[发明专利]一种输变电设备物联网节点设备无线通信方法与系统

说明书

本发明公开了一种输变电设备物联网节点设备无线通信方法，本发明在输变电设备物联网中主设备与从设备之间的通信信道设有广播信道、下行控制信道、多播信道、下行共享信道、上行随机竞争信道和上行共享信道，不同信道通过MAC帧头的信道类型字段区分；设定了主设备与从设备之间的通信过程，包括节点广播过程、随机接入过程、预分配注册过程、上行共享控制信道的调度通信过程、非连续接收DRX调度通信过程、下行共享控制信道的通信过程和组包分片过程等。本发明能够满足输变电设备物联网波形类等数据量较大、mA级别功耗状态感知传感器标准化接入，实现汇聚节点与接入节点之间的组网，满足mA级通信功耗、传感器同步采样、业务场景可靠组网覆盖的要求。

技术领域

本发明涉及一种输变电设备物联网节点设备无线通信方法与系统，属于输变电设备物联网传感器通信领域。

背景技术

随着物联网、无线通信等技术发展，无线传感网在输变电智能运检业务中的应用需求不断增加。相对传统有线监测，无线传输可以有效解决带电体、无法布线等应用场景状态感知数据无法传输的问题，同时简化传感器结构，促进传感器小型化、低成本，实现快速安装、即装即用。输变电设备物联网总体架构分为四个层级：感知层、网络层、平台层和应用层，如图1所示。

其中感知层由各类物联网传感器、网络节点组成，分为传感器层与数据汇聚层两部分，实现传感信息采集和汇聚。传感器层由各类物联网传感器组成，用于采集不同类型的设备状态量，并通过网络将数据上传至汇聚节点。物联网传感器分为微功率无线传感器、低功耗无线传感器、有线传感器三类；数据汇聚层由汇聚节点、接入节点等网络节点组成，各类节点装备构成微功率(μA级)/低功耗(mA级)无线传感网和有线传输网络全兼容、业务场景全覆盖的传感器网络。

但随着无线传感网的逐步应用，暴露出三方面的问题：1)现有物联网感知装置大多采用私有协议，无法相互兼容替代，导致传感网系统大量重复建设；2)在输变电业务中局部放电、振动等大数据量传感器广泛应用在输变电业务领域，但是此类传感器由于数据量大，对于网络系统调度提出了高的要求。目前，输变电领域尚无能够满足此类业务需求的统一通信协议。3)在架空线路、变电站房等业务场景，由于地形、遮挡、建筑结构等因素影响，需要根据采用灵活的组网方式，实现网络节点间组网，最终达到传感器网络全业务场景覆盖。

发明内容

发明目的：针对现有技术存在的问题，本发明目的在于提供一种输变电设备物联网节点设备无线通信方法与系统，以满足输变电设备物联网波形类等数据量较大、mA级别功耗状态感知传感器标准化接入，实现汇聚节点与接入节点之间的组网，满足mA级通信功耗、传感器同步采样、业务场景可靠组网覆盖的要求。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种输变电设备物联网节点设备无线通信方法，输变电设备物联网中主设备与从设备之间的通信信道设有广播信道、下行控制信道、多播信道、下行共享信道、上行随机竞争信道和上行共享信道，不同信道通过MAC层帧头的信道类型字段进行区分；其中广播信道用于消息广播和时间同步，下行控制信道用于调度信息和应答，下行共享信道用于下行点对点的数据或信令传输，上行随机竞争信道用于上行随机接入和资源请求，上行共享信道用于上行点对点的数据或信令传输；输变电设备物联网中主设备与从设备分别为汇聚节点与传感终端，或，接入节点与汇聚节点；主设备与从设备之间的通信过程包括节点广播过程、随机接入过程、预分配注册过程、上行共享控制信道的调度通信过程、非连续接收DRX调度通信过程、下行共享控制信道的通信过程和组包分片过程；

所述节点广播过程为主设备周期性向从设备发送广播信息；

所述随机接入过程包括：从设备发送上行随机竞争信道随机接入请求进行随机接入，主设备成功接收后进行从设备注册，并在后续的下行控制信道内发布该从设备的通信地址；