[發明專利]應用于強電磁屏蔽環境的物聯網無線通訊系統及方法

有效

• 申請號: 201811217348.0
• 申請日: 2018-10-18
• 公開（公告）號: CN109347505B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 朱正一;龔震東;王和杰;錢程晨;毛穎科;閆全全;王長春;黃一鋮;江飛;李志龍;張沈習
• 申請（專利權）人: 國網上海市電力公司;上海交統電力科技有限公司
• 主分類號: H04B1/40
• 分類號: H04B1/40;H04B7/155;G08C17/02
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 應小波

1.一種采用應用于強電磁屏蔽環境的物聯網無線通訊系統的方法，其特征在于，所述的系統包括就地測控裝置和測控后臺，其特征在于，所述的就地測控裝置包括MCU微處理單元和第一LoRa無線收發模塊，所述的測控后臺包括第二LoRa無線收發模塊，各所述的就地測控裝置之間通過第一LoRa無線收發模塊通訊，各所述的就地測控裝置與測控后臺之間通過第一LoRa無線收發模塊和第二LoRa無線收發模塊通訊，

所述的方法包括以下步驟：

步驟1、測控后臺及就地測控裝置初始化完畢后，在需要測量數據或發送控制信號時，測控后臺首先以就地測控裝置與測控后臺直接通訊的方式對所有就地測控裝置發出指令，若通訊成功，就以直接收發方式完成測控任務；若未能通訊成功，則執行步驟2；

步驟2、每一個就地測控裝置都預先配置一個默認的中轉測控裝置，作為該就地測控裝置的固定信號中繼電臺，該就地測控裝置通過其固定信號中繼電臺與測控后臺進行數據傳輸，若通訊成功則以中繼策略表內固定的中繼電臺收發方式完成測控任務；若未能通訊成功，則執行步驟3；

步驟3、根據中繼策略表預先設定的優先級，逐一選擇中繼裝置嘗試通訊，直至成功獲取數據，并將該中繼裝置作為目標測控裝置的中繼電臺存儲在中繼策略表中，轉至步驟2，若中繼策略表中的中繼裝置均未能通訊成功則返回相應就地測控裝置故障告警信號；

所述的步驟3具體包括以下步驟：

步驟3.1、根據與測控后臺的直線距離、間隔柜體或墻體數量，對變電站劃分若干區域；

步驟3.2、區域內根據各就地測控裝置通訊可靠性的權重順序，其中數值大者排序靠前，在步驟1、步驟2均通訊失敗前提下，自動檢索所在區域內權重靠前10的測控裝置作為中繼電臺，從第1位到第10位依次嘗試利用臨時中繼與測控后臺通訊；

步驟3.3、通訊成功后，則將對應的臨時中繼轉為目標測控裝置的固定中繼，并更新中繼策略表；

所述的步驟3.2中各就地測控裝置通訊可靠性的權重計算公式為：

其中E(Z_x)為權重，Z_x為就地測控裝置編號，L為其與測控后臺的直線距離，L_m為場內最遠匯控柜距離主控室直線距離，n_w為信號直線傳輸路徑穿越墻體數量，d為墻體厚度，n_c為信號直線傳輸路徑穿越不銹鋼柜體數量。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的第一LoRa無線收發模塊的發射裝置的規格包括：通信接口為UART，最大功率為100mW，供電電壓為2.0V～5.5V，空中速率為0.3K-19.2Kbps，天線形式為SMA-K，發射電流為90mA，接收電流為18mA，工作頻段為410-441MHz，波特率為1200～115200bps，參考距離為3000米；所述的第一LoRa無線收發模塊的接收裝置的規格包括：通信接口為RS232/485，最大功率為100mW，供電電壓為8V～28V，空中速率為0.3K-19.2Kbps，天線形式為SMA-K，發射電流為160mA，接收電流為68mA，工作頻段為410-441MHz，波特率為1200～115200bps，參考距離為3000米。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的第二LoRa無線收發模塊的發射裝置為：

通信接口為UART，最大功率為1W，供電電壓為2.5V～5.5V，空中速率為0.3K-19.2Kbps，天線形式為SMA-K，發射電流為450mA，接收電流為18mA，工作頻段為410-441MHz，波特率為1200～115200bps，參考距離為8000米。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的第二LoRa無線收發模塊的接收裝置為：

通信接口為RS232/485，最大功率為1W，供電電壓為8V～28V，空中速率為0.3K-19.2Kbps，天線形式為SMA-K，發射電流為570mA，接收電流為68mA，工作頻段為410-441MHz，波特率為1200～115200bps，參考距離為8000米。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的就地測控裝置和測控后臺的通訊共分為三種方式：

方式一為現場測控裝置與測控后臺直接無線通訊；

方式二是為每一個目標就地測控裝置都預先配置一個默認的中轉測控裝置，作為該就地測控裝置的固定信號中繼電臺，確保方式一通訊失敗后可以有效與測控后臺進行數據傳輸；

方式三是某就地測控裝置通過方式二與測控后臺通訊失敗后，將會根據中繼策略表預先設定的優先級，逐一選擇中繼裝置嘗試通訊，直至成功獲取數據，并將該裝置作為目標就地測控裝置的中繼電臺存儲在中繼策略表中，此后與該目標測控裝置的通訊即轉為方式二通訊，若再失敗，則重新啟用方式三通訊。