具体实施方式

为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图4，现有的输电线路视频监测系统的网络拓扑一般为链型结构。其具体构成为在变电站侧安装无线汇聚设备，用于实现多条线路链型通信网络的汇接；在输电线路杆塔1上安装上联无线设备1、下联无线设备1、高清摄像机及太阳能电池。其中，上联无线设备1通过无线与变电站侧的无线汇聚设备连接；下联无线设备1通过无线与线路杆塔2处的上联无线设备2连接；上联无线设备1与下联无线设备1之间采用双绞线连接；高清摄像机通过双绞线接入上联无线设备1；太阳能电池分别为上联无线设备1、下联无线设备1、高清摄像机提供直流电源。

现有的输电线路视频监测系统具有如下问题：

1、不支持远程主动随时唤醒功能，无法满足输电线路运行人员在紧急情况下随时唤醒指定的摄像机获取图像的需求。而如果让输电线路侧的高清摄像机、无线通信设备一致处于工作状态，则又会大幅缩短电池使用时间。

2、能量管理模式与输电线路链型组网不匹配，需要进一步优化以节约电能。根据电力线路走向的特点，目前输电线路视频监测系统主要采用链型组网结构。在此结构下，线路杆塔上的设备主要工作于两种模式：“中间节点模式”及“末端节点模式”。当主站需要远程调用线路杆塔2上的视频图像时，线路杆塔1上的设备实际只要“上联无线设备1”、“下联无线设备1”处于工作状态提供通道即可，“高清摄像机1”则不用启动工作；线路杆塔2上则只要“上联无线设备2”、“高清摄像机2”处于工作状态上传视频图像即可，“下联无线设备2”则不用启动工作；线路杆塔3上的设备则全部不用启动工作。

基于此，本发明提供一种链型无线自组网设备节能装置。

以下将对本发明提供的一种链型无线自组网设备节能装置的一个实施例进行详细的介绍。

请参阅图1，本实施例提供一种链型无线自组网设备节能装置，包括：

主站模块、NB-IoT通信模块、能量管理模块。

在本实施例中，主站模块用于向能量管理模块发布控制指令，使得能量管理模块根据控制指令控制线路侧网元节点处于指定的工作模式；

需要说明的是，主站模块主要用于对NB-IoT通信模块和能量管理模块进行远程集中管理，发布控制指令使得线路侧网元节点分别工作在“中间节点”、“末端节点”、“休眠”以及“定时唤醒”等四个模式。

当线路侧网元节点处于中间节点模式时，线路侧网元节点将上联无线设备和下联无线设备打开，高清摄像机保持关闭。

当线路侧网元节点处于末端节点模式时，线路侧网元节点将上联无线设备和高清摄像机打开，下联无线设备保持关闭。

当线路侧网元节点处于休眠模式时，线路侧网元节点根据第一预置规则将上联无线设备、下联无线设备和高清摄像机均保持关闭。第一预置规则可以是将批量或个别指定相关线路侧网元节点按照设定的时间点或时间间隔设置为休眠模式。

线路侧网元节点处于定时唤醒模式时，线路侧网元节点根据第二预置规则将休眠模式切换为中间节点模式或末端节点模式。第二预置规则可以是按照设置的时间点或者时间间隔，批量发布指令，远程命令相关线路侧网元节点分别工作在“中间节点”和“末端节点”模式。

在本实施例中，NB-IoT通信模块安装在线路侧网元节点处，用于为主站模块发布的控制指令建立第一通信信道，以便主站模块通过第一通信信道将控制指令传送至能量管理模块。

需要说明的是，NB-IoT通信模块通过运营商的无线网络与主站模块进行通信。其工作电源由能量管理装置的直流输出0端口供电；其控制指令端口通过UART接口与能量管理装置中的MCU（微处理器）处理单元连接，接收主站模块的控制指令使得线路侧网元节点分别工作在“中间节点”、“末端节点”、“休眠模式”以及“定时唤醒”等四个模式。

NB-IoT通信模块可用北斗短报文通信模块或者数传电台等不同通信方式进行替代。

在本实施例中，能量管理模块安装在线路侧网元节点处，用于根据主站模块发布的控制指令控制线路侧网元节点处于指定的工作模式；

需要说明的是，能量管理模块具体包括：MCU处理单元和电源控制模块。

其中MCU处理单元用于通过NB-IoT通信模块获取主站模块发布的控制指令，并根据控制指令利用电源控制模块控制上联无线设备、下联无线设备和高清摄像机处于指定的工作模式。

电源控制模块通过多个直流输出端口分别与上联无线设备、下联无线设备和高清摄像机相接，每个直流输出端口均设置有电子开关；

电源控制模块用于根据MCU处理单元传送的控制指令控制电子开关的开闭，通过电子开关的开闭控制上联无线设备、下联无线设备和高清摄像机处于指定的工作模式。

进一步的，电源控制模块的直流输出端口还与NB-IoT通信模块相连。具体的直流输出0端口与NB-IoT通信模块相接，为其进行供电；直流输出1端口与上联无线设备相接，对应的电子开关记为K1；直流输出2端口与高清摄像机相接，对应的电子开关记为K2；直流输出3端口与下联无线设备相接，对应的电子开关记为K3。

当MCU处理单元接收到的控制指令为中间节点模式指令时，电源控制模块内的电子开关K1和K3闭合，K2断开；当MCU处理单元接收到的控制指令为末端节点模式指令时，电源控制模块内的电子开关K1和K2闭合，K3断开；当MCU处理单元接收到的控制指令为休眠模式指令时，电源控制模块内的电子开关K1、K2和K3均断开。

若线路侧网元节点处的上联无线设备、下联无线设备和高清摄像机的设备厂商支持开放本地外界信号唤醒设备，则能量管理模块中电源控制模块内的电子开关也可改为输出特定的电平信号来控制上述设备工作与休眠或者启动状态。

本实施例提供了一种链型无线自组网设备节能装置，在输电杆塔侧增加NB-IoT通信模块和能量管理模块，通过NB-IoT通信模块传输主站模块的控制指令，使得能量管理模块可以控制线路侧网元节点处上联无线设备、下联无线设备、高清摄像机根据控制指令分别工作在中间节点、末端节点、休眠和定时唤醒四个模式中。本发明由于对每个线路侧网元节点设备的工作模式进行了集中管理，使得部分不需要开启进行视频监测任务的网元节点关闭高清摄像机，处于中间节点模式，还使得末端节点以外的网元节点设备处于休眠模式，实现了线路侧网元节点设备的精细化管理，从而延长了太阳能电池供电的时间。

以上是对本发明的一种链型无线自组网设备节能装置的一个实施例进行的详细介绍，以下将对本发明的一种链型无线自组网设备节能装置的另一个实施例进行详细的介绍。

请参阅图1，本实施例提供一种链型无线自组网设备节能装置，包括：

主站模块、NB-IoT通信模块和能量管理模块。

需要说明的是，主站模块、NB-IoT通信模块和能量管理模块的具体设置与前述实施例相同，在此不再赘述。

在本实施例中，NB-IoT通信模块还用于在线路侧网元节点的上联无线设备处于休眠模式时，为线路侧网元节点的传感器建立第二通信信道，传感器通过第二通信信道将传感器信号上送至主站模块。

需要说明的是，NB-IoT通信模块的RS485端口与能量管理装置中通道切换模块的通道1连接，用于在上联无线设备处于休眠状态时，上送本节点的传感器信号。

在本实施例中，能量管理模块还包括：通信信道切换模块。

通信信道切换模块设置有第一通道端口、第二通道端口、第一信号端口、第二信号和控制端口；

通信信道切换模块通过第一通道端口（即通道1端口）与NB-IoT通信模块相接，通过第一信号端口（信号1端口）与太阳能电池相接，通过第二通道端口（通道2端口）与上联无线设备相接，通过第二信号端口（信号2端口）与传感器相接，通过控制端口与MCU处理单元相接；

通信信道切换模块用于在MCU处理单元的控制指令为休眠模式时，接通第一通道端口，断开第二通道端口，以便传感器信号和太阳能电池状态信号通过第一通道端口传送至NB-IoT通信模块，并通过NB-IoT通信模块上送至主站模块；

通信信道切换模块还用于在MCU处理单元的控制指令为中间节点模式、末端节点模式和唤醒模式中任一个时，断开第一通道端口，接通第二通道端口，以便传感器信号和太阳能电池状态信号通过第二通道端口传送至上联无线设备，并通过上联无线设备上送至主站模块。

需要说明的是，通信信道切换模块通过RS485接口获取线路侧网元节点处的传感器信号、太阳能电池状态信号，当从MCU处理单元获知电子开关处于K1断开时，由于此时上联无线设备处于休眠状态，传感器信号和太阳能电池状态信号可通过通道1接口经NB-IoT通信模块传输至主站模块，实现低速信号通过低能耗的通道传送；当从MCU处理单元获知电子开关处于K1合上时，由于此时上联无线设备处于工作状态，将传感器信号和太阳能电池状态信号可通过通道2接口经上联无线设备传输至主站模块，则可提高通道的利用率。

进一步的，通信信道切换模块通过信号1端口与太阳能电池的RS485接口连接，获取电池剩余电量及有无异常等信号上送至主站模块；通过信号2端口与线路侧网元节点安装的温湿度传感器、红外测温传感器等扩展设备进行连接，并将相关信号传送至主站模块。

通道1端口与NB-IoT通信模块连接可以是通过无线公网传送信号；通道2端口与上联无线设备的RS485接口连接，通过无线自组网传送信号。

本实施例提供了一种链型无线自组网设备节能装置，利用NB-IoT通信模块低功耗的特性，可实现输电线路侧传感器等低带宽信号与高清摄像机的高带宽信号的分类传输。即为传感器信号及太阳能电池状态信号提供上联无线设备和NB-IoT通信模块双通道自动切换传送模式，一方面可提高通信通道可靠性，另一方也可提高通道利用率及起到节能的作用。

以上是对本发明的一种链型无线自组网设备节能装置的一个实施例进行的详细介绍，以下将对本发明的一种链型无线自组网设备节能装置的另一个实施例进行详细的介绍。

请参阅图2和3，本实施例提供一种链型无线自组网设备节能装置，包括：

主站模块、NB-IoT通信模块和能量管理模块。

需要说明的是，主站模块、NB-IoT通信模块和能量管理模块的具体设置与前述实施例相同，在此不再赘述。

在本实施例中，将第一通信信道建立为基于通道路由索引及工作模式指令列表的链型网络通道。

在本实施例中，基于通道路由索引及工作模式指令列表的链型网络通道的建立过程具体包括：

S100：根据设备编码规则按照从小到大的顺序依次生成线路侧网元节点设备的设备编码；

需要说明的是，设备编码规则具体为根据无线汇聚设备编码、链型网络编码和设备序号编码依次生成同一链型网络路径上各线路侧网元节点设备的设备编码，即无线汇聚设备编码+链型网络编码+设备序号编码。

在链型网络中，主要有两种类型的设备：变电站侧的汇聚节点设备及线路侧的网元节点设备。例如本实施例中，将变电站1的无线汇聚设备编码为“H1”，变电站2的无线汇聚设备编码则为“H2”；由于一台无线汇聚设备可对多条输电线路侧的链型网络通信，因此变电站1的无线汇聚设备1对应的输电线路1上的链型网络则编码为“L1”，对应的输电线路2上的链型网络则编码为“L2”；线路侧的网元节点设备编码则为“无线汇聚设备编码+链型网络编码+设备序号编码”，例如输电线路1上的第一个网元节点设备编码则为“H1-L1-N1”，第二个网元节点设备编码则为“H1-L1-N2”，第三个网元节点设备编码则为“H1-L1-N3”，以此类推，如图2所示。

S200：建立线路侧网元节点设备名称、设备编码和通信号码对应表；

需要说明的是，以运行人员熟悉的输电线路名称+杆塔号作为设备名称，设备编码参照步骤S100，通信号码则采用安装在该杆塔处的NB-IoT模块所采用SIM卡号。建立的对应表示例如下：

S300：在对应表中添加通道索引和工作模式以生成通道路由索引及工作模式指令列表；

需要说明的是，基于步骤S200的对应表，自动生成通道路由索引及下发工作模式的指令列表。生成过程如下：

S301：解析线路侧网元节点设备的设备编码，获取设备编码中的无线汇聚设备编码、链型网络编码和设备序号编码；

需要说明的是，根据编码规则获取该网元节点设备编码（例如H1-L1-N3）；解析并分别提取该设备编码中的无线汇聚设备编码（例如H1）、链型网络编码（例如L1）及设备序号编码（例如N3）。

S302：保持无线汇聚设备编码和链型网络编码不变，从1开始依次生成到达线路侧网元节点设备所需途经的链型网络路径上的所有节点的设备编码，并将线路侧网元节点设备对应的设备编码和途经的链型网络路径上的所有节点的设备编码按照途经顺序依次填入通道索引中；

需要说明的是，保持无线汇聚设备编码（例如H1）和链型网络编码（例如L1）不变，按大于零且小于并等于该设备序号编码（例如N3），同时取整数的原则依次自动生成到达该线路侧网元节点所需途经的链型网络上的所有节点的设备编码（例如：H1-L1-N1、H1-L1-N2、H1-L1-N3），并填入“通道路由索引”字段。

S303：将途经的链型网络路径上的所有节点的设备编码对应的工作模式设置为中间节点工作模式，并将线路侧网元节点设备的设备编码对应的工作模式设置为末端节点工作模式。

需要说明的是，除了最后一个网元节点工作模式自动设置为“末端节点”外，其他网元节点的工作模式均自动设置为“中间节点”。具体如下表：

如图3所示，以运行人员调用“500kV桂文甲线N5塔”视频为例。主站模块根据“通道路由索引及工作模式指令列表”，向500kV桂文甲线N1塔的NB-IoT模块对应的通信卡发送“中间节点”模式指令，通知该塔上的“上联无线设备1”、“下联无线设备1”启动，“高清摄像机1”则继续处于休眠状态；同时，向500kV桂文甲线N5塔的“NB-IoT通信模块”对应的通信卡发送“末端节点”模式指令，通知该塔上的“上联无线设备2”、“高清摄像机2”启动，“下联无线设备2”则继续处于休眠状态；500kV桂文甲线N9塔上的所有设备因未收到指令，则继续处于休眠状态。通过以上步骤，实现指定摄像机的一键快速调用，并可减少链型线路上各设备的不必要耗能。

本实施例提供了一种链型无线自组网设备节能装置，通过“主站模块”建立“通道路由索引及工作模式指令列表”，可自动建立终端数据传输所需的链型网络通道，实现运行人员随时远程一键唤醒指定的高清摄像机，同时还可实现输电线路杆塔设备按“中间节点模式”及“末端节点模式”的精细化供电管理，实现了运行人员对线路侧指定的高清摄像机的一键快速调用。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。