способ и устройство для передачи информации в сложной сети

Формула изобретения

1. Способ передачи сообщения при помощи модулированного тока несущей частоты в сети распределения электрической энергии, к которой подключены центральный блок или зонный блок (6, 7), а также множество модулей управления/контроля (М_х), которых может касаться это сообщение, отличающийся тем, что содержит, по меньшей мере, следующие этапы: предварительное присвоение каждому модулю (М_х) идентификатора, такого как серийный производственный номер модуля (М_х), и при установке этого модуля (М_х) в сети, присоединение к этому идентификатору данных, связанных с географическим положением места, где установлен этот модуль, так чтобы впоследствии иметь возможность определять местонахождение модуля (М_х) на основании его идентификатора независимо от его положения в сети; во время трансляции в сети сообщения, предназначенного модулю (М_х) и/или центральному блоку - опознавание и/или определение достоверности этого сообщения модулями, подключенными в сеть, которые выполнены с возможностью приема сообщения, и систематическое и синхронное повторение этого сообщения в сети модулями (М_х), которые опознали и/или определили достоверность сообщений, причем это повторение сообщений позволяет другим модулям становиться способными принимать сообщение, и после опознавания и/или определения достоверности ретранслировать это сообщение таким образом, чтобы на основании каждого повторения другие модули (М_х) опознали сообщение и способны осуществлять другое повторение, причем этот процесс повторяется, пока сообщение не будет передано по всей сети и пока все модули (М_х ) не примут и не ретранслируют сообщение, по меньшей мере, один раз.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ретрансляции, осуществляемые модулями (М_х), осуществляются синхронно, и тем, что синхронизация ретрансляций обеспечивается за счет рабочей частоты микропроцессоров, управляемых кварцевым генератором, которыми оборудованы упомянутые модули (М_х).

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что синхронизм достигают начиная с момента, когда достоверность сообщения определена микропроцессором (8), установленным в каждом модуле (М_х).

4. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что начало передач сообщений активируется центральным блоком или зонным блоком (6, 7).

5. Способ по пп.1-3 отличающийся тем, что упомянутая сеть является сетью распределения электрической энергии для ламп уличного освещения, и тем, что упомянутые модули (М_х) являются модулями управления/контроля осветительных ламп.

6. Способ по п.4 отличающийся тем, что упомянутая сеть является сетью распределения электрической энергии для ламп уличного освещения, и тем, что упомянутые модули (М_х ) являются модулями управления/контроля осветительных ламп.

7. Способ по п.5, отличающийся тем, что модули управления/контроля (М_х) содержат процессор (8), управляемый кварцевым генератором, соединенным с интерфейсом (9) электрической сети, соединенным с электрической сетью (11) при помощи двух цепей, а именно цепи (12) приема, оснащенной усилителем приема, цепи (13) трансляции, оснащенной усилителем трансляции.

8. Способ по п.5, отличающийся тем, что электрическая сеть распределения включает в себя электрические щиты (1, 2), каждый из которых питает лампы освещения в определенной зоне при помощи древовидной сети распределения, при этом древовидные сети разных зон могут быть соединены между собой соединителями (3), обеспечивающими передачу сообщений от одной зоны к другой, оставляя при этом электрические сети изолированными, при этом совокупность зон, соединенных одним или несколькими соединителями (3), образует сектор, оборудованный блоком передачи, идентифицированным внутренним номером, связанным со щитом, при этом блок передачи сообщается с удаленным процессором (5), и тем, что каждое сообщение содержит следующие элементы: преамбулу, порядковый номер сообщения, идентификацию происхождения сообщения при помощи идентификатора удаленного процессора (5), блока передачи, зонного блока или модуля управления/контроля, внутренний номер передатчика, номер зоны и, в случае необходимости, исходной зоны, номер адресата или соответствующей группы, задаваемые данные, данные контроля сообщения согласно заранее определенному алгоритму.

9. Способ по п.6, отличающийся тем, что модули управления/контроля (М_х) содержат процессор (8), управляемый кварцевым генератором, соединенным с интерфейсом (9) электрической сети, соединенным с электрической сетью (11) при помощи двух цепей, а именно цепи (12) приема, оснащенной усилителем приема, цепи (13) трансляции, оснащенной усилителем трансляции.

10. Способ по п.6, отличающийся тем, что электрическая сеть распределения включает в себя электрические щиты (1, 2), каждый из которых питает лампы освещения в определенной зоне при помощи древовидной сети распределения, при этом древовидные сети разных зон могут быть соединены между собой соединителями (3), обеспечивающими передачу сообщений от одной зоны к другой, оставляя при этом электрические сети изолированными, при этом совокупность зон, соединенных одним или несколькими соединителями (3), образует сектор, оборудованный блоком передачи, идентифицированным внутренним номером, связанным со щитом, при этом блок передачи сообщается с удаленным процессором (5), и тем, что каждое сообщение содержит следующие элементы: преамбулу, порядковый номер сообщения, идентификацию происхождения сообщения при помощи идентификатора удаленного процессора (5), блока передачи, зонного блока или модуля управления/контроля, внутренний номер передатчика, номер зоны и, в случае необходимости, исходной зоны, номер адресата или соответствующей группы, задаваемые данные, данные контроля сообщения согласно заранее определенному алгоритму.

11. Способ по пп.1-3, 6-10, отличающийся тем, что рабочая последовательность, выполняемая модулями управления и контроля, содержит следующие этапы: первую фазу (12) выполнения внутренней обработки, вторую фазу (13) детектирования присутствия несущей в сети с возвратом к первой фазе при отсутствии несущей или, в противном случае, с переходом к третьей фазе, третью фазу (14) детектирования модулирования несущей и начала сообщения с возвратом к первой фазе, если не обнаружено никакого существенного модулирования, или, в противном случае, с переходом к фазе (15) декодирования сообщения, затем к фазе (16) контроля достоверности упомянутого сообщения, четвертую фазу (17) определения достоверности сообщения с возвратом ко второй фазе, если достоверность сообщения не определена, или, в противном случае, с переходом к следующей фазе, пятую фазу (18) определения наличия или отсутствия нового сообщения с возвратом к первой фазе, если никакого сообщения не обнаружено, или, в противном случае, с переходом к следующей фазе, шестую фазу (19) сохранения нового сообщения (Nm) в запоминающем устройстве модуля, седьмую фазу (20) ретрансляции сообщения в сеть, причем этот этап начинается после точного промежутка времени, начало которого определяется концом нового сообщения, восьмую фазу (21) обработки нового сообщения (Nm).

12. Способ по п.4, отличающийся тем, что рабочая последовательность, выполняемая модулями управления и контроля, содержит следующие этапы: первую фазу (12) выполнения внутренней обработки, вторую фазу (13) детектирования присутствия несущей в сети с возвратом к первой фазе при отсутствии несущей или, в противном случае, с переходом к третьей фазе, третью фазу (14) детектирования модулирования несущей и начала сообщения с возвратом к первой фазе, если не обнаружено никакого существенного модулирования, или, в противном случае, с переходом к фазе (15) декодирования сообщения, затем к фазе (16) контроля достоверности упомянутого сообщения, четвертую фазу (17) определения достоверности сообщения с возвратом ко второй фазе, если достоверность сообщения не определена, или, в противном случае, с переходом к следующей фазе, пятую фазу (18) определения наличия или отсутствия нового сообщения с возвратом к первой фазе, если никакого сообщения не обнаружено, или, в противном случае, с переходом к следующей фазе, шестую фазу (19) сохранения нового сообщения (Nm) в запоминающем устройстве модуля, седьмую фазу (20) ретрансляции сообщения в сеть, причем этот этап начинается после точного промежутка времени, начало которого определяется концом нового сообщения, восьмую фазу (21) обработки нового сообщения (Nm).

13. Способ по п.5, отличающийся тем, что рабочая последовательность, выполняемая модулями управления и контроля, содержит следующие этапы: первую фазу (12) выполнения внутренней обработки, вторую фазу (13) детектирования присутствия несущей в сети с возвратом к первой фазе при отсутствии несущей или, в противном случае, с переходом к третьей фазе, третью фазу (14) детектирования модулирования несущей и начала сообщения с возвратом к первой фазе, если не обнаружено никакого существенного модулирования, или, в противном случае, с переходом к фазе (15) декодирования сообщения, затем к фазе (16) контроля достоверности упомянутого сообщения, четвертую фазу (17) определения достоверности сообщения с возвратом ко второй фазе, если достоверность сообщения не определена, или, в противном случае, с переходом к следующей фазе, пятую фазу (18) определения наличия или отсутствия нового сообщения с возвратом к первой фазе, если никакого сообщения не обнаружено, или, в противном случае, с переходом к следующей фазе, шестую фазу (19) сохранения нового сообщения (Nm) в запоминающем устройстве модуля, седьмую фазу (20) ретрансляции сообщения в сеть, причем этот этап начинается после точного промежутка времени, начало которого определяется концом нового сообщения, восьмую фазу (21) обработки нового сообщения (Nm).

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение касается способа и устройства для передачи информации в сложной сети.

В частности, но не исключительно, оно применяется для обмена информацией между множеством модулей, взаимосвязанных при помощи электрической распределительной сети, используемой одновременно для электрического питания модулей и в качестве сети связи для передачи цифровых сообщений между модулями при помощи модулированного тока несущей частоты.

В частности, оно применяется для дистанционного управления и контроля за городскими уличными фонарями.

В применении этого типа к сети подключают центральный пост управления и множество электронных модулей, чтобы:

- с одной стороны, получить возможность реализовать дистанционное управление или дистанционное регулирование параметров,

- с другой стороны, передавать на центральный пост информацию, детектируемую этими электронными модулями.

При этом, как правило, распределительная электрическая сеть имеет сложную топологию, содержащую многочисленные пересечения, распределенные произвольно. Кроме того, знание точной топологии сети часто оказывается невозможным, поскольку такая сеть, как правило, является результатом последовательных операций монтажа, осуществляемых на протяжении нескольких десятков лет.

Кроме того, дальность передачи при помощи тока несущей частоты является относительно небольшой. Поэтому необходимо повторять передаваемые сообщения, чтобы они доходили до их получателя.

В частности, распределительная электрическая сеть имеет очень разные значения сопротивления в зависимости от места и от пользователей, подключенных к этой сети.

Кроме того, типы используемых кабелей (воздушные, скрученные, подземные, однофазные или трехфазные) очень часто меняются в зависимости от обстоятельств, и значения линейных сопротивлений, характерные для каждого типа кабеля, тоже являются самыми разными.

Таким образом, при использовании технологии токов несущей частоты, учитывая существующие нормы и необходимость передачи данных по электрической сети и на большое расстояние, необходимо располагать системой регенерации сообщений.

С учетом отсутствия контроля за сопротивлениями и ослаблениями трудно прогнозировать заранее, какие модули могут усиливать сообщения.

Кроме того, если требуется сообщаться с каждым модулем в отдельности, то необходимо каждому модулю присваивать его собственный адрес.

В рамках такой сети присвоение адреса каждому модулю создает многочисленные проблемы.

Действительно, прежде всего, необходимо, чтобы способ адресации различных модулей, с которыми требуется установить связь, можно было применять для любой топологии сети. Затем, если требуется объединить в одну сеть с большим числом модулей, адресация модулей должна происходить без применения трудоемких операций, которые могут привести к серьезным погрешностям. Необходимо также иметь возможность легко добавлять модуль в сеть, избегая при этом ручных операций на других модулях.

В патенте FR 9505749 уже был предложен способ адресации, требующий ручного вмешательства на каждом модуле, который еще не имеет адреса, и на модуле с присвоенным адресом, расположенным непосредственно на входе по отношению к центральному блоку, находящемуся в корне древовидной сети. Адрес модуля, не имеющего адреса, определяют в зависимости от адреса модуля, находящегося на входе. Таким образом, недостатком этого способа является необходимость вмешательства операторов на местности, которые должны задействовать кнопки управления, предусмотренные на каждом модуле.

В патенте FR 0001559 был также предложен способ автоматического присвоения адресов, согласно которому адрес каждого модуля определяют на основании адреса модуля, находящегося непосредственно на входе, причем этот адрес передается в сеть входным модулем в сообщении присвоения адреса. Этот способ, позволяющий добиваться отличных результатов, все же является сложным в применении и не в полной мере применим для относительно сложной сети.

Таким образом, задачей настоящего изобретения является решение вышеупомянутых проблем и, в частности, проблемы регенерации передаваемых сообщений и проблемы, связанной с адресацией модулей.

Для этого способ в соответствии с настоящим изобретением содержит, по меньшей мере, следующие этапы:

- предварительное присвоение каждому модулю идентификатора, такого, например, как серийный производственный номер модуля, и, при установке этого модуля в сети, присоединение к этому идентификатору данных, связанных с географическим положением места, где установлен этот модуль, так чтобы впоследствии иметь возможность определять местонахождение модуля на основании его идентификатора независимо от его положения в сети;

- во время трансляции в сеть сообщения, предназначенного модулю и/или центральному блоку - опознавание и/или определение достоверности этого сообщения модулями, подключенными в сеть, которые могут принять сообщение, и систематическое и синхронное повторение этого сообщения в сети модулями, которые опознали и/или подтвердили достоверность сообщений, причем это повторение сообщений позволяет другим модулям становиться способными принимать сообщение и, после опознавания и/или определения достоверности, ретранслировать это сообщение. На основании каждого повторения другие модули опознают сообщение и получают возможность осуществлять другое повторение и так далее. Этот процесс повторяется, пока сообщение не будет передано по всей сети и пока все модули не примут и не ретранслируют сообщение, по меньшей мере, один раз. Таким образом, убеждаются, что сообщение дошло до своего (или своих) получателя(ей).

Для обеспечения синхронизма ретрансляций, кроме наличия технологических интерфейсов усиления, необходимо, чтобы системы детектирования и передачи модулей были полностью выполнены на базе микропроцессора, управляемого кварцевым генератором: декодирование аналогового типа не позволяет обеспечить в достаточной мере синхронизм сообщений.

Этот синхронизм может быть обеспечен за счет скорости работы современных микропроцессоров (20 МГц и более). Ее достигают, начиная с момента, когда микропроцессор, расположенный в каждом модуле, определяет достоверность сообщения.

Чтобы избежать любой проблемы коллизии сообщений, начало передач сообщений активируется центральным блоком или зонным блоком UZ.

Описанный выше способ имеет много преимуществ. В частности, он позволяет:

- изменять структуру электрической сети, не ухудшая при этом передачи,

- добавлять новые модули в эту же сеть, не прибегая к специальным мерам предосторожности и без каких-либо последствий для передачи,

- располагать передаваемой информацией в любой точке сети связи.

Далее следует описание варианта выполнения изобретения, представленное в качестве не ограничительного примера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 - схематическое представление распределения электрической сети освещения (общественного или индивидуального), в которой применяют способ, в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.2 - блок-схема, показывающая архитектуру модуля управления и контроля ламп освещения, используемого в сети, показанной на Фиг.1.

Фиг.3 - общая блок-схема работы.

В примере, представленном на Фиг.1, электрическая сеть распределения освещения включает в себя два электрических щита 1, 2, каждый из которых питает лампы освещения в определенной зоне при помощи древовидной сети распределения.

В этом примере древовидные сети двух зон соединены между собой двумя соединителями 3 и 3', обеспечивающими передачу сообщений от одной зоны к другой, оставляя при этом электрические сети изолированными.

Разумеется, изобретение не ограничивается строго определенным числом соединителей. Совокупность зон, соединенных одним или несколькими соединителями, называют сектором. В случае, когда один сектор содержит несколько соединителей, при неисправности одного из соединителей, другие соединители берут на себя его нагрузку для всего сектора. Сектор определяет сеть передачи и, как правило, оборудован блоком передачи UT_z 4, идентифицированным внутренним номером z, который в данном случае связан со щитом 1. Этот блок передачи UT _z 4 может транслировать (или принимать) информацию, например, предназначенную для (или поступающую от) удаленного процессора 5, который образует пост контроля РС, через промежуточную телефонную сеть, сеть Интернет или любую другую сеть передачи.

Кроме того, в распределительных щитах 1, 2 установлены зонные блоки UZ 6, 7, идентифицированные внутренним номером.

Управление и контроль за лампами освещения обеспечиваются модулями управления/контроля М_х, установленными в цепях питания ламп, причем эти модули управления/контроля имеют идентификатор в виде внутреннего номера х.

Как показано на Фиг.2, эти модули управления/контроля М_х содержат процессор 8 управляемый кварцевым генератором, соединенный с интерфейсом 9 электрической сети, соединенным с электрической сетью 11 при помощи двух цепей, а именно:

- цепи 12 приема, оснащенной усилителем приема,

- цепи 13 трансляции, оснащенной усилителем трансляции.

Аналоговые электрические подблоки, в частности, интерфейса 9 электрической сети и усилителей трансляции 13 и приема 12 должны использовать компоненты, достаточно точные с точки зрения допусков, чтобы избегать поворотов фазы, отличающихся в зависимости от производителя.

Передачу сообщений в электрической сети можно осуществлять на чистой несущей частоте, модулируемой по частоте и по фазе. Каждое сообщение может содержать следующие элементы:

- преамбулу, представляющую собой, например, несущую, указывающую на отслеживаемое сообщение,

- порядковый номер сообщения,

- идентификацию отправителя сообщения при помощи идентификатора удаленного процессора 5, блока передачи 4, зонного блока 6, 7 или модуля управления/контроля М_х,

- внутренний номер передатчика,

- номер зоны и, в случае необходимости, исходной зоны,

- номер получателя или соответствующей группы (речь может идти о всех модулях управления/контроля М_х, об определенной группе модулей М_х или только об одном модуле М_х ),

- задаваемые данные, которые могут относиться, например, к дистанционной параметризации, коэффициентам понижения и т.д., или даже данные состояния модуля управления/контроля М_х (эти данные могут касаться, например, дефектов лампы и т.д.),

- данные контроля сообщения согласно заранее определенному алгоритму.

Модули управления/контроля выполнены с возможностью осуществления внутренних этапов обработки заранее определенной продолжительности на сигналах, передаваемых в сети, с целью опознавания и обеспечения обработки «интересующих их» сигналов, которые могут их касаться.

Поскольку эти интересующие сигналы передаются путем модулирования (например, по частоте или по фазе) несущей, время присутствия этой несущей должно быть достаточным для обеспечения времени внутренней обработки.

Рабочая последовательность, выполняемая модулями управления и контроля М_х во время передачи в сети, показана на Фиг.3.

Она содержит следующие рабочие фазы:

- фазу выполнения внутренней обработки (блок 12);

- фазу детектирования присутствия несущей в сети (блок 13). Целью этой фазы является опознавание правильной частоты принимаемой несущей, например, частоты 130 кГц. Если не обнаружено ни одной несущей, система возвращается в фазу выполнения внутренней обработки 12. Если несущая на правильной частоте обнаружена, система переходит к следующей фазе;

- фазу детектирования модулирования несущей («старт») и начала сообщения (блок 14). Если не обнаружено никакого существенного модулирования, система возвращается в фазу выполнения внутренней обработки 12, в противном случае она сначала переходит к фазе декодирования сообщения (блок 15), затем к фазе контроля достоверности (блок 16);

- фазу определения достоверности сообщения (блок 17). Контроль достоверности сообщения осуществляют путем применения алгоритма вычисления по принятым данным и путем сравнения полученного результата с контрольными данными, содержащимися в принятом сообщении. Если достоверность сообщения не подтверждена, система возвращается в фазу выполнения внутренней обработки 12, в противном случае система переходит к следующей фазе;

- фазу определения наличия или отсутствия нового сообщения (блок 18). Эту фазу осуществляют, например, путем сравнения с последним сообщением, сохраненным в модуле М_х. Если новое сообщение не обнаружено, система возвращается в фазу выполнения внутренней обработки 12, в противном случае система переходит к следующей фазе;

- фазу сохранения нового сообщения Nm в запоминающем устройстве модуля (блок 19);

- фазу ретрансляции сообщения в сеть (блок 20). Эта фаза начинается после точного промежутка времени, начало которого определяется концом нового сообщения;

- фазу обработки нового сообщения Nm (блок 21), в конце которой система возвращается в фазу выполнения внутренней обработки 12.

Преимуществом описанного выше способа является то, что он позволяет решить проблему связи между модулями, установленными на многофазных линиях распределения, при этом модули могут быть расположены между нейтралью и различными фазами линии.

Действительно, в этом случае за счет индукции распространяется сигнал, ослабленный на других фазах. Процесс повторения этого первоначально ослабленного сигнала позволяет получить на линии повторяющиеся сигналы с амплитудой, одинаковой с сигналами фазы, на которую подавался исходный сигнал.