本發(fā)明涉及無線通信技術領域，尤其涉及一種用于光伏發(fā)電現(xiàn)場管控系統(tǒng)的通信方法及系統(tǒng)。

背景技術：

在光伏發(fā)電行業(yè)中，光伏組件監(jiān)控系統(tǒng)中的通信系統(tǒng)通過由傳統(tǒng)的有線和無線兩種方式組成。其中，有線方式一般采用rs485總線網(wǎng)絡，在同一總線上，最多可以掛接32個節(jié)點，部署要求高，需要鋪設專用電纜，且可支持節(jié)點受限。而無線方式一般采用gprs/3g/4g等移動通信運營商網(wǎng)絡，比有線方式更靈活，更易部署，但數(shù)據(jù)流量成本高，且受限于運營商網(wǎng)絡的覆蓋范圍。因此傳統(tǒng)的通過系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸時，存在可靠性差、實時性差、成本性差等問題。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本發(fā)明提供一種用于光伏發(fā)電現(xiàn)場管控系統(tǒng)的通信方法及系統(tǒng)，通過使用無線傳輸技術，既可方便部署、降低電纜成本，也可降低數(shù)據(jù)流量成本，同時其覆蓋范圍更廣，進而能夠提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性、可靠性。

第一方面，本發(fā)明提供了一種用于光伏發(fā)電現(xiàn)場管控系統(tǒng)的通信方法，用于實現(xiàn)基站和終端之間的通信，包括：

基站通過無線傳輸技術將采集指令發(fā)送至終端；

所述終端接收到所述采集指令后，從被監(jiān)控裝置獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過指定的載波信號調制所述監(jiān)測數(shù)據(jù)，并將調制后的監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送至所述基站，其中，每個終端指定的載波信號相互正交；

所述基站將接收到的調制信號輸入多個通道進行解調，以分離各個所述終端發(fā)送的監(jiān)測數(shù)據(jù)并發(fā)送至監(jiān)控主機。

本發(fā)明提供的用于光伏發(fā)電現(xiàn)場管控系統(tǒng)的通信方法，采用無線傳輸技術既可方便部署、降低電纜成本，也可降低數(shù)據(jù)流量成本，同時其覆蓋范圍更廣，采用多個射頻信道，增加網(wǎng)絡并發(fā)處理能力，從而能夠提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性、可靠性。

優(yōu)選地，所述通過指定的載波信號調制所述監(jiān)測數(shù)據(jù)之前還包括：在所述監(jiān)測數(shù)據(jù)中添加終端標識。

優(yōu)選地，所述通過指定的載波信號調制所述監(jiān)測數(shù)據(jù)之前還包括：根據(jù)所述監(jiān)測數(shù)據(jù)生成校驗碼，在所述監(jiān)測數(shù)據(jù)中添加檢驗碼；

還包括：

所述基站通過所述校驗碼對分離后的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行校驗；

若校驗成功，則將所述監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送至監(jiān)控主機；

若校驗失敗，則獲取所述監(jiān)測數(shù)據(jù)中的終端標識加入重發(fā)請求列表中；

在基站空閑時間，向重發(fā)請求列表中的終端發(fā)送重發(fā)指令。

優(yōu)選地，所述無線傳輸技術為lora技術。

優(yōu)選地，所述通過指定的載波信號調制所述監(jiān)測數(shù)據(jù)之前還包括：對所述監(jiān)測數(shù)據(jù)進行加密；

還包括：所述基站對分離后的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行解密。

優(yōu)選地，所述對所述監(jiān)測數(shù)據(jù)進行加密，包括：對所述監(jiān)測數(shù)據(jù)進行對稱加密。

第二方面，本發(fā)明提供了一種用于光伏發(fā)電現(xiàn)場管控系統(tǒng)的通信系統(tǒng)，包括：基站，終端；所述基站和所述終端通過無線傳輸技術進行通信；

所述基站，用于通過無線傳輸技術將采集指令發(fā)送至終端，將接收到的調制信號輸入多個通道進行解調，以分離各個所述終端發(fā)送的監(jiān)測數(shù)據(jù)并發(fā)送至監(jiān)控主機；

所述終端，用于接收到所述采集指令后，從被監(jiān)控裝置獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過指定的載波信號調制所述監(jiān)測數(shù)據(jù)，并將調制后的監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送至所述基站，其中，每個終端指定的載波信號相互正交。

本發(fā)明提供的用于光伏發(fā)電現(xiàn)場管控系統(tǒng)的通信系統(tǒng)，采用無線傳輸技術既可方便部署、降低電纜成本，也可降低數(shù)據(jù)流量成本，同時其覆蓋范圍更廣，采用多個射頻信道，增加網(wǎng)絡并發(fā)處理能力，從而能夠提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性、可靠性。

優(yōu)選地，所述基站包括：第一接收天線、第一發(fā)射天線、第一無線收發(fā)器、載波解調模塊、第一處理器、第一通信模塊；

所述第一發(fā)射天線與所述第一無線收發(fā)器連接，所述第一接收天線與所述載波解調模塊連接，所述載波解調模塊與所述第一無線收發(fā)器連接，所述第一處理器與所述收發(fā)器、所述第一通信模塊連接；

所述第一反射天線用于向所述終端發(fā)送信號；

所述第一接收天線用于接收所述終端發(fā)送的信號；

所述第一無線收發(fā)器用于實現(xiàn)所述基站和所述終端之間的數(shù)據(jù)通信；

所述載波解調模塊包括多個并行的通道，用于對所述調制信號進行解調，分離各個所述終端發(fā)送的監(jiān)測數(shù)據(jù)；

所述第一處理器用于解密所述監(jiān)測數(shù)據(jù)、并識別所述監(jiān)測數(shù)據(jù)中的終端標識；

所述第一通信模塊用于實現(xiàn)所述基站與所述監(jiān)控主機間的數(shù)據(jù)通信。

優(yōu)選地，所述終端包括：第二接收天線、第二發(fā)射天線、第二無線收發(fā)器、載波調制模塊、第二處理器、第二通信模塊；

所述第二接收天線與所述第二無線收發(fā)器連接，所述第二發(fā)射天線與所述載波調制模塊連接，所述載波調制模塊與所述第二無線收發(fā)器連接，所述第二處理器與所述第二無線收發(fā)器、所述第二處理器連接；

所述第二接收天線用于接收所述基站發(fā)送的信號；

所述第二發(fā)射天線用于向所述基站發(fā)送信號；

所述載波調制模塊用于通過指定的載波調制所述監(jiān)測數(shù)據(jù)；

所述第二無線收發(fā)器用于實現(xiàn)所述基站和所述終端之間的數(shù)據(jù)通信；

所述第二處理器用于在所述監(jiān)測數(shù)據(jù)中添加終端標識并加密；

所述第二通信模塊用于實現(xiàn)所述終端與所述被監(jiān)控裝置間的數(shù)據(jù)通信。

優(yōu)選地，第二無線收發(fā)器為lora模塊。

附圖說明

圖1示出了本發(fā)明提供的用于光伏發(fā)電現(xiàn)場管控系統(tǒng)的通信方法的流程示意圖。

圖2示出了本發(fā)明提供的用于光伏發(fā)電現(xiàn)場管控系統(tǒng)的通信系統(tǒng)的結構示意圖；

圖3示出了本發(fā)明提供的用于光伏發(fā)電現(xiàn)場管控系統(tǒng)的通信系統(tǒng)中的基站電路模塊圖；

圖4示出了本發(fā)明提供的用于光伏發(fā)電現(xiàn)場管控系統(tǒng)的通信系統(tǒng)中的終端電路模塊圖。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發(fā)明技術方案的實施例進行詳細的描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術方案，因此只是作為示例，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。

本實施例提供的系統(tǒng)和方法應用于光伏發(fā)電現(xiàn)場管控系統(tǒng)。光伏發(fā)電現(xiàn)場管控系統(tǒng)包括監(jiān)控主機、基站、終端、被監(jiān)控裝置。被監(jiān)控裝置為被監(jiān)控的光伏組件，其可以輸出光伏組件的各項參數(shù)，通過終端將采集到的監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送給基站，基站收集其無線信號覆蓋范圍內的所有終端發(fā)送的數(shù)據(jù)，通過光纖傳輸給監(jiān)控主機，由監(jiān)控主機對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計匯總，實現(xiàn)自動化管控光伏發(fā)電系統(tǒng)。

如圖1所示，本實施提供的一種用于光伏發(fā)電現(xiàn)場管控系統(tǒng)的通信方法，用于實現(xiàn)基站和終端之間的通信，包括：

步驟s1，基站通過無線傳輸技術將采集指令發(fā)送至終端。

步驟s2，終端接收到采集指令后，從被監(jiān)控裝置獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過指定的載波信號調制監(jiān)測數(shù)據(jù)，并將調制后的監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送至基站，其中，每個終端指定的載波信號相互正交。

步驟s3，基站將接收到的調制信號輸入多個通道進行解調，以分離各個終端發(fā)送的監(jiān)測數(shù)據(jù)并發(fā)送至監(jiān)控主機。

其中，載波信號調制和解調技術均為現(xiàn)有技術，在此不再贅述。

其中，基站的無線信號覆蓋范圍內的終端都可以接收到采集指令。接收到采集指令的終端會向基站發(fā)送監(jiān)測數(shù)據(jù)，由于是個終端同時響應了采集指令，不可避免的會有多個終端回傳的監(jiān)測數(shù)據(jù)同時被終端接收。為了解決上述問題，本實施例為每個終端分配了不同的射頻信道，基站通過多個解調電路完成疊加信號的分離，得到各個終端發(fā)送的監(jiān)測數(shù)據(jù)。

本實施例提供的用于光伏發(fā)電現(xiàn)場管控系統(tǒng)的通信方法，采用無線傳輸技術既可方便部署、降低電纜成本，也可降低數(shù)據(jù)流量成本，同時其覆蓋范圍更廣，采用多個射頻信道，增加網(wǎng)絡并發(fā)處理能力，從而能夠提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性、可靠性。

提高了基站和終端間數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。

其中，步驟s2中，通過指定的載波信號調制監(jiān)測數(shù)據(jù)之前還包括：在監(jiān)測數(shù)據(jù)中添加終端標識。終端標識為每個終端唯一的身份標識，后續(xù)數(shù)據(jù)處理中，通過終端標識區(qū)分采集的數(shù)據(jù)屬于哪個終端，方便對光伏發(fā)電系統(tǒng)中的故障點進行快速定位。

其中，步驟s2中，通過指定的載波信號調制監(jiān)測數(shù)據(jù)之前還包括：根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)生成校驗碼，在監(jiān)測數(shù)據(jù)中添加檢驗碼。相應地，步驟s3中還包括：基站通過校驗碼對分離后的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行校驗；若校驗成功，則將監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送至監(jiān)控主機；若校驗失敗，則獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)中的終端標識加入重發(fā)請求列表中；在基站空閑時間，向重發(fā)請求列表中的終端發(fā)送重發(fā)指令。通過校驗碼可以快速地校驗數(shù)據(jù)的準確性，防止數(shù)據(jù)在傳輸過程中發(fā)生錯誤，通過建立重發(fā)請求列表，對丟失或錯誤的數(shù)據(jù)請求重發(fā)，提高了監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性和完整性。

一個終端傳輸給基站的數(shù)據(jù)量較多，若對終端發(fā)送的監(jiān)測數(shù)據(jù)都進行重發(fā)，會占用過多的網(wǎng)絡資源，降低了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?。為了解決上述問題，本實施例中，在終端對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行調制前，還包括以下處理步驟：將監(jiān)測數(shù)據(jù)拆分為多個數(shù)據(jù)包，為每個數(shù)據(jù)包附上唯一的數(shù)據(jù)包標識和終端標識，將數(shù)據(jù)包發(fā)送給基站，并將數(shù)據(jù)包存儲在待重發(fā)存儲區(qū)中。相應地，基站對接收到的數(shù)據(jù)包進行校驗，將校驗不成功的數(shù)據(jù)包對應的數(shù)據(jù)包標識和終端標識加入重發(fā)請求列表中，在基站空閑時間，向重發(fā)請求列表中的終端發(fā)送重發(fā)指令，重發(fā)指令中包括數(shù)據(jù)包標識和終端標識。每個終端都會接收到重發(fā)指令，終端根據(jù)接收到的終端標識確認是否要重發(fā)數(shù)據(jù)，若需要重發(fā)，則根據(jù)數(shù)據(jù)包標識從待重發(fā)存儲區(qū)中提取需要重發(fā)的數(shù)據(jù)包，發(fā)送給基站。

由于需要監(jiān)控的光伏組件數(shù)量多，為了盡可能的擴大監(jiān)控范圍，減少基站的布設量，降低成本支出，需要增加終端的數(shù)量。但是，不可能無限的增加射頻信道的數(shù)量，本實施例采用時分復用思想在不增加射頻信號的前提下，避免各終端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)發(fā)生干擾，具體方法如下：

對基站覆蓋范圍內的終端進行分組，每個終端都攜帶有一個組別標識，同一組中的終端發(fā)射頻率都不相同，保證同一組的終端不會占用同一個頻率信道。基站中存儲有所有終端的分組情況，以組單位進行存儲。分組是在整個通信系統(tǒng)搭建時設置的。

在此基礎上，本實施例的通信方法包括：

步驟s10，基站通過無線傳輸技術將采集指令發(fā)送至終端，所述采集指令中包括組別標識。

步驟s20，終端接收到采集指令后，根據(jù)組別標識確認終端本身是否屬于該組別，若不屬于該組別則不進行數(shù)據(jù)的發(fā)送；若屬于該組別，則從被監(jiān)控裝置獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過指定的載波信號調制監(jiān)測數(shù)據(jù)，并將調制后的監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送至基站。其中，每個終端指定的載波信號相互正交。

步驟s30，基站將接收到的調制信號輸入多個通道進行解調，以分離各個終端發(fā)送的監(jiān)測數(shù)據(jù)并發(fā)送至監(jiān)控主機。

通過對終端進行分組，使得同一時間不會有相同發(fā)射頻率的信號占用同一信道，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，同時能增加單個基站接連的終端數(shù)量。

為了進一步避免在基站接收端發(fā)生數(shù)據(jù)沖突，步驟s20中的優(yōu)選實施方式包括：終端接收到采集指令后，計時器立即開始計時；根據(jù)組別標識確認終端本身是否屬于該組別，若不屬于該組別則不進行數(shù)據(jù)的發(fā)送；若屬于該組別，則從被監(jiān)控裝置獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)；在獲取到監(jiān)測數(shù)據(jù)后，若計時器未超過發(fā)送時限，則通過指定的載波信號調制監(jiān)測數(shù)據(jù)，并將調制后的監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送至基站，若超過發(fā)送時限則放棄發(fā)送數(shù)據(jù)。相應地，基站在發(fā)送采集指令的同時開始計時，計時超過發(fā)送周期時，進入下一發(fā)送周期，發(fā)送攜帶有下一組組別標識的采集指令，直到所有組的采集指令都發(fā)送完畢。其中，發(fā)送周期大于發(fā)送時限。

其中，每個終端中的載波調制模塊包括載波信號發(fā)生器和載波調制器。載波信號發(fā)生器用于生成載波信號，在處理器的控制下，載波信號發(fā)生器可以生成不同的載波信號。載波調制器利用載波信號調制監(jiān)測數(shù)據(jù)。在搭建整個通信系統(tǒng)時，需要對基站覆蓋范圍內的終端進行分組，通過基站向各個終端發(fā)送初始化信號；終端在接收到初始化信號后，將終端標識發(fā)送給基站；基站對接收到的所述終端標識進行自動分組，每一組包含的終端數(shù)量不大于基站終端的射頻信道數(shù)據(jù)，并為每一組中的終端分配射頻信道，每個射頻信道對應一個載波信號，將分配的組別標識和射頻信道下發(fā)給各個終端；終端存儲分配的組別標識，并根據(jù)分配的射頻信道配置載波信號發(fā)生器，使得載波信號發(fā)生器能產生與射頻信道匹配的載波信號。通過上述方式，可實現(xiàn)自動分配終端組別和射頻信道，降低了構建通信系統(tǒng)的工作量，同時可以批量化的生產終端。

其中，無線傳輸技術為lora技術。lora技術是一種基于擴頻技術的超遠距離無線傳輸方案，該技術具有遠距離、低功耗、多節(jié)點、低成本的特性。采用lora技術，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有線方式和移動通信運營商網(wǎng)絡這種無線方式，將加密后的數(shù)據(jù)發(fā)送至終端，在沒有部署專門電纜的情況，即可以滿足傳輸距離的要求，也可以滿足節(jié)點和功耗的要求，穩(wěn)定可靠。

其中，步驟s2中，通過指定的載波信號調制監(jiān)測數(shù)據(jù)之前還包括：對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行加密。相應地，步驟s3中還包括：基站對分離后的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行解密。使用加密技術，能夠保證數(shù)據(jù)的安全。其中，本發(fā)明實施例的加密方法可以是對稱加密方法，如aes128加密，也可以非對稱加密方法。

基于與上述用于光伏發(fā)電現(xiàn)場管控系統(tǒng)的通信方法相同的發(fā)明構思，本實施提供了一種用于光伏發(fā)電現(xiàn)場管控系統(tǒng)的通信系統(tǒng)，如圖2所示，包括基站和終端；基站和終端通過無線傳輸技術進行通信。

基站用于通過無線傳輸技術將采集指令發(fā)送至終端，將接收到的調制信號輸入多個通道進行解調，以分離各個終端發(fā)送的監(jiān)測數(shù)據(jù)并發(fā)送至監(jiān)控主機。

終端用于接收到采集指令后，從被監(jiān)控裝置獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過指定的載波信號調制監(jiān)測數(shù)據(jù)，并將調制后的監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送至基站，其中，每個終端指定的載波信號相互正交。

其中，基站的無線信號覆蓋范圍內的終端都可以接收到采集指令。接收到采集指令的終端會向基站發(fā)送監(jiān)測數(shù)據(jù)，由于是個終端同時響應了采集指令，不可避免的會有多個終端回傳的監(jiān)測數(shù)據(jù)同時被終端接收。為了解決上述問題，本實施例為每個終端分配了不同的射頻信道，基站通過多個解調電路完成疊加信號的分離，得到各個終端發(fā)送的監(jiān)測數(shù)據(jù)。

本實施例提供的用于光伏發(fā)電現(xiàn)場管控系統(tǒng)的通信系統(tǒng)，采用無線傳輸技術既可方便部署、降低電纜成本，也可降低數(shù)據(jù)流量成本，同時其覆蓋范圍更廣，采用多個射頻信道，增加網(wǎng)絡并發(fā)處理能力，從而能夠提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性、可靠性。

如圖3所示，基站包括：第一接收天線、第一發(fā)射天線、第一無線收發(fā)器、載波解調模塊、第一處理器、第一通信模塊；第一發(fā)射天線與第一無線收發(fā)器連接，第一接收天線與載波解調模塊連接，載波解調模塊與第一無線收發(fā)器連接，第一處理器與收發(fā)器、第一通信模塊連接。

其中，第一反射天線用于向終端發(fā)送信號；第一接收天線用于接收終端發(fā)送的信號；第一無線收發(fā)器用于實現(xiàn)基站和終端之間的數(shù)據(jù)通信；載波解調模塊包括多個并行的通道，用于對調制信號進行解調，分離各個終端發(fā)送的監(jiān)測數(shù)據(jù)；第一處理器用于解密監(jiān)測數(shù)據(jù)、并識別監(jiān)測數(shù)據(jù)中的終端標識；第一通信模塊用于實現(xiàn)基站與監(jiān)控主機間的數(shù)據(jù)通信。

優(yōu)選地，第一通信模塊包括以太網(wǎng)模塊，如以太網(wǎng)串口轉換模塊，以太網(wǎng)模塊用于與監(jiān)控主機進行通信，接收來自監(jiān)控主機的數(shù)據(jù)。

如圖4所示，終端包括：第二接收天線、第二發(fā)射天線、第二無線收發(fā)器、載波調制模塊、第二處理器、第二通信模塊；第二接收天線與第二無線收發(fā)器連接，第二發(fā)射天線與載波調制模塊連接，載波調制模塊與第二無線收發(fā)器連接，第二處理器與第二無線收發(fā)器、第二處理器連接。

其中，第二接收天線用于接收基站發(fā)送的信號；第二發(fā)射天線用于向基站發(fā)送信號；載波調制模塊用于通過指定的載波調制監(jiān)測數(shù)據(jù)；第二無線收發(fā)器用于實現(xiàn)基站和終端之間的數(shù)據(jù)通信；第二處理器用于在監(jiān)測數(shù)據(jù)中添加終端標識并加密；第二通信模塊用于實現(xiàn)終端與被監(jiān)控裝置間的數(shù)據(jù)通信。

其中，第二無線收發(fā)器為lora模塊。lora技術是一種基于擴頻技術的超遠距離無線傳輸方案，該技術具有遠距離、低功耗、多節(jié)點、低成本的特性。采用lora技術，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有線方式和移動通信運營商網(wǎng)絡這種無線方式，將加密后的數(shù)據(jù)發(fā)送至終端，在沒有部署專門電纜的情況，即可以滿足傳輸距離的要求，也可以滿足節(jié)點和功耗的要求，穩(wěn)定可靠。

其中，基站和終端中還包括加密模塊和解密模塊，通過加密模塊和解密模塊對基站和終端間傳遞的數(shù)據(jù)進行加密、解密，實現(xiàn)保密通信，保證數(shù)據(jù)的安全。本發(fā)明實施例的加密方法可以是對稱加密方法，如aes128加密，也可以非對稱加密方法。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求和說明書的范圍當中。