引言

南方電網(wǎng)覆冰預警監(jiān)測系統(tǒng)經(jīng)過多年的建設和運行后目前已經(jīng)進入成熟發(fā)展期。通過對多年的應用和改進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)約設計要求

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)絡傳輸速度較低、穩(wěn)定性較差，因此在規(guī)約的設計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)約需要不斷的進行更新以適應輸電線路在線監(jiān)測技術發(fā)展的要求，為了新舊裝置能在同一個網(wǎng)絡環(huán)境中共存，通訊規(guī)約需要具備版本自動識別的能力。

在實際應用中為了降低數(shù)據(jù)接收服務器資源消耗裝置與主站之間應盡量采用UDP方式進行通訊，規(guī)約需要滿足UDP無連接的應用環(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)約的設計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行狀態(tài)規(guī)約設計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，采用校驗碼和結束碼雙重方式來對幀數(shù)據(jù)的合法性進行校驗。

2.握手報文設計

在一般的輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)運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行通訊，每次通訊規(guī)約發(fā)生變化就需要新開端口進行數(shù)據(jù)接收，帶來了系統(tǒng)運行維護上的不方便。

輸電線路在線監(jiān)測裝置通訊規(guī)約的設計上采用握手機制，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行通訊。

3. 數(shù)據(jù)報文設計

在數(shù)據(jù)報文的設計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導致監(jiān)測數(shù)據(jù)無法及時傳輸?shù)奖O(jiān)測主站，在后續(xù)的補傳中如果采用實時數(shù)據(jù)的傳輸方式按條進行傳輸，每條數(shù)據(jù)都需要與監(jiān)測主站有一個確認的過程，勢必會降低數(shù)據(jù)補傳的效率。因此在數(shù)據(jù)報文的設計中采用了一幀中封裝多個數(shù)據(jù)包的方式進行傳輸。封裝形式見表2。

表2：監(jiān)測數(shù)據(jù)域

在每包的時間戳設計上采用壓縮的方法進行，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計

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)設計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)約中設計了請求開始傳輸和請求結束傳輸兩個應答過程，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)包的應答過程，從而使數(shù)據(jù)的傳輸時間因為不需要主站確認而得到壓縮。

三、應用情況

本通訊規(guī)約從08年設計并在貴州電網(wǎng)輸電線路覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)中投入應用，目前已經(jīng)在南方電網(wǎng)全網(wǎng)進行了推廣，應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、危險點監(jiān)測等多種監(jiān)測系統(tǒng)的應用。經(jīng)過實踐檢驗本規(guī)約的設計能夠適應野外較惡劣的網(wǎng)絡環(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，達到了設計的要求。

四、 結束語

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)約的設計，重點描述了規(guī)約可靠性和擴展性方面的實現(xiàn)原理。