一种基于工业物联技术的柔性负荷数据采集传输系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于工业物联技术的柔性负荷数据采集传输系统，包括采集通讯模块和通讯信息设计，所述采集通讯模块包括数据采集终端和通讯模块，所述通讯信息设计包括通讯模块和云平台间的通讯消息格式设计和云平台程序处理流程；所述数据采集终端用于采集设备信息，并通过通讯模块连接云平台。本发明专利技术提出数据采集终端的硬件解决方案和通讯协议方案，保证采集数据与云平台的持续稳定双向通讯，实现数据通讯的流畅性与完整性。数据通讯的流畅性与完整性。数据通讯的流畅性与完整性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于工业物联技术的柔性负荷数据采集传输系统


[0001]本专利技术涉及通讯传输领域，具体涉及一种基于工业物联技术的柔性负荷数据采集传输系统。

技术介绍

[0002]现有技术中，我国的需求侧管理尚属起步阶段，服务模式及相关的数据分析、挖掘研究尚未大规模展开；用电需求中，有些用电负荷对实时性的要求较高，若不能满足电力负荷的需求，则会导致重大的损失。但是有一些电力负荷可以在指定区间内变化或在不同时段间转移，并不会对其正常工作和生活有多么大的影响。我们将能够改变用电时间或负荷大小以配合电力运行商的需求响应策略、从而获得经济效益的负荷定义为柔性负荷，在夏季高峰用电期，空调负荷可以占据用电负荷的30~40%，柔性负荷系统的建设改变了传统的“发电跟踪负荷变化”的运行模式，通过该系统引导柔性负荷主动参与电网的运行控制，能够削峰填谷、平衡间歇式能源波动和提供辅助服务,可有效解决电力系统调节能力不足,有利于丰富电网调度运行的调节手段。
[0003]但现有的柔性负荷数据采集设备与方法尚有缺失，包括并不限于：采集通讯硬件设备配置方案缺失，信息传输通讯方法研究缺失，数据通讯的流畅性与完整性尚有提升空间，数据发送失败时云平台和通讯终端间的纠错流程受限等。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于工业物联技术的柔性负荷数据采集传输系统。
[0005]本专利技术的技术方案为：一种基于工业物联技术的柔性负荷数据采集传输系统，包括硬件部分和软件部分，所述硬件部分为采集通讯模块，所述采集通讯模块包括数据采集终端和通讯模块；所述软件部分为通讯信息设计，所述通讯信息设计包括通讯模块和云平台间的通讯消息格式设计和云平台程序处理流程；所述数据采集终端用于采集设备信息，并通过通讯模块连接云平台。
[0006]数据采集终端的核心MCU（微控制器）采用高性能数字处理芯片TMS320F28335， 其支持高达150MHz的系统运行时钟，可满足柔性测控终端的快速数据处理和高速数据通信；具有3个通用串行接口（UART），在与4G模块保持高速通信的同时，还可构建2路RS485总线，支持多大64台设备的同时接入；具有3个32位内部计时器，可实现与云平台的高精度通信频率控制；具备256K
×
16 闪存和34K
×
16 SARAM，可保存大量设备状态信息。
[0007]所述数据采集终端的辅助电源系统由两级式供电构成：1）隔离的AC
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DC模块，支持85
‑
305VAC/100
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430VDC的全球通用电压（交直流两用），且可忍受大范围电网电压波动，在供电不稳区域也可可靠工作，输出12V电压，直接驱动4G模块；2）降压转换器，由12V输入转
换为3.3V和1.9V输出，给MCU核心供电。
[0008]数据采集终端与设备之间通过RS485进行通信，通信协议以标准的ModBus协议为主，通信波特率可设置，并支持自定义扩展。
[0009]采集通讯模块体积小、全金属外壳、背面自带导轨扣件。需要设备机旁控制箱内空间较为宽敞，且预留一定宽度的导轨，采集通讯模块就近安装于设备机旁控制箱内，导轨固定，4G天线通过控制箱电缆进线敲落孔引出，吸盘固定于控制箱柜顶或侧面。
[0010]所述通讯模块工作电源DC24V，通过随机配套AC220V（110V）自适应两种工作电压适配器供电。
[0011]云平台只需依据自定义的报文格式与通讯模块之间进行通讯，通讯的主要内容为地址（16位）和数据（16位）。与设备之间的MODBUS RTU通讯协议由通讯模块实现。
[0012]通讯模块关键部件是4G模块WH
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LTE
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7S4
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V2。该模块基于嵌入式 Linux 系统开发，具有高度可靠性，通讯模块固定时间间隔T向云平台发送6个字节的心跳消息。
[0013]0x02功能码表示云平台与通讯模块之间的通讯，表示云平台读/写通讯模块的参数，由云平台在接收到心跳信息（0x01功能码）之后主动发起。云平台发起的0x02功能码消息同时包含写和读命令，即先写入M个寄存器，然后再读取N个寄存器。
[0014]云平台的程序处理流程包括：S1、监听约定的端口号（需明确IP地址和端口号）S2、接收到报文（字符数组，长度不定）S3、根据接收字符数组决定继续操作，若报文功能码（第3个字节）为0x01，表明模块可以接收读写命令，则云平台按照0x02功能码写入读写命令；若报文功能码（第3个字节）为0x02，则该报文为通讯模块接收到读写命令后的回送数据，云平台根据需要处理数据即可，无需再发送命令。
[0015]云平台和设备间的通讯流程包括：S1、对于设备末端通讯模块第一次上电，采集通讯模块通过通讯模块发送第一次请求到云平台，发送信号包括了模块序列号，云平台接受信息后判断其序列号，通过写入包括寄存器地址及时间等在内的配置信息与设备序列号信息，操作人员通过云平台对于设备进行需求响应操作，云平台将这信息重新发送至末端设备采集通讯模块，采集通讯模块做出相应指令之后，再次将数据发送回云平台进行下一轮指令判断。
[0016]S2、在正常通讯模式下，云平台接收到通讯模块发送来的心跳包，云平台对其进行判断，判断是否配置，若不配置则正常按照规则发送需要读/写的信息（包括寄存器地址等信息）到设备采集通讯模块，采集通讯模块做出相应指令之后，再次将数据发送回云平台进行下一轮指令判断。
[0017]S3、如果出现读写不成功的情况，若仍然为心跳信号，则云平台需要制定重发规则，再次发送信息至末端，若出现丢包或发送讯息不为心跳信号，则检测通讯模块是否工作正常。
[0018]本专利技术提出数据采集终端的硬件解决方案和通讯协议方案，保证采集数据与云平台的双向通讯，实现数据通讯的流畅性与完整性。
附图说明
[0019]图1为本专利技术系统硬件总体方案；图2为采集通讯模块与云平台之间的通讯原理图；图3为本专利技术实施例末端通讯模块第一次上电通讯流程；图4为本专利技术实施例正常通讯流程；图5为本专利技术实施例出现丢包或读写不成功情况通讯流程。
具体实施方式
[0020]下面将结合附图对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]如图1
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2所示，本专利技术包括采集通讯模块和通讯信息设计，所述采集通讯模块包括数据采集终端和通讯模块，所述通讯信息设计包括通讯模块和云平台间的通讯消息格式设计和云平台程序处理流程。本专利技术提出数据采集终端的硬件解决方案和通讯协议方案，保证采集数据与云平台的双向通讯，实现数据通讯的流畅性与完整性。
[0022]数据采集终端的核心MCU（微控制器）采用高性能数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于工业物联技术的柔性负荷数据采集传输系统，包括硬件部分和软件部分，其特征在于：所述硬件部分为采集通讯模块，所述采集通讯模块包括数据采集终端和通讯模块；所述软件部分为通讯信息设计，所述通讯信息设计包括通讯模块和云平台间的通讯消息格式设计和云平台程序处理流程；所述数据采集终端用于采集设备信息，并通过通讯模块连接云平台。2.根据权利要求1所述的一种基于工业物联技术的柔性负荷数据采集传输系统，其特征在于：所述数据采集终端的核心MCU采用高性能数字处理芯片TMS320F28335。3.根据权利要求1所述的一种基于工业物联技术的柔性负荷数据采集传输系统，其特征在于：所述数据采集终端与设备之间通过RS485进行通信，通信协议以标准的ModBus协议为主，通信波特率可设置，并支持自定义扩展。4.根据权利要求1所述的一种基于工业物联技术的柔性负荷数据采集传输系统，其特征在于：所述采集通讯模块的背面自带导轨扣件。5.根据权利要求1所述的一种基于工业物联技术的柔性负荷数据采集传输系统，云平台与通讯模块之间的通讯采用0x02功能码，由云平台在接收到心跳信息之后主动发起；云平台发起的0x02功能码消息同时包含写和读命令，即先写入M个寄存器，然后再读取N个寄存器。6.如权利要求1所述的一种基于工业物联技术的柔性负荷数据采集传输系统，其特征在于：云平台的程序处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷远东，殷俊，张鑫，杨钱程，仇智，赵卿宇，陈巍，眭波，严澍，程杰，
申请(专利权)人：扬州永茂电力建设有限公司国网江苏省电力有限公司扬州供电分公司，
类型：发明
国别省市：