一种基于多路WiFi的大功率逆变电源动态组网方法及网络技术

本发明专利技术公开了一种基于多路WiFi的大功率逆变电源动态组网方法。现阶段对于大功率逆变电源的群控系统主要采用单层无线网络，这种网络结构可靠性差，抗干扰能力弱，网络断开后需要较长时间才能重新连接，系统的可靠性和实时性难以保证。本发明专利技术采用多路WiFi动态组网方法，将物联网与嵌入式大功率逆变电源集成为一体，对电源工作过程中的各个环节进行管理和监控。服务器通过多路WiFi网络与逆变电源终端相连，多路WiFi网络的应用相比单层网络，系统的鲁棒性、抗干扰能力大为增强，更具可靠性，具有重要的应用价值和实际意义。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多路WiFi的大功率逆变电源动态组网方法及网络
本专利技术涉及一种基于多路WiFi的大功率逆变电源动态组网方法及网络。
技术介绍
大功率逆变电源的无线群控系统具有智能监视、智能控制、智能诊断、智能决策、智能维护等特点，已成为推动现代制造工业快速发展，提高作业效率的重要保障，是当前的研究热点和难点。在无线群控系统研发过程中，动态组网技术是核心瓶颈。以煤机行业液压支架所使用大功率逆变电源焊接为例，由于其结构复杂，焊接尺寸不易保证，易产生焊接变形等特点，必须对焊接电流、电弧电压、焊接速度等进行合理匹配，才能保证焊缝质量，减少焊接缺陷。本专利技术可以对车间内多台焊机工艺参数进行实时检测和控制，通过焊机管理的信息化有利于加强焊接产品质量管理，逆变电源群控系统的实施对于统一焊接规范，追踪质量问题有重要意义。同时逆变电源群控系统也增强了设备的故障诊断能力，一旦设备发生故障，系统能够在最短时间内定位故障点。然而，大功率逆变电源中高频变压器漏磁,控制系统振荡,高频引弧,功率管高频开关，会使工作现场存在各种强烈的高频干扰和随机扰动，这对无线动态组网的可靠性和实时性提出了严峻挑战。目前，大功率逆变电源无线群控装置，使用传统动态组网方法，即每个逆变电源无线终端只有一个无线模块，当该条无线网络受到干扰时，就会与服务器连接断开，需要重新根据组网方法建立新的连接，系统的实时性和可靠性难以保证，目前常采用增大无线信号发射功率或缩短无线传输距离的方法提高数据传输实时性和可靠性。本专利技术使用ESP8266WiFi通信模块以WiFi方式无线传输数据，它支持802.11b/g/n协议，通过内置TCP/IP协议与其他设备建立连接，方便接入局域网或Internet，方便与诸如手机等智能终端相连，极大扩展了它的使用范围。本专利技术使用多个置于不同位置的无线中心路由器，各无线终端通过距离向量算法(DV)，分别建立网络1，网络2到网络N的多重网络。图1以建立两个网络为例描述了总体结构，系统设置了两个不同位置的无线中心路由器1和无线中心路由器2，建立网络1和网络2，各无线终端通过距离向量算法分别连接网络1和网络2，网络1和网络2结构如图3所示，两个网络在最大程度上实现了异构。本专利基本实现了网络1和网络2的无重叠，大大降低了因强干扰导致的两个网络同时异常的可能，极大提高了系统的可靠性。专利号为200810119675.2基于Zigbee的双通道无线传感终端的组网方法专利技术专利，使用了CC2430芯片通过Zigbee无线方式建立两个网络传输数据。Zigbee是一种低速率，低功耗的无线解决方案，其最高传输速率只有0.25Mb/S，不支持802.11协议，开发难度大，中心节点需使用Zigbee专用转换设备，无线模块价格和中心节点价格高昂。而WiFi是目前应用最为广泛的无线传输方式，它是一种高速率高可靠性的无线传输解决方案，其最高传输速率可达54Mb/S，可以传输音视频媒体，支持802.11协议，可以通过TCP/IP连接连入局域网或因特网，中心节点使用普通路由器，价格低廉。原专利虽建立了两个网络，两个网络却共享一个中心节点，构建的两个网络有很大的重叠部分，当遇到强干扰时，重叠的两个网络路径也会因相同干扰而同时断开，数据传输可靠性难以保证。原专利中心节点使用Zigbee转串口的方式连接上位机，需要铺设专用通信线路，不能远程传输，使其网络性能大打折扣。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提出了基于多路WiFi的大功率逆变电源群控动态组网方法及网络，本方法利用WiFi方式传输数据，中心节点使用无线路由器，可以方便地接入企业局域网或Internet，以连接远程服务器和客户端，极大扩展了系统的网络性能，无需铺设专用线路，在企业原有局域网基础上就可完成升级改造。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于多路WiFi的大功率逆变电源群控动态组网方法，包括以下步骤：(1)根据现场的工艺、成本、可靠性和实时性要求，确定WiFi网络个数N；(2)根据WiFi网络个数N，每个逆变电源无线终端设置N个WiFi模块，服务器设置N个路由器；(3)每个逆变电源无线终端使用对数-常态分布模型估算相邻逆变电源无线终端距离，实现动态组网；(4)每个逆变电源无线终端建立一个距离矢量表，然后通过相邻逆变电源无线终端之间的距离矢量进行距离矢量表的更新；(5)根据距离矢量表的更新结果，将网络中所有逆变电源无线终端所获得的距离矢量信息在各逆变电源无线终端上统一，构建整体网络拓扑结构，使所有逆变电源无线终端以距离不同路由器最短距离或时间的标准，通过N个不同连接路径连接服务器，形成N个WiFi网络；(6)对每个网络包含的逆变电源无线终端发送心跳包，测试网络是否正常，如果正常，则传输数据，如果异常，则重构该网络。(7)当一条数据信息经多路网络到达云服务器或逆变电源无线终端后，服务器或逆变电源无线终端将各路网络得到的数据信息用校验算法校验，确认无误后获得该条信息内容。所述步骤(1)中，具体方法为：具体WiFi网络个数N需根据实际的现场和工艺、成本、可靠性和实时性要求多因素考虑：其中Ki为比例系数，Ti为工艺、成本、可靠性和实时性要求。所述步骤(2)中，每个逆变电源无线终端包括处理器和N个WiFi模块，其中，每个WiFi模块分别通过不同的串口连接处理器。所述步骤(3)中，逆变电源无线终端开始工作时，处理器分别通过不同的串口向各个WiFi模块发送AT指令，查询该逆变电源无线终端搜索到周围的SSID及其RSSI值，通过距离向量算法计算出距离N个无线中心路由器的最短路径，建立不同的TCP/IP连接网络，从而连接中心服务器。所述步骤(4)中，WiFi模块获得周围WiFi接收的信号强度值，使用对数-常态分布模型估算相邻逆变电源无线终端距离，其路径损耗模型如下：PL(d)为经过距离d后的路径损耗，为经过距离d0后的路径损耗，Xσ为平均值为0的高斯分布随机变数，其标准差范围为2到5，式中k的范围在2到5之间，通过上式得到相邻无线终端之间的距离d。所述步骤(4)中，每个距离矢量表项包括两部分：到达目的中心路由器结点的最佳路径，和到达目的中心路由器结点所需时间或距离，其它每个逆变电源无线终端在表中占据一个表项，并作为该表项的索引。所述步骤(5)中，每隔设定时间，路由器会向所有邻居结点发送它到每个目的结点的距离表，同时它也接收每个邻居结点发来的距离表，重复动作，待运行稳定后，便将网络中所有无线终端所获得的距离矢量信息在各无线终端上统一起来，这样各路由器只需要查看这个距离矢量表就能寻找距离不同中心路由器最短距离或时间，从而构建N个WiFi网络。一种基于多路WiFi的大功率逆变电源动态网络，包括中心服务器、N个路由器和N个逆变电源无线终端，其中，逆变电源无线终端包括了处理器和N个WiFi模块，每个逆变电源无线终端使用对数-常态分布模型估算相邻逆变电源无线终端距离，将网络中所有逆变电源无线终端所获得的距离矢量信息在各逆变电源无线终端上统一，构建整体网络拓扑结构，使所有逆变电源无线终端以距离不同路由器最短距离或时间的标准，通过N个不同连接路径连接服务器，形成N个WiFi网络，实现动态组网。所述N≥2，为整数，根据实际的现场和工艺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多路WiFi的大功率逆变电源群控动态组网方法，其特征是：包括以下步骤：(1)根据现场的工艺、成本、可靠性和实时性要求，确定WiFi网络个数N；(2)根据WiFi网络个数N，每个逆变电源无线终端设置N个WiFi模块，服务器设置N个路由器；(3)每个逆变电源无线终端使用对数‑常态分布模型估算相邻逆变电源无线终端距离，实现动态组网；(4)每个逆变电源无线终端建立一个距离矢量表，然后通过相邻逆变电源无线终端之间的距离矢量进行距离矢量表的更新；(5)根据距离矢量表的更新结果，将网络中所有逆变电源无线终端所获得的距离矢量信息在各逆变电源无线终端上统一，构建整体网络拓扑结构，使所有逆变电源无线终端以距离不同路由器最短距离或时间的标准，通过N个不同连接路径连接服务器，形成N个WiFi网络；(6)对每个网络包含的逆变电源无线终端发送心跳包，测试网络是否正常，如果正常，则传输数据，如果异常，则重构该网络；(7)当一条数据信息经多路网络到达云服务器或逆变电源无线终端后，服务器或逆变电源无线终端将各路网络得到的数据信息用校验算法校验，确认无误后获得该条信息内容。

【技术特征摘要】
1.一种基于多路WiFi的大功率逆变电源群控动态组网方法，其特征是：包括以下步骤：(1)根据现场的工艺、成本、可靠性和实时性要求，确定WiFi网络个数N，N为大于等于2的整数；(2)根据WiFi网络个数N，每个逆变电源无线终端设置N个WiFi模块，服务器设置N个路由器；(3)每个逆变电源无线终端使用对数-常态分布模型估算相邻逆变电源无线终端距离，实现动态组网；(4)每个逆变电源无线终端建立一个距离矢量表，然后通过相邻逆变电源无线终端之间的距离矢量进行距离矢量表的更新；(5)根据距离矢量表的更新结果，将网络中所有逆变电源无线终端所获得的距离矢量信息在各逆变电源无线终端上统一，构建整体网络拓扑结构，使所有逆变电源无线终端以距离不同路由器最短距离或时间的标准，通过N个不同连接路径连接服务器，形成N个WiFi网络；(6)对每个网络包含的逆变电源无线终端发送心跳包，测试网络是否正常，如果正常，则传输数据，如果异常，则重构该网络；(7)当一条数据信息经多路网络到达云服务器或逆变电源无线终端后，服务器或逆变电源无线终端将各路网络得到的数据信息用校验算法校验，确认无误后获得该条信息内容。2.如权利要求1所述的一种基于多路WiFi的大功率逆变电源群控动态组网方法，其特征是：所述步骤(1)中，具体方法为：具体WiFi网络个数N需根据实际的现场和工艺、成本、可靠性和实时性要求多因素考虑：其中Ki为比例系数，Ti为工艺、成本、可靠性和实时性要求。3.如权利要求1所述的一种基于多路WiFi的大功率逆变电源群控动态组网方法，其特征是：所述步骤(2)中，每个逆变电源无线终端包括处理器和N个WiFi模块，其中，每个WiFi模块分别通过不同的串口连接处理器。4.如权利要求1所述的一种基于多路WiFi的大功率逆变电源群控动态组网方法，其特征是：所述步骤(3)中，逆变电源无线终端开始工作时，处理器分别通过不同的串口向各个WiFi模块发送AT指令，查询该逆变电源无线终端搜索到周围的SSID及其RSSI值，通过距离向量算法计算出距离N个无线中心路由器的最短路径，建立不同的TCP/IP连接网络，从而连接中心服务器。5.如权利要求1所述的一种基于多路WiFi的大功率逆变电源群控动态...

【专利技术属性】
技术研发人员：张承慧，段彬，张光先，任彦昭，王俊超，李超群，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37