專利名稱：配電網(wǎng)光無線通信方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種配電網(wǎng)光無線通信方法和系統(tǒng)，屬于電力系統(tǒng)電力配電網(wǎng)通信技 術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著電力配電網(wǎng)通信技術(shù)的發(fā)展和演化，申請人發(fā)現(xiàn)，單純依賴光纜通信來解決 配電網(wǎng)內(nèi)的通信需求代價太大，一些地區(qū)，如農(nóng)村、城鄉(xiāng)結(jié)合部，地形復(fù)雜、建筑分散，現(xiàn)場 條件差，無法通過敷設(shè)光纜的方式來進(jìn)行配電網(wǎng)通信，中國專利200810300336. 4公開了一 種電力遠(yuǎn)程抄表通信方法和裝置以及數(shù)據(jù)匯聚設(shè)備，可將一個區(qū)域內(nèi)的電能量數(shù)據(jù)收集起 來后再傳輸，改變了現(xiàn)有單一點對點光纖直接連到用戶家里的數(shù)據(jù)傳輸方式，降低了遠(yuǎn)程 抄表的成本，但是在申請人使用中發(fā)現(xiàn)，這一專利仍然需要依賴較多的光纜敷設(shè)來解決網(wǎng) 絡(luò)通信問題，成本較高，現(xiàn)場的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和通信設(shè)置復(fù)雜。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種配電網(wǎng)光無線通信方法和系統(tǒng)。降低通信成本，擴(kuò)大 使用范圍，操作更加方便。
本發(fā)明的技術(shù)方案。配電網(wǎng)光無線通信方法，采用配電網(wǎng)光無線通信裝置和配電 網(wǎng)無線通信裝置對一個區(qū)域的電力數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和傳輸，配電網(wǎng)光無線通信裝置和配電網(wǎng) 無線通信裝置將電力數(shù)據(jù)采集后，通過無線傳輸將該區(qū)域的所有數(shù)據(jù)集中到配電網(wǎng)光無線 通信裝置上，配電網(wǎng)光無線通信裝置將匯聚的數(shù)據(jù)通過光傳輸模塊傳輸?shù)脚潆娋W(wǎng)數(shù)據(jù)中 心。
上述的配電網(wǎng)光無線通信方法，配電網(wǎng)光無線通信裝置的控制芯片連接FPGA模 塊，通過FPGA模塊分別進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、無線通信和光傳輸模塊的發(fā)送控制。
上述的配電網(wǎng)光無線通信方法，無線通信模塊采用Zigbee無線通信模塊。
配電網(wǎng)光無線通信系統(tǒng)，包括下述裝置，配電網(wǎng)無線通信裝置，用于對電力數(shù)據(jù)的采集和無線傳輸，將采集的電力數(shù)據(jù)傳輸?shù)?配電網(wǎng)光無線通信裝置；配電網(wǎng)光無線通信裝置，用于對電力數(shù)據(jù)的采集和光傳輸，將采集和無線傳輸收到的 電力數(shù)據(jù)通過光傳輸模塊傳輸?shù)脚潆娋W(wǎng)數(shù)據(jù)中心。
上述的配電網(wǎng)光無線通信系統(tǒng)，配電網(wǎng)無線通信裝置構(gòu)造包括控制芯片，控制芯 片連接FPGA模塊，F(xiàn)PGA模塊分別連接無線通信模塊和數(shù)據(jù)采集模塊。
上述的配電網(wǎng)光無線通信系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集模塊連接RJ45接口、RS232接口或/ 和485接口。
上述的配電網(wǎng)光無線通信系統(tǒng)，配電網(wǎng)光無線通信裝置構(gòu)造包括控制芯片，控制 芯片連接FPGA模塊，F(xiàn)PGA模塊分別連接無線通信模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和光傳輸模塊，光傳 輸模塊通過光纜連接配電網(wǎng)數(shù)據(jù)中心。3
上述的配電網(wǎng)光無線通信系統(tǒng)，所述光傳輸模塊采用無源光網(wǎng)絡(luò)模塊。
同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)更加簡單，降低了生產(chǎn)成本，配電網(wǎng)光無線通信裝 置和配電網(wǎng)無線通信裝置的結(jié)構(gòu)相似，只是在配電網(wǎng)光無線通信裝置內(nèi)多了一個光傳輸模 塊，生產(chǎn)更加方便。采用以FPGA技術(shù)后，能根據(jù)現(xiàn)場情況自行調(diào)整控制程序，無線模塊的工 作模式，輪詢周期等參數(shù)，并能控制無線模塊的發(fā)送功率，從而更能適應(yīng)配電網(wǎng)復(fù)雜的現(xiàn)場 環(huán)境，而且通過對光源的控制，使得該設(shè)備的工作情況和光纜運行情況可以上送至控制中 心，達(dá)到了在線監(jiān)測和故障告警的目的，因而能大幅縮短故障的恢復(fù)時間，降低配電通信網(wǎng) 的運行成本，在每個覆蓋區(qū)域只需要從數(shù)據(jù)中心敷設(shè)1根光纜至配電網(wǎng)光無線通信裝置即 可。無線通信模塊采用Zigbee無線通信模塊，能夠?qū)o線信號覆蓋半徑從原來的0. 5公里 提高到近3. 5公里，且能繞開部分建筑物，特別適應(yīng)城區(qū)樓房密集環(huán)境。


附圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為配電網(wǎng)光無線通信裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖3為配電網(wǎng)無線通信裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
本發(fā)明的實施例。配電網(wǎng)光無線通信系統(tǒng)，如圖1所示，包括下述裝置，配電網(wǎng)無線通信裝置2，用于對電力數(shù)據(jù)的采集和無線傳輸，將采集的電力數(shù)據(jù)傳輸?shù)?配電網(wǎng)光無線通信裝置1。
配電網(wǎng)光無線通信裝置1，用于對電力數(shù)據(jù)的采集和光傳輸，將采集和無線傳輸收 到的電力數(shù)據(jù)通過光傳輸模塊傳輸?shù)脚潆娋W(wǎng)數(shù)據(jù)中心3。
如圖2所示，配電網(wǎng)無線通信裝置2構(gòu)造包括控制芯片4，控制芯片4連接FPGA 模塊5，F(xiàn)PGA模塊5分別連接無線通信模塊6和數(shù)據(jù)采集模塊7。無線通信模塊6采 用Zigbee無線通信模塊，型號為加利福利亞東部實驗室生產(chǎn)的ZICMM10P0-KIT2-1， ZICMM10P2-KIT1-1 JiMlEEE 802. 15. 4，無線通信模塊6連接智能多向天線10，能自適應(yīng) 調(diào)整天線的發(fā)射角度、扇區(qū)和強(qiáng)度。數(shù)據(jù)采集模塊7分別連接RJ45接口 8、RS232接口或/ 和485接口 9，本實施例中，RS232接口和485接口集成在一個模塊內(nèi)，也可根據(jù)需要分別連 接。RJ45接口 8、RS232接口或/和485接口 9用于電力數(shù)據(jù)的采集。圖中MCU表示微機(jī) 控制單元，用于協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)控制和現(xiàn)場總線功能。
如圖3所示，配電網(wǎng)光無線通信裝置1構(gòu)造包括控制芯片4，控制芯片4連接FPGA 模塊5，F(xiàn)PGA模塊5分別連接無線通信模塊6、數(shù)據(jù)采集模塊7和光傳輸模塊11，光傳輸模 塊11通過光纜連接配電網(wǎng)數(shù)據(jù)中心3。本實施例中，光傳輸模塊11采用具備數(shù)據(jù)匯聚功 能的光網(wǎng)絡(luò)模塊(CP0N光模塊)，能支持單芯數(shù)據(jù)收發(fā)及雙口備份功能，中繼能力強(qiáng)，帶寬可 達(dá)100M以上，傳輸距離遠(yuǎn)，并能與其他A型機(jī)光口互聯(lián)，完成自動路由表的鏈接，這樣的可 以使得該設(shè)備具備自動路由尋址功能，在某一條光纖斷線或模塊故障的情況下，通信也不 會中斷。
配電網(wǎng)光無線通信裝置1和配電網(wǎng)無線通信裝置2大部分選擇的模塊、芯片相同， 可以統(tǒng)一產(chǎn)品的規(guī)格，方便生產(chǎn)和更換，還能減小生產(chǎn)庫存，降低了生產(chǎn)和維修成本。控制芯片4采用Altera公司生產(chǎn)的StratixII器件，一方面可以提高設(shè)備的運算速率，縮短響 應(yīng)時間，同時能簡化設(shè)備的結(jié)構(gòu)，降低功耗，這些設(shè)計均為適應(yīng)配網(wǎng)室外運行的需求，提高 設(shè)備室外穩(wěn)定運行的時間和降低設(shè)備功耗，同時可以直接根據(jù)現(xiàn)場實際情況進(jìn)行程序編寫 和調(diào)整。
主要模塊的功能表述如下1、數(shù)據(jù)采集模塊7負(fù)責(zé)定時采集RJ45/RS232/485接口輸入的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過總線 送入控制芯片4的數(shù)據(jù)存儲器，采用多個數(shù)據(jù)接口，能夠很好的兼容現(xiàn)有電力設(shè)備；2、無線通信模塊6，負(fù)責(zé)將無線模塊接收的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為RS232數(shù)據(jù)后再通過接口轉(zhuǎn)換 接入總線；3、控制芯片4，負(fù)責(zé)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和消息處理，發(fā)送各種控制指令，指揮其他模塊協(xié)同 完成數(shù)據(jù)收發(fā)功能；4、光傳輸模塊11，負(fù)責(zé)將控制芯片4數(shù)據(jù)存儲器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送，并向上發(fā)送光源 信號，負(fù)責(zé)接收配電網(wǎng)數(shù)據(jù)中心3下發(fā)的各種數(shù)據(jù)、控制指令，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后讀 入數(shù)據(jù)總線。
5、整個裝置配置一條千兆數(shù)據(jù)總線。
6、FPGA模塊5將無線通信模塊6上送的數(shù)據(jù)打包轉(zhuǎn)換后發(fā)送至光傳輸模塊11制 定的存儲模塊，同時能將串口 /RJ45 口采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)后后發(fā)送至光傳輸模塊11，并根據(jù)無 線通信模塊6采集的信號自適應(yīng)選擇無線信號強(qiáng)弱來建立路由表，并根據(jù)路由表進(jìn)行有序 控制發(fā)送路徑，包括輪詢、建立鏈接、斷開鏈接、匹配等。同時，設(shè)備的溫度控制、濕度控制信 號也經(jīng)過FPGA模塊5和控制芯片4判斷后放入光傳輸模塊11。FPGA模塊5還可以對光 傳輸單元的兩個通路信號進(jìn)行判定，從而選擇功能正常的路由進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送，并按照定時 器發(fā)送的信號周期性地發(fā)送控制信號至光源模塊，以控制光源模塊向中心站發(fā)送測試光信 號。
整個系統(tǒng)工作原理如下配電網(wǎng)光無線通信方法，采用配電網(wǎng)光無線通信裝置1和配電網(wǎng)無線通信裝置2對一 個區(qū)域的電力數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和傳輸，配電網(wǎng)光無線通信裝置1和配電網(wǎng)無線通信裝置2將 電力數(shù)據(jù)采集后，通過無線傳輸將該區(qū)域的所有數(shù)據(jù)集中到配電網(wǎng)光無線通信裝置1上， 配電網(wǎng)光無線通信裝置1將匯聚的數(shù)據(jù)通過光傳輸模塊11傳輸?shù)脚潆娋W(wǎng)數(shù)據(jù)中心3?？刂?芯片4通過FPGA模塊5分別進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、無線通信和光傳輸模塊11的發(fā)送控制。
其中，配電網(wǎng)光無線通信裝置1通過FPGA模塊5能將串口 /RJ45 口采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn) 后后發(fā)送至光傳輸模塊11，并根據(jù)無線模塊采集的信號自適應(yīng)選擇無線信號強(qiáng)弱來建立路 由表，根據(jù)路由表進(jìn)行有序控制發(fā)送路徑，包括輪詢、建立鏈接、斷開鏈接、匹配等，同時，設(shè) 備的溫度控制、濕度控制信號也經(jīng)過控制芯片4判斷后放入光光傳輸模塊11。FPGA模塊5 可以對光傳輸單元的兩個通路信號進(jìn)行判定，從而選擇功能正常的路由進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送，并 按照定時器發(fā)送的信號周期性地發(fā)送控制信號至光源模塊，以控制光源模塊向中心站發(fā)送 測試光信號。于此同時，中央控制單元還根據(jù)路由表的優(yōu)先等級將其他1機(jī)型的存儲器中 的數(shù)據(jù)定期接入本機(jī)中，形成數(shù)據(jù)備份。
無線傳輸通過Zigbee無線通信模塊6，無線通信模塊6連接智能多向天線10，能 自適應(yīng)調(diào)整天線的發(fā)射角度、扇區(qū)和強(qiáng)度，經(jīng)試驗，Zigbee無線通信模塊的無線發(fā)射距離近3. 5公里，且能繞開部分建筑物，極大的提高了本系統(tǒng)的覆蓋范圍，進(jìn)一步的降低了整個配 電網(wǎng)的通信成本。
權(quán)利要求
1.一種配電網(wǎng)光無線通信方法，其特征在于采用配電網(wǎng)光無線通信裝置和配電網(wǎng)無 線通信裝置對一個區(qū)域的電力數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和傳輸，配電網(wǎng)光無線通信裝置和配電網(wǎng)無線 通信裝置將電力數(shù)據(jù)采集后，通過無線傳輸將該區(qū)域的所有數(shù)據(jù)集中到配電網(wǎng)光無線通信 裝置上，配電網(wǎng)光無線通信裝置將匯聚的數(shù)據(jù)通過光傳輸模塊傳輸?shù)脚潆娋W(wǎng)數(shù)據(jù)中心。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)光無線通信方法，其特征在于配電網(wǎng)光無線通信裝 置的控制芯片連接FPGA模塊，通過FPGA模塊分別進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、無線通信和光傳輸模塊的 發(fā)送控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)光無線通信方法，其特征在于無線通信模塊采用 Zigbee無線通信模塊。
4.一種配電網(wǎng)光無線通信系統(tǒng)，其特征在于包括下述裝置，配電網(wǎng)無線通信裝置，用于對電力數(shù)據(jù)的采集和無線傳輸，將采集的電力數(shù)據(jù)傳輸?shù)?配電網(wǎng)光無線通信裝置；配電網(wǎng)光無線通信裝置，用于對電力數(shù)據(jù)的采集和光傳輸，將采集和無線傳輸收到的 電力數(shù)據(jù)通過光傳輸模塊傳輸?shù)脚潆娋W(wǎng)數(shù)據(jù)中心。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的配電網(wǎng)光無線通信系統(tǒng)，其特征在于配電網(wǎng)無線通信裝置 構(gòu)造包括控制芯片，控制芯片連接FPGA模塊，F(xiàn)PGA模塊分別連接無線通信模塊和數(shù)據(jù)采集 模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的配電網(wǎng)光無線通信系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集模塊連 接RJ45接口、RS232接口或/和485接口。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的配電網(wǎng)光無線通信系統(tǒng)，其特征在于配電網(wǎng)光無線通信裝 置構(gòu)造包括控制芯片，控制芯片連接FPGA模塊，F(xiàn)PGA模塊分別連接無線通信模塊、數(shù)據(jù)采 集模塊和光傳輸模塊，光傳輸模塊通過光纜連接配電網(wǎng)數(shù)據(jù)中心。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種配電網(wǎng)光無線通信方法和系統(tǒng)，其特征在于采用配電網(wǎng)光無線通信裝置和配電網(wǎng)無線通信裝置對一個區(qū)域的電力數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和傳輸，配電網(wǎng)光無線通信裝置和配電網(wǎng)無線通信裝置將電力數(shù)據(jù)采集后，通過無線傳輸將該區(qū)域的所有數(shù)據(jù)集中到配電網(wǎng)光無線通信裝置上，配電網(wǎng)光無線通信裝置將匯聚的數(shù)據(jù)通過光傳輸模塊傳輸?shù)脚潆娋W(wǎng)數(shù)據(jù)中心。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)更加簡單，降低了生產(chǎn)成本，采用以FPGA技術(shù)后，能根據(jù)現(xiàn)場情況自行調(diào)整控制程序，無線模塊的工作模式，輪詢周期等參數(shù)，設(shè)備的工作情況和光纜運行情況可以上送至控制中心，達(dá)到了在線監(jiān)測和故障告警的目的，因而能大幅縮短故障的恢復(fù)時間，降低配電通信網(wǎng)的運行成本。
文檔編號G08C23/04GK102044910SQ20101053806
公開日2011年5月4日 申請日期2010年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月9日
發(fā)明者陳攀, 黃放 申請人:廣西新海通信科技有限公司, 陳攀