一种基于5G通信的IEC104规约处理方法和装置与流程

一种基于5g通信的iec104规约处理方法和装置
技术领域
1.本发明涉及电力调度自动化领域，特别是通信协议的处理，具体为基于5g通信的iec104规约处理方法。


背景技术：

2.新能源的大规模接入电力系统，提出了更高要求，对实时性、可靠性、数据反馈及时性都有了更高需求。终端设备作为电力调度自动化系统的数据采集源和数据执行单位，数据通信的质量和响应速度是关键点。
3.iec104规约作为电力调度系统的关键环节，其高效与稳定性一直是人们追求的目标。现有的iec104规约，普遍采用顺序的设计方法，程序按照设计好的模式，采用轮询的方式逐个检测终端设备的状态，依次实现104规约中的各种功能。对于优先级别较高的命令，需在事先设计好各种命令的优先级别，采用多线程的方式进行处理。
4.数据处理都是顺序执行，当收到iec104命令后，终端设备进行数据解析，将解析出来的命令下发给从设备，从设备执行命令完成后，终端设备采集从设备执行命令的反馈信息；这个过程中，接收处理，解析下发都被抢占，rs485总线也被占用，时间包括下发命令时间，等待执行时间，回传反馈信息时间，收到命令时必须等待，当资源空闲时才能执行，导致大多时候命令执行速度很慢。
5.中国专利申请201610996693.3披露了一种基于事件驱动机制的iec104规约解析系统及方法，实现事件处理过程中无需随时循环等待数据的到来，而是当数据到来时自动触发响应模块并通过处理模块进行处理。事件触发只加快了当前事件的处理优先级，后续相关联处理顺序执行，总线资源在占用的情况下，仍然需要等待。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种方法，合理安排数据项及相关运行模块的运行次序，提高命令响应速度。
7.为实现发明目的，本发明采用以下技术方案：一种基于5g通信的iec104规约处理方法，基于通过无线传输通道相连的主站和终端设备以及与终端设备通过rs485总线连接的从设备完成，主站和终端设备通过iec104协议进行数据交互；主站和终端设备之间采用5g无线传输信道；终端设备中设置协议触发框架，协议触发框架包括数据项、对应数据项的触发信息以及对应数据项的运行模块和配置信息。
8.所述方法包括以下步骤：1.1、终端设备接收主站数据，解析iec104规约。
9.1.2、终端设备提取数据项，根据数据项和协议触发框架生成协议控制信息。
10.1.3、根据协议控制信息配置数据项。
11.1.4、根据协议控制信息确定各个运行模块的运行顺序。
12.1.5、终端设备将运行模块的执行命令下发给从设备，并采集从设备数据，将执行
的反馈信息发送给主站。
13.本发明还提供实现上述方法的装置，包括主站、终端设备和从设备。
14.主站包括协议处理模块、数据处理模块。
15.终端设备包括协议处理模块、触发信息分析模块、关联触发配置模块、关联触发响应模块、反馈信息突发模块。
16.从设备包括协议处理模块、数据处理模块。
17.所述主站的协议处理模块用于主站与终端设备之间iec104协议解析，数据处理模块用于应用数据召测、命令下发、突发数据处理。
18.所述终端设备的协议处理模块用于终端设备接收主站数据、解析iec104规约，触发信息分析模块用于终端设备提取数据项、根据数据项和协议触发框架生成协议控制信息，关联触发配置模块用于根据协议控制信息配置数据项，关联触发响应模块用于根据协议控制信息确定各个运行模块的运行顺序、执行命令下发给从设备、采集从设备数据，反馈信息突发模块用于将执行的反馈信息发送给主站。
19.所述从设备的协议处理模块用于终端设备跟从设备之间协议解析、数据处理模块用于根据下发的命令进行应答。
20.有益效果：通过5g网络提高了数据传输速度；通过设定协议框架，减少了处理进程对资源的等待时间，资源的利用更加合理，提高了数据处理速度，主站命令可以快速得到响应。
附图说明
21.图1为系统框架示意图，图2为装置示意图。
具体实施方式
22.下面结合附图对本发明做进一步说明。
23.一种基于5g通信的iec104规约处理方法，基于通过无线传输通道相连的主站和终端设备以及与终端设备通过rs485总线连接的从设备完成，主站和终端设备通过iec104协议进行数据交互，主站和终端设备之间采用5g无线传输信道，如图1所示。
24.终端设备中设置协议触发框架，协议触发框架包括数据项、对应数据项的触发信息以及对应数据项的运行模块和配置信息。
25.所述方法包括以下步骤：1.1、终端设备接收主站数据，解析iec104规约；1.2、终端设备提取数据项，根据数据项和协议触发框架生成协议控制信息；1.3、根据协议控制信息配置数据项；1.4、根据协议控制信息确定各个运行模块的运行顺序；1.5、终端设备将运行模块的执行命令下发给从设备，并采集从设备数据，将执行的反馈信息发送给主站。
26.本实施例中，数据项包括遥测召测、遥信召测、遥调命令、遥控命令、电度召测、定值召测。
27.对应数据项的运行模块包括信息采集、遥测采集、遥信采集、事件采集、遥调执行、遥控执行。
28.触发信息的取值范围为0-2，配置信息的取值范围为0-3。
29.根据协议控制信息配置数据项，将触发信息与数据项进行关联，如将配置信息1与遥控命令进行关联。
30.当主站集中发送命令时，终端设备来不及处理，未执行的命令会在终端设备中等待。传统方式是按照到达次序等待执行。
31.本实施例中，若终端设备中有多个数据项未处理，未处理的数据项按触发信息的大小排队；终端设备空闲时，优先处理触发信息大的数据项。
32.若当前的数据项与未处理的数据项中有相同的，即前一个命令没有执行，主站又发送相同的命令，这种情况下，终端设备只响应一次即可，因此，删除未处理的该数据项或当前数据项。
33.以下以遥调命令和遥控命令两个数据项为例进行说明。
34.当数据项遥调命令对应的触发信息大于0时，遥测采集的配置信息为1，遥调执行的配置信息为2，其它运行模块的配置信息为0，如下表所示。
35.遥调协议触发框架终端设备收到主站下发的上述数据项后，解析iec104规约，提取业务数据，当业务数据是遥调命令时，根据遥调协议触发框架生成协议控制信息，此时遥调命令触发有效，上
行（主站与终端设备之间）的遥测召测、遥信召测、遥控命令、电度召测等都暂时停止处理，预留上行通道资源；根据运行模块配置信息，下行（终端设备与从设备之间）的信息采集、遥信采集、事件采集、遥控执行暂时停止处理，预留下行通道资源，优先执行遥调执行、遥测采集，执行完成后，清除当前触发信息及配置信息，恢复正常运行。
36.当数据项遥控命令对应的触发信息大于0时，遥信采集的配置信息为1，遥控执行的配置信息为2，其它运行模块的配置信息为0，如下表所示。
37.遥控协议触发框架终端设备收到主站下发的该数据项后，处理过程与上述相似。
38.本实施例涉及的数据项中，主站下发的遥调命令和遥控命令需要终端设备及时响应，因此将其对应的触发信息置1。当收到遥调命令或遥控命令时，其它数据项暂缓执行，留出上行资源。
39.针对特定的数据项，分析对应的运行模块对资源的占用顺序，确定运行次序即优先级，进而确定其配置信息。
40.如在遥调命令中，当主站下发调节功率命令时，目的是为了改变目标设备（从设备）当前的功率，此时主站侧主要关心的就是遥调命令是否下发成功，从设备是否执行了调节功率的命令，目标设备当前的功率是否达到目标值。
41.为了实现快速响应，终端设备依据遥调协议触发框架，将遥调命令设置为触发信息，上行命令的其它数据项暂停，预留出上行通道资源；下行运行模块中，首先要执行跟调
节功率命令相关的遥调执行，即终端设备给从设备下发遥调执行命令，从设备执行调节功率命令；然后执行跟调节功率命令结果相关的遥测采集，即终端设备给从设备下发遥测采集命令，从设备回复当前功率值，终端设备将从设备反馈的功率值突发给主站。主站端根据反馈值，进行判断，达到目标值，遥调命令完成，没有达到目标值，继续调节。
42.在遥调命令中，如果终端设备不依据遥调协议触发框架，随意下发指令，从设备可能会先执行与调节功率无关的命令，这样，一方面会占用rs485通道，另外，主站根据这些数据不能判断遥调命令是否成功，影响遥调命令执行结果反馈的速度。
43.与遥调命令对应的运行模块中，遥调执行后再进行遥测采集符合执行顺序，因此，将遥调执行的配置信息置为2，遥测采集的配置信息置为1，即根据配置信息，首先执行遥调执行，再执行遥测采集，其它运行模块对对调节功率命令没有直接联系，不用执行或放到后面执行。
44.以上协议触发框架可以根据实际需求进行修改，适用不同的功能要求。
45.终端设备和从设备之间是modbus通讯协议。在协议中，一个寄存器对应一个数据。
46.传统的运行模式，终端设备获取从设备的数据时，是命令从设备将所有数据一次上传，如三相的电压、电流、功率等。
47.从设备一次上传多个数据时，会长时间占用rs485通道，而只有在通道空闲时，终端设备才可以发送命令，这样会造成下行通道阻塞。
48.本实施例，终端设备每次只读取一个数据，即指示从设备，每次只发送一个特定数据。
49.本实施例步骤1.5中，从设备每次只发送一个数据，减少了从设备回复占用rs485通道的时间，终端设备可以及时下发命令。
50.进一步地，终端设备可以改变读取从设备数据的次序，如发送完遥调执行后，接着发送遥测采集，然后读取功率数据，即从设备执行调节功率后，就将调节完成后的反馈值采集回来。
51.此时上行通道已经让出，可以及时将获取的功率数据突发上传给主站，实现及时响应。
52.从设备的数据由终端设备实时采集，终端设备采集数据的次序根据应用需求进行调节。
53.通过以上技术措施，当发生协议触发时，能更快让出下行通道资源，执行协议触发框架中的数据项，快速响应主站下发的命令。
54.反馈信息发送成功后，此次协议触发框架完成，关闭协议触发，恢复正常运行。
55.参看图2，本发明还提供了一种实现上述方法的装置，包括主站、终端设备和从设备。
56.主站包括协议处理模块、数据处理模块。
57.终端设备包括协议处理模块、触发信息分析模块、关联触发配置模块、关联触发响应模块、反馈信息突发模块、关联信息解除模块。
58.从设备包括协议处理模块、数据处理模块。
59.所述主站的协议处理模块用于主站与终端设备之间iec104协议解析，数据处理模块用于应用数据召测、命令下发、突发数据处理。
60.所述终端设备的协议处理模块用于终端设备接收主站数据、解析iec104规约，触发信息分析模块用于终端设备提取数据项、根据数据项和协议触发框架生成协议控制信息，关联触发配置模块用于根据协议控制信息配置数据项，关联触发响应模块用于根据协议控制信息确定各个运行模块的运行顺序、执行命令下发给从设备、采集从设备数据，反馈信息突发模块用于将执行的反馈信息发送给主站，关联信息解除模块，用于反馈信息发送成功后，此次协议触发框架完成，关闭协议触发。
61.所述从设备的协议处理模块用于终端设备跟从设备之间协议解析、数据处理模块用于根据下发的命令进行应答。
62.具体的：1.主站协议处理模块，表示主站跟设备之间iec104协议解析；数据处理模块，包括应用数据召测、命令下发、突发数据处理。
63.2.设备协议处理模块，表示主站跟设备之间iec104协议解析；触发信息分析模块，根据解析出的业务数据，判断触发信息类型；关联触发配置模块，根据触发上行关联信息进行配置；关联触发响应模块，根据触发下行关联信息进行配置；反馈信息突发模块，将反馈信息突发给主站；关联信息解除模块，反馈信息发送成功后，此次协议触发框架完成，关闭协议触发。
64.3.从设备协议处理模块，终端设备跟从设备之间协议解析，每次返回一个数据；数据处理模块，根据下发的协议进行应答。
65.适用上述的方法和装置，达到了以下效果：提高iec104规约处理速度，单向响应速度能达到50ms。
66.表1：总处理时间表2：终端设备与从设备之间的通信时间（rs485通信）
表3：终端设备占有时间终端设备和从设备的数据处理时间跟资源的占用时间相比可以忽略不计。
67.采用本发明提供的方法和装置，可以大大提高终端设备对主站数据项的响应速度，尤其是在终端设备处理环节，由大约1.3秒提高到小于29毫秒。