本發(fā)明涉及用電信息采集技術(shù)，尤其涉及一種利用電力線載波通信進行用電信息高效傳輸?shù)姆椒ā?/p>

背景技術(shù)：

當前的用電信息采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方式普遍采用半雙工一應(yīng)一答的通信方式。該通信方式下，主節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)采集命令至各下行中繼節(jié)點，各中繼節(jié)點通過其中繼轉(zhuǎn)發(fā)能力，將主節(jié)點的數(shù)據(jù)采集命令傳送給指定的從節(jié)點，由相應(yīng)從節(jié)點接收主節(jié)點采集數(shù)據(jù)的要求。相應(yīng)從節(jié)點隨后通過低速的uart接口將相應(yīng)數(shù)據(jù)采集命令轉(zhuǎn)發(fā)給對應(yīng)的電能表，由電能表接收該數(shù)據(jù)采集命令，根據(jù)該命令抄讀數(shù)據(jù)，并將抄讀的數(shù)據(jù)通過uart接口返回給從節(jié)點，再由從節(jié)點逐級通過各上行中繼節(jié)點進行中繼轉(zhuǎn)發(fā)，將應(yīng)答數(shù)據(jù)反饋至主節(jié)點。

由于數(shù)據(jù)請求采用應(yīng)答方式，每一次的數(shù)據(jù)傳輸均需要依次進行下行發(fā)送、下行多級中繼轉(zhuǎn)發(fā)、uart數(shù)據(jù)抄讀、uart數(shù)據(jù)應(yīng)答、上行發(fā)送、上行多級中斷轉(zhuǎn)發(fā)等過程。目前應(yīng)答方式下，每一步傳輸均需占用一定的時長，使得整個用電信息采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集效率低下。該方式很難滿足當前用電信息采集系統(tǒng)對批量數(shù)據(jù)進行快速抄讀的需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于電力線載波通信技術(shù)的用電信息傳輸方法及系統(tǒng)。

首先，為實現(xiàn)上述目的，提出一種基于電力線載波通信技術(shù)的用電信息傳輸方法，包括以下步驟：

第一步，主節(jié)點廣播網(wǎng)絡(luò)節(jié)點信息，待入網(wǎng)從節(jié)點發(fā)送入網(wǎng)申請，主節(jié)點響應(yīng)所述入網(wǎng)申請，生成所述待入網(wǎng)從節(jié)點的入網(wǎng)應(yīng)答報文，并更新網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各節(jié)點的路由表，完成組網(wǎng)；

第二步，主節(jié)點向網(wǎng)絡(luò)中的從節(jié)點廣播數(shù)據(jù)采集指令；

第三步，接收所述數(shù)據(jù)采集指令的各個從節(jié)點均分別按照如下步驟響應(yīng)所述數(shù)據(jù)采集指令：解析所述數(shù)據(jù)采集指令，根據(jù)所述數(shù)據(jù)采集指令采集相應(yīng)數(shù)據(jù)或讀取本節(jié)點的下級從節(jié)點的相應(yīng)數(shù)據(jù)，緩存所述數(shù)據(jù)，計算本節(jié)點應(yīng)答時隙；

第四步，所述網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的各個節(jié)點，在本節(jié)點應(yīng)答時隙內(nèi)，分別將本節(jié)點緩存的所述數(shù)據(jù)打包并上報。

進一步，上述方法的第一步中，組網(wǎng)的具體應(yīng)答步驟如下：

步驟101，主節(jié)點確定本網(wǎng)絡(luò)mac地址表，并逐級向各層級從節(jié)點廣播網(wǎng)絡(luò)節(jié)點信息，所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點信息包括：網(wǎng)絡(luò)id、節(jié)點短地址、層級、各層級對應(yīng)的短地址范圍；

步驟102，待入網(wǎng)從節(jié)點向其接入的從節(jié)點或直接向主節(jié)點發(fā)送入網(wǎng)申請，所述從節(jié)點在其應(yīng)答時隙內(nèi)逐級向上級節(jié)點報告所述入網(wǎng)申請，所述入網(wǎng)申請包括：待入網(wǎng)節(jié)點的mac地址、接入節(jié)點的短地址；這里的上級節(jié)點包括主節(jié)點或?qū)蛹壐哂诒竟?jié)點的從節(jié)點；

步驟103，主節(jié)點響應(yīng)所述入網(wǎng)申請，判斷待入網(wǎng)節(jié)點的mac地址是否符合本網(wǎng)絡(luò)mac地址表，若符合則為所述待入網(wǎng)節(jié)點分配短地址、層級，生成該待入網(wǎng)從節(jié)點的入網(wǎng)應(yīng)答報文，并逐級向各層級從節(jié)點廣播所述入網(wǎng)應(yīng)答報文；否則，拒絕所述入網(wǎng)申請；

步驟104，所述網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的各個從節(jié)點接收所述入網(wǎng)應(yīng)答報文，根據(jù)所述入網(wǎng)應(yīng)答報文更新本節(jié)點的路由表，并逐級向本節(jié)點的下級從節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)所述入網(wǎng)應(yīng)答報文，直至所述待入網(wǎng)節(jié)點接收到所述入網(wǎng)應(yīng)答報文；

步驟105，所述待入網(wǎng)節(jié)點接收并存儲所述入網(wǎng)應(yīng)答報文；重復(fù)上述步驟101至105，直至入網(wǎng)等待時間t內(nèi)未收到新的入網(wǎng)申請，完成組網(wǎng)。

同時，上述方法的第二步中，按照層級，逐級廣播、轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)采集指令的具體步驟如下：

步驟201，主節(jié)點逐級向各層級從節(jié)點廣播所述數(shù)據(jù)采集指令；

步驟202，各個從節(jié)點接收所述數(shù)據(jù)采集指令，并逐級向本節(jié)點的下級從節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)所述數(shù)據(jù)采集指令，直至所述數(shù)據(jù)采集指令所針對的從節(jié)點接收到所述數(shù)據(jù)采集指令。

同時，上述方法的第四步中，按照層級，逐級上報、轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點打包的所述數(shù)據(jù)的具體步驟如下：

步驟401，所述網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的各個節(jié)點將本節(jié)點緩存的數(shù)據(jù)打包為應(yīng)答數(shù)據(jù)報文，判斷是否到達本節(jié)點應(yīng)答時隙，若到達本節(jié)點應(yīng)答時隙則跳轉(zhuǎn)至步驟402，否則等待；

步驟402，在本節(jié)點應(yīng)答時隙內(nèi)，所述網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的各個節(jié)點分別逐級將本節(jié)點的應(yīng)答數(shù)據(jù)報文上報至本節(jié)點的上級節(jié)點，直至將所述應(yīng)答數(shù)據(jù)報文上報至所述主節(jié)點。

具體而言，上述方法中，各個節(jié)點的短地址根據(jù)如下規(guī)則確定：主節(jié)點的短地址固定，從節(jié)點的短地址在本節(jié)點所處層級對應(yīng)的短地址范圍內(nèi)，根據(jù)本節(jié)點的入網(wǎng)時間確定。節(jié)點所處層級越低，節(jié)點短地址越?。还?jié)點入網(wǎng)時間越遲，節(jié)點短地址越小。

進一步，上述方法中，節(jié)點的所述應(yīng)答時隙，從本節(jié)點接收到所述數(shù)據(jù)采集指令開始計算，每經(jīng)過一個應(yīng)答時隙周期到達一個應(yīng)答時隙，每一個應(yīng)答時隙的時隙長度為：應(yīng)答數(shù)據(jù)報文長度/plc波特率+報文傳輸間隔時間；應(yīng)答數(shù)據(jù)報文長度固定，因而時隙長度也固定；

所述應(yīng)答時隙周期的計算方法如下：

應(yīng)答時隙周期＝數(shù)據(jù)采集指令發(fā)送時間+電表處理時間+電表數(shù)據(jù)采集時間+電表數(shù)據(jù)傳輸間隔時間+應(yīng)答等待時間；

其中，所述數(shù)據(jù)采集指令發(fā)送時間＝數(shù)據(jù)采集指令長度*(8個數(shù)據(jù)位+起始位+奇偶校驗位+停止位+間隔時長)/uart波特率；

所述電表數(shù)據(jù)采集時間＝電表數(shù)據(jù)長度*(8個數(shù)據(jù)位+起始位+奇偶校驗位+停止位+間隔時長)/uart波特率；

所述應(yīng)答等待時間＝(應(yīng)答數(shù)據(jù)報文長度/plc波特率+報文傳輸間隔時間)*(本節(jié)點短地址-最小短地址)。如果連接不同接入節(jié)點的從節(jié)點之間無法直接通信(超出各自載波信號的傳輸范圍，無法直接收到有效的載波信號)，那么，這里的最小短地址應(yīng)當是與本節(jié)點能夠直接通信的從節(jié)點(即相鄰節(jié)點)中的最小短地址。

其次，為實現(xiàn)上述目的，還提出一種基于電力線載波通信技術(shù)的用電信息傳輸系統(tǒng)，包括：主節(jié)點、至少一個從節(jié)點和至少一個電表。所述從節(jié)點與所述主節(jié)點之間由電力線通信連接，所述從節(jié)點與其下級從節(jié)點之間由電力線通信連接，所述從節(jié)點與電表之間通過urat通信接口連接：

所述主節(jié)點，用于根據(jù)待入網(wǎng)從節(jié)點的入網(wǎng)申請進行組網(wǎng)(組網(wǎng)的具體過程參見步驟101至步驟105)；在組網(wǎng)完成后，根據(jù)組網(wǎng)生成的路由表，向網(wǎng)絡(luò)中的從節(jié)點廣播數(shù)據(jù)采集指令(廣播的具體步驟參見步驟201至步驟202)；接收所述從節(jié)點上報的應(yīng)答數(shù)據(jù)報文；

所述從節(jié)點，用于發(fā)送入網(wǎng)申請；完成組網(wǎng)后(組網(wǎng)的具體過程參見步驟101至步驟105)，接收所述主節(jié)點廣播的數(shù)據(jù)采集指令；響應(yīng)所述數(shù)據(jù)采集指令，或根據(jù)所述路由表將所述數(shù)據(jù)采集指令逐級轉(zhuǎn)發(fā)至相應(yīng)的下級從節(jié)點；根據(jù)所述數(shù)據(jù)采集指令采集數(shù)據(jù)，或接收下級從節(jié)點上報的數(shù)據(jù)；緩存所述數(shù)據(jù)；計算本節(jié)點應(yīng)答時隙；將本節(jié)點緩存的數(shù)據(jù)打包為應(yīng)答數(shù)據(jù)報文；在本節(jié)點應(yīng)答時隙內(nèi)逐級上報所述應(yīng)答數(shù)據(jù)報文(打包、上報所述數(shù)據(jù)的具體過程參見步驟401至步驟402)。

進一步，上述系統(tǒng)中，針對電網(wǎng)的每一個低壓臺變電力線均可設(shè)置一個所述主節(jié)點。

進一步，上述系統(tǒng)中，所述電表可為單相電表或多相電表，所述從節(jié)點因此對應(yīng)選擇為單相從節(jié)點或多相從節(jié)點；所述單相從節(jié)點與所述單相電表連接，所述多相從節(jié)點與所述多相電表連接。

更進一步，上述系統(tǒng)中的主節(jié)點內(nèi)設(shè)有路由表存儲單元。所述路由表存儲單元存儲的數(shù)據(jù)包括：每個從節(jié)點的短地址、直接通過主節(jié)點接入的從節(jié)點、層級、各層級對應(yīng)的從節(jié)點數(shù)量、各層級對應(yīng)的短地址范圍。

同時，上述系統(tǒng)中的從節(jié)點內(nèi)設(shè)有相鄰節(jié)點信息存儲單元，所述相鄰節(jié)點信息存儲單元存儲的數(shù)據(jù)包括：與本節(jié)點直接通信的全部從節(jié)點或主節(jié)點的短地址，以及與本節(jié)點直接通信的全部從節(jié)點或主節(jié)點所對應(yīng)的層級。這里，與本節(jié)點直接通信的全部從節(jié)點或主節(jié)點包括在本節(jié)點載波信號通信范圍內(nèi)能夠相互直接通信的屬于同一層級的從節(jié)點，或以本節(jié)點為接入節(jié)點下一層級的從節(jié)點。

有益效果

本發(fā)明在組網(wǎng)過程中為電力線載波通信網(wǎng)絡(luò)中的每一個節(jié)點分配一個唯一的短地址，根據(jù)短地址確認每個節(jié)點的應(yīng)答時隙，各節(jié)點自動在其自己的應(yīng)答時隙內(nèi)上報本節(jié)點內(nèi)的應(yīng)答數(shù)據(jù)報文。區(qū)別于傳統(tǒng)監(jiān)聽或其他方式，本方法無需增加額外的控制或監(jiān)聽步驟，即可有效解決電力線載波通信中的沖突問題。

同時，由于電力線載波通信信號的傳輸距離受限，本發(fā)明利用這一特征，無法直接通信的從節(jié)點之間，可以根據(jù)各自計算出的應(yīng)答時隙，在同一時刻(同一應(yīng)答時隙內(nèi))分別各自上報自己的應(yīng)答數(shù)據(jù)報文。在解決電力線載波通信沖突問題的同時，對時隙進行復(fù)用，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男省?/p>

進一步，本發(fā)明中的所有電表在收到與其連接的從節(jié)點的數(shù)據(jù)采集指令后，同時將其采集的用電信息通過uart接口上傳至對應(yīng)從節(jié)點，所有從節(jié)點均同步緩存本節(jié)點采集到的數(shù)據(jù)以及從其下級從節(jié)點處讀取到的中繼數(shù)據(jù)。在本節(jié)點應(yīng)答時隙到來之前，所有節(jié)點均已將需要上報的數(shù)據(jù)緩存、打包完畢，形成了本節(jié)點的應(yīng)答數(shù)據(jù)報文。等到達本節(jié)點的應(yīng)答時隙后，直接上報本節(jié)點的應(yīng)答數(shù)據(jù)報文。因此，本發(fā)明可以對數(shù)據(jù)的采集過程進行壓縮，使得同一時隙下完成對多組電表的數(shù)據(jù)采集。進一步提高了用電信息數(shù)據(jù)的傳輸效率。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。

附圖說明

附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，并與本發(fā)明的實施例一起，用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1為根據(jù)本發(fā)明的用電信息傳輸流程圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明的電力線主從節(jié)點網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系示意圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明的電力線主從節(jié)點網(wǎng)絡(luò)拓撲邏輯結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為根據(jù)本發(fā)明所述用電信息傳輸系統(tǒng)中任一節(jié)點的電路結(jié)構(gòu)框圖；

圖5為根據(jù)本發(fā)明的某一層級廣播數(shù)據(jù)采集指令并采集電能表數(shù)據(jù)的時序示意圖

圖6為根據(jù)本發(fā)明不同層級間轉(zhuǎn)發(fā)所述用電信息采集指令的時序示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，應(yīng)當理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

參照圖1所示步驟，本發(fā)明中傳輸用電信息按照如下4步進行：

第一步，組網(wǎng)：主節(jié)點廣播網(wǎng)絡(luò)節(jié)點信息，待入網(wǎng)從節(jié)點發(fā)送入網(wǎng)申請，主節(jié)點響應(yīng)所述入網(wǎng)申請，生成所述待入網(wǎng)從節(jié)點的入網(wǎng)應(yīng)答報文，并更新網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各節(jié)點的路由表，完成組網(wǎng)。

具體的，組網(wǎng)的具體步驟流程如下：

步驟101，主節(jié)點確定本網(wǎng)絡(luò)mac地址表，并逐級向各層級從節(jié)點廣播網(wǎng)絡(luò)節(jié)點信息，所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點信息包括：網(wǎng)絡(luò)id、節(jié)點短地址、層級、各層級對應(yīng)的短地址范圍；

步驟102，待入網(wǎng)從節(jié)點向其接入的從節(jié)點或直接向主節(jié)點發(fā)送入網(wǎng)申請，所述從節(jié)點在其應(yīng)答時隙內(nèi)逐級向上級節(jié)點報告所述入網(wǎng)申請，所述入網(wǎng)申請包括：待入網(wǎng)節(jié)點的mac地址、接入節(jié)點的短地址；這里的上級節(jié)點包括主節(jié)點或?qū)蛹壐哂诒竟?jié)點的從節(jié)點；

步驟103，主節(jié)點響應(yīng)所述入網(wǎng)申請，判斷待入網(wǎng)節(jié)點的mac地址是否符合本網(wǎng)絡(luò)mac地址表，若符合則為所述待入網(wǎng)節(jié)點分配短地址、層級，生成該待入網(wǎng)從節(jié)點的入網(wǎng)應(yīng)答報文，并逐級向各層級從節(jié)點廣播所述入網(wǎng)應(yīng)答報文；否則，拒絕所述入網(wǎng)申請；

這里，短地址按照如下規(guī)則確定：首先，固定主節(jié)點的短地址。在對從節(jié)點進行短地址分配時,需根據(jù)節(jié)點所處層級，在本節(jié)點所處層級對應(yīng)的短地址范圍內(nèi)，根據(jù)本節(jié)點的入網(wǎng)時間確定。具體而言，節(jié)點所處層級越低，節(jié)點短地址越?。还?jié)點入網(wǎng)時間越遲，分配的短地址越小。步驟104，所述網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的各個從節(jié)點接收所述入網(wǎng)應(yīng)答報文，根據(jù)所述入網(wǎng)應(yīng)答報文更新本節(jié)點的路由表，并逐級向本節(jié)點的下級從節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)所述入網(wǎng)應(yīng)答報文，直至所述待入網(wǎng)節(jié)點接收到所述入網(wǎng)應(yīng)答報文；

步驟105，所述待入網(wǎng)節(jié)點接收并存儲所述入網(wǎng)應(yīng)答報文；重復(fù)上述步驟101至105，直至入網(wǎng)等待時間t內(nèi)未收到新的入網(wǎng)申請，完成組網(wǎng)。應(yīng)當注意，廣播書及采集指令時，每個節(jié)點依舊還是按照其應(yīng)答時隙進行轉(zhuǎn)發(fā)的，因而不會產(chǎn)生數(shù)據(jù)沖突。

當組網(wǎng)完成后，主節(jié)點與任意從節(jié)點之間將會建立一條傳輸路徑，后續(xù)主節(jié)點要與某從節(jié)點進行數(shù)據(jù)交互時，即可通過一條傳輸路徑進行載波信息的中繼轉(zhuǎn)發(fā)。主節(jié)點會存儲所有與任節(jié)點之間的路由信息(具體包括從節(jié)點的短地址、直接路由節(jié)點、層級、層級從節(jié)點總數(shù)、層級短地址的起止、子節(jié)點總數(shù)、子節(jié)點短地址的起止等)，各從節(jié)點會存儲相鄰居節(jié)點的信息及中繼深度信息，主節(jié)點在該網(wǎng)絡(luò)中扮演路由管理、數(shù)據(jù)采集的角色。

第二步，廣播數(shù)據(jù)采集指令：主節(jié)點向網(wǎng)絡(luò)中的全部從節(jié)點逐級廣播數(shù)據(jù)采集指令。

具體的，參照圖5、圖6，廣播數(shù)據(jù)采集指令的具體步驟流程如下(圖中抄讀即抄讀系統(tǒng)中電表的數(shù)據(jù)，即數(shù)據(jù)采集)：

步驟201，主節(jié)點逐級向各層級從節(jié)點廣播所述數(shù)據(jù)采集指令；數(shù)據(jù)采集指令具體包括電能表的電參量、電能量等信息，還可以具體制定需要采集數(shù)據(jù)的電能表；

步驟202，各個從節(jié)點接收所述數(shù)據(jù)采集指令，并逐級向本節(jié)點的下級從節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)所述數(shù)據(jù)采集指令，直至所述數(shù)據(jù)采集指令所針對的從節(jié)點接收到所述數(shù)據(jù)采集指令。

第三步，響應(yīng)數(shù)據(jù)采集指令：接收所述數(shù)據(jù)采集指令的各個從節(jié)點均分別按照如下步驟響應(yīng)所述數(shù)據(jù)采集指令：解析所述數(shù)據(jù)采集指令，根據(jù)所述數(shù)據(jù)采集指令采集相應(yīng)數(shù)據(jù)或讀取本節(jié)點的下級從節(jié)點的相應(yīng)數(shù)據(jù)，緩存所述數(shù)據(jù)，計算本節(jié)點應(yīng)答時隙。

第四步，上報數(shù)據(jù)：所述網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的各個節(jié)點，在本節(jié)點應(yīng)答時隙內(nèi)，分別將本節(jié)點緩存的所述數(shù)據(jù)打包并上報。

具體的，參照圖5，上報數(shù)據(jù)的具體步驟流程如下(圖中抄讀即抄讀系統(tǒng)中電表的數(shù)據(jù)，即數(shù)據(jù)采集)：

步驟401，所述網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的各個節(jié)點將本節(jié)點緩存的數(shù)據(jù)打包為應(yīng)答數(shù)據(jù)報文，判斷是否到達本節(jié)點應(yīng)答時隙，若到達本節(jié)點應(yīng)答時隙則跳轉(zhuǎn)至步驟402，否則等待；

步驟402，在本節(jié)點應(yīng)答時隙內(nèi)，所述網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的各個節(jié)點分別逐級將本節(jié)點的應(yīng)答數(shù)據(jù)報文上報至本節(jié)點的上級節(jié)點，直至將所述應(yīng)答數(shù)據(jù)報文上報至所述主節(jié)點。

進一步地，上述節(jié)點的應(yīng)答時隙出現(xiàn)的時間存在周期性的規(guī)律：從本節(jié)點接收到所述數(shù)據(jù)采集指令開始計算，每經(jīng)過一個應(yīng)答時隙周期到達一個應(yīng)答時隙。每一個應(yīng)答時隙的時隙長度為：應(yīng)答數(shù)據(jù)報文長度/plc波特率+10ms的報文傳輸間隔時間；應(yīng)答數(shù)據(jù)報文長度固定，因而時隙長度也固定；

所述應(yīng)答時隙周期的計算方法如下：

應(yīng)答時隙周期＝數(shù)據(jù)采集指令發(fā)送時間+10ms的電表處理時間+電表數(shù)據(jù)采集時間+10ms的電表數(shù)據(jù)傳輸間隔時間+應(yīng)答等待時間；

其中，所述數(shù)據(jù)采集指令發(fā)送時間＝數(shù)據(jù)采集指令長度*(8個數(shù)據(jù)位+起始位+奇偶校驗位+停止位+間隔時長)/uart波特率；

所述電表數(shù)據(jù)采集時間＝電表數(shù)據(jù)長度*(8個數(shù)據(jù)位+起始位+奇偶校驗位+停止位+間隔時長)/uart波特率；

所述應(yīng)答等待時間＝(應(yīng)答數(shù)據(jù)報文長度/plc波特率+10ms的報文傳輸間隔時間)*(本節(jié)點短地址-最小短地址)。如果連接不同接入節(jié)點的從節(jié)點之間無法直接通信(超出各自載波信號的傳輸范圍，無法直接收到有效的載波信號)，那么，這里的最小短地址應(yīng)當是與本節(jié)點能夠直接通信的從節(jié)點(即相鄰節(jié)點)中的最小短地址。由于每一個節(jié)點均分配有一個唯一的短地址，因此上述基于短地址計算應(yīng)答時隙的方法可以適用于系統(tǒng)中各個層級的全部節(jié)點，而不至于產(chǎn)生時隙上的沖突。這使得原本需要多次的載波點名命令下發(fā)的，合并成只需要一次命令交互即可，從而大大節(jié)約的抄讀時間。

這樣，主節(jié)點發(fā)出一條廣播數(shù)據(jù)采集的命令后，所有收到廣播數(shù)據(jù)采集的從節(jié)點，即可通過uart接口向電能表轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)采集命令，uart將應(yīng)答給從節(jié)點相關(guān)數(shù)據(jù)。即，在這一時刻內(nèi)，所有廣播收到主節(jié)點數(shù)據(jù)采集命令的從節(jié)點均并行的通過各自的uart接口完成對電能表的數(shù)據(jù)采集，并存儲在從節(jié)點的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)內(nèi)。電表數(shù)據(jù)采集由原先的逐一單獨采集更改為并行的同步采集，大大壓縮了從節(jié)點與電能表之間因為低速的uart接口無法迅速上報數(shù)據(jù)而帶來的等待時間。使得原本需要多次的載波點名命令下發(fā)的，合并成只需要一次命令交互即可，從而大大節(jié)約的抄讀時間。然后各從節(jié)點通過主節(jié)點分配的的短地址，計算出各從節(jié)點通過電力線載波信道發(fā)送應(yīng)答數(shù)據(jù)報文的時隙。由于各從節(jié)點時隙分配上執(zhí)行統(tǒng)一方法，所有從節(jié)點在應(yīng)答時，在其應(yīng)答時隙內(nèi)均可獨立占用全部的電力線載波信道，從而避免信道沖突，保障通信成功率，提高通信效率。

上述用電信息傳輸方法可應(yīng)用于現(xiàn)有的如圖2所示的電力線載波通信系統(tǒng)中。

系統(tǒng)包括主節(jié)點、至少一個從節(jié)點和至少一個電表。從節(jié)點與所述主節(jié)點之間由電力線通信連接，所述從節(jié)點與其下級從節(jié)點之間由電力線通信連接，所述從節(jié)點與電表之間通過urat通信接口連接：

所述主節(jié)點，用于根據(jù)待入網(wǎng)從節(jié)點的入網(wǎng)申請進行組網(wǎng)(組網(wǎng)的具體過程參見步驟101至步驟105)；在組網(wǎng)完成后，根據(jù)組網(wǎng)生成的路由表，向網(wǎng)絡(luò)中的從節(jié)點廣播數(shù)據(jù)采集指令(廣播的具體步驟參見步驟201至步驟202)；接收所述從節(jié)點上報的應(yīng)答數(shù)據(jù)報文；

所述從節(jié)點，用于發(fā)送入網(wǎng)申請；完成組網(wǎng)后(組網(wǎng)的具體過程參見步驟101至步驟105)，接收所述主節(jié)點廣播的數(shù)據(jù)采集指令；響應(yīng)所述數(shù)據(jù)采集指令，或根據(jù)所述路由表將所述數(shù)據(jù)采集指令逐級轉(zhuǎn)發(fā)至相應(yīng)的下級從節(jié)點；根據(jù)所述數(shù)據(jù)采集指令采集數(shù)據(jù)，或接收下級從節(jié)點上報的數(shù)據(jù)；緩存所述數(shù)據(jù)；計算本節(jié)點應(yīng)答時隙；將本節(jié)點緩存的數(shù)據(jù)打包為應(yīng)答數(shù)據(jù)報文；在本節(jié)點應(yīng)答時隙內(nèi)逐級上報所述應(yīng)答數(shù)據(jù)報文(打包、上報所述數(shù)據(jù)的具體過程參見步驟401至步驟402)。

考慮到電力線載波通信有一定的傳輸距離的限制，因此，上述系統(tǒng)中，針對電網(wǎng)的每一個低壓臺變電力線均可設(shè)置一個所述主節(jié)點。

根據(jù)電表位置，若兩個從節(jié)點之間的距離超過電力線載波通信信號的傳輸距離，則可增設(shè)用于中繼轉(zhuǎn)發(fā)的從節(jié)點(路由節(jié)點)，以解決傳輸距離。具體的主從節(jié)點網(wǎng)絡(luò)拓撲邏輯結(jié)構(gòu)可參照圖3。以圖示節(jié)點為例，2、6、7、8四個從節(jié)點之間的距離均在傳輸距離之內(nèi)，因而它們可以直接通信。但是他們與從節(jié)點3、4或5相距較遠，或無電力線連通，因而，將從節(jié)點2作為從節(jié)點6、7、8的接入節(jié)點，與從節(jié)點6、7、8相關(guān)的數(shù)據(jù)信號將通過從節(jié)點2進行中繼轉(zhuǎn)發(fā)。

即，在同一低壓供電網(wǎng)絡(luò)內(nèi)設(shè)置主節(jié)點和路由節(jié)點，在路由節(jié)點傳輸范圍內(nèi)還設(shè)有若干并接在同一電力線上的從節(jié)點；主節(jié)點與各路由節(jié)點及從節(jié)點呈串接中繼關(guān)系且相鄰主節(jié)點或路由節(jié)點均工作在各自載波信號傳輸范圍內(nèi)。

主節(jié)點向路由節(jié)點發(fā)送信息、路由節(jié)點向相鄰的更遠端路由節(jié)點發(fā)送信息，路由節(jié)點同時還向在自己傳輸范圍內(nèi)的從節(jié)點發(fā)送信息。這幾種發(fā)送信息的方式構(gòu)成下行數(shù)據(jù)傳輸。與之相應(yīng)，從節(jié)點向路由節(jié)點發(fā)送信息、路由節(jié)點向相鄰的更近端路由節(jié)點發(fā)送信息或路由節(jié)點向主節(jié)點發(fā)送信息構(gòu)成上行數(shù)據(jù)傳輸。

本實施例中的每個路由節(jié)點(從節(jié)點)均具備接收、數(shù)據(jù)存儲、轉(zhuǎn)發(fā)的功能。并明確定義主節(jié)點向路由節(jié)點發(fā)送信息、路由節(jié)點向相鄰的更遠端路由節(jié)點發(fā)送信息或路由節(jié)點向在自己傳輸范圍內(nèi)的從節(jié)點發(fā)送信息的下行數(shù)據(jù)傳輸方法；以及從節(jié)點向路由節(jié)點發(fā)送信息、路由節(jié)點向相鄰的更近端路由節(jié)點發(fā)送信息或路由節(jié)點向主節(jié)點發(fā)送信息的上行數(shù)據(jù)傳輸方法。因而使得全雙工通信擴展了傳輸范圍，能夠?qū)崿F(xiàn)更遠距離、更大范圍的傳輸。

上述的系統(tǒng)中，電表可為單相電表或多相電表，因此，從節(jié)點也需要對應(yīng)選擇為單相從節(jié)點或多相從節(jié)點：單相從節(jié)點與單相電表連接，多相從節(jié)點與多相電表連接。

節(jié)點的電路結(jié)構(gòu)可參照圖4。

系統(tǒng)中，主節(jié)點內(nèi)的存儲電路具體為路由表存儲單元。所述路由表存儲單元存儲的數(shù)據(jù)包括：每個從節(jié)點的短地址、直接通過主節(jié)點接入的從節(jié)點、層級、各層級對應(yīng)的從節(jié)點數(shù)量、各層級對應(yīng)的短地址范圍。

同時，系統(tǒng)中從節(jié)點內(nèi)的存儲電路，具體選擇為相鄰節(jié)點信息存儲單元。所述相鄰節(jié)點信息存儲單元存儲的數(shù)據(jù)包括：與本節(jié)點直接通信的全部從節(jié)點或主節(jié)點的短地址，以及與本節(jié)點直接通信的全部從節(jié)點或主節(jié)點所對應(yīng)的層級。這里，與本節(jié)點直接通信的全部從節(jié)點或主節(jié)點包括在本節(jié)點載波信號通信范圍內(nèi)能夠相互直接通信的屬于同一層級的從節(jié)點，或以本節(jié)點為接入節(jié)點下一層級的從節(jié)點。

具體到本實施例中，本實施例所提供的電力線載波通信系統(tǒng)中，所有主從節(jié)點均在同一低壓臺變供電范圍，主節(jié)點負責對各節(jié)點進行數(shù)據(jù)采集，所有節(jié)點初始時均有一個6字節(jié)的mac地址，該地址在該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)是唯一的，與主節(jié)點分配的短地址一一對應(yīng)。入網(wǎng)時，從節(jié)點以mac地址申請入網(wǎng)，由主節(jié)點根據(jù)從節(jié)點的入網(wǎng)順序分配短地址，數(shù)值按照節(jié)點所處層級及接入時間進行分配。主節(jié)點的短地址固定為1，從節(jié)點的短地址由2開始分配。在該網(wǎng)絡(luò)中最多支持1023個從節(jié)點和最大15級的中繼深度。

由于低壓臺變供電力線是一個非理想的通信信道，其對載波通信信號具有大衰減及強干擾的特性，導致利用電力線點對點載波通信的距離比較近，而低壓臺變的供電網(wǎng)絡(luò)半徑及供電網(wǎng)絡(luò)拓撲又特別復(fù)雜，因此為了保證在一個低壓臺變供電網(wǎng)絡(luò)內(nèi)一個主節(jié)點可與其他所有的從節(jié)點進行有效的數(shù)據(jù)通信，那么就需要主節(jié)點與所有從節(jié)點能夠組成一個多跳的通信網(wǎng)絡(luò)，利用從節(jié)點路由中繼轉(zhuǎn)發(fā)的能力，實現(xiàn)主節(jié)點與某個從節(jié)點通信時可通過多個從節(jié)點跨越多個網(wǎng)絡(luò)拓撲邏輯結(jié)構(gòu)中的層級進行信息的路由中繼傳輸，從而在同一個低壓供電網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，實現(xiàn)主節(jié)點與任意從節(jié)點進行數(shù)據(jù)通信。

本發(fā)明技術(shù)方案的優(yōu)點主要體現(xiàn)在：在組網(wǎng)過程中由主節(jié)點對所有從節(jié)點分配短地址，然后主節(jié)點通過廣播抄讀，再由各從節(jié)點根據(jù)短地址自動選擇規(guī)劃應(yīng)答時隙進行數(shù)據(jù)應(yīng)答傳輸。各從節(jié)點在應(yīng)答時隙到來之前，提前將低速交互數(shù)據(jù)(通過uart接口獲得的電表數(shù)據(jù))進行緩存，有效利用帶寬，避免因為電力線上的沖突造成通信失效或因載波虛擬監(jiān)聽所帶來的時間延時占用，從而大大提高在用電信息采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集效率。本發(fā)明提供的方法通過從節(jié)點自動分配輸時隙和提前將低速交互數(shù)據(jù)緩存的方法，降低沖突，提高總線帶寬，從而提高現(xiàn)有寬帶電力線載波在用電信息采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集效率。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。