引言

南方電網(wǎng)覆冰預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)經(jīng)過多年的建設(shè)和運(yùn)行后目前已經(jīng)進(jìn)入成熟發(fā)展期。通過對多年的應(yīng)用和改進(jìn)之后形成了一套成熟的適用于GPRS通信方式的監(jiān)測裝置通信報文規(guī)約。

一、規(guī)約設(shè)計(jì)要求

輸電線路在線監(jiān)測裝置大部分安裝在野外，與主站之間的通訊主要采用GPRS方式。GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸速度較低、穩(wěn)定性較差，因此在規(guī)約的設(shè)計(jì)中充分考慮了通訊容錯功能。

由于輸電線路在線監(jiān)測裝置的功能還在不斷創(chuàng)新研發(fā)中因此未來規(guī)約需要不斷的進(jìn)行更新以適應(yīng)輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)發(fā)展的要求，為了新舊裝置能在同一個網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中共存，通訊規(guī)約需要具備版本自動識別的能力。

在實(shí)際應(yīng)用中為了降低數(shù)據(jù)接收服務(wù)器資源消耗裝置與主站之間應(yīng)盡量采用UDP方式進(jìn)行通訊，規(guī)約需要滿足UDP無連接的應(yīng)用環(huán)境。

二、 規(guī)約的主要內(nèi)容

針對安裝在野外的監(jiān)測裝置，通信規(guī)約的設(shè)計(jì)中必須要考慮裝置與后臺主站之間的數(shù)據(jù)交互、控制交互，其中數(shù)據(jù)接收功能需要考慮能夠接收現(xiàn)場照片等大容量的數(shù)據(jù)，為了便于分析裝置的運(yùn)行狀態(tài)規(guī)約設(shè)計(jì)中還需要包含裝置的工作狀態(tài)以及裝置自檢數(shù)據(jù)。

1.報文組織形式

規(guī)約中報文的組織形式采用數(shù)據(jù)幀格式進(jìn)行組織，如表1所示：

表1：幀格式

報文采用起始碼加數(shù)據(jù)長度的方式來區(qū)分每一幀報文，采用校驗(yàn)碼和結(jié)束碼雙重方式來對幀數(shù)據(jù)的合法性進(jìn)行校驗(yàn)。

2.握手報文設(shè)計(jì)

在一般的輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行模式下由于主站端無法判斷終端裝置所采用的規(guī)約版本，主站端在一個特定的端口上只能與特定版本的終端進(jìn)行通訊，每次通訊規(guī)約發(fā)生變化就需要新開端口進(jìn)行數(shù)據(jù)接收，帶來了系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)上的不方便。

輸電線路在線監(jiān)測裝置通訊規(guī)約的設(shè)計(jì)上采用握手機(jī)制，裝置在首次與主站端交互時就向主站發(fā)送裝置所采用的規(guī)約版本信息。主站端在接收到報文后為該裝置分配相應(yīng)版本的規(guī)約解析模塊，并在后續(xù)的通訊中持續(xù)采用該模塊與裝置進(jìn)行通訊。

3. 數(shù)據(jù)報文設(shè)計(jì)

在數(shù)據(jù)報文的設(shè)計(jì)中考慮到野外的輸電線路在線監(jiān)測裝置如果由于信號原因?qū)е卤O(jiān)測數(shù)據(jù)無法及時傳輸?shù)奖O(jiān)測主站，在后續(xù)的補(bǔ)傳中如果采用實(shí)時數(shù)據(jù)的傳輸方式按條進(jìn)行傳輸，每條數(shù)據(jù)都需要與監(jiān)測主站有一個確認(rèn)的過程，勢必會降低數(shù)據(jù)補(bǔ)傳的效率。因此在數(shù)據(jù)報文的設(shè)計(jì)中采用了一幀中封裝多個數(shù)據(jù)包的方式進(jìn)行傳輸。封裝形式見表2。

表2：監(jiān)測數(shù)據(jù)域

在每包的時間戳設(shè)計(jì)上采用壓縮的方法進(jìn)行，除了首包采用6字節(jié)以外，后續(xù)所有包的時間戳都采用兩字節(jié)來表示與前一包的時間差，以降低每條數(shù)據(jù)所占用的字節(jié)數(shù)，使數(shù)據(jù)包傳輸更有效率。

4.圖像及曲線類報文設(shè)計(jì)

對于輸電線路在線監(jiān)測中的圖像和曲線類數(shù)據(jù)由于數(shù)據(jù)量比較大，數(shù)據(jù)長度會超過每個包的最大允許字節(jié)數(shù)1000字節(jié)。在規(guī)約中專門針對這類數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)了報文交互流程以確保監(jiān)測數(shù)據(jù)采用高效、可靠的方式傳輸?shù)奖O(jiān)測主站。報文交互流程見圖1。

圖1：大數(shù)據(jù)發(fā)送流程

在數(shù)據(jù)量較大的情況下規(guī)約中設(shè)計(jì)了請求開始傳輸和請求結(jié)束傳輸兩個應(yīng)答過程，這兩個過程都由監(jiān)測終端發(fā)起，由監(jiān)測主站確認(rèn)完成。而在中間數(shù)據(jù)的傳輸過程中則省略了數(shù)據(jù)包的應(yīng)答過程，從而使數(shù)據(jù)的傳輸時間因?yàn)椴恍枰髡敬_認(rèn)而得到壓縮。

三、應(yīng)用情況

本通訊規(guī)約從08年設(shè)計(jì)并在貴州電網(wǎng)輸電線路覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)中投入應(yīng)用，目前已經(jīng)在南方電網(wǎng)全網(wǎng)進(jìn)行了推廣，應(yīng)用范圍也從初期的覆冰監(jiān)測終端推廣到了氣象監(jiān)測、舞動監(jiān)測、山火監(jiān)測、危險點(diǎn)監(jiān)測等多種監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用。經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)本規(guī)約的設(shè)計(jì)能夠適應(yīng)野外較惡劣的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，保證輸電線路在線監(jiān)測終端與監(jiān)測主站之間數(shù)據(jù)可靠、穩(wěn)定的傳輸，達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。

四、 結(jié)束語

本文講述了一種輸電線路在線監(jiān)測裝置與監(jiān)測主站之間通訊規(guī)約的設(shè)計(jì)，重點(diǎn)描述了規(guī)約可靠性和擴(kuò)展性方面的實(shí)現(xiàn)原理。