定最近的汇聚节点j，并向所述汇聚节点j发送第一注册请求。

所述第一注册请求包括感知节点完整属性信息，所述感知节点完整属性信息除所述关键感知节点属性信息外，还包括：生产厂家、节点型号、节点类型、软/硬件版本号。

通过选择最短传输路径，一方面可减少数据传输功耗，另一方面可避免远程传输时部分信号被屏蔽而导致数据传输不完整或传输失败。

感知节点选择作为上传交互节点的汇聚节点的另一种优选实施方式为，所述感知节点根据所述第一通知信息，标记距离第二近的汇聚节点作为备用汇聚节点，在所述汇聚节点j无法通信的情况下，与所述备用汇聚节点通信，可保证通信的可靠性；在汇聚节点j和备用汇聚节点均无法连接的情况下，感知节点进入休眠模式，直至汇聚节点j恢复连接后召令辖下所有感知节点状态唤醒、重新进入业务连接模式。

s13：所述汇聚节点j根据所述第一注册请求对所述感知节点进行认证。

具体的，所述s13包括s131-s135：

s131：所述汇聚节点j接收所述第一注册请求，并向所述智能终端发送所述感知节点的第二注册请求。

所述第二注册请求中包括所述感知节点关键属性信息和所述汇聚节点j的关键属性信息。

s132：所述智能终端接收所述第二注册请求，向所述汇聚节点j发送第一响应信息。

优选的，所述第一响应信息包括第一同步指令，用于所述汇聚节点j与所述智能终端的同步确认。

s133：所述汇聚节点j接收所述第一响应信息，完成本汇聚节点j与智能终端的同步确认，并向所述感知节点发送第二响应信息。

优选的，所述第二响应信息也带有第二同步指令，用于所述感知节点与所述汇聚节点j的同步确认。

s134：所述感知节点接收所述第二响应信息，完成本感知节点与汇聚节点j的同步确认，并向所述汇聚节点j发送第一确认信息。

为减少信道资源占用，所述第一确认信息优选设置为空ack报文。

s135：所述汇聚节点j接收所述第一确认信息，向所述智能终端返回第二确认信息，表示新增感知节点的注册过程完成。

为减少信道资源占用，所述第二确认信息同样优选设置为空ack报文。

所述s11、s121-s122、以及s131-s135的信息交互流程见图2所示。

所述配电体域网网络节点认证方法，摒弃了蓝牙为代表的短距离无线通信技术设备间对等通信、互相确认位置的理念，赋予感知节点基本的比较功能、汇聚节点边缘计算功能，利用传播路径损耗由感知节点自主选择最短传输路径，从而建立感知节点-汇聚节点-智能终端的三级网络认证体系，为全封闭金属结构的电力设备箱提供有效的通信传输机制。将确认信息设计为空ack报文，可减少信道资源的占用，相比于蓝牙或是ble技术，有助于进一步降低待机功耗。通过由新增感知节点自主向汇聚节点发送新增节点注册请求的认证机制设计，提升节点网络自组织的能力，可提升电力设备箱内电力数据采集、传输、处理的自动化和智能化水平。

另一方面，本发明还提供一种配电体域网网络节点重配置方法，其中所述配电体域网包括如上所述的感知节点、汇聚节点和智能终端。本方法包括s21-s24：

s21：汇聚节点根据感知节点h回复的第二上报信息确定所述感知节点h在线。

优选的，s21之前，还可包括s201-s202：

s201：感知节点自动定时向汇聚节点发送第一上报信息，用于告知所述汇聚节点所述感知节点在线。

s202：汇聚节点在连续预设次数或连续预设时长内未收到来自感知节点h的第一上报信息的情况下，向所述感知节点h发送上报感知节点状态指令；接收到所述上报感知节点状态指令的感知节点h，向汇聚节点发送第二上报信息，所述第二上报信息同样用于告知所述汇聚节点所述感知节点h在线。

其中，感知节点h所发送的第一上报信息或第二上报信息，可以随业务数据一起发送。并且第一上报信息和第二上报信息优选为简化的报文内容，可以是1位标志位，例如可以是如“1”的1比特位，也可以是空ack报文，通过简化报文内容，以减少信道资源占用，节约节点的传输能耗。

s201-s202所提供的优选实施方式为：在默认工作模式下，感知节点自动定时发送第一上报信息，使汇聚节点确认感知节点的在线状态；在汇聚节点未接收到第一上报信息的情况下，使感知节点向汇聚节点发送第二上报信息，汇聚节点根据是否按时接收到第二上报信息来决策该感知节点是否在线。通过使汇聚节点执行两次上报数据的接收，并根据接收结果决策感知节点是否在线，可使得对感知节点的在线状态的决策更为准确。

s22：所述汇聚节点在连续预设时长内未收到感知节点h返回所述第二上报信息的情况下，向所述智能终端发送关于所述感知节点h的重配置请求。

若汇聚节点j在连续预设时长（如48小时）内均未收到感知节点h返回的第二上报信息，则认为感知节点h下线，需根据下线的原因对感知节点做进一步处理，首先向智能终端发送重配置请求。

s23：所述智能终端接收所述重配置请求，判断所述感知节点h的运行状态，向所述汇聚节点下达针对所述感知节点h的重连接指令或删除指令。

感知节点下线可包括两种运行状态：第一种为感知节点掉线，那么对感知节点进行重连接即可；第二种为感知节点故障，那么需要对该感知节点进行删除操作，删除后替换能够正常工作的感知节点。

智能终端可根据感知节点的历史数据来判断该感知节点的运行状态，历史数据可包括来自智能终端上级（如配电主站、物联管理平台等业务专业管理后台）下达的指令中包含的故障/更换感知节点目录，或是该感知节点根据业务需求执行退服/下线的历史记录。

s24：所述汇聚节点接收所述智能终端下达的指令，对所述感知节点h进行重连接/删除操作。

具体的，s24包括s241-s242：

s241：在所述汇聚节点接收到所述重连接指令的情况下，对所述感知节点h进行重连接操作；

其中，所述对所述感知节点h进行重连接操作，又包括s2410-s2411：

s2410：转发所述重连接指令至所述感知节点h。

所述重连接指令中包括同步指令。

s2411：所述感知节点h在接收到所述重连接指令的情况下，重新与所述汇聚节点连接、保持上线状态。

s242：所述汇聚节点在接收到所述删除指令的情况下，删除所述感知节点h的感知节点完整属性信息，所述智能终端删除所述感知节点h的感知节点关键属性信息。

所述删除指令中包括同步指令，用于使智能终端延时操作、与汇聚节点同时删除关于感知节点h发送的注册请求中的感知节点信息，感知节点信息删除成功后，汇聚节点断开与感知节点h的连接，完成对感知节点h的删除操作。

相应的，在s241完成对感知节点h的重连接操作后，还可根据s25-s27验证感知节点h是否重连接成功。

s25：所述汇聚节点向所述感知节点h发送所述上报感知节点状态指令。

所述上报感知节点状态指令用于获取感知节点h重连接后的状态信息。

s26：所述感知节点h接收所述上报感知节点状态指令，向所述汇聚节点返回第三上报信息，用于告知所述感知节点h在线。

若汇聚节点接收到感知节点h返回的第三上报信息，则说明感知节点h与该汇聚节点重连接成功。

所述第三上报信息可以是1位标志位或空ack报文，以减少信道资源占用。

s27：接收到所述第三上报信息的所述汇聚节点向所述智能终端返回重连接完成信息。

智能终端从而确认与感知节点h的重连接成功，所述重连接完成信息可以规定为空ack报文。

所述s201-s202、s21-s23、s2410-s2411以及s25-s27的信息交互流程见图3所示。

所述配电体域网网络节点重配置方法，汇聚节点根据是否按时接收到第二上报信息，决策该感知节点是否在线，在感知节点下线的情况下，根据下线原因对感知节点执行重连接/删除操作，进一步提升体域网内配电设备自管理的能力，降低配电体域网设备的故障率。

另一方面，本发明还提供一种配电体域网网络节点数据传输方法，所述配电体域网包括感知节点、汇聚节点和智能终端，该方法包括：

s32：感知节点向汇聚节点发送业务数据。

所述业务数据为所述感知节点自动采集获得，感知节点在发送业务数据前可以先监听一下所在信道是否有数据在发送，若没有数据正在发送则随机退避一段时间后发送业务数据。

s32所述步骤是由感知节点自动采集并发送业务数据，当然也可以采取由感知节点在接收来自汇聚节点的召测指令后再发送召测指令要求的召测数据，所述召测数据属于业务数据的一种；即在s32之前，先执行s31：汇聚节点向感知节点发送上报召测数据指令。接收到该指令的感知节点可以向汇聚节点返回指令接收确认信息，表示接收到本次的上报召测数据指令，信息内容为空ack报文即可。在召测数据准备完成之后，再执行s32，则s32中的业务数据具体是指召测数据。其中，所述上报召测数据指令一般由汇聚节点根据来自智能终端的召测指令而生成，或者，当汇聚节点在预设周期（此预设周期在感知节点存储空间所能容纳的数据存储时限内）内发现某时刻或某项数据漏报时，可向感知节点发送上报召测数据指令。

一种节省功耗和传输资源的工作模式可以为：在感知节点自动采集、自动发送数据的情况下，汇聚节点无需对感知节点自动发送的业务数据进行确认和回复。感知节点发送数据、汇聚节点接收数据，这两级节点的交互过程中汇聚节点大多数时间处于被动等待接收状态，只有在汇聚节点收到来自智能终端的召测指令或是数据漏报时主动向感知节点发送上报召测数据指令的情况下，需要感知节点先确认所述上报召测数据指令已接收。

s33：所述汇聚节点将所述业务数据经过数据处理后发送给智能终端。所述数据处理的内容包括：去除冗余信息、按照最优能耗和数据有效性设计数据量分包处理、按所述智能终端的要求统一各感知节点的信息采集协议。

其中统一信息采集协议，是指在接收到来自各感知节点的根据不同信息采集协议生成的业务数据的基础上，将业务数据中的有效数据提取出并整合到根据智能终端规定的某种信息采集协议的报文中。通过统一信息采集协议，可减少智能终端处理数据所需时间，并且能够支持异构网络的接入。

优选的，在所述业务数据的数据量超出阈值的情况下，s33中所述数据处理中的数据量分包处理，包括：按照最优能耗和数据有效性设计数据量分包处理，经过分包处理后的业务数据中包含数据分包的标志位。

s34：所述智能终端接收经过数据处理后的业务数据，向所述汇聚节点发送第三响应信息，表示本次业务数据接收完成。

所述第三响应信息优选为空ack报文。

在s33中，若执行了数据量分包处理，相应的，s34为：所述智能终端接收到最后一个数据分包后，向所述汇聚节点发送第三响应信息。

所述s32-s34的信息交互流程见图4所示。s32-s34为数据传输的最简流程，可减少配电体域网能耗。

在s32-s34基础上，还可进一步完善信息确认流程，除上述包括s31之外，在s34之后，还可包括s35-s37：

s35：所述汇聚节点接收所述第三响应信息，向所述感知节点发送第四响应信息，表示本次业务数据接收完成，可继续对业务数据的采集、整理和准备工作。

s36：所述感知节点接收所述第四响应信息，向所述汇聚节点返回第三确认信息。所述第三确认信息优选为空ack报文。

s37：所述汇聚节点接收所述第三确认信息，向所述智能终端返回第四确认信息，表示本次业务数据传输完成。所述第四确认信息为空ack报文。

所述s31-s37的信息交互流程见图5所示。

所述配电体域网网络节点数据传输方法，通过感知节点自行发送业务数据，或汇聚节点在之前发送上报召测数据指令，提升了电力数据采集的自动化水平；在数据量超出阈值的情况下，对数据进行分包处理，降低数据遗漏及传输失败概率，以及通过统一信息采集协议，可减少智能终端处理数据所需时间，并且能够支持异构网络的接入。

需要说明的是，本文中所述第一确认信息、第二确认信息、第一上报信息、第二上报信息、第三上报信息、第三响应信息、第三确认信息、第四确认信息等，均为确需响应（如认证、重配置、结束数据分包传输）时所发送的报文，用于确认相关信息接收无误，其所发送的空ack报文均可替换为1位标志位等类似的简化的报文内容，以减少信道资源占用，节约节点的传输能耗。

与上述配电体域网网络节点认证方法相对应的，本发明还提供一种配电体域网网络节点认证系统，所述系统包括感知节点、汇聚节点和智能终端，所述系统在电力设备箱内部署的配电体域网结构图见图1所示；所述感知节点用于：向汇聚节点发送新增节点注册请求；以及根据汇聚节点响应于所述新增节点注册请求所返回的第一通知信息，选择距离最近的汇聚节点j发送第一注册请求；所述汇聚节点j用于：根据所述第一注册请求对所述感知节点进行认证。

所述新增节点注册请求中包括感知节点关键属性信息，所述感知节点关键属性信息包括：感知节点mac地址、感知节点id、感知节点无线信道、感知节点无线地址、感知节点发射功率、使用的无线协议。

在一种优选的实施方式中，感知节点根据汇聚节点响应于所述新增节点注册请求所返回的第一通知信息，选择距离最近的汇聚节点j发送第一注册请求，包括步骤（1）-（2）：

（1）接收到所述新增节点注册请求的所述汇聚节点，根据接收信号功率，计算与所述感知节点的距离，并向所述感知节点发送第一通知信息，所述第一通知信息包含所述距离；

所述距离可由汇聚节点依托路径损耗模型来计算。所述第一通知信息中还包括能唯一识别汇聚节点的汇聚节点关键属性信息，所述汇聚节点关键属性信息包括汇聚节点mac地址、汇聚节点id、汇聚节点ip地址。

（2）接收到所述第一通知信息的所述感知节点根据所述距离确定最近的汇聚节点j，并向所述汇聚节点j发送第一注册请求；

所述第一注册请求包括感知节点完整属性信息，所述感知节点完整属性信息除所述关键感知节点属性信息外，还包括：生产厂家、节点型号、节点类型、软/硬件版本号。

通过选择最短传输路径，一方面可减少数据传输功耗，另一方面可避免远程传输时部分信号被屏蔽而导致数据传输不完整或传输失败。

感知节点选择作为上传交互节点的汇聚节点的另一种优选实施方式为，所述感知节点根据所述距离第一通知信息，标记距离第二近的汇聚节点作为备用汇聚节点，在所述汇聚节点j无法通信的情况下，与所述备用汇聚节点通信，可保证通信的可靠性。

具体的，所述汇聚节点j根据所述第一注册请求对所述感知节点进行认证，可优选包括步骤（a）-（e）：

（a）所述汇聚节点j接收所述第一注册请求，并向所述智能终端发送所述感知节点的第二注册请求；

所述第二注册请求中包括所述感知节点关键属性信息和所述汇聚节点j的关键属性信息。

（b）所述智能终端接收所述第二注册请求，向所述汇聚节点j发送第一响应信息；

优选的，所述第一响应信息包括第一同步指令，用于所述汇聚节点j与所述智能终端的同步确认。

（c）所述汇聚节点j接收所述第一响应信息，并向所述感知节点发送第二响应信息；

优选的，所述第二响应信息也带有第二同步指令，用于所述感知节点与所述汇聚节点j的同步确认。

（d）所述感知节点接收所述第二响应信息，并向所述汇聚节点j发送内容第一确认信息，为减少信道资源占用，所述第一确认信息优选设置为空ack报文。

（e）所述汇聚节点j接收所述第一确认信息，向所述智能终端返回第二确认信息，表示新增感知节点的注册过程完成，为减少信道资源占用，所述第二确认信息同样优选设置为空ack报文。

所述配电体域网网络节点认证系统，摒弃了蓝牙为代表的短距离无线通信技术设备间对等通信、互相确认位置的理念，赋予感知节点基本的比较功能、汇聚节点边缘计算功能，利用传播路径损耗由感知节点自主选择最短传输路径，从而建立感知节点-汇聚节点-智能终端的三级网络认证体系，为全封闭金属结构的电力设备箱提供有效的通信传输机制。将确认信息设计为空ack报文，可减少信道资源的占用，相比于蓝牙或是ble技术，有助于进一步降低待机功耗。通过由新增感知节点自主向汇聚节点发送新增节点注册请求的认证机制设计，提升节点网络自组织的能力，可提升电力设备箱内电力数据采集、传输、处理的自动化和智能化水平。

另一方面，与上述配电体域网网络节点重配置方法相对应，本发明还提供一种配电体域网网络节点重配置系统，所述系统包括感知节点、汇聚节点和智能终端。所述汇聚节点用于：根据感知节点h回复的第二上报信息确定所述感知节点h在线；在连续预设时长内未收到所述第二上报信息的情况下，向所述智能终端发送关于所述感知节点h的重配置请求；所述智能终端用于：接收所述重配置请求，判断所述感知节点h的运行状态，向所述汇聚节点下达针对所述感知节点h的重连接指令或删除指令；所述汇聚节点还用于：接收所述智能终端下达的指令，对所述感知节点h进行重连接/删除操作。

在一种优选的实施方式中，在汇聚节点根据感知节点h回复的第二上报信息确定所述感知节点h在线之前，还包括步骤（3）-（4）

（3）感知节点自动定时向汇聚节点发送第一上报信息，用于告知所述汇聚节点所述感知节点在线。

（4）汇聚节点在连续预设次数或连续预设时长内未收到来自感知节点h的第一上报信息的情况下，向所述感知节点h发送上报感知节点状态指令；接收到所述上报感知节点状态指令的感知节点h，向汇聚节点发送第二上报信息，所述第二上报信息同样用于告知所述汇聚节点所述感知节点h在线。

其中，感知节点h所发送的第一上报信息或第二上报信息，可以随业务数据一起发送。并且第一上报信息和第二上报信息优选为简化的报文内容，可以是1位标志位，例如可以是如“1”的1比特位，也可以是空ack报文，通过简化报文内容，以减少信道资源占用，节约节点的传输能耗。

步骤（3）-（4）所提供的优选实施方式为：在默认工作模式下，感知节点自动定时发送第一上报信息，使汇聚节点确认感知节点的在线状态；在汇聚节点未接收到第一上报信息的情况下，使感知节点向汇聚节点发送第二上报信息，汇聚节点根据是否按时接收到第二上报信息来决策该感知节点是否在线。通过使汇聚节点执行两次上报数据的接收，并根据接收结果决策感知节点是否在线，可使得对感知节点的在线状态的决策更为准确。

若汇聚节点j在连续预设时长（如48小时）内均未收到感知节点h返回的第二上报信息，则认为感知节点h下线，需根据下线的原因对感知节点做进一步处理，首先向智能终端发送重配置请求。

智能终端接收所述重配置请求后，根据所述重配置请求判断所述感知节点的运行状态，向所述汇聚节点下达针对所述感知节点h的重连接指令或删除指令。

感知节点下线可包括两种运行状态：第一种为感知节点掉线，那么对感知节点进行重连接即可；第二种为感知节点故障，那么需要对该感知节点进行删除操作，删除后替换能够正常工作的感知节点。

智能终端可根据感知节点的历史数据来判断该感知节点的运行状态，历史数据可包括来自智能终端上级（如配电主站、物联管理平台等业务专业管理后台）下达的指令中包含的故障/更换感知节点目录，或是该感知节点根据业务需求执行退服/下线的历史记录。

随后汇聚节点接收所述智能终端下达的指令，对所述感知节点h进行重连接/删除操作，包括步骤（f）-（g）：

（f）所述汇聚节点在接收到所述重连接指令的情况下，对所述感知节点h进行重连接操作；

其中，所述对所述感知节点h进行重连接操作，又包括步骤（f1）-（f2）：

（f1）转发所述重连接指令至所述感知节点h；

所述重连接指令中包括同步指令。

（f2）所述感知节点h在接收到所述重连接指令的情况下，重新与所述汇聚节点连接、保持上线状态。

（g）所述汇聚节点在接收到所述删除指令的情况下，删除所述感知节点h的感知节点完整属性信息，所述智能终端删除所述感知节点h的感知节点关键属性信息。

所述删除指令中包括同步指令，用于使智能终端延时操作、与汇聚节点同时删除关于感知节点h发送的注册请求中的感知节点信息，感知节点信息删除成功后，汇聚节点断开与感知节点h的连接，完成对感知节点h的删除操作。

相应的，在步骤（f）完成对感知节点h的重连接操作后，还可根据步骤（h）-（j）验证感知节点h是否重连接成功。

（h）所述汇聚节点向所述感知节点h发送所述上报感知节点状态指令。

所述上报感知节点状态指令用于获取感知节点h重连接后的状态信息。

（i）所述感知节点h接收所述上报感知节点状态指令，向所述汇聚节点返回第三上报信息，用于告知所述感知节点h在线。

若汇聚节点接收到感知节点h返回的第三上报信息，则说明感知节点h与该汇聚节点重连接成功。

所述第三上报信息可以是1位标志位或空ack报文，以减少信道资源占用。

（j）所述汇聚节点接收所述第三上报信息，向所述智能终端返回重连接完成信息。

智能终端从而确认与感知节点h的重连接成功，所述重连接完成信息可以规定为空ack报文。

所述配电体域网网络节点重配置系统，汇聚节点根据是否按时接收到第二上报信息，决策该感知节点是否在线，在感知节点下线的情况下，根据下线原因对感知节点执行重连接/删除操作，进一步提升体域网内配电设备自管理的能力，降低配电体域网设备的故障率。

另一方面，与上述配电体域网网络节点数据传输方法相对应，本申请还提供一种配电体域网网络节点数据传输系统，所述系统包括感知节点、汇聚节点和智能终端；所述感知节点用于：向汇聚节点发送业务数据；所述汇聚节点用于：将所述业务数据经过数据处理后发送所述给智能终端；所述智能终端用于：接收经过数据处理后的业务数据，向所述汇聚节点发送第三响应信息。

所述业务数据为所述感知节点自动采集获得，感知节点在发送业务数据前可以先监听一下所在信道是否有数据在发送，若没有数据正在发送则随机退避一段时间后发送业务数据。

除了由感知节点自动采集并发送业务数据外，当然也可以由感知节点在接收来自汇聚节点的召测指令后再发送召测指令要求的召测数据，所述召测数据属于业务数据的一种；即在感知节点向汇聚节点发送业务数据之前，先执行：汇聚节点向感知节点发送上报召测数据指令。接收到该指令的感知节点可以向汇聚节点返回指令接收确认信息，表示接收到本次的上报召测数据指令，信息内容为空ack报文即可。在召测数据准备完成之后，再向汇聚节点发送召测数据。其中，所述上报召测数据指令一般由汇聚节点根据来自智能终端的召测指令而生成，或者，当汇聚节点在预设周期（此预设周期在感知节点存储空间所能容纳的数据存储时限内）内发现某时刻或某项数据漏报时，可向感知节点发送上报召测数据指令。

所述汇聚节点对所述业务数据进行数据处理的内容包括：去除冗余信息、按照最优能耗和数据有效性设计数据量分包处理、按所述智能终端的要求统一各感知节点的信息采集协议。

优选的，在所述业务数据的数据量超出阈值的情况下，所述数据处理中的数据量分包处理，包括：按照最优能耗和数据有效性设计数据量分包处理，经过分包处理后的业务数据中包含数据分包的标志位。

若汇聚节点执行了数据量分包处理，相应的，则智能终端在接收到最后一个数据分包后，向所述汇聚节点发送第三响应信息，表示本次业务数据接收完成。

为进一步完善信息确认流程，在智能终端向所述汇聚节点发送第三响应信息之后，还可包括步骤（k）-（m）：

（k）所述汇聚节点接收所述第三响应信息，向所述感知节点发送第四响应信息，表示本次业务数据接收完成，可继续对业务数据的采集、整理和准备工作。

（l）所述感知节点接收所述第四响应信息，向所述汇聚节点返回第三确认信息。所述第三确认信息优选为空ack报文。

（m）所述汇聚节点接收所述第三确认信息，向所述智能终端返回第四确认信息，表示本次业务数据传输完成。所述第四确认信息为空ack报文。

所述配电体域网网络节点数据传输系统，通过感知节点自行发送业务数据，或汇聚节点在之前发送上报召测数据指令，提升了电力数据采集的自动化水平；在数据量超出阈值的情况下，对数据进行分包处理，降低数据遗漏及传输失败概率，以及通过统一信息采集协议，可减少智能终端处理数据所需时间，并且能够支持异构网络的接入。

由于所述配电体域网网络节点认证系统、重配置系统和数据传输系统与上述配电体域网网络节点认证方法、重配置方法和数据传输方法一一相对应，故关于系统的其他优选实施方式及有益效果参见上述方法实施例所述。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。