一种分布式光伏数据互传补全传输方法及系统

技术领域

本发明涉及光伏数据传输领域，特别是一种分布式光伏数据互传补全传输方法及系统。

背景技术

全球能源短缺以及环境污染问题日益严重，太阳能作为一种目前安全清洁且储量潜力巨大的清洁能源，人们对其的利用率正在不断提高，其中光伏发电是最主流的一种应用方式。在我国战略影响之下，分布式屋顶光伏发展潜力巨大。与集中式光伏电站不同，分布式屋顶光伏不需要额外土地资源，经济成本较低，安装便捷。与集中式光伏电站可以通过运维人员到达现场或通过统一的设备对电气参数的监测来发现其可能存在的故障不同，分布式屋顶光伏对于故障的发现通常依赖对电气参数的监测。但由于分布式屋顶光伏单体发电量较小，分布位置较为分散，对数据传输的质量要求较高。目前已有的数据传输方法对于屋顶光伏电气参数数据传输有一定局限性，因此提升分布式屋顶光伏的数据传输的可靠性及稳定性对于分布式屋顶光伏发电来说具有重大意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种分布式光伏数据互传补全传输方法及系统，提升传输效率；极大提高数据的可靠性，大大降低因个别设备传输出现故障而导致数据无法传输的发生概率，更加经济稳定。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种分布式光伏数据互传补全传输方法，包括以下步骤：

S1：基于互传补全控制字段对多个分布式光伏节点中的两个建立数据传输连接；

S2：基于互传补全控制字段判断要传输的数据是否已接收到，如未接收到，则在两个分布式光伏节点之间进行数据传输，如已接收到，则结束此次传输；

S3：每个分布式光伏节点均与其他分布式光伏节点按照步骤S1-S2完成数据传输。

进一步，步骤S3后进行以下步骤：

S4：随机选择部分分布式光伏节点向中继网关发送数据信息，之后由中继网关将数据上传至云平台。

进一步，所述数据传输连接通过两次握手一次挥手建立。

进一步，所述互传补全控制字段包括标志位层、序列号层、滑动窗口层以及数据包层。

进一步，所述标志位层包括连接状态标志位、传输状态标志位、断点与重传标志位、发送次数标志位、接收确认标志位、时间标志位、发送/接收标志位以及传输轮完成标志位。

进一步，所述互传补全控制字段的格式为：

第一层为所述标志位层，第一层的32位是：

第一字符1位的标志位T0，表示连接状态，T0为0时没有连接；T0为连接状态标志位；

第二字符1位的标志位T1和第三字符1位的标志位T2，表示传输状态，T0为1且T1为0时代表进行传输，T2为1时表示传输结束；T1和T2为传输状态标志位；

第四字符1位的标志位T3，表示断点续传状态；

第五和第六字符分别为1位的标志位T4、T5，表示断点位置，T3为1时T4、T5记录断点位置；

第七字符1位的标志位T6，表示重传状态，T6为1时重新传输数据；

T3-T6为断点与重传标志位；

第八字符1位的标志位T7，用于表示当前数据的发送次数；T7为发送次数标志位；

第九字符1位的标志位T8，T8为1则表示收到接收方确认；

第十字符1位的标志位T9，T9为1时表示完成发送但还未收到接收方确认；T8和T9为接收确认标志位；

第十一和十二字符分别为1位的标志位T10、T11，表示时间标志；T10和T11为时间标志位；

第十三字符1位的标志位T12，T12为1则是发送端，为0则是接收端；T12为发送/接收标志位；

第十四位1位的标志位T13，T13为1表示已完成一轮数据传输；T13为传输轮完成标志位；

其余位为保留位，表示目前已经收到数据的用户信息；

序列号层包括第二层与第三层；

第二层为36位的序列号：标记发送数据包的电气参数与环境参数信息顺序，标记数据包含的用户，接收方与之比对补全数据与更新标志位；

第三层为16位的序号，标记断点续传或需要重新传输的数据包序号；

第四层为滑动窗口层，第四层为32位滑动窗口，根据发送或接收的转换控制数据的发送与接收；

第五层为数据包层，发送所有电气参数、环境参数数据。

一种分布式光伏数据互传补全传输系统，用于实现一种分布式光伏数据互传补全传输方法，包括主站层、通信层和终端层。

进一步，所述终端层包括数据采集模块、数据处理模块、数据存储模块以及数据传输模块。

本发明的有益效果是：

通过判断是否已接收到要传输的数据，减少数据传输量，实现了数据的补全，提升传输效率；通过分布式光伏节点之间两两传输，实现了去中心化多节点互传，可以极大提高数据的可靠性，大大降低因个别设备传输出现故障而导致数据无法传输的发生概率，更加经济稳定。

附图说明

图1是本发明的整体流程图；

图2是本发明的网络结构图；

图3是本发明的系统示意图；

图4是本发明的控制包文格式示意图；

图5是本发明的节点传输数据补全示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例一：

如图1至图5所示，一种分布式光伏数据互传补全传输方法，包括以下步骤：

S1：基于互传补全控制字段对多个分布式光伏节点中的两个建立数据传输连接；

所述数据传输连接通过两次握手一次挥手建立；

以存在ABCD四个分布式光伏节点为例，A向B发起一次握手，B向A发起一次挥手，A为发送端，B为接收端；检验B是否正在进行传输(即检验B的连接状态标志位)，若空闲则改变各自控制标志位并校时，然后准备连接开始传输；A再次向B握手，此时A与B建立连接开始传输数据；

S2：基于互传补全控制字段判断要传输的数据是否已接收到，如未接收到，则在两个分布式光伏节点之间进行数据传输，如已接收到，则结束此次传输；

例如，在A节点向B节点传输后，B存在A、B的数据，所以当B与C传输完成之后，A与C建立连接传输数据时，可通过互传补全控制字段第一层标志位信息与第二层序列号信息得知A的数据信息为重复，可选择忽略A信息补全其他信息，加快数据传输的效率。

传输开始之后，通过系统检测接收到的用户信息并记录改变互传补全控制字段第一层标志位与第二层序列号信息，通过第四层滑动窗口发送接收确认数据传输，完成接收后，B向A发送一组指令确认传输完成，彼此关闭传输通道并准备开始与其他分布式光伏节点数据传输；

S3：每个分布式光伏节点均与其他分布式光伏节点按照步骤S1-S2完成数据传输。

S4：随机选择部分分布式光伏节点向中继网关发送数据信息，之后由中继网关将数据上传至云平台。

当ABCD每个分布式光伏节点都与其他分布式光伏节点完成一次发送与接收的数据传输过程之后，每个分布式光伏节点拥有全部分布式光伏节点的数据信息，此时随机选择两个分布式光伏节点向中继网关发送数据信息。等待数据接收完毕，中继网关将接收到的两组数据上传至云平台，云平台接收校验数据完成一次完整传输过程。

通过判断是否已接收到要传输的数据，减少数据传输量，实现了数据的补全，提升传输效率；通过分布式光伏节点之间两两传输，实现了去中心化多节点互传，可以极大提高数据的可靠性，大大降低因个别设备传输出现故障而导致数据无法传输的发生概率，更加经济稳定。

所述互传补全控制字段包括标志位层、序列号层、滑动窗口层以及数据包层。

所述标志位层包括连接状态标志位、传输状态标志位、断点与重传标志位、发送次数标志位、接收确认标志位、时间标志位、发送/接收标志位以及传输轮完成标志位。

所述互传补全控制字段的格式为：

第一层为所述标志位层，第一层的32位是：

第一字符1位的标志位T0，表示连接状态，T0为0时没有连接；T0为连接状态标志位；

第二字符1位的标志位T1和第三字符1位的标志位T2，表示传输状态，T0为1且T1为0时代表进行传输，T2为1时表示传输结束；T1和T2为传输状态标志位；

第四字符1位的标志位T3，表示断点续传状态；

第五和第六字符分别为1位的标志位T4、T5，表示断点位置，T3为1时T4、T5记录断点位置；

第七字符1位的标志位T6，表示重传状态，T6为1时重新传输数据；

T3-T6为断点与重传标志位；

第八字符1位的标志位T7，用于表示当前数据的发送次数；T7为发送次数标志位；

第九字符1位的标志位T8，T8为1则表示收到接收方确认；

第十字符1位的标志位T9，T9为1时表示完成发送但还未收到接收方确认；T8和T9为接收确认标志位；

第十一和十二字符分别为1位的标志位T10、T11，表示时间标志；T10和T11为时间标志位；

第十三字符1位的标志位T12，T12为1则是发送端，为0则是接收端；T12为发送/接收标志位；

第十四位1位的标志位T13，T13为1表示已完成一轮数据传输；T13为传输轮完成标志位；

其余位为保留位，表示目前已经收到数据的用户信息；

序列号层包括第二层与第三层；

第二层为36位的序列号：标记发送数据包的电气参数与环境参数信息顺序，标记数据包含的用户，接收方与之比对补全数据与更新标志位；

第三层为16位的序号，标记断点续传或需要重新传输的数据包序号；

第四层为滑动窗口层，第四层为32位滑动窗口，根据发送或接收的转换控制数据的发送与接收。

第五层为数据包层，发送所有电气参数、环境参数数据。

在协议首部填加互传补全控制字段后形成如图4所示的格式。

通过设立面向连接的基于数据参数消息的传输协议的互传补全控制字段，实现了数据传输的互传补全。新的协议首部，即在协议首部填加一些互传补全控制字段而形成的一种面向连接的基于消息包的传输协议，形成了可靠传输机制，提高了数据传输效率。

在可靠传输机制中，采用传输确认机制确认传输状态，确认接收数据的长度，保证数据传输的可靠性并节省传输时间，在此机制下发送方与接收方确认空闲并成功建立联系之后会开始数据传输，与停止等待机制相比节省了等待的时间并提高了传输的效率；采用数据互传机制，来降低因为个别传输过程出现问题而导致传输故障的概率，进一步提高数据传输的可靠性，通过相互传输数据来避免个别数据的丢失；采用数据补全机制，节约传感器的数量，减少不必要的数据采集过程，降低重复传输过程的频率，加快了传输效率与传输的可靠性，有效减少重复信息的采集，降低因节点传输过程数据丢失导致报错的可能性，有效提高数据的可靠性。

通过在应用层与传输层之间添加面向连接的传输协议互传补全控制字段，建立分布式光伏数据传输协议，其安全性、可靠性、稳定性均得到保障。

一种分布式光伏数据互传补全传输系统，用于实现一种分布式光伏数据互传补全传输方法，包括主站层、通信层和终端层。

一种分布式光伏数据互传补全传输系统整体架构从上至下分为三层，分为主站层、通信层和终端层。

主站层：由物联网云平台或上位机构成，具有管理设备，可视化信息，数据分析的功能。

通信层：由中继网关组成，处理通过lora通信方式传输的终端数据，再通过4G通信方式发送给上位机，接收上位机下达指令，解析之后发送给终端。

终端层：由终端设备组成，处理存储并向上传输各节点数据信息，执行主站控制指令。

所述终端层包括数据采集模块、数据处理模块、数据存储模块以及数据传输模块。

数据采集模块：对光伏组件的电气数据、气象数据进行采集。

数据处理模块：将获取的数据根据设定的参数进行分析处理。

数据存储模块：说处理后的数据信息进行存储。

数据传输模块：将处理之后的数据通过lora通讯方式传输到中继网关。

首先终端层的各终端创建账户，每个终端通过数据采集模块对光伏组件的电气数据和部分气象数据进行采集，然后通过数据处理模块将获取的数据进行分析处理，得到处理过后的数据，再通过数据存储模块进行存储，检查传输状态，各用户验证身份信息，检查信道稳定性，建立传输节点，同时各个节点将处理好的数据通过所述方法相互传输互相补全数据，校验数据完整性，每个节点都存储全部数据，挑选随机数量节点将数据通过lora通讯方式传输到中继网关，再由网关汇集上传而来的数据采用4G通信方式传输到监控主站云平台服务器中。

一种分布式光伏数据互传补全传输系统的工作流程包括：①创建账户。②采集数据。③传输数据。④补全数据。⑤上传数据。

在进行数据传输之前在各终端设备处创建账户，录入设备信息位置信息，传感器采集电气参数数据和气象参数数据。两个节点之间通过两次握手一次挥手建立连接，确认发送端与接收端，改变各自控制标志位并校时，开始传输之后忽略重复信息传输，补全其他信息，使每个节点都拥有全部节点的信息。随机选择两个节点向中继网关发送数据信息。等待数据接收完毕，中继网关将接收到的两组数据上传至云平台，云平台接收校验数据完成一次完整传输过程。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。