基于230MHz微网的通信系统及其组网方法技术方案

本发明专利技术公开了基于230MHz微网的通信系统及其组网方法，本发明专利技术涉及微网的通信领域。当前电力物联网应用的微网通信仓，组网方式一般采用星型网络，存在覆盖范围小，网络健壮性差的问题。本发明专利技术包括通信仓，所述的通信仓包括壳体、天线模块、设于壳体中的主控单元、电源模块、通信模块、业务采集接口电路和安全芯片模块；一业务终端集成通信仓形成一节点，电网230MHz微网基于Mesh组网，网络中节点互相连接，节点之间形成一个整体的网络；无线Mesh网中中心节点发现和维护路由连接，消除单点故障对业务的影响，通过提供冗余路径，提高网络健壮性，以使节点间的级联通信使得覆盖更广。

Communication system and networking method based on 230MHz micro network

The invention discloses a communication system based on a 230MHz micro network and a networking method thereof, and relates to the communication field of the micro network. At present, the micro network communication warehouse in the application of power Internet of things generally adopts star network, which has the problems of small coverage and poor network robustness. The invention includes a communication warehouse, which includes a shell, an antenna module, a main control unit, a power module, a communication module, a service acquisition interface circuit and a security chip module arranged in the shell; a service terminal integrated communication warehouse forms a node, a 230MHz power grid micro network is based on mesh networking, nodes in the network are connected with each other, and a whole network is formed between nodes; wireless In mesh network, the central node finds and maintains the routing connection, eliminates the impact of single point fault on the service, improves the network robustness by providing redundant paths, so as to make the level connection messenger between nodes cover more widely.

【技术实现步骤摘要】
基于230MHz微网的通信系统及其组网方法
本专利技术涉及微网的通信领域，尤其涉及基于230MHz微网的通信系统及其组网方法。
技术介绍
当前电力物联网应用的微网通信仓，组网方式一般采用星型网络，存在覆盖范围小，网络健壮性差的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供基于230MHz微网的通信系统及其组网方法，以达到提高网络健壮性和覆盖范围的目的。为此，本专利技术采取以下技术方案。基于230MHz微网的通信系统，包括通信仓，所述的通信仓包括壳体、天线模块、设于壳体中的主控单元、电源模块、通信模块、业务采集接口电路和安全芯片模块；其中：主控单元：用于路由寻址、数据收发、转发、网管策略控制、ASE空口加密，其包括用于存储的存储器、计算处理模块、接口模块、组网模块、转发模块、路由池模块；通信模块：与主控单元相连，基于微网通信模组，连接无线中继器或其它通信仓，实现数据接收、发送；同时通信模块还具有网络互连的功能，可作为其他通信仓多跳通信的路由节点，以较低的发射功率获得同样的无线覆盖范围；天线模块：与通信模块相连，其基于耦合方式，和230MHz电力无线专网实现通信；业务采集接口电路：与主控单元相连，提供通用硬件指令接口，多种业务终端通过该接口，实现数据通信；业务终端包括智能电表、充电桩、水表；安全芯片模块：与主控单元相连，将主控单元发送的信息进行业务层加密；电源模块：与主控单元、载波模块、通信模块、安全芯片相连，为主控单元、载波模块、通信模块、安全芯片供给低压直流电源；一业务终端集成通信仓形成一节点，电网230MHz微网基于Mesh组网，网络中节点互相连接，节点之间形成一个整体的网络；无线Mesh网中中心节点发现和维护路由连接，消除单点故障对业务的影响，通过提供冗余路径，提高网络健壮性，以使节点间的级联通信使得覆盖更广。作为优选技术手段：设于电能表上的通信仓还包括载波模块：与主控单元相连，用于接收变压器侧台区相位发送装置的通信数据，并将数据传输给主控单元；当载波模块收到主控单元发送的状态激活命令后，从休眠状态切换为工作状态，载波模块开始接收变压器侧台区相位发送装置的通信数据，并将数据传输给主控单元；当载波模块收到主控单元发送的休眠命令后，进入休眠状态；所述的主控单元包括采集模块、台区识别模块、停复电上报模块；采集模块用于当收到业务主站发送的数据采集命令后，通过业务采集接口获取用采信息，并将用采信息发送到密芯片进行数据加密，经加密后的用采信息发送至通信模块；台区识别模块用于设备上电后，检测当前台区信息，并控制载波模块进入工作状态，让载波模块接收变压器侧台区相位发送装置的台区相位信息数据，当收到数据后进行完整性确认并和原存储的数据进行比对，当存在差异时，将当前台区相位信息进行本地存储并发送到加密芯片进行数据加密，经加密后的台区信息发送至通信模块，然后控制载波模块进入休眠状态；停复电上报模块，用于当检测到电网停复电信息后，将停复电信息发送到加密芯片进行数据加密，经加密后的停复电信息发送至通信模块。本技术方案通过230MHz微网实现本地自组网通信，当一个子节点通信故障时，其他节点能够自动实现重选路由，保证其他节点正常通信。台区相位识别区别于现有双向载波通信模式，采用载波通信与无线专网相结合的环形识别技术，单向载波通信降低载波干扰，提高数据识别率；载波通信完成后模块进入休眠状态，减少能耗，降低线损。作为优选技术手段：所述的通信模块为可插拔式通信模组，以通过更换通信模组的方式以适应不同制式，通信模组基于230MHz实现本地自组网通信，以接入支持230MHz微网的无线中继器和集中器。制式可为IoT-G230和LTE-G230制式。该通信仓通过可插拔通信模组，以兼容IoT-G230和LTE-G230制式，提高通用性。基于230MHz微网系统具有自动组网、网状结构，该微网系统相对于LoRa，具有网络强壮，组网范围广等优点。作为优选技术手段：电源模块包括12V电源子模块和后备电源子模块；在正常时，由12V电源子模块进行供电；当断电时，由后备电源子模块进行暂时供电以实现短时间断电事件上报，所述的后备电源子模块包括多个串联电容。通信仓内置后备电源，当停电时，实现短时间断电事件上报功能。作为优选技术手段：所述的壳体上设有数据接口、12V电源接口、220V电力线接口；所述的数据接口通过业务采集接口电路与主控单元相连，以将电表数据传送给主控单元；所述的12V电源接口与电源模块相连以进行供电；所述的220V电力线接口与载波模块相连，以获得变压器侧台区相位发送装置发送的信息。作为优选技术手段：所述的壳体呈方形，其包括上壳体及下壳体，所述的壳体内设有第一PCB板、第二PCB板、第三PCB板，所述的第一PCB板、第二PCB板、第三PCB板以下、中、上的位置进行叠置，所述的第一PCB板上设有载波模块、电源模块；所述的第二PCB板上设有主控单元、安全芯片模块；所述的第三PCB板上设有通信模块；壳体的内壁设有与通信模块相连的金属片；所述的第三PCB板以插接的方式设在第二PCB板上；或第三PCB板固接在第二PCB板上，第二PCB板以插接的方式设在第一PCB板上；所述的第三PCB板、第二PCB板尺寸小于第一PCB板。第一PCB板、第二PCB板、第三PCB板叠置，充分利用空间，在不增加壳体内腔的基础上，实现多功能的集成。第一PCB板、第二PCB板、第三PCB板之间可通过插针进行定位、通讯，可靠性高，结构紧凑。方便第三PCB板的更换，降低成本，使用灵活。本专利技术的另一个目的是提供一种基于230MHz微网的通信系统的组网方法，其包括以下步骤：1）由待入网的节点发起组网请求；2）待入网节点全频段广播组网帧；3）已入网的节点收到广播组网帧后，将广播组网帧发送给中心节点；4）中心节点判断帧数据是否为本网络；若是进入步骤5），若否进入步骤6）5）中心节点返回入网许可帧给收到节点广播组网帧的节点；6）节点收到入网许可帧后，将入网许可帧发送给待入网节点；7）待入网节点入网成功并结束；8）中心节点返回入网拒绝帧给收到节点广播组网帧的节点；9）节点收到入网拒绝帧后，将入网请求失败帧发送给待入网节点；10）待入网节点入网失败并结束。无线Mesh网中中心节点能自动发现和维护路由连接，消除单点故障对业务的影响，提供冗余路径，提高网络健壮性，节点间的级联通信使得覆盖更广。作为优选技术手段：数据转发包括步骤，a)第一节点发送数据帧T1；b)第二节点接收到数据帧T1后，将ACK帧与转发帧合并，并发送；c)判断第一节点是否收到ACK帧，若是则认为第一节点确认发送完成，并结束；若否，则返回步骤a)；d)当第三节点收到数据帧T1,向第二节点返回ACK帧；e)判断第二节点是否收到ACK帧；若是，则第二节点确认本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于230MHz微网的通信系统，其特征在于：包括通信仓，所述的通信仓包括壳体、天线模块、设于壳体中的主控单元、电源模块、通信模块、业务采集接口电路和安全芯片模块；其中：/n主控单元：用于路由寻址、数据接收、转发、网管策略控制、AES空口加密，其包括存储器、计算处理模块、接口模块、组网模块、转发模块、路由池模块；/n通信模块：与主控单元相连，基于微网通信模组，连接无线中继器或其它通信仓，实现数据接收、发送；同时通信模块还具有网络互连的功能，可作为其他通信仓多跳通信的路由节点，以较低的发射功率获得同样的无线覆盖范围；/n天线模块：与通信模块相连，其基于耦合方式，和其他230MHz微网中心节点或子节点实现通信；/n业务采集接口电路：与主控单元相连，提供通用硬件指令接口，多种业务终端通过该接口，实现数据通信；业务终端包括智能电表、充电桩、水表；/n安全芯片模块：与主控单元相连，将主控单元发送的信息进行业务层加密；/n电源模块：与主控单元、载波模块、通信模块、安全芯片相连，为主控单元、载波模块、通信模块、安全芯片供给低压直流电源；/n一业务终端集成通信仓形成一节点，电网230MHz微网基于Mesh组网，网络中节点互相连接，节点之间形成一个整体的网络；无线Mesh网中的中心节点发现和维护路由连接，消除单点故障对业务的影响，通过提供冗余路径，提高网络健壮性，以使节点间的级联通信使得覆盖更广。/n...

【技术特征摘要】
1.基于230MHz微网的通信系统，其特征在于：包括通信仓，所述的通信仓包括壳体、天线模块、设于壳体中的主控单元、电源模块、通信模块、业务采集接口电路和安全芯片模块；其中：
主控单元：用于路由寻址、数据接收、转发、网管策略控制、AES空口加密，其包括存储器、计算处理模块、接口模块、组网模块、转发模块、路由池模块；
通信模块：与主控单元相连，基于微网通信模组，连接无线中继器或其它通信仓，实现数据接收、发送；同时通信模块还具有网络互连的功能，可作为其他通信仓多跳通信的路由节点，以较低的发射功率获得同样的无线覆盖范围；
天线模块：与通信模块相连，其基于耦合方式，和其他230MHz微网中心节点或子节点实现通信；
业务采集接口电路：与主控单元相连，提供通用硬件指令接口，多种业务终端通过该接口，实现数据通信；业务终端包括智能电表、充电桩、水表；
安全芯片模块：与主控单元相连，将主控单元发送的信息进行业务层加密；
电源模块：与主控单元、载波模块、通信模块、安全芯片相连，为主控单元、载波模块、通信模块、安全芯片供给低压直流电源；
一业务终端集成通信仓形成一节点，电网230MHz微网基于Mesh组网，网络中节点互相连接，节点之间形成一个整体的网络；无线Mesh网中的中心节点发现和维护路由连接，消除单点故障对业务的影响，通过提供冗余路径，提高网络健壮性，以使节点间的级联通信使得覆盖更广。


2.根据权利要求1所述的基于230MHz微网的通信系统，其特征在于：设于电能表上的通信仓还包括
载波模块：与主控单元相连，用于接收变压器侧台区相位发送装置的通信数据，并将数据传输给主控单元；当载波模块收到主控单元发送的状态激活命令后，从休眠状态切换为工作状态，载波模块开始接收变压器侧台区相位发送装置的通信数据，并将数据传输给主控单元；当载波模块收到主控单元发送的休眠命令后，进入休眠状态；
所述的主控单元包括采集模块、台区识别模块、停复电上报模块；采集模块用于当收到业务主站发送的数据采集命令后，通过业务采集接口获取用采信息，并将用采信息发送到密芯片进行数据加密，经加密后的用采信息发送至通信模块；台区识别模块用于设备上电后，检测当前台区信息，并控制载波模块进入工作状态，让载波模块接收变压器侧台区相位发送装置的台区相位信息数据，当收到数据后进行完整性确认并和原存储的数据进行比对，当存在差异时，将当前台区相位信息进行本地存储并发送到加密芯片进行数据加密，经加密后的台区信息发送至通信模块，然后控制载波模块进入休眠状态；停复电上报模块，用于当检测到电网停复电信息后，将停复电信息发送到加密芯片进行数据加密，经加密后的停复电信息发送至通信模块。


3.根据权利要求2所述的基于230MHz微网的通信系统，其特征在于：所述的通信模块为可插拔式通信模组，以通过更换通信模组的方式以适应不同制式；通信模组基于230MHz实现本地自组网通信，以接入支持230MHz微网的无线中继器和集中器。


4.根据权利要求2所述的基于230MHz微网的通信系统，其特征在于：电源模块包括12V电源子模块和后备电源子模块；在正常时，由12V电源子模块进行供电；当断电时，由后备电源子模块进行暂时供电以实现短时间断电事件上报，所述的后备电源子模块包括多个串联电容（5）。


5.根据权利要求2所述的基于230MHz微网的通信系统，其特征在于：所述的壳体（1）上设有数据接口、12V电源接口、220V电力线接口；所述的数据接口通过业务采集接口电路与主控单元相连，以将电表数据传送给主控单元；所述的12V电源接口与电源模块相连以进行供电；所述的220V电力线...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晨，童军民，陈荣君，魏益林，钱海燕，
申请(专利权)人：浙江华云信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33