專利名稱：智能用電小區(qū)電力設(shè)備自組織組網(wǎng)及柔性接入的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種智能用電小區(qū)電力設(shè)備自組織組網(wǎng)及柔性接入的系統(tǒng)和方法，尤其是用在智能用電小區(qū)內(nèi)的電力計(jì)量用途和配電監(jiān)控用途、安防用途等電力設(shè)備之間的組網(wǎng)及配置、運(yùn)維、管理領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備全生命周期管理過程中的柔性接入及簡化運(yùn)維管理控制。
背景技術(shù)：
就目前電力應(yīng)用行業(yè)當(dāng)中，大多數(shù)的設(shè)備運(yùn)行維護(hù)都使用紅外參數(shù)配置工具實(shí)現(xiàn)運(yùn)維管理，在設(shè)備上電后通過紅外接口進(jìn)行設(shè)備管理維護(hù)和參數(shù)設(shè)置控制。比如使用藍(lán)德紅外手持終端對計(jì)量集中器、采集器進(jìn)行初始化、參數(shù)配置、重啟動作等的設(shè)備運(yùn)維管理。參數(shù)配置管理必須在安裝現(xiàn)場操作，設(shè)備首次安裝時(shí)，也需要進(jìn)行大量的參數(shù)預(yù)先初始化動作，大量的現(xiàn)場調(diào)試工作，定期到各個(gè)安裝點(diǎn)進(jìn)行設(shè)備巡檢。一旦整個(gè)組網(wǎng)出現(xiàn)拓?fù)渥兓蛘咧匾獏?shù)改變，往往也需要實(shí)施工程人員到現(xiàn)場依次進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的更新，這樣的方式實(shí)現(xiàn)的設(shè)備組網(wǎng)和運(yùn)維管理的成本相對較高。由于以太網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)手段的興起和普及，支持以太的芯片和研發(fā)、制造成本越來越低，以太網(wǎng)絡(luò)的布線、運(yùn)維管理相對簡化，以及使用分組報(bào)文實(shí)現(xiàn)的異步并發(fā)通訊的明顯技術(shù)優(yōu)勢，近年來在電信、工業(yè)控制等不同領(lǐng)域不斷涌現(xiàn)設(shè)備組網(wǎng)IP化的趨勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種智能用電小區(qū)電力設(shè)備自組織組網(wǎng)及柔性接入的系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)用電小區(qū)電力設(shè)備從接入網(wǎng)絡(luò)、自動連接到電力網(wǎng)關(guān)、參數(shù)配置及控制運(yùn)維，參數(shù)采集及上報(bào)，退運(yùn)或更換。本發(fā)明的上述目 的通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的智能用電小區(qū)電力設(shè)備自組織組網(wǎng)及柔性接入的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用電小區(qū)內(nèi)的多個(gè)電力設(shè)備以及分別與所述多個(gè)電力設(shè)備相連的電力網(wǎng)關(guān)，電力網(wǎng)關(guān)作為該系統(tǒng)的路由設(shè)備，其特征在于所述的電力網(wǎng)關(guān)以及多個(gè)電力設(shè)備均為以太化后的設(shè)備，均具有以太接口，所述的電力網(wǎng)關(guān)上行與上級電力城域網(wǎng)以以太方式相連接，下行與所述的多個(gè)電力設(shè)備以以太方式相連接，實(shí)現(xiàn)多個(gè)電力設(shè)備的自組織組網(wǎng)及柔性接入，所述的電力網(wǎng)關(guān)用于負(fù)責(zé)用電小區(qū)內(nèi)多個(gè)電力設(shè)備的拓?fù)溥\(yùn)維管理，負(fù)責(zé)調(diào)度并匯集多個(gè)電力設(shè)備的數(shù)據(jù)后作初步數(shù)據(jù)處理、暫儲存，同時(shí)做好信息安全防護(hù)和隔離，并且將用電小區(qū)電力設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴霞夒娏Τ怯蚓W(wǎng)。所述的電力網(wǎng)關(guān)采用雙以太接口，電力網(wǎng)關(guān)的CPU選用Intel芯片或ARM芯片。所述的電力網(wǎng)關(guān)還具有人機(jī)交互顯示器，以提供人機(jī)交互界面來實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備運(yùn)維管理。本發(fā)明的系統(tǒng)正是利用了智能用電小區(qū)內(nèi)以太網(wǎng)絡(luò)通訊資源，研究如何制訂系統(tǒng)接入標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，令將來新研發(fā)的電力設(shè)備，如用于電力領(lǐng)域的二次監(jiān)控設(shè)備，安防設(shè)備和計(jì)量設(shè)備等，實(shí)現(xiàn)IP化連接通訊以及各種不同類型的電力設(shè)備單元間的混合式自組織組網(wǎng)，在設(shè)備全生命周期管理過程當(dāng)中的電網(wǎng)系統(tǒng)柔性接入與運(yùn)維管理控制。實(shí)現(xiàn)從接入網(wǎng)絡(luò)、自動連接到電力網(wǎng)關(guān)、參數(shù)配置及控制運(yùn)維，參數(shù)采集及上報(bào)，退運(yùn)或更換。本發(fā)明中，在智能用電居民小區(qū)這樣的局部區(qū)域內(nèi)，電力網(wǎng)關(guān)首先是作為路由設(shè)備，負(fù)責(zé)維護(hù)局部區(qū)域內(nèi)以太網(wǎng)絡(luò)到電力專門城域網(wǎng)的通道和報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)，實(shí)現(xiàn)小區(qū)數(shù)據(jù)上傳到供電局信息化平臺。另一方面，作為局部區(qū)域內(nèi)電力系統(tǒng)組網(wǎng)的中央核心部件，負(fù)責(zé)小區(qū)內(nèi)各種類型電力設(shè)備的接入和拓?fù)溥\(yùn)維管理，承載電力相關(guān)業(yè)務(wù)功能模塊，負(fù)責(zé)調(diào)度并匯集數(shù)據(jù)后作初步數(shù)據(jù)處理、暫儲存，同時(shí)做好信息安全防護(hù)和隔離。電力系統(tǒng)局部自組網(wǎng)設(shè)備管理協(xié)議為了實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)在局部區(qū)域內(nèi)的所有各種不同種類的電力設(shè)備的聯(lián)合實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部組網(wǎng)，進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度、設(shè)備參數(shù)管理和設(shè)備狀態(tài)跟蹤，而定義的一套關(guān)于設(shè)備管理共性部分通用的交互式協(xié)議。本發(fā)明的目的之二是提供一種智能用電小區(qū)電力設(shè)備自組織組網(wǎng)及柔性接入的方法，該方法能夠?qū)崿F(xiàn)用電小區(qū)電力設(shè)備從接入網(wǎng)絡(luò)、自動連接到電力網(wǎng)關(guān)、參數(shù)配置及控制運(yùn)維，參數(shù)采集及上報(bào)，退運(yùn)或更換。本發(fā)明的上述目的通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的智能用電小區(qū)電力設(shè)備自組織組網(wǎng)及柔性接入的方法，該方法包括如下步驟步驟1:用電小區(qū)內(nèi)的多個(gè)電力設(shè)備的以太化，并且對每個(gè)電力設(shè)備進(jìn)行地址IP化，作為自組織組網(wǎng)及柔性接入的最小單元，以太化后的電力設(shè)備支持DHCP地址動態(tài)獲取；

步驟2 :電力網(wǎng)關(guān)的以太化，電力網(wǎng)關(guān)作為路由設(shè)備；步驟3 :利用智能用電小區(qū)內(nèi)部的以太局域網(wǎng)資源連接以太化后的電力網(wǎng)關(guān)和多個(gè)電力設(shè)備，所述的電力網(wǎng)關(guān)運(yùn)行DHCP服務(wù)對多個(gè)電力設(shè)備的IP地址進(jìn)行分配，實(shí)現(xiàn)多個(gè)電力設(shè)備的IP化自組織組網(wǎng)及與電力網(wǎng)關(guān)之間的柔性接入，將電力網(wǎng)關(guān)上行與上級電力城域網(wǎng)以以太連接方式相連，下行與多個(gè)電力設(shè)備以以太連接方式相連，所述的電力網(wǎng)關(guān)用于負(fù)責(zé)用電小區(qū)內(nèi)多個(gè)電力設(shè)備的拓?fù)溥\(yùn)維管理，負(fù)責(zé)調(diào)度并匯集多個(gè)電力設(shè)備的數(shù)據(jù)后作初步數(shù)據(jù)處理、暫儲存，同時(shí)做好信息安全防護(hù)和隔離，并且將用電小區(qū)電力設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴霞夒娏Τ怯蚓W(wǎng)。該方法還包括步驟4:所述的電力網(wǎng)關(guān)基于網(wǎng)絡(luò)提供人機(jī)交互界面，來實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備運(yùn)維管理，所述人機(jī)交互方式采用C/S或B/S方式。所述步驟I中電力設(shè)備以太化采用直接開發(fā)新電力設(shè)備時(shí)使用以太方式作為通訊手段及固化標(biāo)準(zhǔn)接口 ；或者對現(xiàn)有電力設(shè)備進(jìn)行改造，加入支持以太通訊的芯片和以太接口 ；或者對已有的非以太電力設(shè)備，開發(fā)其相對應(yīng)的前置模塊單元，實(shí)現(xiàn)原協(xié)議到以太協(xié)議方式接入的轉(zhuǎn)變。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下顯著效果1、智能用電小區(qū)內(nèi)部為NAT組網(wǎng)，出口為電力網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)同時(shí)也是在局部地區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備接入與管理模塊的中央核心部件單元。2、以太化后的電力設(shè)備支持DHCP地址動態(tài)獲取，本解決方案當(dāng)中利用網(wǎng)關(guān)運(yùn)行DHCP服務(wù)進(jìn)行IP地址分配，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的零配置和自組織組網(wǎng)。3、按照協(xié)議約定，電力設(shè)備在獲取動態(tài)IP地址之后，當(dāng)中會包括默認(rèn)網(wǎng)關(guān)地址這個(gè)參數(shù)，默認(rèn)網(wǎng)關(guān)地址實(shí)際上就是我們電力系統(tǒng)當(dāng)中局部地區(qū)內(nèi)的電力網(wǎng)關(guān)設(shè)備的IP地址，向這個(gè)獲取到的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)地址上的指定端口發(fā)起TCP連接，舉例如716端口，實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備柔性接入到電力系統(tǒng)中，并正常運(yùn)轉(zhuǎn)工作，強(qiáng)調(diào)其接入的靈活處理方式。4、電力設(shè)備管理模塊運(yùn)行在網(wǎng)關(guān)上，對主動連接上來的設(shè)備進(jìn)行初始化參數(shù)配置及控制其啟停等操作，實(shí)現(xiàn)了電力設(shè)備全生命周期管理過程中所有操作和狀態(tài)監(jiān)控。5、電力設(shè)備管理模塊的人機(jī)交互界面基于網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，C/S，B/S方式均可，工程實(shí)施人員可以在網(wǎng)絡(luò)上任意節(jié)點(diǎn)接入進(jìn)行控制和設(shè)備管理。本發(fā)明有效利用了設(shè)備以太組網(wǎng)的全面優(yōu)勢，在電力設(shè)備運(yùn)行維護(hù)及生命周期管理過程中，更加靈活地實(shí)現(xiàn)了自動組網(wǎng)和柔性接入到電力系統(tǒng)中去，組網(wǎng)前零配置，組網(wǎng)過程中高度自動化，自動實(shí)現(xiàn)靈活的柔性接入至電力系統(tǒng)的設(shè)備管理模塊，全面進(jìn)行設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)的配置和初始化管理，投運(yùn)和退運(yùn)管理，執(zhí)行設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控和報(bào)警，以及舊壞設(shè)備的更換。本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方法，充分利用了以太網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的特點(diǎn)和優(yōu)勢，提供一種與原有方式截然不同的創(chuàng)新設(shè)備管理手段，使得設(shè)備運(yùn)維高度自動化，利用統(tǒng)一、靈活的遠(yuǎn)程交互界面實(shí)現(xiàn)設(shè)備配置管理，提供全局的設(shè)備拓?fù)涔芾硪晥D，簡化多項(xiàng)設(shè)備運(yùn)維操作步驟，降低現(xiàn)場運(yùn)維工作量和調(diào)試的人力成本。本管理手段在以上提到電力設(shè)備組網(wǎng)接入和運(yùn)維管理領(lǐng)域各方面上均具有明顯的良好社會效益，是實(shí)現(xiàn)智能用電小區(qū)內(nèi)電力設(shè)備的自組織組網(wǎng)及柔性接入的的最佳解決方案。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1是本發(fā)明 的自動組網(wǎng)全局拓?fù)涫疽鈭D；圖2是本發(fā)明的用電小區(qū)內(nèi)部邏輯連接關(guān)系示意圖；圖3是本發(fā)明中電力設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動組網(wǎng)接入流程示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1至圖3所示的智能用電小區(qū)電力設(shè)備自組織組網(wǎng)及柔性接入的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用電小區(qū)內(nèi)的多個(gè)電力設(shè)備以及分別與多個(gè)電力設(shè)備相連的電力網(wǎng)關(guān)，電力網(wǎng)關(guān)作為該系統(tǒng)的路由設(shè)備，電力網(wǎng)關(guān)以及多個(gè)電力設(shè)備均為以太化后的設(shè)備，均具有以太接口，電力網(wǎng)關(guān)上行與上級電力城域網(wǎng)以以太方式相連接，下行與多個(gè)電力設(shè)備以以太方式相連接，實(shí)現(xiàn)多個(gè)電力設(shè)備的自組織組網(wǎng)及柔性接入，電力網(wǎng)關(guān)用于負(fù)責(zé)用電小區(qū)內(nèi)多個(gè)電力設(shè)備的拓?fù)溥\(yùn)維管理，負(fù)責(zé)調(diào)度并匯集多個(gè)電力設(shè)備的數(shù)據(jù)后作初步數(shù)據(jù)處理、暫儲存，同時(shí)做好信息安全防護(hù)和隔離，并且將用電小區(qū)電力設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴霞夒娏Τ怯蚓W(wǎng)。電力網(wǎng)關(guān)采用雙以太接口，電力網(wǎng)關(guān)的CPU選用Intel芯片或ARM芯片。電力網(wǎng)關(guān)還具有人機(jī)交互顯示器，以提供人機(jī)交互界面來實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備運(yùn)維管理。本發(fā)明智能用電小區(qū)電力設(shè)備自組織組網(wǎng)及柔性接入的方法，包括如下步驟步驟1:新研發(fā)支持IP化組網(wǎng)接入的用電小區(qū)內(nèi)的多個(gè)電力設(shè)備，進(jìn)行用電小區(qū)內(nèi)的多個(gè)電力設(shè)備的以太化，并且對每個(gè)電力設(shè)備進(jìn)行地址IP化，作為自組織組網(wǎng)及柔性接入的最小單元，以太化后的電力設(shè)備支持DHCP地址動態(tài)獲??；
以太化方式包括①直接開發(fā)新電力設(shè)備時(shí)就考慮使用以太方式作為主要通訊手段及固化標(biāo)準(zhǔn)接口 ；②對現(xiàn)有電力設(shè)備進(jìn)行改造，加入支持以太通訊的芯片模塊和標(biāo)準(zhǔn)接口 ；③對已有的非以太標(biāo)準(zhǔn)電力設(shè)備，如485電表一類，開發(fā)其相對應(yīng)的前置模塊單元，實(shí)現(xiàn)原協(xié)議到以太協(xié)議方式接入的轉(zhuǎn)變，采取上述手段之后，將使得電力設(shè)備IP化組網(wǎng)成為可能。在這個(gè)過程中定制新型的電力設(shè)備專用網(wǎng)管協(xié)議，硬件被開發(fā)成支持新型網(wǎng)管協(xié)議，主動與電力網(wǎng)關(guān)上的設(shè)備管理模塊進(jìn)行連接，接受并響應(yīng)參數(shù)設(shè)置命令和控制指令。步驟2 :電力網(wǎng)關(guān)的以太化，電力網(wǎng)關(guān)作為路由設(shè)備。步驟3 :利用智能用電小區(qū)內(nèi)部的以太局域網(wǎng)資源連接以太化后的電力網(wǎng)關(guān)和多個(gè)電力設(shè)備，電力網(wǎng)關(guān)運(yùn)行DHCP服務(wù)對多個(gè)電力設(shè)備的IP地址進(jìn)行分配，實(shí)現(xiàn)多個(gè)電力設(shè)備的IP化自組織組網(wǎng)及與電力網(wǎng)關(guān)之間的柔性接入，將電力網(wǎng)關(guān)上行與上級電力城域網(wǎng)以以太連接方式相連，下行與多個(gè)電力設(shè)備以以太連接方式相連，電力網(wǎng)關(guān)用于負(fù)責(zé)用電小區(qū)內(nèi)多個(gè)電力設(shè)備的拓?fù)溥\(yùn)維管理，負(fù)責(zé)調(diào)度并匯集多個(gè)電力設(shè)備的數(shù)據(jù)后作初步數(shù)據(jù)處理、暫儲存，同時(shí)做好信息安全防護(hù)和隔離，并且將用電小區(qū)電力設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴霞夒娏Τ怯蚓W(wǎng)。步驟3是利用智能用電小區(qū)內(nèi)部的以太局域網(wǎng)資源和自行研發(fā)的路由設(shè)備電力網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)小區(qū)內(nèi)的NAT組網(wǎng)。上行接入電力專用的城域網(wǎng)，與供電局相應(yīng)業(yè)務(wù)平臺主站進(jìn)行通信。下行則與小區(qū)內(nèi)部局部網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的各類電力專用的監(jiān)測設(shè)備和計(jì)量設(shè)備進(jìn)行連接。電力網(wǎng)關(guān)設(shè)備自行研發(fā)， 采用雙以太接口的硬件方案，用Intel或ARM芯片作CPU均可，配支持路由算法的Linux操作系統(tǒng)，并可以在其上新增設(shè)備管理模塊支持電力設(shè)備的柔性接入組網(wǎng)和運(yùn)維管理，同時(shí)網(wǎng)關(guān)上開啟DHCP服務(wù)，支持響應(yīng)局域網(wǎng)內(nèi)電力設(shè)備的請求并為其動態(tài)分配IP地址，維持租約期不少于一周。電力網(wǎng)關(guān)上的設(shè)備管理模塊在本網(wǎng)關(guān)的下行IP指定端口上進(jìn)行監(jiān)聽，等候各不同類型的電力設(shè)備主動連接上來。使用TCP方式，端口可配置，根據(jù)網(wǎng)管協(xié)議指定，如716端口。通過該數(shù)據(jù)通訊通道，下發(fā)具體設(shè)備配置參數(shù)和命令。設(shè)備管理模塊是電力網(wǎng)關(guān)上重要的模塊，電力網(wǎng)關(guān)的諸如負(fù)責(zé)用電小區(qū)內(nèi)多個(gè)電力設(shè)備的拓?fù)溥\(yùn)維管理，負(fù)責(zé)調(diào)度并匯集多個(gè)電力設(shè)備的數(shù)據(jù)后作初步數(shù)據(jù)處理、暫儲存，同時(shí)做好信息安全防護(hù)和隔離，并且將用電小區(qū)電力設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴霞夒娏Τ怯蚓W(wǎng)等等功能均是通過設(shè)備管理模塊來實(shí)現(xiàn)的。
此步驟具體細(xì)節(jié)展開描述1、設(shè)備管理模塊具有什么樣的功能和作用設(shè)備管理模塊是電力網(wǎng)關(guān)上的一個(gè)組成部分，是本系統(tǒng)內(nèi)最重要的功能部件。為按照“電力系統(tǒng)局部自組網(wǎng)設(shè)備管理協(xié)議”連接上來的每一臺未知類型的電力設(shè)備作好標(biāo)記。根據(jù)其設(shè)備唯一編碼id進(jìn)行統(tǒng)一管理的一種通用的設(shè)備統(tǒng)一管理解決方案。管理動作包括設(shè)備的初始化及投運(yùn)、退運(yùn)；設(shè)備配置參數(shù)的修改更新；啟用或停止設(shè)備的具體某個(gè)功能；告知設(shè)備在電力系統(tǒng)組網(wǎng)內(nèi)的拓?fù)潢P(guān)系位置。如該設(shè)備需要連接的上級、或下級的其他電力設(shè)備，設(shè)備間協(xié)同完成電力系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)采集、參數(shù)和信令傳遞等具體業(yè)務(wù)動作。2、設(shè)備管理模塊與哪些設(shè)備有連接關(guān)系根據(jù)我們定義的電力系統(tǒng)局部自組網(wǎng)設(shè)備管理協(xié)議，理論上只要是組網(wǎng)內(nèi)的每一個(gè)通過以太方式聯(lián)網(wǎng)進(jìn)電力系統(tǒng)的設(shè)備，都要首先建立與設(shè)備管理模塊之間的連接，接受統(tǒng)一調(diào)度和管理，保持心跳連接，隨時(shí)向設(shè)備管理模塊匯報(bào)自身的設(shè)備狀態(tài)更新跟蹤。3、設(shè)備管理模塊與相互連接的設(shè)備之間傳輸什么信令設(shè)備管理模塊與相互連接之間的設(shè)備之間，按照我們新制訂的電力系統(tǒng)局部自組網(wǎng)設(shè)備管理協(xié)議來進(jìn)行交互，傳輸?shù)男帕畎ㄎ帐骤b權(quán)，初始化配置，設(shè)備投運(yùn)退運(yùn)，設(shè)備某功能的啟動和停止等指令。詳細(xì)的協(xié)議交互信令定義和全過程，請參考后面提到的關(guān)于電力系統(tǒng)局部自組網(wǎng)設(shè)備管理協(xié)議的細(xì)節(jié)展開描述。以太化后的電力設(shè)備，在出廠的時(shí)候在芯片當(dāng)中固化寫入本設(shè)備的類型碼，本設(shè)備的唯一硬件標(biāo)識碼，以及本設(shè)備專用的MAC地址，應(yīng)包含在電力專用MAC地址范圍內(nèi)。除此以外的其他參數(shù)設(shè)計(jì)成可以通過基于以太的電力系統(tǒng)局部自組網(wǎng)設(shè)備管理協(xié)議進(jìn)行初始化參數(shù)配置，以及參數(shù)更新和業(yè)務(wù)啟停。未來新開發(fā)的新型電力設(shè)備被設(shè)計(jì)成零配置接入局部網(wǎng)絡(luò)，在接入局域網(wǎng)絡(luò)前不需要工程運(yùn)維人員進(jìn)行預(yù)置參數(shù)初始化。舉例如壞設(shè)備的更換，工程人員只需要拿出一塊新的設(shè)備，直接替換原來壞設(shè)備，接入網(wǎng)絡(luò)后上電運(yùn)行就行了。設(shè)備上電后會利用DHCP協(xié)議從網(wǎng)關(guān)處動態(tài)獲得不重復(fù)的IP地址，通過MAC區(qū)分不同運(yùn)行實(shí)例，實(shí)現(xiàn)了電力設(shè)備的自動組網(wǎng)。實(shí)際上網(wǎng)關(guān)處還可以根據(jù)需要設(shè)置為開通防火墻機(jī)制，通過配置IP報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)鏈過濾規(guī)則，將不屬于電力專用 MAC地址范圍內(nèi)的報(bào)文給過濾掉，不但可以防止給非電力用途的設(shè)備分配IP地址，也可以防止這些未授權(quán)設(shè)備對電力網(wǎng)關(guān)的非法訪問。但用于網(wǎng)管的設(shè)備，如手提電腦或手持移動終端的MAC地址，可以加入白名單放行。電力設(shè)備分配到的IP地址當(dāng)中包含掩碼和網(wǎng)關(guān)等參數(shù)。電力設(shè)備在獲得新地址后，就可以按協(xié)議中指定的默認(rèn)端口，主動向動態(tài)獲取的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)地址發(fā)起TCP連接。設(shè)備與管理模塊之間保持TCP長連接。如果丟失連接，電力設(shè)備有自動重試并維護(hù)該連接的機(jī)制。機(jī)制當(dāng)中包括心跳響應(yīng)機(jī)制，以便電力網(wǎng)關(guān)上的設(shè)備管理模塊可以主動探測TCP連接可用狀態(tài)。在電力設(shè)備連接上設(shè)備管理模塊后，馬上進(jìn)行協(xié)議握手，從設(shè)備端發(fā)出的第一個(gè)握手報(bào)文里，就要包含本硬件的設(shè)備類型ID和硬件唯一識別碼ID，以便讓設(shè)備管理模塊端可以唯一地識別每一個(gè)連接上來的硬件終端。步驟4 :電力網(wǎng)關(guān)基于網(wǎng)絡(luò)提供人機(jī)交互界面，來實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備運(yùn)維管理，人機(jī)交互方式采用C/S或B/S方式，即可以開發(fā)C/S方式的設(shè)備管理客戶端，或使用基于B/S的web方式實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。通過人機(jī)交互界面，實(shí)施人員可以根據(jù)硬件ID在已建立連接的設(shè)備列表中找到對應(yīng)設(shè)備，對其進(jìn)行具體參數(shù)的初始化配置，進(jìn)行拓?fù)潢P(guān)系的維護(hù)，指定本硬件的上級設(shè)備和下級設(shè)備列表。發(fā)送控制命令，如設(shè)備的啟用、停運(yùn)、重新上電、計(jì)劃任務(wù)等具體操作命令和參數(shù)。由于設(shè)備管理的人機(jī)交互界面基于網(wǎng)絡(luò)，實(shí)際上工程實(shí)施人員可以在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上的任意地方接入，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)管理。可以包括在機(jī)房內(nèi)，監(jiān)控室內(nèi)，或拿著手提電腦來到電力設(shè)備安裝現(xiàn)場，或通過臨時(shí)安置的WIFI AP熱點(diǎn)，使用智能手機(jī)等手持終端設(shè)備來實(shí)現(xiàn)便捷的電力設(shè)備運(yùn)維管理。
本發(fā)明的“電力系統(tǒng)局部自組網(wǎng)設(shè)備管理協(xié)議”信令定義及交互過程如下為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備接入電力系統(tǒng)組網(wǎng)并統(tǒng)一調(diào)度管理，我們新制訂了一套關(guān)于電力設(shè)備管理的交互協(xié)議，其中包括了以下幾種主要的信令定義握手鑒權(quán)；設(shè)備初始化和投運(yùn)管理；參數(shù)修改更新；設(shè)備功能啟停；退運(yùn)管理，下面稍微展開描述大致的交互過程。1、找設(shè)備管理模塊的約定本設(shè)備管理協(xié)議約定遵循此約定設(shè)計(jì)的電力設(shè)備，在上電完成初始化后，在已分配本設(shè)備IP及默認(rèn)網(wǎng)關(guān)的前提下，向網(wǎng)關(guān)IP地址的716端口發(fā)起TCP連接，然后進(jìn)行后面協(xié)議交互。之后與電力網(wǎng)關(guān)上的設(shè)備管理模塊之間保持TCP長連接，響應(yīng)設(shè)備管理模塊的心跳報(bào)文，回報(bào)本設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)。每次心跳周期大約是60秒鐘左右。設(shè)備可以通過DHCP的方式來獲得本設(shè)備IP地址和默認(rèn)網(wǎng)關(guān)參數(shù)，也可以通過設(shè)備的硬件參數(shù)初始化的方式預(yù)置。如果新加電的設(shè)備始終沒有連接上設(shè)備管理模塊，則一直進(jìn)行重新嘗試連接，每兩次嘗試重連之間約間隔30秒。2、握手鑒權(quán)過程當(dāng)一臺新的設(shè)備首次連接到設(shè)備管理模塊的時(shí)候，需要報(bào)告自設(shè)備的一些信息，以便設(shè)備管理模塊進(jìn)行確認(rèn)和鑒權(quán)，是否接受該設(shè)備聯(lián)接進(jìn)系統(tǒng)內(nèi)。設(shè)備需要向設(shè)備管理模塊發(fā)送的信息包括本次交互所用的“電力系統(tǒng)局部自組網(wǎng)設(shè)備管理協(xié)議”的版本信息，本設(shè)備的類型編號，還有作為電力設(shè)備全局唯一標(biāo)識的編碼id。由設(shè)備管理模塊決定是否接受本設(shè)備加入組網(wǎng)。如果設(shè)備管理模塊回應(yīng)了本設(shè)備不合適接入本系統(tǒng)組網(wǎng)，設(shè)備管理模塊方會主動斷開TCP連接，設(shè)備方也無需再次嘗試重連了。

如果電力設(shè)備已經(jīng)完成了初始化并且投運(yùn)的，還需要向管理模塊發(fā)送投運(yùn)號，以及退運(yùn)標(biāo)志是否已置位的這些附加信息。3、設(shè)備初始化和投運(yùn)管理未初始化過的設(shè)備，其配置參數(shù)都是默認(rèn)參數(shù)，不能滿足系統(tǒng)拓?fù)浣M網(wǎng)和通訊業(yè)務(wù)要求的。設(shè)備管理模塊會為新設(shè)備創(chuàng)建一個(gè)本局部系統(tǒng)內(nèi)的投運(yùn)號作為標(biāo)記，經(jīng)運(yùn)維人員參與為新設(shè)備設(shè)定好參數(shù)，并通過投運(yùn)號關(guān)聯(lián)本設(shè)備相關(guān)的全部參數(shù)信息。經(jīng)運(yùn)維人員確認(rèn)后，把這些信息打包成設(shè)備約定好的、可以讀懂的二進(jìn)制格式，通過與設(shè)備間的連接通道下發(fā)給設(shè)備保存，以便日后設(shè)備新上電時(shí)作為默認(rèn)參數(shù)調(diào)用。當(dāng)下次該設(shè)備重新上電并與設(shè)備管理模塊進(jìn)行握手鑒權(quán)的時(shí)候，可以把“投運(yùn)號”及“退運(yùn)標(biāo)志位”也一起上報(bào)，以便設(shè)備管理模塊對設(shè)備進(jìn)行標(biāo)記管理，不會為設(shè)備重復(fù)創(chuàng)建“投運(yùn)號”。4、參數(shù)修改更新運(yùn)維人員可以通過設(shè)備管理模塊進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度和參數(shù)更新，當(dāng)參數(shù)修改后，通過設(shè)備管理模塊與電力設(shè)備之間的TCP長連接下發(fā)給設(shè)備，由設(shè)備方保存新參數(shù)，回應(yīng)設(shè)備管理模塊新參數(shù)已被接受，并重啟生效。運(yùn)維人員設(shè)置更新設(shè)備參數(shù)的時(shí)候，必須確保該設(shè)備連接在線，否則沒有設(shè)備方的回應(yīng)，參數(shù)修改更新不成功。設(shè)備方的最大響應(yīng)超時(shí)設(shè)定為10秒。5、設(shè)備功能啟停
運(yùn)維人員通過設(shè)備管理模塊下發(fā)控制設(shè)備啟動和停止業(yè)務(wù)功能機(jī)制的命令，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一運(yùn)維平臺進(jìn)行設(shè)備調(diào)度管理。設(shè)備接收到控制命令后，除非是本設(shè)備硬件版本不支持的功能啟停命令，否則無條件接受并執(zhí)行相應(yīng)動作，同時(shí)回應(yīng)設(shè)備管理模塊動作執(zhí)行是否成功。設(shè)備方的最大響應(yīng)超時(shí)設(shè)定為10秒。6、退運(yùn)管理設(shè)備管理模塊向電力設(shè)備發(fā)送設(shè)定退運(yùn)標(biāo)志位的命令，設(shè)備接收到后，自動關(guān)停所有已經(jīng)啟用的功能模塊，切斷除設(shè)備管理模塊以外的其它設(shè)備之間的連接，等候運(yùn)維人員過來拆除和設(shè)備回收。退運(yùn)后的設(shè)備依然需要響應(yīng)設(shè)備管理模塊的心跳檢測報(bào)文。本發(fā)明的上述實(shí)施例并不是對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定，本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此，根據(jù)本發(fā)明的上 述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識和慣用手段，在不脫離本發(fā)明上述基本技術(shù)思想前提下，對本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu)做出的其它多種形式的修改、替換或變更，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.智能用電小區(qū)電力設(shè)備自組織組網(wǎng)及柔性接入的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用電小區(qū)內(nèi)的多個(gè)電力設(shè)備以及分別與所述多個(gè)電力設(shè)備相連的電力網(wǎng)關(guān)，電力網(wǎng)關(guān)作為該系統(tǒng)的路由設(shè)備，其特征在于所述的電力網(wǎng)關(guān)以及多個(gè)電力設(shè)備均為以太化后的設(shè)備，均具有以太接口，所述的電力網(wǎng)關(guān)上行與上級電力城域網(wǎng)以以太方式相連接，下行與所述的多個(gè)電力設(shè)備以以太方式相連接，實(shí)現(xiàn)多個(gè)電力設(shè)備的自組織組網(wǎng)及柔性接入，所述的電力網(wǎng)關(guān)用于負(fù)責(zé)用電小區(qū)內(nèi)多個(gè)電力設(shè)備的拓?fù)溥\(yùn)維管理，負(fù)責(zé)調(diào)度并匯集多個(gè)電力設(shè)備的數(shù)據(jù)后作初步數(shù)據(jù)處理、暫儲存，同時(shí)做好信息安全防護(hù)和隔離，并且將用電小區(qū)電力設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴霞夒娏Τ怯蚓W(wǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能用電小區(qū)電力設(shè)備自組織組網(wǎng)及柔性接入的系統(tǒng)，其特征在于所述的電力網(wǎng)關(guān)采用雙以太接口，電力網(wǎng)關(guān)的CPU選用Intel芯片或ARM芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能用電小區(qū)電力設(shè)備自組織組網(wǎng)及柔性接入的系統(tǒng)，其特征在于所述的電力網(wǎng)關(guān)還具有人機(jī)交互顯示器，以提供人機(jī)交互界面來實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備運(yùn)維管理。
4.智能用電小區(qū)電力設(shè)備自組織組網(wǎng)及柔性接入的方法，該方法包括如下步驟 步驟1:用電小區(qū)內(nèi)的多個(gè)電力設(shè)備的以太化，并且對每個(gè)電力設(shè)備進(jìn)行地址IP化，作為自組織組網(wǎng)及柔性接入的最小單元，以太化后的電力設(shè)備支持DHCP地址動態(tài)獲?。? 步驟2 :電力網(wǎng)關(guān)的以太化，電力網(wǎng)關(guān)作為路由設(shè)備； 步驟3 :利用智能用電小區(qū)內(nèi)部的以太局域網(wǎng)資源連接以太化后的電力網(wǎng)關(guān)和多個(gè)電力設(shè)備，所述的電力網(wǎng)關(guān)運(yùn)行DHCP服務(wù)對多個(gè)電力設(shè)備的IP地址進(jìn)行分配，實(shí)現(xiàn)多個(gè)電力設(shè)備的IP化自組織組網(wǎng)及與電力網(wǎng)關(guān)之間的柔性接入，將電力網(wǎng)關(guān)上行與上級電力城域網(wǎng)以以太連接方式相連，下行與多個(gè)電力設(shè)備以以太連接方式相連，所述的電力網(wǎng)關(guān)用于負(fù)責(zé)用電小區(qū)內(nèi)多個(gè)電力設(shè)備的拓?fù)溥\(yùn)維管理，負(fù)責(zé)調(diào)度并匯集多個(gè)電力設(shè)備的數(shù)據(jù)后作初步數(shù)據(jù)處理、暫儲存，同時(shí)做好信息安全防護(hù)和隔離，并且將用電小區(qū)電力設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴霞夒娏Τ怯蚓W(wǎng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能用電小區(qū)電力設(shè)備自組織組網(wǎng)及柔性接入的方法，其特征在于該方法還包括步驟4 :所述的電力網(wǎng)關(guān)基于網(wǎng)絡(luò)提供人機(jī)交互界面，來實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備運(yùn)維管理，所述人機(jī)交互方式采用C/S或B/S方式。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的智能用電小區(qū)電力設(shè)備自組織組網(wǎng)及柔性接入的方法，其特征在于所述步驟I中電力設(shè)備以太化采用直接開發(fā)新電力設(shè)備時(shí)使用以太方式作為通訊手段及固化標(biāo)準(zhǔn)接口 ；或者對現(xiàn)有電力設(shè)備進(jìn)行改造，加入支持以太通訊的芯片和以太接口 ；或者對已有的非以太電力設(shè)備，開發(fā)其相對應(yīng)的前置模塊單元，實(shí)現(xiàn)原協(xié)議到以太協(xié)議方式接入的轉(zhuǎn)變。
全文摘要
本發(fā)明公開了智能用電小區(qū)電力設(shè)備自組織組網(wǎng)及柔性接入的系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)包括用電小區(qū)內(nèi)的多個(gè)電力設(shè)備以及分別與多個(gè)電力設(shè)備相連的電力網(wǎng)關(guān)，電力網(wǎng)關(guān)作為該系統(tǒng)的路由設(shè)備，電力網(wǎng)關(guān)以及多個(gè)電力設(shè)備均為以太化后的設(shè)備，均具有以太接口，電力網(wǎng)關(guān)上行與上級電力城域網(wǎng)以以太方式相連接，下行與多個(gè)電力設(shè)備以以太方式相連接，實(shí)現(xiàn)多個(gè)電力設(shè)備的自組織組網(wǎng)及柔性接入，電力網(wǎng)關(guān)用于負(fù)責(zé)用電小區(qū)內(nèi)多個(gè)電力設(shè)備的拓?fù)溥\(yùn)維管理，負(fù)責(zé)調(diào)度并匯集多個(gè)電力設(shè)備的數(shù)據(jù)后作初步數(shù)據(jù)處理、暫儲存，并且將用電小區(qū)電力設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴霞夒娏Τ怯蚓W(wǎng)。本發(fā)明同時(shí)提供智能用電小區(qū)電力設(shè)備自組織組網(wǎng)及柔性接入的方法。
文檔編號H04L29/08GK103051502SQ20121052549
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月7日
發(fā)明者周強(qiáng)輔, 陳健卯, 孫廣慧, 趙海峰 申請人:廣東電網(wǎng)公司佛山供電局