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摘要：在智能电网建设过程中应用物联网技术，可以全面整合电网运行信息、自动化进行数据采集、处理、传输工作，实现电网运行数据的可视化，为相关工作人员提供了极大的工作便捷。本文针对家庭环境下的短帧传输进行了电力物联网模型建设及通信协议设计，并对设计进行了功能分析，供相关设计人员参考借鉴。
关键词：物联网；电力线；通信协议；设计
引言
电力物联网是将电力通信网络与分布式信息收集器或者传感设备相结合，实现电气设备运行信息自动传输和处理的技术。该技术在电网运行中的应用有效地提高了电网运行的智能化和自动化水平，提高了设备之间的通信效率，对促进我国电力行业的发展具有重要的意义。
1 电力线通信协议发展现状
电力线物联网统一了电网系统与通信协议，使二者相互协调配合展开工作，实现了高效调度、使用电力资源的目的。目前的电力物联网系统有三层协议：物理层、数据链路层和系统应用层，这三层协议的特点具有一致性。首先，网络进行相互连接与寻址管理，通过系统内部的信息共享结构进行地址共享，确保系统发送信息地址的准确性；其次，为实现有效控制传输过程中信息出现差错的概率，对信息道和电力线设备进行编码处理，避免数据信号在噪声等环境因素干扰下出现错误，确保系统的数据传输性能；最后，在传送数据丢失的情况下自动启动重新传送功能，建立数据传送监测机制，及时发现错误消息并进行自动恢复，确保系统数据传输的可靠性。
2 建立电力物联网模型
由于电力物联网系统具有三层协议，因此在进行电力物联网模型的建立过程中可以采用分层建立的方法进行具体设计。除此之外，电力线物联网系统在应用在家庭环境中必须保证其易维护性与可移植行满足用户的功能性需求[1]。建立电力物联网模型时，首先参照开放系统互联模型进行设计的整体考量，然后根据用户的实际需求以及系统的功能指标进行细化改进。电力线物联网系统的通信范围是在一个变压器内，即电力线物联网系统的通信属于局域网通信，不用对网络层功能如路径选择、路由等进行设计，从而提高设计工作的效率及设计的合理性。
电力线物联网系统物理层设计。功能要求为：建立系统内部的完整物理信息，进行比特流传输。电力线物联网系统的物理层功能通常是通过ES0191芯片的数据信号调制、扩频与解调、解扩的功能实现的。
电力线物联网系统数据链路层设计。功能要求为：提高物理层传输原始比特效率，实现无错链线路完整现实。数据链路层的设计主要是通过互联网软件实现的，具体的功能实现流程为：温度传感器采集到的数据由发送方设置在数据帧里，并根据通信协议的具体要求将设置的数据发送至系统内的各帧，接收端进行数据接收处理并将确认帧回送至发送方。电力线物联网系统数据链路层的主要任务为：产生帧边界并对其进行识别；对丢失的数据帧进行重传；合理把控共享信息渠道。
电力线物联网系统应用层设计。功能要求为：对系统内部的全部节点进行定义，并实现自动化分配地址；处理温度传感器所采集到的数据，实现数据可视化。
3 设计通信协议
本此设计实现的主要功能为家庭环境的数据短帧传输，选择总线型结构作为电力线物联网系统的拓扑结构，在一条总线上实现全部的数据传输[2]。因此，在本系统的通信协议设计工作的难点在于合理把控共享信息渠道。下图为电力线物联网通信协议框架图。
图二 电力物联网家庭环境下的应用场景
4.2数据差错控制
在测试过程中，设计人员将错误的数据传送至数据帧，并进行向更节点的传送过程，差错控制函数及时识别出错误数据，并将属于的源地址与发送地址进行重新传送，目的节点在实现数据接收后进行帧头、帧尾判断，确认无误后向信息发送端回送确认帧。
4.3时间中断控制
在测试过程中，设计人员通过功能设置要求系统同时传送多帧数据，制造数据传输堵塞情况。此时，时间中断函数进行数据甄别，按照通信协议的要求重新排列待传输数据顺序，实现了数据传输高效、有序的进行，成功避免了数据传输混乱的现象，有效协调了数据传输间的冲突[4]。
5 结束语
电力线物联网通信协议设计的优化改进有效提高了物联网数据传输工作的准确性及效率，极大程度提升了电网自动化及智能化水平，保证了设备之间通信额度准确性及高效性，从而促进了我国电力企业的发展。
参考文献：
[1]曾梦妤.电力线物联网通信协议的设计与实践研究[J].自动化与仪器仪表，2019（02）：63-65+69.
[2]李晓迎，孙友伟，姚秋莎.基于电力线物联网通信协议的设计[J].电子设计工程，2015，23（20）：82-85.
[3]孙友伟，赵远.电力线物联网系统数据链路层协议[J].西安邮电大学学报，2014，19（04）：36-39.
[4]孙友伟，温双涛.基于电力线通信的新型物联网架构[J].西安邮电大学学报，2014，19（03）：43-48.
论文作者:冯守纯1,黄步清2
论文发表刊物:《河南电力》2018年22期
论文发表时间:2019/6/21
标签：电力线论文; 数据论文; 系统论文; 通信协议论文; 功能论文; 数据传输论文; 电力论文; 《河南电力》2018年22期论文;