本發(fā)明涉及儲能系統(tǒng)中的編碼、譯碼或代碼轉(zhuǎn)換，具體而言，涉及一種基于fpga技術(shù)的光纖通信系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、目前，數(shù)字能量交換系統(tǒng)dess作為實(shí)現(xiàn)能量數(shù)字化和高效管理的核心裝置，在能源領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。然而，現(xiàn)有的dess系統(tǒng)在通信方面存在顯著不足。

2、具體表現(xiàn)在：一)由于dess系統(tǒng)中的數(shù)字能量交換機(jī)和數(shù)字能量適配器之間通常采用rs485半雙工通信方式。這種通信方式存在諸多限制，如數(shù)據(jù)傳輸速率較低，難以應(yīng)對日益增長的大量數(shù)據(jù)傳輸需求。在實(shí)時性方面表現(xiàn)不佳，由于半雙工特性和有限的通信速率，數(shù)據(jù)更新和傳輸存在明顯延遲，無法滿足能源管理系統(tǒng)對儲能模塊的快速響應(yīng)和精確控制的要求。

3、二)在dess的電池動態(tài)重構(gòu)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中，電磁干擾特別嚴(yán)重，rs485通信的電信號容易受到干擾，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸錯誤，進(jìn)而影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行和決策判。這不僅降低了dess系統(tǒng)的性能和效率，還增加了系統(tǒng)的維護(hù)成本和運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，限制了其在更多關(guān)鍵領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展。

4、尤其是，a.通信基站、數(shù)據(jù)機(jī)房等需要確保不間斷的穩(wěn)定供電，對電源系統(tǒng)的可靠性和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時性要求極高?，F(xiàn)有的dess系統(tǒng)通信方式無法滿足這些關(guān)鍵設(shè)施對高速、穩(wěn)定和抗干擾通信的需求。

5、b.在電廠、集中式/分布式可再生能源發(fā)電場站需要高效的能源管理和調(diào)配，以實(shí)現(xiàn)能源的最大利用和穩(wěn)定供應(yīng)。原有的通信方式在數(shù)據(jù)傳輸速率和實(shí)時性上的不足，限制了能源的優(yōu)化調(diào)度。

6、c.建筑、社區(qū)、家庭等儲能系統(tǒng)需要更智能、便捷和可靠的能源管理，以降低能源成本和提高使用效率。當(dāng)前的通信方式無法提供及時準(zhǔn)確的能源數(shù)據(jù)，影響了用戶體驗(yàn)和系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行。

7、d.風(fēng)光-儲-充微電網(wǎng)以及直流配網(wǎng)系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)多種能源的協(xié)同和優(yōu)化配置，對通信的實(shí)時性、穩(wěn)定性和抗干擾能力有嚴(yán)格要求?，F(xiàn)有的通信方式難以滿足這些復(fù)雜系統(tǒng)的需求。

8、e.電池網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺需要精確和高速的數(shù)據(jù)傳輸，以支持科研和實(shí)驗(yàn)工作。傳統(tǒng)的通信方式在數(shù)據(jù)精度和傳輸速度上存在不足，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果和研究進(jìn)展。

9、此外，現(xiàn)有技術(shù)中，通過數(shù)字能量交換機(jī)和數(shù)字能量適配器來進(jìn)行儲能管控，但是由于現(xiàn)有的數(shù)字能量交換機(jī)和數(shù)字能量適配器僅依靠cpu來直接處理通信，這導(dǎo)致cpu資源被大量占用，極大地限制了其處理其他關(guān)鍵的系統(tǒng)任務(wù)的能力，進(jìn)而影響系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率。故而，研究如何提高dess通信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸速率和數(shù)據(jù)傳輸?shù)木珳?zhǔn)度的同時，降低電磁干擾對系統(tǒng)的影響，并提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，具有重要意義。

10、在專利cn115001139a中，提及一種級聯(lián)儲能系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)用于級聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的儲能系統(tǒng)的控制，所述的級聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的儲能系統(tǒng)的每一級聯(lián)的儲能子系統(tǒng)配置電池簇單元和pcs單元，每個電池簇單元包括多個電池pack設(shè)備，多個級聯(lián)儲能子系統(tǒng)級聯(lián)后形成級聯(lián)儲能系統(tǒng)；所述的控制系統(tǒng)包括多個子控制系統(tǒng)，多個子控制系統(tǒng)分級控制，每一級子控制系統(tǒng)獨(dú)立控制本級的設(shè)備并通過通訊方式與上下級控制系統(tǒng)連接；擴(kuò)展后子控制系統(tǒng)不影響原控制系統(tǒng)的配置，不影響原控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性；若某一級子控制系統(tǒng)故障后可自動旁路退出，不影響其它子控制系統(tǒng)的運(yùn)行，直至旁路的子控制系統(tǒng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的閾值后，整個儲能系統(tǒng)退出運(yùn)行，能夠?qū)崿F(xiàn)不同子控制系統(tǒng)的故障退出，但是并未提高系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)的傳輸速率和傳輸精準(zhǔn)度，另外，該系統(tǒng)采用剛性連接的方式，使得系統(tǒng)內(nèi)能量的調(diào)度靈活性較差，未能夠有效的解決子系統(tǒng)中各電池之間所具有的差異的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種基于fpga技術(shù)的光纖通信系統(tǒng)及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的dess系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸速率較低、傳輸精準(zhǔn)度較差；dess電池動態(tài)重構(gòu)的應(yīng)用環(huán)境受電磁干擾嚴(yán)重；以及現(xiàn)有儲能系統(tǒng)中cpu負(fù)擔(dān)過重，系統(tǒng)運(yùn)行效率較低的問題；以此達(dá)到優(yōu)化dess系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，提升dess系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸效率，提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸精準(zhǔn)度，增強(qiáng)dess系統(tǒng)的運(yùn)行安全性，減小系統(tǒng)所在環(huán)境中的電磁干擾對系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊懀岣呦到y(tǒng)的可靠性，降低系統(tǒng)運(yùn)行的成本。減輕系統(tǒng)內(nèi)cpu的負(fù)擔(dān)，極大程度的提升系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

3、本發(fā)明涉及的一種基于fpga技術(shù)的光纖通信系統(tǒng)及方法，所述一種基于fpga技術(shù)的光纖通信系統(tǒng)，包括儲能變流器pcs、數(shù)字能量適配器、數(shù)字能量交換機(jī)、數(shù)字能量集線器；儲能變流器pcs一端與電網(wǎng)連接，另一端通過數(shù)字能量適配器與數(shù)字能量網(wǎng)卡連接；數(shù)字能量網(wǎng)卡與能量組件一一對應(yīng)連接，數(shù)字能量適配器與數(shù)字能量交換機(jī)之間通過光纖通信連接，數(shù)字能量交換機(jī)通過數(shù)字能量集線器與數(shù)字能量網(wǎng)卡通信連接；數(shù)字能量網(wǎng)卡與數(shù)字能量適配器電連接，數(shù)字能量適配器、數(shù)字能量交換機(jī)內(nèi)均設(shè)置fpga芯片，用于在fpga芯片的作用下，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的快速響應(yīng)處理，并精準(zhǔn)的控制能量組件的接入或隔離。

4、進(jìn)一步，fpga芯片包括發(fā)送處理邏輯模塊、接收處理邏輯模塊；發(fā)送處理邏輯模塊與光纖發(fā)送器件連接，接收處理邏輯模塊與光纖接收器件連接。

5、進(jìn)一步，fpga芯片還包括交換機(jī)fpga、適配器fpga；交換機(jī)fpga設(shè)置在數(shù)字能量交換機(jī)中，適配器fpga設(shè)置在數(shù)字能量適配器中，交換機(jī)fpga的光纖發(fā)送器件與適配器fpga的光纖接收器件通過光纖通信連接，交換機(jī)fpga的光纖接收器件與適配器fpga的光纖發(fā)送器件通過光纖通信連接。

6、進(jìn)一步，fpga芯片通過數(shù)據(jù)地址總線與數(shù)字能量交換機(jī)或數(shù)字能量適配器內(nèi)組件連接。

7、進(jìn)一步，數(shù)字能量交換機(jī)包括交換機(jī)cpu，交換機(jī)fpga通過數(shù)據(jù)地址總線與交換機(jī)cpu連接；數(shù)字能量適配器包括適配器cpu，適配器fpga通過數(shù)據(jù)地址總線與適配器cpu連接。

8、進(jìn)一步，fpga芯片還包括數(shù)據(jù)緩存區(qū)，數(shù)據(jù)緩存區(qū)分別與發(fā)送處理邏輯模塊、接收處理邏輯模塊連接，數(shù)據(jù)緩存區(qū)通過數(shù)據(jù)地址總線與交換機(jī)cpu或適配器cpu連接。

9、進(jìn)一步，發(fā)送處理邏輯模塊包括發(fā)送組幀處理模塊、編碼模塊、并串轉(zhuǎn)換模塊；發(fā)送組幀處理模塊與數(shù)據(jù)緩存區(qū)連接，發(fā)送組幀處理模塊依次通過編碼模塊、并串轉(zhuǎn)換模塊與光纖發(fā)送器件連接。

10、進(jìn)一步，接收處理邏輯模塊包括接收解析處理模塊、解碼模塊、串并轉(zhuǎn)換模塊；光纖接收器件一端與光纖連接，光纖接收器件另一端依次通過串并轉(zhuǎn)換模塊、解碼模塊、接收解析處理模塊與數(shù)據(jù)緩存區(qū)連接。

11、進(jìn)一步，編碼模塊和解碼模塊均采用8b/10b的數(shù)據(jù)編碼方式。

12、一種基于fpga技術(shù)的光纖通信的方法，所述方法應(yīng)用于所述的一種基于fpga技術(shù)的光纖通信系統(tǒng)，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

13、步驟一、構(gòu)建通信硬件平臺：將fpga芯片分別設(shè)置在數(shù)字能量交換機(jī)、數(shù)字能量適配器中；

14、步驟二、軟件設(shè)置：開發(fā)基于fpga芯片的通信控制程序；

15、步驟三、協(xié)議設(shè)置：采用基于dess系統(tǒng)的自有通信協(xié)議，設(shè)置協(xié)議對應(yīng)的數(shù)據(jù)幀格式；

16、步驟四、運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。

17、相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的一種基于fpga技術(shù)的光纖通信系統(tǒng)及方法，具有以下有益效果：

18、通過所述系統(tǒng)的設(shè)置，能夠優(yōu)化dess系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，提升dess系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸效率，提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸精準(zhǔn)度，增強(qiáng)dess系統(tǒng)的運(yùn)行安全性，減小系統(tǒng)所在環(huán)境中的電磁干擾對系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊?，提高系統(tǒng)的可靠性，降低系統(tǒng)運(yùn)行的成本。通過所述方法的設(shè)置，有利于提高系統(tǒng)內(nèi)各組件之間數(shù)據(jù)的傳輸速率，避免傳輸過程中的延遲現(xiàn)象的發(fā)生。提高系統(tǒng)的抗干擾能力，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性。另外，本技術(shù)中，將基于fpga技術(shù)的光纖通信成功應(yīng)用于dess系統(tǒng)中，通過數(shù)字能量交換機(jī)和數(shù)字能量適配器之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼w系統(tǒng)集成，能夠極大程度減輕cpu負(fù)擔(dān)，提升系統(tǒng)效率。此外，本技術(shù)的系統(tǒng)引入fpga專門處理通信，通過fpga內(nèi)數(shù)據(jù)緩存區(qū)的設(shè)置，能夠極大程度解放cpu的負(fù)擔(dān)，使得cpu無需再花費(fèi)大量時間和精力處理復(fù)雜的通信協(xié)議。以便于使cpu能夠?qū)⒏嗟挠?jì)算資源集中于系統(tǒng)的其他重要任務(wù)，例如更復(fù)雜的能源調(diào)度算法優(yōu)化、系統(tǒng)狀態(tài)的深度監(jiān)測與分析、快速的故障診斷與應(yīng)急響應(yīng)等。通過這種資源的重新分配和優(yōu)化，整個系統(tǒng)的運(yùn)行效率得到了顯著提升，能夠更快速、更精準(zhǔn)地應(yīng)對各種能源管理和系統(tǒng)控制的需求，為實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的能源供應(yīng)提供了有力支持。