[发明专利]一种基于可见光通信的配电系统末端拓扑结构识别方法

权利要求书

1.一种基于可见光通信的配电系统末端拓扑结构识别方法，基于可见光通信的配电系统末端拓扑结构识别系统，该识别系统包括通过总线结构连接的一个系统主控、N个智能电表和N个智能断路器，N为自然数；

系统主控包括MCU处理模块、LED光发射和接收装置及数据发送模块；智能电表包括MCU处理模块及LED光发射和接收装置；智能断路器包括MCU处理模块及LED光发射和接收装置；

MCU处理模块负责系统主控与智能断路器、智能电表的数据交互，并控制智能断路器的运行状态；

LED光发射装置包括信号输入模块、调制驱动电路及LED光源阵列；LED光接收装置包括光电二极管阵列、解调解码电路及信号输出模块；

数据发送模块负责系统主控向外发送数据，进行数据传输；

其特征在于，所述识别方法包括以下步骤：

1)系统主控向所有智能电表和智能断路器发送寻址请求，请求信号经过调制驱动电路将请求信号调制成OFDM信号，输入到LED光源阵列，LED光源阵列在驱动信号的控制下向外发送包含请求信息的光信号；

2)智能电表的光电二极管阵列接收LED光源阵列发送的光信号，将光信号转换为电信号并送入解调解码电路，解调解码电路随之解码出原始寻址信号；

3)N个智能电表向主控发送唯一地址码；

4)主控接收智能电表的唯一地址码，N个智能电表得到N个唯一地址码，并识别出各智能电表到主控的距离，按照距离大小进行一级拓扑的建立；

5)N个智能断路器的光电二极管阵列接收LED光源阵列发送的光信号，将光信号转换为电信号并送入解调解码电路，解调解码电路随之解码出原始寻址信号，此时智能断路器进入等待接收智能电表所发送的唯一地址码的状态；

6)每个智能断路器同时接收到N个智能电表发送的唯一地址码，并识别出距离自己最近的智能电表，在其唯一地址码后加2比特数据，值为01，生成该智能断路器的唯一地址码；

7)N个智能断路器向主控发送自己的唯一地址码；

8)主控接收到N个智能断路器的唯一地址码，主控根据智能断路器的唯一地址码与智能电表的唯一地址码的相似关系，建立二级拓扑结构。

2.如权利要求1所述的基于可见光通信的配电系统末端拓扑结构识别方法，其特征在于，步骤3)中，唯一地址码指每个智能电表有一个单独且唯一的地址数据，这个地址是由施工人员预设的。

3.如权利要求1所述的基于可见光通信的配电系统末端拓扑结构识别方法，其特征在于，主控识别各智能电表到主控的距离、智能断路器识别各智能电表到智能断路器的距离采用相同的方法，所述方法包括以下步骤：

发射端发送光信号，接收端接收光信号；发射端为S点，接收端为A点，O点为S点在A点所在水平面上的投影点，接收端接收到的光信号的光强为：

其中，H(r,θ)为信号光强，d为S点到O点的垂直距离，r为A点到O点的距离，A为接收端的接收面积；T_s(θ)为探测器光滤波增益；g(θ)为探测器的光聚能增益；m称为光源辐射模式，是表征发光方向性的参数；θ_1/2为光源的半功率角，即强度为最大光强一半的光束与n的夹角，在光源与光照面选定的情况下，θ_1/2为一个常量，其中，H(r,θ)可由光电二极管测出，d为固定值，故可根据三角函数关系计算出r＝d·tanθ，接收端到发射端的空间距离R＝r/sinθ。

4.如权利要求1所述的基于可见光通信的配电系统末端拓扑结构识别方法，其特征在于，主控计算得出各智能电表到主控的距离R₁₁-R_1n，对R₁₁-R_1n从小到大排列，并依此建立一级拓扑。

5.如权利要求1所述的基于可见光通信的配电系统末端拓扑结构识别方法，其特征在于，智能断路器识别各智能电表到智能断路器的距离R₂₁-R_2n，对R₂₁-R_2n从小到大排列，距离最小者即为距离智能断路器最近的智能电表，按照智能断路器和智能电表的相对空间位置关系，建立二级拓扑。