实现仪表与上位机的无线通信的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种实现仪表与上位机的无线通信的系统，包括上位机、从设备节点和主设备，其中，所述从设备节点通过所述主设备连接所述上位机，与所述上位机进行通信；所述上位机通过串口通信向所述主设备发送对从设备节点的数据请求；所述主设备通过无线模块从所在组的从设备节点获取响应信息，并通过串口模块响应所述上位机的数据请求。本发明专利技术还公开了一种实现仪表与上位机的无线通信的方法。通过本发明专利技术的系统和方法，上位机与仪表之间通过无线传输即可进行通信，减少布线的麻烦，节约成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种无线通信领域，尤其涉及一种实现仪表与上位机的无线通信的方法及系统。
技术介绍
为了更好的监控和管理配电间的电力情况，上位机一般需要周期性的读取各配电间的各仪表的数据，包括电压、电流、功率及电能等。现在的配电仪表与上位机的通信一般使用电缆进行连接，成本高、接线复杂。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种实现仪表与上位机的无线通信的系统，以解决现有技术通过电缆连接进行通信成本高、接线复杂的问题，实现无线通信，以节约布线成本、方便和简化安装。该系统包括:上位机、从设备节点和主设备，其中，所述从设备节点通过所述主设备连接所述上位机，与所述上位机进行通信；所述上位机通过串口通信向所述主设备发送对从设备节点的数据请求；所述主设备通过无线模块从所在组的从设备节点获取响应信息，并通过串口模块响应所述上位机的数据请求。在一些实施方式中，所述主设备接收到所述上位机的数据请求时，通过无线模块转发所述数据请求给所述从设备节点和获取所述从设备节点的响应信息，并将所述响应信息发送至所述上位机。由此，上位机可以通过无线通信从仪表获取最新的仪表数据信息。在一些实施方式中，所述主设备包括缓存模块，所述缓存模块中存储有与所述上位机的数据请求相对应的命令，所述主设备根据缓存的所述命令周期性的从所述从设备节点读取数据，写入所述缓存模块，当接收到所述上位机的数据请求时，所述主设备根据所述缓存模块中的缓存记录响应所述上位机的数据请求。由此，上位机可以通过无线通信从主设备获取仪表数据信息，主设备利用缓存进行响应，数据处理速度比无线转发要快很多。本专利技术还公开了一种实现仪表与上位机的无线通信的方法，包括:上位机通过串口通信将对从设备节点的数据请求发送到主设备，并从所述主设备获取响应信息，从而通过所述主设备实现与所述从设备节点的无线数据通信；所述主设备通过无线模块与所述从设备节点进行数据传输，并根据所述主设备的传输模式从所述从设备节点获取所述响应信息，并通过串口通信发送响应信息至所述上位机。通过本专利技术的方法可以实现上位机与仪表设备的无线通信，以节约布线成本、方便和简化安装。在一些实施方式中，所述主设备的传输模式包括透传模式，当所述主设备处于透传模式时，所述主设备接收上位机的所述数据请求，通过无线模块转发到所述从设备节点，所述从设备节点根据所述数据请求通过无线模块返回响应信息至所述主设备，所述主设备通过串口通信将所述响应信息发送至所述上位机。由此，上位机可以通过无线通信从仪表获取最新的仪表数据信息。在一些实施方式中，所述主设备的传输方式还包括路由解析模式，当所述主设备处于路由解析模式时，所述主设备轮询所述从设备节点获取仪表数据并缓存，以根据缓存记录响应所述上位机的数据请求。由此，上位机可以通过无线通信从主设备获取仪表数据信息，主设备利用缓存进行响应，数据处理速度比无线转发要快很多。在一些实施方式中，所述主设备轮询所述从设备节点获取仪表数据并缓存的方法包括:所述主设备根据刷新优先级查找需要刷新的缓存记录，通过无线模块向所述从设备节点发送相应的数据请求命令，获取响应信息进行缓存记录的更新，每条所述缓存记录的数据结构包括缓存状态、从设备地址、RSSI值、请求计数、请求时间、请求间隔、刷新间隔、刷新时间、刷新成功率、起始地址、寄存器数及每个寄存器中缓存的数据。由此，可以实现通过缓存记录的数据结构确定上位机读取数据的周期性，从而及时更新缓存数据，保证更新的及时性和有效性，提高上位机读取最新数据的效率。在一些实施方式中，所述无线模块的数据传输采用冗余传输的方式，所述冗余传输中使用的无线数据包结构包括引导码、同步字、控制字、数据和校验码，所述控制字包含有该数据包中有效数据的个数及该包中第一个字节的索引，接收端根据所述有效数据的个数及所述索引区分冗余数据和要接收的数据。由此，保证每个数据都传输两次，能够有效保证无线通信传输的可靠性，减少错误率。在一些实施方式中，所述控制字还包含有该数据包的类型和所在的组号，接收端根据数据包类型和组号区分PING数据包和主从设备发送的无线数据包，从而利用PING数据包选择信道和利用主从设备发送的无线数据包进行响应操作。由此，主设备和从设备可以根据数据包类型进行数据解析和信道评估。在一些实施方式中，本方法还包括:主设备周期性进行信道评估，当信道评估中的RSSI值或误包率超过设定值或刷新成功率低于设定值时，所述主设备将当前无线信道切换至其他信道。由此，可以保证信道的可靠传输，减少不同信道间的干扰，降低误包率。【附图说明】图1为本专利技术一实施方式的实现仪表与上位机的无线通信的系统的网络拓扑图；图2为本专利技术一实施方式的实现仪表与上位机的无线通信的方法流程图；图3为图2所示实施方式中无线转发串口数据请求的状态转换图；图4为图2所示实施方式中无线接收响应消息串口发送给上位机的状态转换图；图5为本专利技术另一实施方式的实现仪表与上位机的无线通信的方法流程图；图6为图5所示实施方式中每条缓存记录的数据结构图；图7为本专利技术一实施方式的信道切换的方法流程图；图8为本专利技术一实施方式的无线数据包的数据结构图。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。图1示意性地显示了根据本专利技术的一种实施方式的实现仪表与上位机的无线通信的系统的网络拓扑架构。如图1所示，该系统包括上位机1、从设备节点3和主设备2，从设备节点3通过主设备2连接上位机1，与上位机I进行通信，上位机I通过串口通信向主设备2发送对从设备节点I的数据请求。其中，主设备2和从设备节点3中包含无线模块，而无线的网络连接通常采用星型结构，即一个主设备2最多可以连接16个从设备以进行良好的无线通信。本专利技术的实施例中主设备2指无线路由器，从设备3为配电仪表。通常，无线使用412?451MHz的频段，每个信道的带宽为1MHz，共有42个信道，本专利技术中将这些信道分组以减小各信道之间的干扰和保证无线传输的成功率。本实施例中，把这些信道分成14个组，每组有3个信道，各组之间的信道没有重叠，无线信道的带宽固定设置为ΙΟΚΗζ，无线信道之间的间隔固定设置为1MHz。每个组内的从设备节点3 (即配电仪表)只能与主设备2(即无线路由)进行通信，由主设备2选择使用哪个信道进行数据传输。当主设备2与从设备节点3之间没有数据传输时，主设备2每秒发一个心跳包。如果从设备节点3在一段时间内没有收到本组内的其他节点的数据包或心跳包，则该从设备节点3在本组的三个信道内进行切换，直到找到一个有数据传输或有心跳包的信道。如图1所示的网络拓扑结构中，两个配电间分别为第一配电间5和第二配电间6，在每个配电间中有多个配电仪表(即从设备节点3)和至少一个无线路由器(即主设备2)，将从设备节点3分成不同的组(如第一配电间5中的仪表分为组51和组52，第二配电间6中的仪表分为组61和组62)，每个组占用三个无线信道与主设备2进行无线通信，主设备2根据信道情况进行信道选择和信道切换，以保证与该组内的从设备节点3进行优质的无线通信，以从从设备节点3获取响应信息。如图1所示，本实施例中的串口设备4可以是以太网交换机40，也可以是串口服务器如计算机(图未示出)。其中，主设备2从从设备节点3获取响应信息有两种模式，第本文档来自技高网...

【技术保护点】
实现仪表与上位机的无线通信的系统，包括上位机、从设备节点和主设备，其中，所述从设备节点通过所述主设备连接所述上位机，与所述上位机进行通信；所述上位机通过串口通信向所述主设备发送对从设备节点的数据请求；所述主设备通过无线模块从所在组的从设备节点获取响应信息，并通过串口模块响应所述上位机的数据请求。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱保环，王永军，左彦波，
申请(专利权)人：上海冉能自动化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31