基于nfc的智能電網(wǎng)終端即插即用接入配電監(jiān)控網(wǎng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于智能電網(wǎng)終端即插即用領(lǐng)域，設(shè)及了 NFC技術(shù)，尤其設(shè)及了一種基于 NFC的智能電網(wǎng)終端即插即用接入配電監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著信息技術(shù)和傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的電力網(wǎng)與信息網(wǎng)不斷融合，逐漸 形成W能源合理交換為最終目的的智能電網(wǎng)。電力網(wǎng)和信息網(wǎng)緊密結(jié)合，具有雙向流動(dòng)性， 為形成高度自動(dòng)化和廣泛分布的能量交換奠定基礎(chǔ)。智能電網(wǎng)朝著分布式方向發(fā)展，具有 片內(nèi)信息采集和片間信息交流的微網(wǎng)成為智能電網(wǎng)發(fā)展的核屯、，而微網(wǎng)中的終端，尤其是 分布式電源平穩(wěn)接入配電網(wǎng)尤其需要通信技術(shù)和電力技術(shù)共同保證。電力網(wǎng)的通信監(jiān)控系 統(tǒng)可W對(duì)分布式電源接入過程的電壓和電力進(jìn)行監(jiān)控，調(diào)整其有功出力和無功出力，有利 于整個(gè)過程平滑穩(wěn)定。
[0003] 智能電網(wǎng)終端即插即用接入配電監(jiān)控網(wǎng)是未來智能電網(wǎng)發(fā)展的趨勢(shì)，目前無線智 能傳感器即插即用技術(shù)主要依據(jù)IE趾1451標(biāo)準(zhǔn)，通過標(biāo)準(zhǔn)無線接口如IE趾802.11， Bluetooth，Zi濁ee及化oWPAN等通信。W上無線接口主要是分配給傳感器不同的頻率信道， 將設(shè)備信息進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，形成設(shè)備的TEDS，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別和標(biāo)識(shí)設(shè)備，達(dá)到傳感器 即插即用的效果。
[0004] 目前智能電網(wǎng)終端即插即用接入配電監(jiān)控網(wǎng)存在一些難題，其中在通信技術(shù)方面 的主要包括W智能電表為代表的終端數(shù)量較多且較密集，僅依靠頻率來分配的信道數(shù)量有 限，無法滿足智能電網(wǎng)終端需求。另外，由于無線接口都暴露在開放空間中，存在著較大的 安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的無線智能傳感器即插即用技術(shù)無法滿足智能電網(wǎng)終端需求的 現(xiàn)狀，提出一種基于NFC技術(shù)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式的無線即插即用方法，可W提供給智能電網(wǎng)終端足 夠的無線接入接口，即插即用過程簡(jiǎn)單、接入速度快。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0006] -種基于NFC的智能電網(wǎng)終端即插即用接入配電監(jiān)控網(wǎng)方法，采用NFC點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信 模式，設(shè)計(jì)智能電網(wǎng)終端，終端類型包括智能電表、光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)、冷熱電聯(lián)供系 統(tǒng)、燃料電池 W及電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)，采用定期關(guān)聯(lián)匹配機(jī)制建立用于自動(dòng)識(shí)別和標(biāo)識(shí)智 能電網(wǎng)終端的傳感器電子數(shù)據(jù)表TEDS,包括下列幾個(gè)方面：
[0007] 1)監(jiān)控網(wǎng)接入點(diǎn)與終端分別都配備NFC標(biāo)簽，在未連接時(shí)，均處于NFC點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式 中的化巧et狀態(tài)；
[000引 2)在終端準(zhǔn)備接入監(jiān)控網(wǎng)接入點(diǎn)時(shí)，觸發(fā)接入監(jiān)控網(wǎng)應(yīng)用;終端檢測(cè)周圍NFC無線 電場(chǎng)，若檢測(cè)到其他NFC無線電場(chǎng)，則重復(fù)無線電場(chǎng)碰撞檢測(cè)；否則，將終端的NFC模塊切換 為主動(dòng)模式下的Initiator狀態(tài)；
[0009] 3)終端選用其全球唯一標(biāo)識(shí)UUID作為近場(chǎng)通信標(biāo)識(shí)NFCID3內(nèi)容，與監(jiān)控網(wǎng)接入點(diǎn) 的NFC模塊標(biāo)識(shí)唯一通信信道；監(jiān)控網(wǎng)接入點(diǎn)載入終端的Meta-T抓S Jransducer^annel TEDS 及 PHYTEDS ; Me ta-TEDS 主要包括 UUID、終端類型；TransducerChanne 1 TEDS 主要包括最 大數(shù)據(jù)率、響應(yīng)等待時(shí)間、最大重傳次數(shù)、最小傳輸延遲、數(shù)據(jù)傳輸周期;PHYTEDS主要包括 傳輸數(shù)據(jù)格式、物理單位、測(cè)量范圍；
[0010] 4)接入點(diǎn)保存終端網(wǎng)絡(luò)配置參數(shù)，開啟定期關(guān)聯(lián)匹配機(jī)制；終端發(fā)送監(jiān)控系統(tǒng)狀 態(tài)和測(cè)量數(shù)據(jù)，或終端接收監(jiān)控網(wǎng)更改終端狀態(tài)指令;設(shè)tc是關(guān)聯(lián)周期，ts是握手時(shí)限，ti 是最大重新接入時(shí)限，則定期關(guān)聯(lián)匹配機(jī)制如下：
[0011] A.在數(shù)據(jù)傳輸或監(jiān)測(cè)控制的情況中，終端與接入點(diǎn)保持著數(shù)據(jù)帖和控制帖傳輸， 每個(gè)NFC數(shù)據(jù)帖和控制帖中都包含NFCID3字段，也就是都包含終端的UUID，根據(jù)此UUID即可 判斷終端與接入點(diǎn)是否可W正常通信；
[0012] B.在空閑情況中，終端與接入點(diǎn)都切換至Target狀態(tài)，接入點(diǎn)每隔tc周期向終端 發(fā)送關(guān)聯(lián)握手帖，若終端在ts時(shí)間內(nèi)回復(fù)關(guān)聯(lián)握手帖，則終端與接入點(diǎn)連接正常；否則，超 過ts后接入點(diǎn)再次發(fā)送關(guān)聯(lián)握手帖，若累計(jì)發(fā)送有限次均失敗，則判斷終端與接入點(diǎn)斷開， 回收其網(wǎng)絡(luò)資源；
[OOK] C.在終端掉電或臨時(shí)移出接入點(diǎn)情況中，若終端在小于ti時(shí)間內(nèi)再次請(qǐng)求接入配 電監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，則無需再重新載入終端的TEDS,直接根據(jù)終端的UUID在接入點(diǎn)存儲(chǔ)的參數(shù)中 直接查找，進(jìn)行資源配置;若超出ti再次接入，則需重新載入;接入點(diǎn)在與終端斷開超過ti 時(shí)間后，清除存儲(chǔ)該終端的UUID、T邸S及其他信息。
[0014]本發(fā)明具有W下優(yōu)點(diǎn)：
[001引1)無線即插即用信道數(shù)量多。在本方法中，無線即插即用信道是由終端的UUID唯 一標(biāo)識(shí)的，與依據(jù)頻率區(qū)分通信信道相比，信道數(shù)量大大增加。
[0016] 2)在一定的物理空間內(nèi)，接入點(diǎn)密度極限值較大。決定接入點(diǎn)密度的是NFC標(biāo)簽設(shè) 置的間距，由于NFC技術(shù)在大于25cm距離外就無標(biāo)簽間電磁波互相干擾，因此可W相距較短 距離放置NFC標(biāo)簽，從而提高接入點(diǎn)密度。
[0017] 3)定期關(guān)聯(lián)匹配機(jī)制可W降低接入點(diǎn)和終端的通信功耗。由于采用定期關(guān)聯(lián)匹配 機(jī)制，接入點(diǎn)和終端在空閑期和不需傳送握手帖/回復(fù)握手帖時(shí)，均可W切換至Target狀 態(tài)，來節(jié)省功耗。
[0018] 4)終端在出現(xiàn)意外掉電重啟和臨時(shí)移出接入點(diǎn)后短時(shí)間內(nèi)再次接入，定期關(guān)聯(lián)匹 配機(jī)制可W保證快速接入。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 本發(fā)明參照IE趾1451.5標(biāo)準(zhǔn)，即無線通信與變送器電子數(shù)據(jù)表格(Wireless Communication Protocols and Transducer Electronic Data Sheets(TEDS)Formats)定 義了適用于智能電網(wǎng)終端的Me化-T抓S和IYansducerChanneI TEDS的內(nèi)容。將IE邸1451.5 標(biāo)準(zhǔn)中定義的TEDS進(jìn)行簡(jiǎn)化，并具體給出智能電網(wǎng)終端特有屬性內(nèi)容，下面首先給出各表 內(nèi)容。
[0020] 表1終端的Me化-T邸S內(nèi)容表
[0022]表2終端的TransducerQianneI TEDS內(nèi)容表
[0024] 表3終端的PHY TEDS內(nèi)容
[00%]表4終端類型枚舉量定義表
[0028]表5傳輸數(shù)據(jù)格式枚舉量

[0030]表6智能電表功率數(shù)據(jù)格式
[0033]表7智能電表電流數(shù)據(jù)格式

[0039]表10智能電表頻率數(shù)據(jù)格式
[0041 ]表1IDER模式數(shù)據(jù)格式
[0043] 首先對(duì)上述各表進(jìn)行說明。
[0044] 表1是終端的Meta-T抓S內(nèi)容表，定義了智能電網(wǎng)終端的基本內(nèi)容，用于注冊(cè)智能 終端。包括智能電網(wǎng)終端的監(jiān)控模塊的UUID，通過智能電網(wǎng)終端的監(jiān)控模塊生產(chǎn)地點(diǎn)經(jīng)締 度、時(shí)間來生成唯一的標(biāo)識(shí)符，從而保證其UUID的唯一性。終端類型字段是用來注冊(cè)該終端 屬于何種類型，具體定義見表4?？傮wTEDS校驗(yàn)和是Me化-T邸S所有內(nèi)容的校驗(yàn)和，用來檢驗(yàn) 傳輸過程中字段內(nèi)容是否有誤。
[0045] 表2是終端的化ansducer化annel TEDS內(nèi)容表。數(shù)據(jù)傳輸速率字段是指智能電網(wǎng) 終端在通信過程中數(shù)據(jù)傳輸速率，可W選擇的速率為10化pbs，21化pbs或424kpbs。響應(yīng)等 待時(shí)間字段是指一個(gè)數(shù)據(jù)包發(fā)送后最長(zhǎng)響應(yīng)等待時(shí)間，超出后則啟動(dòng)重傳機(jī)制，其單位為 毫秒。最大重傳次數(shù)是指對(duì)于每個(gè)數(shù)據(jù)包出發(fā)重傳機(jī)制后重傳的最多次數(shù)。最小傳輸延遲 是指單個(gè)數(shù)據(jù)包在傳輸過程中的最小延遲時(shí)間，單位為毫秒。數(shù)據(jù)傳輸周期是指相鄰兩次 傳輸數(shù)據(jù)的間隔時(shí)間，單位為毫秒。變送器通道TEDS校驗(yàn)和是化ansducer化annel TEDS所 有內(nèi)容的校驗(yàn)和，用來檢驗(yàn)傳輸過程中字段內(nèi)容是否有誤。
[0046] 表3是終端的PHYTEDS，定義了數(shù)據(jù)傳輸相關(guān)字段。不同的終端類型會(huì)傳輸?shù)臏y(cè)量 數(shù)據(jù)不同，每種數(shù)據(jù)的傳輸格式由傳輸數(shù)據(jù)格式定義，具體定義見表5,其物理單位由物理 單位字段決定。物理單位的定義與IEEE 1451.2標(biāo)準(zhǔn)一致。測(cè)量范圍字段定義了傳輸數(shù)據(jù)的 范