基于lora网络的变电站防误系统、方法、平台和传感器终端与流程

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1.本发明属于电力系统自动化领域，尤其涉及基于lora网络的传感器终端、平台、变电站防误系统和方法。

背景技术：

2.变电站作为电网中不可或缺的环节，“五防”非常重要。随着电网技术的不断升级，“五防”技术不断升级和完善。但是在变电站的实际工作中，误操作事件时有发生，严重威胁着设备安全和人身安全，因此，变电站“五防”技术有待提升。
3.为提升“五防”技术，电力科研企业和高校等机构开展了诸多研究，将各种技术应用于防误系统，其中，lora物联感知技术的应用非常广泛，但也存在同频干扰的问题。

技术实现要素：

4.本发明旨在解决目前应用lora物联感知技术的变电站在防误操作中存在的技术问题，通过本技术提供的方案提高变电站操作的安全性，并且减小lora物联设备同频干扰。
5.为实现上述技术目的，本发明采用以下方案。
6.第一方面，本发明公开了基于lora网络的变电站防误系统，包括：lora自组网络、平台和传感器终端；lora自组网络包括多个节点；传感器终端通过加入lora自组网络与平台进行通信；所述平台，用于为各节点配置不同的信道编号；所述平台还用于通过lora自组网络的各节点向传感器终端下发操作票，其中各节点采用为各节点配置的信道编号对应的下行信道频率下发操作票；所述传感器终端，用于根据操作票确定操作步骤，每个操作步骤执行之前，向平台发起在线防误判断申请，将操作步骤信息回传平台；所述平台，还用于接收到在线防误判断申请后进行防误判断并将防误判断结果下发；若防误判断通过，则允许传感器终端执行操作步骤。
7.进一步地，所述还用于将多个节点中的其中一个配置为主节点，其余为从节点；所述系统下行通信时，平台先将操作票发送至主节点，主节点根据存储的节点路由信息，通过从节点依次向下转发至传感器终端；所述系统上行通信时，所述传感器终端，还用于通过父节点申请入网，通过父节点依次向上转发在线防误判断申请，最终由主节点将在线防误判断申请发送至平台；所述父节点为多个节点中信号最强和跳数最少的节点。
8.进一步地，所述传感器终端包括智能接地线模块和智能钥匙。
9.第二方面，本发明公开了基于lora网络的变电站防误方法，所述方法包括：平台为lora自组网络中各节点配置不同的信道编号；平台通过lora自组网络的各节点向传感器终端下发操作票，其中各节点采用为各节点配置的信道编号对应的下行信道频率下发操作票；
传感器终端根据操作票确定操作步骤，每个操作步骤执行之前，向平台发起在线防误判断申请，将操作步骤信息回传平台；平台接收到在线防误判断申请后进行防误判断并将防误判断结果下发；若防误判断通过，则允许传感器终端执行操作步骤。
10.进一步地，所述传感器终端包括智能钥匙和智能接地线模块，智能钥匙配套设置有智能锁具，所述在线防误判断申请内容包括电气设备状态、智能锁具状态以及接地线状态信息；平台接收到在线防误判断申请后进行防误判断，包括：建立电网拓扑，并基于电气设备状态及其连接关系确定电气岛；对所述操作步骤中的电气设备所属电气岛中所有电气设备进行电气附源，确定所属电气岛中所有电气设备的源属性；结合电气岛和电气设备的源属性，以及设备状态、智能锁具状态以及接地线状态，进行防误判断，若符合规则则防误判断通过。
11.进一步地，电气设备的源属性包括电源、负荷、电容器、接地线、接地刀闸和断开设备。
12.进一步地，lora自组网络的方法包括：平台将lora自组网络中各节点中的其中一个配置为主节点，其余为从节点；主节点通过其信道编号对应的下行信道频率发送广播信息，从节点监听到广播信息，选择频率信号最强的节点作为父节点回复消息申请注册，成功注册后，从节点将选择的频率固定为上行信道频率；从节点注册成功后，该从节点基于其信道编号对应的下行信道频率通过下行信道转发广播消息；重复上述过程，直到所有从节点都注册成功；其中，所述父节点为主节点或从节点。lora自组网络支持多跳组网，即从节点的父节点可能是主节点，也可能是从节点。
13.第三方面，本发明公开了一种平台，所述平台用于为lora自组网络中各节点配置不同的信道编号；所述平台还用于通过lora自组网络的各节点向传感器终端下发操作票，其中各节点采用为各节点配置的信道编号对应的下行信道频率下发操作票，以便传感器终端根据操作票确定操作步骤，每个操作步骤执行之前，向平台发起在线防误判断申请，将操作步骤信息回传平台；平台，还用于接收到在线防误判断申请后进行防误判断并将防误判断结果下发，以便若防误判断通过，则允许传感器终端执行操作步骤。
14.第四方面，本发明公开了一种传感器终端，所述传感器终端，用于通过加入lora自组网络与平台进行通信；根据通过lora自组网络接收到平台下发的操作票后，根据操作票确定各操作步骤，每个操作步骤执行之前，向平台发起在线防误判断申请，将操作步骤信息回传平台，以便平台接收到申请后进行防误判断并将防误判断结果下发；若防误判断通过，则执行操作步骤。
15.进一步地，所述传感器终端包括智能钥匙，所述智能钥用于获取与其配套的智能锁具的状态，并通过lora自组网络上传至平台。
16.本发明所取得的有益技术效果：本发明中传感器终端在收到操作票后，在执行每个操作之前都将操作信息发送到
平台进行防误判断，判断通过后才执行对应操作，大大降低了误操作的可能，通过在线防误判断，能够实现任务操作的实时判断，提高变电站操作的安全性。
17.通过为每个节点分配不同的信道编号，不同的信道编号对应不同的频率，保证不同的节点之间，不会使用相同的频率进行通信，解决lora通信的同频干扰问题，使数据传输更加稳定。
附图说明
18.图1为本发明实施例提供的基于lora网络的变电站防误系统结构示意图；图2为本发明实施例提供的变电站防误方法流程图；图3为本发明实施例中防误判断流程图；其中附图标记：1、平台；2、主节点；3、从节点；4、智能钥匙；5、智能锁具；6、智能接地线模块。
具体实施方式
19.为了更清楚的说明本发明，下面结合附图进行说明。
20.实施例1：基于lora网络的变电站防误系统，如图1所示，包括：lora自组网络、平台1和传感器终端；lora自组网络包括多个节点；传感器终端通过加入lora自组网络与平台进行通信；所述平台，用于为各节点配置不同的信道编号，可选地将其中一个配置成主节点2，其余为从节点3；平台还用于通过lora自组网络的各节点向智能钥匙下发操作票，其中各节点采用为各节点配置的信道编号对应的下行信道频率下发操作票；所述传感器终端，用于通过lora自组网络接收操作票，并根据操作票确定操作步骤，每个操作步骤执行之前，向平台发起在线防误判断申请，将操作步骤信息回传平台；所述平台，还用于接收到在线防误判断申请后进行防误判断并将防误判断结果下发；若防误判断通过，则允许传感器终端执行操作步骤。
21.具体实施例中，传感器终端包括智能钥匙4和智能锁具5，智能锁具5和智能钥匙4配套使用，为无源设备，由智能钥匙4通过无线电能传输提供电源，每套智能锁具5和智能钥匙4具有唯一身份识别码。具体实现方式也为现有技术，本身不是本技术的发明点，不再赘述。
22.lora自组网络组网过程如下：平台1和lora自组网络中节点之间维护相同的信道编号和通信频率的映射关系，不同的信道编号对应不同的频率，平台1根据节点的数量通过随机算法（随机算法使用现有方法即可，不再介绍）随机生成对应数量的信道编号数，信道编号在一定的取值范围内且保持各不相同，平台1给每个lora节点配置一个信道编号，并将其中之一配置为主节点2，其余配置成从节点3；每个节点根据配置的信道编号设置自身的下行频率。
23.主节点2通过自己的下行信道发送广播消息，从节点3监听到广播消息，选择信号最强的节点作为父节点回复消息申请注册，成功注册后，从节点3将此频率固定为上行频率；当从节点3监听到的多个信号且强度非常接近，即信号强度差值低于一定阈值时，
优先选择跳数更少的节点作为父节点申请注册入网；从节点注册成功后，会通过下行信道转发广播消息；重复上述过程，直到所有从节点3都注册成功。
24.网络支持多跳组网，即从节点3的父节点可能是主节点2，也可能是从节点3。
25.由主节点2存储所有从节点3的路由信息。
26.可选地，传感器终端还包括用于获取接地线状态的智能接地线模块6，智能接地线模块6通过加入lora自组网络与平台1进行通信。
27.智能钥匙4和智能接地线模块6等传感器终端的入网过程如下：传感器终端会监听广播消息，并选择信号最强的节点作为父节点回复申请入网消息，成功后即固定此频率进行通信；如果存在多个信号且信号强度非常接近，即信号强度差值低于一定阈值时，优先选择跳数更少的节点作为父节点申请入网。
28.当lora网络信号丢失或者lora网络信号非常弱时，传感器终端重新开始入网过程，切换至信号更强的频率进行通信。
29.系统的通信过程如下：下行通信，平台1发送消息至传感器终端(如智能钥匙4、智能接地线模块6等可接入lora自组网络的终端)；平台1先将消息发送至主节点2，主节点2根据存储的路由信息，依次向下转发，最终到达传感器终端。
30.上行通信，传感器终端发送数据至平台1，由于每个节点只有一个父节点，依次向上转发即可。
31.系统中，平台1和各节点之前维护相同的信道编号和通信频率的映射关系，lora频段为470-510mhz，以0.5mhz为步长分成80个频率，信道编号1~80各自对应一个通信频率，即lora网络最多支持80个节点，由于变电站选址和面积的特殊性，覆盖变电站所需的节点个数远小于80个。
32.初始状态，在平台1确认lora网络中节点的个数，并根据此个数随机生成相同数量的信道编号数，且信道编号各不相同。平台1通过usb转串口对lora节点进行配置，每个节点配置一个信道编号，并将其中一个配置成主节点2，其余配置成从节点3。配置成功后lora节点进行自组网。
33.主节点2根据设置的信道编号设置下行频率进行广播，从节点3监听广播信号，并以信号最强和跳数最少为原则选择父节点进行入网申请，注册成功后即固定此频率作为和父节点之间通信的频率。随后根据设置的信道编号设置下行频率继续广播消息。
34.本实施例中传感器终端在收到操作票后，在执行每个操作之前都将操作信息发送到平台1进行防误判断，判断通过后才执行对应操作，大大降低了误操作的可能，通过在线防误判断，能够实现任务操作的实时判断，提高变电站操作的安全性。
35.实施例2：在实施例1的基础上，为了减小lora物联设备同频干扰，所述平台1，还用于将多个节点中的其中一个配置为主节点2，其余为从节点3；所述系统下行通信时，所述平台1，还用于将操作票发送至主节点2，主节点2根据存储的节点路由信息，通过从节点3依次转发将操作票下发至传感器终端；所述系统上行通信时，所述传感器终端，还用于通过父节点申请入网，通过父节点
依次向上转发在线防误判断申请，最终由主节点将在线防误判断申请发送至平台1；所述父节点为多个节点中信号最强和跳数最少的节点。
36.实施例3：与以上实施例提供的基于lora网络的变电站防误系统相对应地，本实施例提供了基于lora网络的变电站防误方法，如图1、图2所示，包括lora自组网络、平台1和传感器终端，本实施例中传感器终端包括至少一个成套的智能钥匙4和智能锁具5；所述方法包括：平台为lora自组网络中各节点配置不同的信道编号，并将其中一个配置成主节点，其余为从节点；平台通过lora自组网络向智能钥匙下发操作票，其中各节点采用为各节点配置的信道编号对应的下行信道频率下发操作票；智能钥匙通过lora自组网络接收操作票，并根据操作票确定操作步骤，每个操作步骤执行之前，向平台发起在线防误判断申请，将操作步骤信息回传平台；平台接收到在线防误判断申请后进行防误判断并将防误判断结果下发；若防误判断通过，则所述智能钥匙解锁智能锁具以便执行操作步骤；如果防误未通过，等待片刻后重复进行防误判断。
37.智能钥匙通过无线电能传输为智能锁具提供电源，并识别锁具身份码，防误通过，智能钥匙可打开智能锁具执行相应操作，保证了变电站操作的安全性。
38.本实施例中，智能锁具和智能钥匙配套使用，为无源设备，由智能钥匙通过无线电能传输提供电源，每套智能锁具和智能钥匙具有唯一身份识别码。具体实现方式也为现有技术，本身不是本技术的发明点，不再赘述。
39.具体实施例中，所述在线防误判断申请内容包括电气设备状态、智能锁具状态以及接地线状态信息；平台接收到在线防误判断申请后进行防误判断，如图3所示，包括：建立电网拓扑，并基于电气设备状态及其连接关系确定电气岛；对所述操作步骤中的电气设备所属电气岛中所有电气设备进行电气附源，确定所属电气岛中所有电气设备的源属性；结合电气岛和电气设备的源属性，以及设备状态、智能锁具状态以及接地线状态，进行防误判断，若符合规则则防误判断通过。
40.可选地，确定电气岛的方法包括: 对电气设备进行建模，包括设备属性、开断状态、端点编号、电气岛编号，其中端点编号具有唯一性。电气设备分为单端设备、双端设备、和三端设备，单端设备包含一个端点，双端设备包含两个端点，三端设备包含三个端点，不同设备的端点编号可相同，具有相同端点编号的设备连接在一起。
41.对电网中的所有端点进行遍历，直到电气设备的开端状态为断开，此时遍历的电气设备同属于一个电气岛，继续遍历剩余端点，遍历完成后得到所有电气岛。
42.可选地，电气设备的源属性可抽象成以下几种：电源、负荷（出线）、电容器、接地线、接地刀闸、断开设备。
43.本实施例中，平台基于电网拓扑分析和防误规则的逻辑判断对操作内容进行判断，对于符合逻辑的操作内容才可允许操作，大大降低了误操作的可能，通过在线防误判断，能够实现任务操作的实时判断，提高变电站操作的安全性。通过为每个节点分配不同的信道编号，保证不同的父节点和子节点之间，不会使用相同的频率进行通信，解决lora通信
的同频干扰问题，使数据传输更加稳定。
44.可选地，所述方法还包括：平台为lora自组网络中各节点配置不同的信道编号；平台通过lora自组网络的各节点向传感器终端下发操作票，其中各节点采用为各节点配置的信道编号对应的下行信道频率下发操作票；传感器终端根据操作票确定操作步骤，每个操作步骤执行之前，向平台发起在线防误判断申请，将操作步骤信息回传平台；平台接收到在线防误判断申请后进行防误判断并将防误判断结果下发；若防误判断通过，则允许所述传感器终端执行操作步骤。
45.通过为每个节点分配不同的信道编号，不同的信道编号对应不同的频率，保证不同的节点之间，不会使用相同的频率进行通信，解决lora通信的同频干扰问题，使数据传输更加稳定。
46.实施例4：基于以上实施例，本实施例提供了一种平台1，其特征在于，包所述平台1用于为lora自组网络中各节点配置不同的信道编号所述平台1还用于通过lora自组网络的各节点向传感器终端下发操作票，其中各节点采用为各节点配置的信道编号对应的下行信道频率下发操作票，以便传感器终端根据操作票确定操作步骤，每个操作步骤执行之前，向平台1发起在线防误判断申请，将操作步骤信息回传平台1；平台1，还用于接收到在线防误判断申请后进行防误判断并将防误判断结果下发，以便若防误判断通过，则传感器终端执行操作步骤。
47.实施例5：基于以上实施例，本实施例提供了一种传感器终端，所述传感器终端，用于通过加入lora自组网络与平台1进行通信；根据通过lora自组网络接收到平台1下发的操作票后，根据操作票确定各操作步骤，每个操作步骤执行之前，向平台1发起在线防误判断申请，将操作步骤信息回传平台1，以便平台1接收到申请后进行防误判断并将防误判断结果下发；若防误判断通过，则传感器终端执行操作步骤。
48.在具体实施例中，所述传感器终端包括智能钥匙4，所述智能钥匙4用于获取与其配套的智能锁具5的状态，并通过lora自组网络上传至平台1。
49.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，平台和智能钥匙的功能和工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
50.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
51.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产
生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
52.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
53.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
54.以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

技术特征：

1.基于lora网络的变电站防误系统，其特征在于，包括：lora自组网络、平台和传感器终端；lora自组网络包括多个节点；传感器终端通过加入lora自组网络与平台进行通信；所述平台，用于为各节点配置不同的信道编号；所述平台，还用于通过lora自组网络的各节点向传感器终端下发操作票，其中各节点采用为各节点配置的信道编号对应的下行信道频率下发操作票；所述传感器终端，用于根据操作票确定操作步骤，每个操作步骤执行之前，向平台发起在线防误判断申请，将操作步骤信息回传平台；所述平台，还用于接收到在线防误判断申请后进行防误判断并将防误判断结果下发；若防误判断通过，则允许所述传感器终端执行操作步骤。2.根据权利要求1所述的基于lora网络的变电站防误系统，其特征在于，所述平台，还用于将多个节点中的其中一个配置为主节点，其余为从节点；所述系统下行通信时，所述平台，还用于将操作票发送至主节点，主节点根据存储的节点路由信息，通过从节点依次转发将操作票下发至传感器终端；所述系统上行通信时，所述传感器终端，还用于通过父节点申请入网，通过父节点依次向上转发在线防误判断申请，最终由主节点将在线防误判断申请发送至平台；所述父节点为多个节点中信号最强和跳数最少的节点。3.根据权利要求1所述的基于lora网络的变电站防误系统，其特征在于，所述传感器终端包括智能接地线模块和智能钥匙。4.基于lora网络的变电站防误方法，其特征在于，所述方法包括：平台为lora自组网络中各节点配置不同的信道编号；平台通过lora自组网络的各节点向传感器终端下发操作票，其中各节点采用为各节点配置的信道编号对应的下行信道频率下发操作票；传感器终端根据操作票确定操作步骤，每个操作步骤执行之前，向平台发起在线防误判断申请，将操作步骤信息回传平台；平台接收到在线防误判断申请后进行防误判断并将防误判断结果下发；若防误判断通过，则允许所述传感器终端执行操作步骤。5.根据权利要求4所述的基于lora网络的变电站防误方法，其特征在于，所述传感器终端包括智能钥匙和智能接地线模块，智能钥匙配套设置有智能锁具，所述在线防误判断申请内容包括电气设备状态、智能锁具状态以及接地线状态信息；平台接收到在线防误判断申请后进行防误判断，包括：建立电网拓扑，并基于电气设备状态及其连接关系确定电气岛；对所述操作步骤中的电气设备所属电气岛中所有电气设备进行电气附源，确定所属电气岛中所有电气设备的源属性；结合电气岛和电气设备的源属性，以及电气设备状态、智能锁具状态以及接地线状态，进行防误判断，若符合规则则防误判断通过。6.根据权利要求5所述的基于lora网络的变电站防误方法，其特征在于，电气设备的源属性包括电源、负荷、电容器、接地线、接地刀闸和断开设备。7.根据权利要求4所述的基于lora网络的变电站防误方法，其特征在于，lora自组网络的方法包括：
平台将lora自组网络中各节点中的其中一个配置为主节点，其余为从节点，主节点通过其信道编号对应的下行信道频率发送广播信息，从节点监听到广播信息，选择频率信号最强的节点作为父节点回复消息申请注册，成功注册后，从节点将选择的频率固定为上行信道频率；从节点注册成功后，该从节点基于其信道编号对应的下行信道频率通过下行信道转发广播消息；重复上述过程，直到所有从节点都注册成功；其中，所述父节点为主节点或从节点。8.一种平台，其特征在于，所述平台用于为lora自组网络中各节点配置不同的信道编号；所述平台还用于通过lora自组网络的各节点向传感器终端下发操作票，其中各节点采用为各节点配置的信道编号对应的下行信道频率下发操作票，以便传感器终端根据操作票确定操作步骤，每个操作步骤执行之前，向平台发起在线防误判断申请，将操作步骤信息回传平台；所述平台，还用于接收到在线防误判断申请后进行防误判断并将防误判断结果下发，以便若防误判断通过，则允许传感器终端执行操作步骤。9.一种传感器终端，其特征在于，所述传感器终端，用于通过加入lora自组网络与平台进行通信；根据通过lora自组网络接收到平台下发的操作票后，根据操作票确定各操作步骤，每个操作步骤执行之前，向平台发起在线防误判断申请，将操作步骤信息回传平台，以便平台接收到申请后进行防误判断并将防误判断结果下发；若防误判断通过，则执行操作步骤。10.根据权利要求9所述的传感器终端，其特征在于，所述传感器终端包括智能钥匙，所述智能钥匙用于获取与其配套的智能锁具的状态，并通过lora自组网络上传至平台。

技术总结

本发明公开了基于lora网络的变电站防误系统、方法、平台和传感器终端，系统包括lora自组网络、平台和传感器终端；lora自组网络包括各个节点；平台为各节点配置不同的信道编号，采用为各节点配置的信道编号对应的下行信道频率，通过lora自组网络向智能钥匙下发操作票；传感器终端接收到操作票后，根据操作票确定操作步骤，每个操作步骤执行之前，向平台发起在线防误判断申请，将操作步骤信息回传平台；平台接收到在线防误判断申请后进行防误判断并将防误判断结果下发；若防误判断通过，则传感器终端执行操作步骤。本发明降低误操作可能，提高变电站操作的安全性。提高变电站操作的安全性。提高变电站操作的安全性。