一种提升热网通信效率的系统及方法与流程

本发明涉及热网系统领域，具体而言，涉及一种采用物联网智能终端提升热网通信效率的系统及方法。

背景技术：

1、当前热网监控平台主站和锅炉房及换热站等子站一般采用modbus tcp通信规约进行通信；modbus tcp协议使用标准的tcp/ip协议栈，通过以太网进行通信；它支持多个设备同时访问同一个modbus tcp服务器，从而实现了高效的数据传输；modbus tcp协议的数据格式与modbus rtu协议类似，但是它使用了不同的传输方式，因此它不需要使用串行通信线路，可以在局域网或广域网上进行通信。

2、modbus tcp帧格式如表1所示：

3、表1

4、 字段 含义 事务标识符 用于标识请求和响应的对应关系 协议标识符 固定为0x0000 长度 指示后续数据的字节数 单元标识符 用于标识modbus设备 功能码 指示请求操作的类型 数据 请求或响应的数据

5、但现有的，modbus tcp规约采用的是轮询通信机制，也就是主站和子站一问一答，子站只有在主站询问的情况下才回复，如图1所示；因此，当热网监控平台主站下面的锅炉房及换热站等子站个数不多时，可以通过提高主站的轮询频率提升数据刷新速度，但是如果子站数量超过100个，子站的刷新速度将会显著下降。

6、比如：主站向每个子站的轮询报文平均为10帧，每帧报文的发送间隔为100ms，则轮询一次100个子站的时间为：10帧×0.1s×100子站＝100s，也就是说，如果有个子站的数据发生了变化，最坏情况下需要经过100s主站才能收到信息，这种数据传送效率显然不能实时将锅炉房及换热站等现场的情况反馈给监控平台主站系统，无法满足智能化供热的需要，故而，研究如何高效且精准的实现智能化供热具有重要意义。

7、在专利cn115270146a中提及一种面向综合能源系统基于边缘计算隐私保护的智能终端、系统及控制方法，其中，智能终端包括数据采集模块、数据预处理模块、数据加解密模块、数据通信模块、数据存储模块、协同计算模块、多终端协同模块、边缘信息交互模块和界面显示模块，所述智能终端能够在本发明公开的“云-边-端互协作”系统中通过构建的基于隐私保护的加密通信网络可以确保系统安全地完成一致性计算以及计算结果上传云端与云端下发参考值与调整量等数据交互操作，能够一定程度的提高云端与设备之间的通信，但是其通信方式较为繁琐。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提出一种提升热网通信效率的系统及方法，以解决现有技术中存在的热网监控平台主站与锅炉房及换热站等子站之间的通信速度较慢，子站需要等待主站询报文到达之后才能够上送自己的报文的问题；以此达到提升热网监控平台主站与锅炉房及换热站等子站之间的通信速度，当子站有数据需要主站快速响应时，子站数据可以主动上送，并且主站能够正确响应，并且极大程度的缩减主站和子站之间通信的延迟时间。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、本发明涉及的一种提升热网通信效率的系统及方法，所述一种提升热网通信效率的系统，包括主站、交换机、物联网智能终端和子站，主站、交换机、物联网智能终端和子站依次连接，通过物联网智能终端实时检测子站的数据变化，并在数据异常时，及时将异常数据通过交换机上报至主站。

4、进一步，主站为热网监控平台，用于通过物联网智能终端获取和/或接收子站的实时数据信息。

5、进一步，子站为锅炉房和/或换热站，用于产生热源或作为热力集中交换站点。

6、进一步，子站、物联网智能终端均设置n个，n为正整数。

7、进一步，物联网智能终端包括cpu、触摸显示屏、数据存储器和输入输出接口，cpu分别与触摸显示屏、数据存储器和输入输出接口连接，cpu通过接收触摸显示屏的人机交互信息，将交互信息记录在数据存储器中，并通过输入输出接口接收或输出信息至子站，实现主站对子站的智能化供热。

8、进一步，cpu为arm9芯片，用于作为测试系统软件的运行平台。

9、进一步，数据存储器包括sd存储卡、ddr内存、eeprom存储器中的任意一种或多种存储结构。

10、进一步，数据存储器包括sd存储卡、ddr内存和eeprom存储器，sd存储卡、ddr内存和eeprom存储器均与cpu连接，用于在cpu的作用下，实现不同类型数据的分布式存储，其中，sd存储卡用于实现外部数据的存储功能，ddr内存用于实现系统软件程序的信息存储，eeprom存储器用于实现配置文件的信息存储。

11、进一步，输入输出接口包括芯片串口、4g接口和芯片网口中的任意一种或多种接口。

12、一种提升热网通信效率的方法，应用于所述的一种提升热网通信效率的系统，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

13、步骤一、分别设置n个子站、物联网智能终端；

14、步骤二、设置物联网智能终端采集与之对应的子站实时数据的规约为常规modbustcp规约，并设置物联网智能终端与交换机之间实时数据传输采用的规约为升级版modbustcp规约，用以实现物联网智能终端主动上送报文，并响应主站的服务请求；

15、步骤三、通过物联网智能终端实时监测与之对应的子站的实时数据，并根据数据变化主动上报和/或接收主站的正常轮询。

16、相对于现有技术，本发明所述的一种提升热网通信效率的系统及方法，具有以下有益效果：

17、通过所述系统和方法能够有效的提升热网监控平台主站与锅炉房及换热站等子站之间的通信速度，当子站有数据需要主站快速响应时，子站数据可以主动上送，并且主站能够正确响应，并且极大程度的缩减主站和子站之间通信的延迟时间，使得通信延时从100s以上提升到1s以内。

技术特征：

1.一种提升热网通信效率的系统，其特征在于，包括主站(1)、交换机(2)、物联网智能终端(3)和子站(4)，主站(1)、交换机(2)、物联网智能终端(3)和子站依次连接，通过物联网智能终端(3)实时检测子站(4)的数据变化，并在数据异常时，及时将异常数据通过交换机(2)上报至主站(1)。

2.根据权利要求1所述的一种提升热网通信效率的系统，其特征在于，所述主站(1)为热网监控平台，用于通过物联网智能终端(3)获取和/或接收子站(4)的实时数据信息。

3.根据权利要求2所述的一种提升热网通信效率的系统，其特征在于，所述子站(4)为锅炉房和/或换热站，用于产生热源或作为热力集中交换站点。

4.根据权利要求2所述的一种提升热网通信效率的系统，其特征在于，所述子站(4)、物联网智能终端(3)均设置n个，n为正整数。

5.根据权利要求4所述的一种提升热网通信效率的系统，其特征在于，所述物联网智能终端(3)包括cpu(31)、触摸显示屏(32)、数据存储器(33)和输入输出接口(34)，cpu(31)分别与触摸显示屏(32)、数据存储器(33)和输入输出接口(34)连接，cpu(31)通过接收触摸显示屏(32)的人机交互信息，将交互信息记录在数据存储器(33)中，并通过输入输出接口(34)接收或输出信息至子站(4)，实现主站(1)对子站(4)的智能化供热。

6.根据权利要求5所述的一种提升热网通信效率的系统，其特征在于，所述cpu(31)为arm9芯片，用于作为测试系统软件的运行平台。

7.根据权利要求5所述的一种提升热网通信效率的系统，其特征在于，所述数据存储器(33)包括sd存储卡、ddr内存、eeprom存储器中的任意一种或多种存储结构。

8.根据权利要求7所述的一种提升热网通信效率的系统，其特征在于，所述数据存储器(33)包括sd存储卡、ddr内存和eeprom存储器，sd存储卡、ddr内存和eeprom存储器均与cpu(31)连接，用于在cpu(31)的作用下，实现不同类型数据的分布式存储，其中，sd存储卡用于实现外部数据的存储功能，ddr内存用于实现系统软件程序的信息存储，eeprom存储器用于实现配置文件的信息存储。

9.根据权利要求5所述的一种提升热网通信效率的系统，其特征在于，所述输入输出接口(34)包括芯片串口、4g接口和芯片网口中的任意一种或多种接口。

10.一种提升热网通信效率的方法，应用于根据权利要求1-9中任一项所述的一种提升热网通信效率的系统，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

技术总结
本发明提供一种提升热网通信效率的系统及方法，所述系统包括主站、交换机、物联网智能终端和子站，主站、交换机、物联网智能终端和子站依次连接，通过物联网智能终端设备实时检测子站的数据变化，并在数据异常时，及时将异常数据通过具有升级版Modbus TCP规约的交换机上报至主站；通过本发明所述的一种提升热网通信效率的系统及方法，能够提升热网监控平台主站与锅炉房及换热站等子站之间的通信速度，当子站有数据需要主站快速响应时，子站数据可以主动上送，并且主站能够正确响应，并且极大程度的缩减主站和子站之间通信的延迟时间。

技术研发人员：孟超,王志红,薛长站,乔建华,罗波远,张宇博,梅东升,付达,何少华,隋莉敏,彭中峰,张超力,霍斌洋,梁浩,姜宏图,李鹏竹,汤自强,张博洋,梁国杰,蔚鹏飞,段立国,陈震,徐泽宇
受保护的技术使用者：北京京能能源技术研究有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22