[發(fā)明專利]一種網(wǎng)絡(luò)自組織式用電信息集中系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710478150.7
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN107274649B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳洪拎;劉桂禮;孫克在;孟相君;楊雨欣;管天培;張澤源;陳明;韓靜;關(guān)濤
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)山東省電力公司諸城市供電公司;國家電網(wǎng)公司
• 主分類號: G08C17/02
• 分類號: G08C17/02;H04W48/16;H04W84/18;G05D1/00
• 代理公司: 濰坊正信致遠(yuǎn)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37255
• 代理人: 劉新子

1.一種網(wǎng)絡(luò)自組織式用電信息集中系統(tǒng)，包括多個電表、多個采集器、一架無人機(jī)和一臺主站，多個電表與多個采集器一一對應(yīng)，其中，

所述電表包括電表控制模塊、防盜模塊、加密模塊、計量模塊、電表電源模塊、顯示模塊和RS485通信模塊，其中電表控制模塊用于對電表的各個模塊的控制，防盜模塊具有電表封裝檢測單元和電表箱開箱檢測單元，當(dāng)發(fā)現(xiàn)電表封裝或電表箱打開時生成告警信息，加密模塊用于將用電信息進(jìn)行加密，計量模塊用于計量包含電壓、電流、功率、頻率、功率因素、相位角、消耗的電能數(shù)據(jù)和告警信息的用電信息，電表電源模塊為電表提供工作電壓和工作電流，顯示模塊用于顯示電表的工作狀態(tài)、用電量信息，RS485通信模塊將用電信息上傳到采集器以及從采集器接收信息；

所述采集器包括采集控制模塊、采集存儲模塊、采集電源模塊、RS485通信模塊和采集通信模塊，其中采集控制模塊對采集器的各個模塊進(jìn)行控制，采集存儲模塊存儲用電信息和無人機(jī)下發(fā)的信息，采集電源模塊為采集器提供穩(wěn)定電壓，RS485通信模塊用于與電表進(jìn)行雙向通信，并接收用電信息，采集通信模塊用于與無人機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)自組織通信；

所述無人機(jī)包括主機(jī)模塊、鋁空氣電池模塊、集中器模塊，其中主機(jī)模塊包括無人機(jī)控制模塊、驅(qū)動模塊、機(jī)身模塊、攝像頭模塊和導(dǎo)航模塊，其中無人機(jī)控制模塊對無人機(jī)的各個模塊進(jìn)行控制，驅(qū)動模塊用于無人機(jī)的升降和飛行，機(jī)身模塊用于容納鋁空氣電池模塊和集中器模塊，攝像頭模塊用于無人機(jī)的攝像，以便于操作人員控制無人機(jī)飛行，導(dǎo)航模塊用于無人機(jī)的導(dǎo)航和定位；集中器模塊包括存儲模塊、網(wǎng)絡(luò)自組織通信模塊和FDD-LTE通信模塊，集中存儲模塊用于存儲用電信息和主站下發(fā)的信息，網(wǎng)絡(luò)自組織通信模塊用于與采集器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)自組織通信；

所述主站包括主站控制模塊、解密模塊、監(jiān)視模塊、主站存儲模塊、計價模塊和FDD-LTE通信模塊，主站控制模塊控制主站各個模塊，解密模塊解密接收的加密的用電信息，主站存儲模塊用于存儲用電信息，監(jiān)視模塊顯示所有電表的用電信息，計價模塊對電表的用電量進(jìn)行計價，F(xiàn)DD-LTE通信模塊用于與無人機(jī)進(jìn)行雙向通信；

所述鋁空氣電池模塊包括外殼、鋁合金陽極、隔膜、空氣陰極和陽極選擇開關(guān)，鋁合金陽極包括多個鋁合金片，網(wǎng)絡(luò)自組織通信模塊包括微處理器和天線，天線包括主天線和輔助天線，輔助天線包括所述多個鋁合金片；

鋁空氣電池模塊工作時，無人機(jī)控制模塊通過陽極選擇開關(guān)選擇一個鋁合金片作為工作陽極與空氣陰極組成對電極進(jìn)行放電，其余未參與放電的鋁合金片則作為輔助天線進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)自組織通信，當(dāng)陽極選擇開關(guān)檢測到鋁空氣電池模塊的輸出功率達(dá)到最低工作功率時，切換下一個鋁合金片作為工作陽極進(jìn)行放電；所述鋁合金片的重量比組成為：97％鋁，0.6％鎘，0.9％釹，1.5％鎳；

無人機(jī)啟動后，無人機(jī)控制模塊控制驅(qū)動模塊驅(qū)動無人機(jī)升空并飛行，在到達(dá)工作高度后，啟動集中器模塊，網(wǎng)絡(luò)自組織通信模塊廣播幀組信息，采集器根據(jù)幀組信息進(jìn)行自組織網(wǎng)絡(luò)通信，將用電信息發(fā)送到無人機(jī)，幀組信息包括喚醒幀、入網(wǎng)幀、響應(yīng)幀、集中幀、數(shù)據(jù)幀和休眠幀。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)自組織式用電信息集中系統(tǒng)，其中，所述防盜模塊采用壓力傳感器和紅外傳感器，當(dāng)對電表封裝或電表箱進(jìn)行非法操作時，壓力傳感器或紅外傳感器立即感知。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的網(wǎng)絡(luò)自組織式用電信息集中系統(tǒng)，其中，所述外殼由塑料制成。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2中任一項所述的網(wǎng)絡(luò)自組織式用電信息集中系統(tǒng)，其中，所述加密模塊采用DES、AES或RSA加密算法。

5.一種網(wǎng)絡(luò)自組織式用電信息集中方法，其采用根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項的網(wǎng)絡(luò)自組織式用電信息集中系統(tǒng)，其中，所述網(wǎng)絡(luò)自組織式用電信息集中方法方法包括：

步驟一，啟動無人機(jī)，控制無人機(jī)進(jìn)入工作區(qū)域；

步驟二，無人機(jī)發(fā)出喚醒幀，采集器在休眠狀態(tài)下被喚醒并轉(zhuǎn)為等待狀態(tài)，同時轉(zhuǎn)發(fā)喚醒幀并等待組網(wǎng)命令；

步驟三，采集器每隔10s-30s檢測相鄰的采集器，并發(fā)送喚醒幀，依次轉(zhuǎn)發(fā)喚醒各個采集器；

步驟四，處于等待狀態(tài)的采集器向無人機(jī)發(fā)起入網(wǎng)幀，入網(wǎng)幀包括發(fā)起者的設(shè)備地址、入網(wǎng)次數(shù)、轉(zhuǎn)發(fā)無人機(jī)的設(shè)備地址；

步驟五，無人機(jī)接收到所有采集器的入網(wǎng)幀后，喚醒幀和入網(wǎng)幀的轉(zhuǎn)發(fā)和發(fā)送結(jié)束，無人機(jī)根據(jù)收到的入網(wǎng)幀中存儲的各個采集器的設(shè)備地址，確定每個采集器入網(wǎng)幀的路由信息，建立路由表；

步驟六，無人機(jī)向采集器發(fā)送響應(yīng)幀，響應(yīng)幀包括路由表信息、分配的網(wǎng)絡(luò)地址，無人機(jī)按照分配的路由信息將響應(yīng)幀發(fā)送給采集器，接收到響應(yīng)幀的采集器查看路由表信息，查找自己的相鄰采集器并轉(zhuǎn)發(fā)響應(yīng)幀和返回確認(rèn)幀，當(dāng)無人機(jī)接收到所有采集器的確認(rèn)幀后組網(wǎng)完成；

步驟七，無人機(jī)發(fā)送集中幀，采集器接收到集中幀后進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，并向無人機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)幀，數(shù)據(jù)幀的內(nèi)容包括原地址、目的地址、抄送的用電信息數(shù)據(jù)，同時預(yù)留一塊空間存儲經(jīng)過的設(shè)備地址和途徑采集器的相關(guān)信息和轉(zhuǎn)發(fā)的用電信息數(shù)據(jù)；

步驟八，采集器的數(shù)據(jù)幀中的原地址存儲自己的地址，目的地址存儲發(fā)往的目的采集器，當(dāng)采集器抄寫好用電信息數(shù)據(jù)或者接收到用電信息數(shù)據(jù)后將用電信息數(shù)據(jù)發(fā)送至相鄰采集器，此時相鄰采集器檢測采集器發(fā)來的用電信息數(shù)據(jù)中的目的地址是否與自己的地址相同，如果相同，采集器開始處理用電信息數(shù)據(jù)，如果不同，采集器轉(zhuǎn)發(fā)用電信息數(shù)據(jù)，每個相鄰采集器都進(jìn)行相同的工作，在轉(zhuǎn)發(fā)用電信息數(shù)據(jù)的同時，存儲途經(jīng)的相關(guān)采集器的信息；

步驟九，當(dāng)采集器接收到一個用電信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)之前，首先將用電信息數(shù)據(jù)與自己預(yù)留存儲空間存儲的轉(zhuǎn)發(fā)過的用電信息數(shù)據(jù)比較是否相同，如果相同，則舍棄該用電信息數(shù)據(jù)，接收其他用電信息數(shù)據(jù)，否則轉(zhuǎn)發(fā)該用電信息數(shù)據(jù)；

步驟十，用電信息數(shù)據(jù)幀發(fā)送到無人機(jī)，無人機(jī)按照各個采集器的網(wǎng)絡(luò)地址存儲對應(yīng)的用電信息數(shù)據(jù)，查看所有用電信息數(shù)據(jù)是否全部接收，集中任務(wù)完成后，無人機(jī)發(fā)送休眠幀，用電信息集中結(jié)束。