СПОСОБЫ И СИСТЕМА ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ВЫХОДА ИЗ СТРОЯ КОММУНАЛЬНОЙ СЕТИ
METHODS AND SYSTEM TO DETECT FAILURE OF UTILITY NETWORK

РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
Настоящая заявка испрашивает приоритет по предварительной заявке на выдачу патента США № 60/898551, поданной 30 января 2007 г., полное содержание которой настоящим включено в настоящий документ посредством ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к коммунальным сетям, а более конкретно к системе управления коммунальной сетью и способу работы системы управления коммунальными сооружениями для контроля и управления коммунальной электрической сетью и автоматизированного считывания коммунальных счетчиков.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение обеспечивает систему управления коммунальной сетью, включающую в себя систему обнаружения выхода из строя (ODS), которая управляет идентификацией некоторых или, по существу, всех событий выхода из строя в коммунальной электрической сети. ODS также может управлять действиями по восстановлению работоспособности. ODS, к тому же, или в качестве альтернативы, может поддерживать исчерпывающие новейшие данные о топологии зоны обслуживания электрической сети.
В качестве используемого в материалах настоящей заявки термин «выход из строя» включает в себя, среди прочего, потерю энергоснабжения или коммунального обслуживания в отношении электронных коммунальных устройств и местоположений, поддерживаемых такими устройствами в пределах коммунальной электрической сети, а термин «восстановление работоспособности» включает в себя, среди прочего, восстановление энергоснабжения или другого коммунального обслуживания в отношении таких устройств и местоположений. В качестве используемого в материалах настоящей заявки термин «коммунальные устройства», среди прочего, включает в себя электрические счетчики, другие устройства связи, индикаторы неисправных цепей и другие устройства автоматизации распределения, например, такие как контроллеры конденсаторных батарей, трансформаторы, прерыватели повторного включения и т.п.
Настоящее изобретение обеспечивает способ и сквозную систему, компоненты и архитектуру информационных потоков, используемые для содействия в управлении выходами из строя и восстановлением работоспособности коммунальной сети. Способ и система по настоящему изобретению, к тому же, или в качестве альтернативы, могут использоваться для быстрого и точного сбора информации и управления событиями выхода из строя (например, отказов) и восстановления работоспособности сети, используемой для доставки обслуживания и/или других коммунальных услуг конечным пользователям через сетевую инфраструктуру. Например, способ и система по настоящему изобретению могут эффективно использоваться для управления выходами из строя и восстановлением работоспособности инфраструктуры электрической коммунальной сети.
Коммунальные предприятия в настоящее время применяют довольно ограниченные системы для того, чтобы выполнять управление выходами из строя и восстановлением работоспособности. В качестве используемого в материалах настоящей заявки такие ограниченные системы указываются ссылкой как «функция ODS» или «ODS», включающие в себя управление восстановлением работоспособности. ODS может быть сильно связанной или объединенной в одно целое с функцией управления сетью. В некоторых вариантах осуществления возможность ODS реализуется в качестве внешней системы третьей стороны. До настоящего времени ODS ограничена вследствие того обстоятельства, что есть очень мало данных в показателях контрольно-измерительного оборудования считывания/контроля выхода из строя в устройствах, нижерасположенных от подстанции. И в тех случаях, когда есть контрольно-измерительное оборудование, предоставление возможности сетевого присоединения к этим устройствам было исторически чрезмерно высоким по затратам, а потому очень ограниченным или несуществующим.
ODS, во время настройки, имеет информацию в основной базе данных, которая определяет отношение владения/идентификатора владения/точки обслуживания к компонентам в физической топологии коммунальных сооружений (то есть физическому размещению инфраструктуры сети распределения со сплошной идентификацией некоторых или, по существу, всех из компонентов сети, скомпонованных иерархическим образом). Эти компоненты могут быть относительно статическими устройствами, такими как, например, фидеры и трансформаторы.
Данные выходов из строя и восстановления работоспособности, введенные в ODS, исторически формировались по телефонным звонкам потребителей. Телефонный звонок может производиться в полевых условиях человеком-оператором, а состояние владения (например, неправильно запитанный или не запитанный счетчик) вручную вводится в ODS. С приходом интеграции компьютера и телефонии потребитель может указывать вводом тонального вызова, предоставляется или нет услуга в местоположении потребителя. Модуль ODS, как только наполнен этой информацией, может пытаться выполнять базовое сопоставление (то есть «предсказание») в отношении протяженности выхода из строя или оставшейся части выхода из строя, когда происходит восстановление работоспособности. Это достигается посредством синтеза информации телефонного звонка потребителя, принятой в ODS.
Простой пример последовательности событий выхода из строя работает следующим образом: Абонент #1 с идентификатором '0001' владения оставляет сообщение по телефону, чтобы сообщить о прерывании обслуживания. Модуль ODS помечает это событие как являющееся связанным с «фидером 1» и «трансформатором Х». Впоследствии другие абоненты с того же самого фидера оставляют сообщение по телефону, также сообщая о выходах из строя. Модуль ODS пытается соотнести выход из строя с конкретным трансформатором, например, «обходя» иерархическое дерево топологии в пределах модуля ODS, которое представляет структуру связности электрораспределительной сети. Топологии коммунальных сооружений могут быть более сложными, чем описанная выше, и во многих случаях могут включать в себя более сложную топологию, автоматизированные коммутационные размыкатели и т.п.
Улучшенные функциональные возможности ODS привлекательны для коммунальных сооружений вследствие повышенной автоматизации и сопутствующей эффективности эксплуатации, которые они обеспечивают. Регуляторы возмещают коммунальным сооружениям на основании метрик надежности, например, таких как сумма всех длительностей перерывов потребителя («SAIDI», которая указывает ссылкой на сумму всех длительностей перерывов потребителя), и/или показатель средней длительности перерывов потребителя («CAIDI», который выводится из SAIDI), и/или показатель средней частоты перерывов системы («SAIFI», который указывает ссылкой на суммарное количество перерывов обслуживания потребителя) и т.д. Коммунальные предприятия могут извлекать пользу из достижения лучшего управления посредством управления выходами из строя, более быстрой локализации неисправностей и восстановления обслуживания.
Способ и система по настоящему изобретению могут пользоваться сетевыми счетчиками и другими устройствами инфраструктуры передачи и распределения. В некоторых вариантах осуществления способ и система по настоящему изобретению могут добиваться улучшенной динамической системы управления сетью или резервирования системы посредством использования в качестве усиления большего количества «датчиков» (например, интеллектуальных сетевых счетчиков), широко (то есть в некотором количестве разных местоположений) и глубоко (то есть в или примыкающими к многообразию разных элементов) распределенных на всем протяжении коммунальной электрической сети. Информация о доступности с этих датчиков используется для содействия в управлении выходами из строя/восстановлением работоспособности. В качестве используемого в материалах настоящей заявки термин «достижимость» указывает ссылкой на меру способности отправлять данные в и принимать данные из электронного коммунального устройства или другого устройства инфраструктуры сети. При усовершенствованной возможности ODS, достигаемой способом и системой по настоящему изобретению, коммунальные предприятия могут добиваться значительной экономии затрат и улучшенного обслуживания потребителей. Затратные ручные способы проверки и восстановления работоспособности могут сокращаться и/или избегаться.
Способ и система по настоящему изобретению могут уведомлять ODS предприятия коммунальных услуг о выходе из строя, подтверждать выход из строя и выявлять протяженность выхода из строя, проверять восстановление работоспособности и выявлять протяженность любых вторичных выходов из строя и/или рассчитывать ключевые статистические данные выхода из строя, которые требуется поддерживать регламентированным коммунальным услугам. При предложении возможностей и признаков, описанных выше, способ и система по настоящему изобретению могут действовать в качестве ODS автономным образом, или она может служить в качестве инфраструктуры поддержки для содействия системе ODS с развитой логикой в обнаружении и управлении событиями выхода из строя и восстановления работоспособности.
Способ и система по настоящему изобретению могут иметь, по меньшей мере, две разные топологии сети. Первая из этих топологий может включать в себя «интеллектуальный» шлюз между центром управления коммунальной сетью («NMC», который, к тому же, или в качестве альтернативы, может указываться ссылкой как сетевая система вспомогательного офиса или «BOS») и счетчиком. Вторая из этих топологий может работать без «интеллектуального» шлюза между NMC и счетчиком. В некоторых вариантах осуществления NMC может быть контроллером управления радиосети, который взаимодействует с коммунальной системой управления и может выполнять некоторые или все из заданных функций (например, удаленное автоматическое считывание показаний счетчиков, сбор и анализ данных о потреблении, поддержку управления выходами из строя и восстановлением обслуживания и другие). NMC, к тому же, или в качестве альтернативы, может управлять двусторонним потоком информации между электронными коммунальными устройствами (например, устанавливаемыми во владении потребителя счетчиками) и сетевым устройством управления.
Настоящее изобретение предлагает систему, включающую в себя коммунальную сеть, имеющую магистраль распределения продукта для доставки продукта, множество электронных коммунальных устройств, связанных с коммунальной сетью, для контроля, по меньшей мере, одного параметра, связанного с магистралью распределения продукта, процессор управления на связи с устройствами и работоспособный для опроса, по меньшей мере, подмножества электронных коммунальных устройств в ответ на входной сигнал оценить качество функционирования одной из коммунальной сети и системы в ответ на информацию, относящуюся к, по меньшей мере, одному параметру. Оценка может включать в себя основанный на правилах анализ одного из параметра и информации, относящейся к параметру.
Настоящее изобретение также предлагает способ текущего контроля коммунальной сети. Способ может включать в себя действия по контролю, по меньшей мере, одного параметра, связанного с качеством функционирования коммунальной сети с множеством электронных коммунальных устройств, связанных с магистралью распределения продукта коммунальной сети, передаче информации, относящейся к параметру, в процессор управления и упорядоченному опросу, по меньшей мере, некоторых из электронных коммунальных устройств в ответ на входной сигнал определить, есть ли проблема качества функционирования, связанная с коммунальной сетью. Способ также может включать в себя действие по выполнению основанного на правилах анализа одного из параметра и информации, относящейся к параметру.
В дополнение, настоящее изобретение предлагает компьютерную программу, хранимую в машиночитаемом коде и используемую для управления коммунальной сетью. Коммунальная сеть может включать в себя магистраль распределения продукта и множество электронных коммунальных устройств, связанных с магистралью распределения продукта. Электронные коммунальные устройства могут контролировать, по меньшей мере, один параметр, связанный с качеством функционирования коммунальной сети, и могут передавать информацию, относящуюся к параметру, в процессор управления. Компьютерная программа может включать в себя модуль управления для оценки качества функционирования коммунальной сети на основании параметра и программный код для опроса, по меньшей мере, подмножества электронных коммунальных устройств в ответ на входной сигнал подтвердить, указывает ли информация, относящаяся к параметру, проблему, связанную с коммунальной сетью.
Настоящее изобретение также предлагает способ управления проблемами качества функционирования в коммунальной сети. Способ может включать в себя действия по упорядоченному опросу подмножества из множества электронных коммунальных устройств, связанных с магистралью распределения продукта коммунальной сети, ради информации, относящейся к, по меньшей мере, одному параметру, связанному с качеством функционирования упорядоченно опрашиваемых коммунальных счетчиков, и определению, есть ли проблема качества функционирования, из информации, принятой в ответ на опрос.
Другие аспекты изобретения станут очевидными посредством рассмотрения подробного описания и прилагаемых чертежей.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - схематическая иллюстрация топологии коммунальной электрической сети и системы обнаружения выхода из строя согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения.
Фиг.2 - подробная схематическая иллюстрация топологии коммунальной электрической сети и системы обнаружения выхода из строя, показанных на фиг.1.
Фиг.3 - схематическая иллюстрация модуля управления и модуля обнаружения выхода из строя из системы обнаружения выхода из строя, показанной на фиг.1 и 2.
Фиг.4 - блок-схема последовательности операций системы обнаружения выхода из строя, показанной на фиг.1-3.
Фиг.5-7 иллюстрируют события выхода из строя и работу системы обнаружения выхода из строя по настоящему изобретению.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Прежде чем будут подробно разъяснены какие бы то ни было варианты осуществления изобретения, должно быть понятно, что изобретение не ограничено в своем применении деталями конструкции и расположением компонентов, изложенными в последующем описании или проиллюстрированными на последующих чертежах. Изобретение является допускающим другие варианты осуществления и осуществление на практике или выполнение различными способами. К тому же, должно быть понятно, что фразеология и терминология, используемые в материалах настоящей заявки, предназначены для целей описания и не должны рассматриваться в качестве ограничивающих. Использование «включающий в себя», «содержащий» или «имеющий» и их вариантов в материалах настоящей заявки подразумевается охватывающим элементы, перечисленные далее, и их эквиваленты, а также дополнительные элементы.
Как должно быть очевидно рядовому специалисту в данной области техники, системы и сети, показанные на фигурах, являются моделями, которым могли бы быть подобны реальные системы или сети. Как отмечено, многие из описанных модулей и логических структур являются допускающими реализацию в программном обеспечении, выполняемом микропроцессором или подобным устройством, или реализацию в аппаратных средствах с использованием многообразия компонентов, в том числе, например, специализированных интегральных схем (ASIC). Термины, такие как «процессор», могут включать в себя или указывать ссылкой аппаратные средства и/или программное обеспечение. Более того, на всем протяжении описания изобретения используются напечатанные сокращения терминов. Такие термины используются, чтобы следовать установившейся практике и чтобы помогать сопоставлять описание с примерами кодирования, уравнениями и/или чертежами. Однако никакой особый смысл не подразумевается и не должен логически выводиться просто вследствие использования заглавных букв. Таким образом, изобретение не ограничено отдельными примерами или терминологией и никакой отдельной реализацией аппаратных средств или программного обеспечения либо комбинацией программного обеспечения и аппаратных средств.
Фиг.1 и 2 иллюстрируют систему 10 обнаружения выхода из строя (ODS) для управления распознаванием некоторых или, по существу, всех событий выхода из строя в коммунальной электрической сети или коммунальной сети 14, имеющей некоторое количество электронных коммунальных устройств 26, применяемых вдоль магистралей распределения продукта коммунальной электрической сети 14. Электронные коммунальные устройства 26 контролируют, по меньшей мере, один параметр, связанный с магистралями распределения продукта. В некоторых вариантах осуществления, и как пояснено ниже, ODS 10, к тому же, или в качестве альтернативы, управляет деятельностью по восстановлению работоспособности и/или поддерживает новейшие данные о топологии зоны обслуживания электрической сети. Несмотря на то что в материалах настоящей заявки делается ссылка на энергосистему общего пользования и коммунальную электрическую сеть 14 для распределения энергии, должно быть понятно, что системы и способы, описанные в материалах настоящей заявки, к тому же, или в качестве альтернативы, могут использоваться с другими коммунальными услугами, например, такими как вода, газ и/или другие измеримые и широко распространенные услуги, а также в любых других снабженных измерительными приборами электрических устройствах (например, уличных фонарях).
Как показано на фиг.1 и 2, коммунальная электрическая сеть 14 применяется коммунальным предприятием в топологии, предназначенной для обслуживания потребителей в зоне обслуживания, с распределенной иерархической сетью устройств 18 инфраструктуры сети (например, узлов связи, шлюзов 42, ретрансляторов 44, подстанций 20, трансформаторов 22 и фидерных станций 24), распределительным центром 36 эксплуатации коммунальной электрической сети и региональными центрами 30 управления. Сеть связи может содействовать связи между элементами системы 10 обнаружения выхода из строя. Как показано на фиг.1 и 2, сеть связи может включать в себя первую сеть 16 (например, локальную сеть (LAN)), которая может перекрывать и обеспечивать связь между элементами коммунальной электрической сети 14, и вторую сеть 34 (например, глобальную сеть (WAN)), которая может связывать электронные коммунальные устройства 26, ретрансляторы 44 и шлюзы 42 на месте с распределительным центром 36 эксплуатации коммунальной электрической сети и сетевым интерфейсом центра 38 управления сетью (NMC), чтобы обеспечивать автоматическое считывание показаний счетчиков, операций контроля и управления электрической сетью. В других вариантах осуществления единая сеть либо три или более сетей могут содействовать связи между элементами ODS 10 (например, устройствами 18 инфраструктуры сети, распределительным центром 36 эксплуатации коммунальной электрической сети и NMC 38).
В проиллюстрированном варианте осуществления NMC 38 может осуществлять связь со шлюзами 42 через вторую сеть 34, а шлюзы 42 могут осуществлять связь с ретрансляторами 44 и/или электронными коммунальными устройствами 26 через первую сеть 16. (В качестве используемых в материалах настоящей заявки термины «точка доступа» и «шлюз» используются взаимозаменяемо.) Первая сеть 16 может покрывать область коммунальной электрической сети и ее топологию и может совпадать или не совпадать с топологией инфраструктуры электрической сети. В некоторых вариантах осуществления электронные коммунальные устройства 26, ретрансляторы 44 и шлюзы 42, NMC 38 и агент NMC 38, и/или устройства 18 инфраструктуры сети включают в себя возможность протокола связи с расширенным спектром и скачкообразной перестройкой частоты, возможность широкополосной связи, возможность связи IPv4, возможность IPv6 связи, модуляцию, модуляцию с расширенным спектром и кодом прямой последовательности, и/или возможность модуляции мультиплексированием с ортогональным частотным разделением каналов.
Как показано на фиг.2, шлюзы 42, ретрансляторы 44 и/или один или более электронных коммунальных устройств 26 могут действовать в качестве агента NMC 38, чтобы расширять рабочую досягаемость первой сети 16 и/или второй сети 34. Ретрансляторы 44 могут быть размещены высоко для наилучшей зоны прямой видимости до электронных коммунальных устройств 26. Некоторые электронные коммунальные устройства 26 могут быть связанными с каждым ретранслятором 44, а некоторые ретрансляторы 44 могут быть связанными со шлюзом 42. В некоторых вариантах осуществления электронное коммунальное устройство 26, к тому же, или в качестве альтернативы, может функционировать в качестве ретранслятора. Например, электронные коммунальные устройства 26 могут включать в себя карту сетевого интерфейса (NIC), которая дает электронным коммунальным устройствам 26 возможность поддерживать двустороннюю связь с NMC 38 через ретрансляторы 44 и/или шлюзы 42. В некоторых вариантах осуществления электронные коммунальные устройства 26 и/или ретрансляторы 44 могут иметь двунаправленную связь через частную сеть из условия, чтобы электронные коммунальные устройства 26 могли осуществлять связь с другими элементами ODS 10 без отправки передаваемых данных через шлюзы 42 и/или первую сеть 16.
Шлюзы 42 могут выполнять планы (например, перечень того, какие электронные коммунальные устройства 26 считываются и когда, например, включающий в себя дату и время начала, необязательные время и дату окончания), собирать данные с электронных коммунальных устройств 26 через первую сеть 16 и/или пересылать считанные данные наверх, в NMC 38. Шлюзы 42, к тому же, или в качестве альтернативы, могут выполнять функции управления сетью, такие как расчет маршрутов и тестовый опрос или запросы достижимости, которые проверяют достижимость электронных коммунальных устройств 26 в первой и второй сетях 16, 34. В некоторых вариантах осуществления программа тестового опроса отправляет пакет (который может включать в себя, среди прочего, заголовок, содержащий данные, например, такие как адрес пункта назначения и полезная нагрузка, включающая в себя прикладные данные, например, такие как результаты интервальных показаний) в электронное коммунальное устройство 26 и возвращает данные, указывающие сколько, в миллисекундах, занимает у пакета, чтобы достичь электронного коммунального устройства 26 и обратно.
Достижимое электронное коммунальное устройство 26 обычно является считываемым. Однако в некоторых случаях электронное коммунальное устройство 26 может быть достижимым при небольших размерах пакетов, но может не быть достижимым при больших размерах пакетов.
Маршруты связи могут устанавливаться между шлюзами 42, связанными ретрансляторами 44 и одним или более электронных коммунальных устройств 26. Маршруты могут быть обнаруживаемыми сетью. Обнаруживаемые сетью маршруты могут определяться шлюзом 42 автоматически, когда новое электронное коммунальное устройство 26 приводится в действие, и он широковещательно передает сообщение обнаружения по всей первой сети 16. Статический маршрут может быть определяемым пользователем маршрутом, сохраненным и используемым для последующей связи. Определяемый пользователем статический маршрут может переопределять некоторые или все обнаруживаемые сетью маршруты. При выполнении тестового опроса по требованию пользователь может задавать одноразовый маршрут до пункта назначения, который не сохраняется и не используется повторно.
В других вариантах осуществления электронные коммунальные устройства 26 принимают, оценивают и используют информацию о стоимости тракта или стоимости соединения из соседних элементов, чтобы определять приоритетный список соседних элементов следующего транзитного участка. Электронные коммунальные устройства 26 затем отправляют пакетную информацию в соседние элементы следующего транзитного участка, которые пересылают информацию через шлюз 42 и по первой и второй сетям 16, 34 в NMC 38.
Как показано на фиг.1 и 2, NMC 38 может взаимодействовать с распределительным центром 36 коммунальной электрической сети. NMC 38, с помощью своего доступа двусторонней связи к электронным коммунальным устройствам 26 во владениях потребителей в пределах коммунальной электрической сети 14 через первую сеть 16, выполняет функции ODS. В некоторых вариантах осуществления функции ODS эффективно выполняются посредством усиления присущих признаков и возможностей двухсторонней связи первой и второй сетей 16, 34, связывающих NMC 38 с электронными коммунальными устройствами 26.
Некоторые из вариантов осуществления ODS 10, раскрытые в материалах настоящей заявки, могут включать в себя NMC 38 и устанавливаемые во владении потребителя электронные коммунальные устройства 26, состоящие из устройств бесперебойного питания (CPD) с или без резервного батарейного питания и устройств (BPD) с батарейным питанием, которые осуществляют связь с NMC 38 через ретрансляторы 44 и шлюзы 42 по первой и второй сетям 16, 34. В этих вариантах осуществления NMC 38 может поддерживать точные данные о состоянии, относящиеся к коммунальной электрической сети 16 и планируемой или не планируемой выборке/формированию отчета о показаниях счетчиков, и данные о коммунальном потреблении, присущие электронным коммунальным устройствам 26. CPD, к тому же, или в качестве альтернативы, может питаться коммунальной электрической сетью 14.
Как показано на фиг.2, NMC 38 может включать в себя первый логический компонент (например, модуль 54 ODS) и второй логический компонент (например, модуль 58 управления вспомогательным офисом), которые, в проиллюстрированном варианте осуществления по фиг.3, последовательно управляют низовыми коммунальными устройствами 26. Как показано на фиг.3, NMC 38 также может осуществлять связь с другими компонентами коммунальной электрической сети 14 через первую и вторую сети 16, 34, в том числе некоторыми или всеми из устройств 18 инфраструктуры сети и некоторыми или всеми из электронных коммунальных устройств 26. В некоторых вариантах осуществления модуль 54 ODS может осуществлять связь с элементами коммунальной электрической сети 14 через модуль 58 управления, который может включать в себя модуль связи, работоспособный для передачи запросов в коммунальную электрическую сеть 14 через сетевой интерфейс связи и первую и вторую сети 16, 34. NMC 38 и отдельные элементы NMC 38 (например, модуль ODS и модуль 58 управления вспомогательным офисом) могут иметь некоторое количество разных местоположений, могут быть распределены между многочисленными местоположениями или могут храниться в едином объединенном местоположении.
В качестве используемого в материалах настоящей заявки термин «нисходящий» указывает ссылкой на направление маршрута связи, в силу которого данные распространяются по направлению к электронному коммунальному устройству 26, и в качестве используемого в материалах настоящей заявки термин «восходящий» указывает ссылкой на направление маршрута связи, в силу которого данные распространяются по направлению к NMC 38 из электронного коммунального устройства 26.
Как показано на фиг.3, модуль 58 NMC может осуществлять связь через транзитное соединение WAN с другими компонентами коммунальной электрической сети 14, покрытой первой сетью 16. Шлюзы 42, рассредоточенные по коммунальной электрической сети 14 (например, установленные на верхушках столбов), могут осуществлять связь с другими устройствами 18 инфраструктуры сети и с электронными коммунальными устройствами 26. Ретрансляторы 44 могут быть рассредоточены по коммунальной электрической сети 14 (например, установлены на верхушках столбов) и могут осуществлять связь с другими устройствами 18 инфраструктуры сети и электронными коммунальными устройствами 26. Сетевые электронные коммунальные устройства 26 могут располагаться в местоположениях потребителей и/или других местоположениях, необходимых для контроля, на всем протяжении коммунальной электрической сети 14.
Модуль 54 ODS и модуль 58 управления осуществляют связь через протокол управления передачей/межсетевой протокол (UDP/IP) и программные интерфейсы приложений (API) веб-служб (то есть процедуры, протоколы и инструментальные средства для взаимодействия с программно реализованной программой). Комплекты протоколов IP являются комплектами протоколов связи, используемых для соединения хост-узлов в сети Интернет. Комплект протоколов IP может быть встроен в операционную систему UNIX и может использоваться с сетью Интернет, делая его стандартом для передачи данных через сети. IPv4 и IPv6 находятся среди пакетных протоколов, используемых в системе 10 ODS.
В качестве используемого в материалах настоящей заявки термин «протокол» включает в себя, среди прочего, согласованный формат для передачи данных между двумя или более элементами коммунальной электрической сети 14. Протокол может быть соглашением или стандартом, который управляет или задействует соединение, связь и передачу данных между двумя вычислительными конечными пунктами. Протокол, к тому же, или в качестве альтернативы, может включать в себя правила, регулирующие синтаксис, семантику и/или синхронизацию данных связи. Протоколы могут реализовываться аппаратными средствами, программным обеспечением или комбинацией этих двух. Протокол, к тому же, или в качестве альтернативы, может определять режим аппаратного соединения. Протокол связи может включать в себя набор стандартных правил для представления данных, сигнализации, аутентификации и обнаружения ошибок, требуемых для отправки информации через канал связи. Сетевой протокол может определять «язык» правил и соглашений для связи между устройствами 18 инфраструктуры сети и электронными коммунальными устройствами 26. Протокол, к тому же, или в качестве альтернативы, может включать в себя правила форматирования, которые задают, каким образом данные упаковываются в сообщения. В качестве альтернативы или в дополнение протокол может включать в себя соглашения, например, такие как подтверждение сообщений или сжатие данных, для поддержки надежной и/или высокопроизводительной сетевой связи. Семейство протоколов сети Интернет может включать в себя IP и другие высокоуровневые сетевые протоколы поверх него, например, такие как TCP (протокол управления передачей), UDP (протокол дейтаграмм пользователя), HTTP (протокол передачи гипертекста), FTP (протокол передачи файлов), ICMP (протокол управляющих сообщений в сети Интернет) и SNMP (простой протокол управления сетью).
В некоторых вариантах осуществления модуль 54 ODS и модуль 58 управления могут быть тесно связаны или интегрированы, например, в пределах данной программы или находящиеся на заданном компьютере. В качестве альтернативы модуль 54 ODS и модуль 58 управления могут осуществлять связь с использованием других протоколов или интерфейсов. В проиллюстрированном варианте осуществления NMC 38 и шлюзы 42 осуществляют связь через TCP/IP в многообразии физических сред (1xRTT (технология радиопередачи на одной несущей), POTS (обычная телефонная сеть), соединение по телефонной линии, Ethernet и т.д.) по второй сети 34, а шлюзы 42, ретрансляторы 44 и/или электронные коммунальные устройства 26 осуществляют связь посредством IPv4 и IPv6 по первой сети 16 (например, беспроводной сети). В других вариантах осуществления электронные коммунальные устройства 26 и/или устройства 18 инфраструктуры сети могут осуществлять связь непосредственно с NMC 38 через беспроводную сеть (CDMA 1xRTT (1xRTT множественного доступа с кодовым разделением каналов), GPRS (общей службы пакетной радиопередачи), CDMA-EVDO, CDMA-2000, WCDMA (широкополосного CDMA), WiMax и тому подобное).
Модуль 54 ODS может выгружать данные о топологии коммунальной электрической сети в NMC 38 посредством простого протокола 50 доступа к объектам (SOAP), который отправляет форматированные расширяемым языком разметки (XML-форматированные) запросы в сервер через HTTP и принимает ответ обратно в формате XML. Так как HTTP является стандартом и общепринятым режимом связи по сети Интернет, и большинство веб-серверов распознают и отвечают на HTTP-запросы, один или более элементов модуля 54 ODS могут относительно легко интегрироваться. В дополнение, XML является стандартным режимом связи для обмена информацией через различные системы. Поэтому использование XML для отправки и/или приема сообщений дает любой системе на любой платформе возможность считывать и обрабатывать сообщения в отличие от специализированных форматов. В других вариантах осуществления модуль 54 ODS или элементы модуля 54 ODS, к тому же, или в качестве альтернативы, могут отправлять или принимать сообщения, имеющие другие форматы, которые могут быть специализированными или неспециализированными. Дополнительно, HTTP может использоваться для обеспечения безопасности.
Внешние системы, например, такие как система 46 информации о потребителях (CIS), к тому же, или в качестве альтернативы, могут выгружать информацию о топологии коммунальных сооружений в NMC 38. CIS 46 является базой данных, которая, в одиночку или в комбинации с другими элементами системы, хранит данные и профили счетчиков и потребителей. Данные в базе данных CIS, к тому же, или в качестве альтернативы, могут включать в себя данные о топологии электрической сети. В качестве альтернативы или в дополнение, унаследованная OMS коммунальных сооружений или система информации об электрической сети (GIS) (то есть аппаратные средства и/или программное обеспечение, используемые для содействия управлению ресурсами) могут предоставлять данные о топологии.
NMC 38 формирует «планы опроса достижимости» и отчеты 64 опроса (как показано на фиг.4) для ключевых частей топологии (например, фидера 1). Планы опроса могут включать в себя набор устройств 26, которые идентифицированы как надежные в силу статистики достижимости сети прикладного уровня и критериев сетевого доступа. Длина плана опроса является конфигурируемой на основании протяженности и/или распространения коммунальной инфраструктуры. Например, длина плана опроса может быть конфигурируемой на основании количества высоконадежных устройства на фидер и/или процентного соотношения высоконадежных устройств на фидер.
В качестве альтернативы или в дополнение, наличие индикатора неисправной цепи (FCI) или счетчика с устройством бесперебойного питания (CPD), такого как современный высокофункциональный коммерческий или промышленный электрический счетчик (например, GE kV2c), может оказывать влияние на длину плана опроса. В вариантах осуществления, имеющих FCI, FCI может сигнализировать о состоянии неисправных коммунальных сооружений (например, для отключения электричества). В этих вариантах осуществления FCI может предлагать некоторое количество электрических вариантов для удовлетворения изменяющихся требований современных распределительных систем.
NMC 38 может осуществлять связь со шлюзами 42 в пределах области топологии коммунальных сооружений (например, зоны покрытия фидера) по второй сети 34. Как показано на фиг.3, NMC 38 может передавать планы опроса достижимости в надлежащие шлюзы 42. В проиллюстрированном варианте осуществления по фиг.3 фидер 1 охватывает многочисленные шлюзы 42 (например, Шлюз 1 и Шлюз 2). В проиллюстрированном варианте осуществления по фиг.3 CPD M1 и M3 ассоциативно связаны со Шлюзом 1, CPD M6 ассоциативно связан со Шлюзом 2 и является FCI. В различных вариантах осуществления и в разных применениях любое количество электронных коммунальных устройств 26 может выбираться шлюзом 42 или NMC 38, чтобы принимать участие в задаче ODS.
В децентрализованном способе опроса идентифицированные электронные коммунальные устройства 26 в области покрытия шлюза передают информацию в предварительно заданных планах опроса. План достижимости, к тому же, или в качестве альтернативы, может предварительно передаваться на электронные коммунальные устройства 26. В проиллюстрированном варианте осуществления по фиг.3 Шлюз 1 и/или Шлюз 2 могут добавлять электронные коммунальные устройства 26 в предварительно заданный план опроса достижимости с регулярными интервалами (например, каждые 5 минут) или на основе специального плана.
В вариантах осуществления, имеющих FCI, FCI может быть задействованным NIC индикатором неисправной цепи. Как показано на фиг.3, по меньшей мере, одно из электронных коммунальных устройств 26 (например, M8) может быть современным счетчиком с высоким инструментальным оснащением, таким как GE kV2c. Эти типы устройств в зоне покрытия шлюза являются идеальными устройствами для участия в задаче ODS. Форматы передаваемых сообщений отдельно пояснены ниже. В нормальной последовательности опроса в децентрализованных режимах вся или по существу вся информация, необходимая, чтобы NMC 38 идентифицировал источник, извлекал его рабочее состояние и получал локальные условия включения/выключения питания счетчика, может передаваться электронным коммунальным устройством 26.
В централизованном способе опроса NMC 38 и/или шлюз 42 может осуществлять доступ к идентифицированным коммунальным устройствам 26 в зоне покрытия в любое время и может извлекать информацию о состоянии. Информация о состоянии может включать в себя любую информацию об электронных коммунальных устройствах 26, являющихся упорядоченно опрашиваемыми, и/или любую информацию, которую собирают электронные коммунальные устройства 26 (например, измеренные предметы потребления, температура, сообщения или поток обмена из других электронных коммунальных устройств 26, соединенных через первую сеть 16, и т.д.). Форматы сообщений в обоих направлениях отдельно пояснены в материалах настоящей заявки. NMC 38 и/или шлюз 42 может определять, достижимы ли идентифицированные электронные коммунальные устройства 26, являющиеся упорядоченно опрашиваемыми. Как только это установлено (например, посредством сообщения подтверждения от каждого из электронных коммунальных устройств 26), электронные коммунальные устройства 26 могут отправлять (по своей инициативе или в ответ на запрос) являющееся результатом сообщение обратно в NMC 38, выдавая дополнительную информацию о рабочем состоянии.
Если одно или более электронных коммунальных устройств 26 не отвечает, NMC 38 или шлюз 42 может опрашивать соседние электронные коммунальные устройства у неотвечающего электронного коммунального устройства 26, чтобы получать любые имеющиеся в распоряжении обновления о состоянии неотвечающих электронных коммунальных устройств 26. Благодаря этим соседним электронным коммунальным устройствам 26, NMC 38 может устанавливать, какие электронные коммунальные устройства 26 и какая часть коммунальной электрической сети 14 являются недостижимыми вследствие нарушения энергоснабжения, отказа сети или по другим причинам. Эта информация может, кроме того, пополняться электронными коммунальными устройствами 26 с батарейным питанием. В некоторых вариантах осуществления электронные коммунальные устройства 26 с батарейным питанием являются самостоятельно формирующими отчеты. В качестве альтернативы или в дополнение, электронные коммунальные устройства 26 с батарейным питанием могут предоставлять отчет в ответ на запросы из NMC 38.
Определение того, произошел ли выход из строя, может быть конфигурируемой последовательностью операций. В некоторых вариантах осуществления коммунальные предприятия могут вводить свои собственные критерии и пороговые значения для разных аспектов измеряемой первой сети 16. Например, в некоторых вариантах осуществления коммунальные предприятия могут задавать, какой процент электронных коммунальных устройств 26, являющихся упорядоченно опрашиваемыми в качестве недостижимых в предварительно заданной области коммунальной электрической сети 14, покрытой первой сетью 16, находится в пределах эксплуатационных норм. В качестве альтернативы или в дополнение, коммунальные предприятия могут задавать конфигурируемое пороговое значение из условия, чтобы возможное событие выхода из строя запускалось, только когда процентное соотношение электронных коммунальных устройств 26, которые недостижимы, поднимается выше конфигурируемого порогового значения. В качестве альтернативы или в дополнение, коммунальные предприятия могут задавать количество электронных коммунальных устройств 26, являющихся упорядоченно опрашиваемыми в качестве недостижимых, которое находится в пределах рабочих норм или конфигурируемого порогового значения, из условия, чтобы возможное событие выхода из строя запускалось, только когда количество электронных коммунальных устройств 26, которые недостижимы, поднимается выше конфигурируемого порогового значения.
В качестве альтернативы или в дополнение, определение выхода из строя может конфигурироваться, чтобы включать в себя количество электронных коммунальных устройств 26 (или процент электронных коммунальных устройств 26), которые отвечают индикацией нормальной работы или индикацией, указывающей, что нет проблем с точки зрения выхода из строя. В некоторых случаях электронное коммунальное устройство 26 может иметь проблему, не связанную с определением выхода из строя. Модуль 54 ODS может быть сконфигурирован, чтобы учитывать или исключать условия, информацию, ответы и т.д., которые включены в ответы на опрос (или исключенные из ответов на опрос) в качестве проблем, чтобы более точно классифицировать события выхода из строя и чтобы игнорировать не относящиеся к выходу из строя события.
Во время нормальной работы модуль 54 ODS контролирует первую сеть 16, что может включать в себя любое смешение пассивного или активного контроля. Например, электронные коммунальные устройства 26 могут упорядоченно опрашиваться в некотором конфигурируемом интервале/плане. В качестве альтернативы или в дополнение, опрос может инициироваться в ответ на запросы потребителей (например, телефонные звонки) или сообщением, принятым от одного или более из электронных коммунальных устройств 26 (например, когда устройство 26 с батарейным резервным питанием начинает работу на батарейном питании).
Ответ из контроля первой сети 16 применяется к конфигурируемым пороговым критериям выхода из строя. В случае если информация, полученная из контроля первой сети 16, удовлетворяет конфигурируемому пороговому значению выхода из строя, модуль 54 ODS может объявлять возможный выход из строя и предпринимать предписанное действие. Предписанное действие может включать в себя проведение дополнительного опроса электронных коммунальных устройств 26 в первой сети 16, соотнося получаемую информацию с дополнительной информацией, полученной из других источников (например, соседних электронных коммунальных устройств 26), и/или сравнивая измеренные атрибуты из достижимых электронных коммунальных устройств 26 в первой сети 16.
Критерии для определения, существует ли возможный выход из строя, или объявления, что произошел реальный выход из строя (например, локальный перерыв в обслуживании, перерыв в обслуживании масштаба сети, неисправность оборудования или нарушение энергоснабжения в отдельном коммунальном устройстве 26), а также действия, предпринятые в ответ на любое условие, могут зависеть от любых критериев, доступных первой сети 16. Например, в некоторых вариантах осуществления первая сеть 16 может быть разделена по районам, по типу связи, типу счетчиков, типу владений (жилому, промышленному, правительственному и т.д.), используемости владения (высокой, низкой, периодической) и т.д. Таким образом, разные критерии для объявления выхода из строя могут применяться к разной информации, принятой из первой сети 16, а объявляемый выход из строя может быть объявлен для любого участка первой сети 16, как определено конфигурируемыми правилами и критериями выхода из строя.
Критерии для определения выхода из строя, к тому же, или в качестве альтернативы, могут включать в себя значения весовых коэффициентов для некоторых или всех из электронных коммунальных устройств 26 на основании надежности различных электронных коммунальных устройств 26 и/или местоположения электронных коммунальных устройств 26. В некоторых вариантах осуществления критерии для объявления выхода из строя могут быть адаптируемыми или изменяемыми на основании априорной информации, принятой с каждого из электронных коммунальных устройств 26, и/или относительной близости недостижимых электронных коммунальных устройств 26. В этих вариантах осуществления априорная информация может использоваться для установления доверительных уровней или уровней надежности для различных электронных коммунальных устройств 26.
Дополнительно, ответ на определение также может быть конфигурируемым, предоставляя разным ответам возможность браться для любого электронного коммунального устройства 26, области или подмножества первой сети 16. В ответ на объявление возможного или реального выхода из строя модуль 54 ODS может предпочесть не приостанавливать нормальную работу (например, считывание показаний счетчиков и т.д.) и может параллельно проводить связанный с ODS опрос по требованию и нормальную работу, с задачей опроса ODS, наделенной более высоким приоритетом в первой сети 16. Эта параллельная работа использует основанную на IPv6 сеть автоматического считывания показаний счетчиков (AMR). В некоторых вариантах осуществления сеть AMR может включать в себя простые возможности извлечения данных о потреблении энергии и, к тому же, или в качестве альтернативы, может включать в себя другие возможности, такие как обнаружение выхода из строя и программирование счетчиков по эфиру. В некоторых вариантах осуществления IPv4 может использоваться в качестве формата пакетов.
Со ссылкой на фиг.4, модуль 54 ODS может определять выход из строя, используя критерий, который может географически изменяться (например, на основании предыстории, погоды, древовидных схем и т.д.). Условие выхода из строя может транслироваться в пороговые критерии выхода из строя (например, выключаются X устройств на полный охват фидера). Эта информация может делаться доступной центру 36 эксплуатации коммунальной электрической сети, так что коммунальное предприятие может создавать свои собственные пороговые значения определения ODS, устанавливать осведомительные устройства 66 в первой сети 16 и/или принимать приближающийся отказ (например, «последнее издыхание») и асинхронные сообщения из любых электронных коммунальных устройств 26 в первой сети 16, информируя NMC 38, что он сталкивается с потерей питания.
На основании установленных критериев NMC 38 задает свои собственные критерии выхода из строя для покрытия опроса (например, n% электронных коммунальных устройств 26 на фидер, или m электронных коммунальных устройств 26 на фидер). Критерии для программного конфигурирования списка опроса могут изменяться и/или обновляться по необходимости.
Осведомительные устройства 66 и/или шлюзы 42, к тому же, или в качестве альтернативы, могут осуществлять тестовый опрос или запрашивать электронные коммунальные устройства 26. Если осведомительные устройства 66, шлюзы 42 и коммунальные устройства 26, вовлеченные в исключительный опрос, возвращают отрицательные данные (то есть данные, указывающие, что выход из строя не произошел), NMC 38 игнорирует принятые ранее данные и возвращается к нормальной работе. В некоторых вариантах осуществления даже после приема отрицательных данных NMC 38 может продолжать упорядоченно опрашивать, по меньшей мере, некоторые из электронных коммунальных устройств 26, чтобы подтвердить, что произошел выход из строя.
Если некоторое количество электронных коммунальных устройств 26, большее, чем пороговое количество, не отвечает на тестовые опросы и/или если NMC 38 принимает дополнительное последнее издыхание и асинхронные сообщения от электронных коммунальных устройств 26, предупреждающие о возможном выходе из строя, NMC 38 входит в полную готовность и запускает режим «исключительного опроса». NMC 38, в таком случае, может приостанавливать нормальную работу (например, опрос автоматического считывания показаний счетчиков (AMR) и тому подобное), или замедлять нормальную работу. NMC 38 затем упорядоченно опрашивает группы и соседей заподозренных коммунальных устройств сообщениями короткого и/или быстрого опроса непосредственно или через соседние электронные коммунальные устройства, чтобы определить, превышен ли порог достижимости, и является ли процент запуска электронных коммунальных устройств 26 отбирающим с фидера. В альтернативных вариантах осуществления другие условия могут запускать режим «исключительного опроса». В других вариантах осуществления режим исключительного опроса может запускаться согласно одному или более правилам режима исключительного опроса. В качестве альтернативы или в дополнение, во время работы в режиме исключительного опроса NMC 38 может действовать согласно предопределенным правилам качества функционирования и может упорядоченно опрашивать предварительно выбранные электронные коммунальные устройства 26, по меньшей мере, некоторые из которых могут оцениваться как высоконадежные.
NMC 38 обрабатывает информацию опроса, чтобы определять ситуацию выхода из строя. Если обнаружено условие выхода из строя, NMC 38 может определять протяженность условия выхода из строя и местоположение выхода из строя в пределах коммунальной электрической сети 14. NMC 38, к тому же, или в качестве альтернативы, может распознавать узлы электрической сети (фидеры, подстанции и т.д.), которые находятся в зоне выхода из строя, и, к тому же, или в качестве альтернативы, может учитывать состояние узлов электрической сети. В некоторых вариантах осуществления осведомительные устройства 66 могут быть установлены в ключевых узлах электрической сети, таких как фидеры, подстанции 20, трансформаторы 22, и тому подобное. В некоторых вариантах осуществления осведомительные устройства 66 могут включать в себя возможность резервного батарейного питания. В других вариантах осуществления осведомительные устройства 66 могут не иметь возможности резервного батарейного питания.
После того как отчет о достижимости обработан NMC 38, NMC 38 может выполнять операции управления выходами из строя и восстановления работоспособности. Во время таких операций управления выходами из строя и восстановления работоспособности осведомительный опрос может выполняться для подтверждения, что электронные коммунальные устройства 26 переведены на резерв, и такая информация пересылается в NMC 38. Эта информация используется для возврата первой сети 16 к нормальной работе, и некоторый или, по существу, весь исключительный опрос прекращается. В случае если обладающие протяженностью выход из строя и восстановление работоспособности (например, по меньшей мере, 5% электронных коммунальных устройств 26 испытывают состояние отказа в любой заданный момент времени), NMC 38 может проводить периодические проверки, чтобы подтверждать состояние сети.
Каждое из электронных коммунальных устройств 26 может отвечать на разные типы сообщений, отправляемых в электронное коммунальное устройство(а) 26 из NMC 38 и/или шлюзов 42. В некоторых вариантах осуществления электронные коммунальные устройства 26 могут изменять структуру сообщений на основании нормальной работы или аварийной работы (например, выхода из строя). Тип и содержание сообщений, а также изменение сообщений могут быть конфигурируемыми. Электронные коммунальные устройства 26, к тому же, или в качестве альтернативы, могут быть сконфигурированы, чтобы отправлять сообщения «последнего издыхания», сопровождающие возникновение определенных условий, например, таких как потеря питания, порча. Каждое сообщение может иметь разный код.
При этой последовательности операций опроса NMC 38 может устанавливать состояние распределения электроэнергии в пределах коммунальной электрической сети 14 и строить «карту состояния использования» всей зоны обслуживания электрической сети. Эти данные могут регулярно обновляться. Выбранные электронные коммунальные устройства 26 на месте могут регулярно предоставлять отчет обратно в NMC 38, являются ли выбранные электронные коммунальные устройства 26 получающими обслуживание (например, электроснабжение, газ и т.д.) или сталкивающимися с условиями выхода из строя. В варианте осуществления, имеющем CPD без батарейного резервного питания, NMC 38 может осуществлять тестовый опрос любого CPD в зонах шлюзов и проверять на ответ (то есть нормальное состояние) или отсутствие ответа (то есть состояние выхода из строя).
В некоторых вариантах осуществления могут быть исключения по отношению к этой последовательности операций опроса. Исключение может быть описано как прием компонентом управления сетью (например, шлюзом 42 и/или NMC 38) асинхронного события (например, реакции на исключительную ситуацию или уведомления из электронного коммунального устройства 26, что произошло нарушение энергоснабжения), претерпевшего неудачу опроса (то есть упорядоченно опрашиваемое электронное коммунальное устройство 26 не отвечает на опрос) и/или набора или последовательности претерпевших неудачу упорядоченных опросов. В некоторых вариантах осуществления NMC 38 может отправлять исключения наверх, в модуль 54 ODS, а модуль 54 ODS, в свою очередь, может инициировать «исключительный» опрос и/или опрос «по требованию». В качестве альтернативы NMC 38 и/или шлюзы 42 могут брать на себя эту задачу независимо и сообщать результаты в модуль 54 ODS.
«Исключение» может возникать, когда шлюз 42 переходит с питания переменного тока на питание постоянного тока (то есть когда шлюз 42 является работающим на батарейном питании). В некоторых вариантах осуществления такое исключение может запускать набор основанных на исключении упорядоченных опросов. В качестве альтернативы или в дополнение, такое исключение может гарантировать несколько или все из регулярно планируемых действий (например, считываний показаний счетчиков) и вместо выполнения целевых замеров/стробирующих импульсов низовой инфраструктуры. Не имеет большого смысла продолжать пытаться считывать электронные коммунальные устройства 26, когда электронные коммунальные устройства 26 недостижимы или, вероятно, должны быть нечитаемыми.
С целью построения функциональных возможностей управления выходами из строя/восстановлениями работоспособности электронные коммунальные устройства 26 определяют, что запускает «штормовой» режим или режим «управления выходами из строя», из условия, чтобы модуль ODS и NMC 38 могли сосредотачиваться на определении протяженности выхода из строя и не состязаясь с нормальным потоком обмена показаний счетчиков. Шлюз 42, переходящий с питания переменного тока на постоянный ток, может запускать работу в штормовом режиме. Работа в штормовом режиме, к тому же, или в качестве альтернативы, может инициироваться, когда FCI становится недостижимым, оборудованное батареей электронное коммунальное устройство 26 конца линии становится недостижимым и когда 'n' процентов целей осведомительного опроса становятся недостижимыми.
ей
Сообщения, обмениваемые между системой ODS (например, NMC 38 шлюза 42 или ODS 3 стороны), и электронные коммунальные устройства 26 в пределах коммунальной электрической сети 14 могут быть предназначены для быстрой оценки отказов сети и для предоставления возможности соотносить сообщения с топологиями выходов из строя. Эффективность протокола может быть получена уменьшением размера сообщений, а также обеспечением сопоставления и сжатия в пределах первой сети 16. Как обсуждено выше, топология коммунальных сооружений может меняться в показателях физической среды, а потому протоколы могут храниться на верхних уровнях системы, чтобы предоставлять одной и той же прикладной инфраструктуре возможность повторно использоваться на многих разных физических средах.
Многочисленные сообщения на разных уровнях NMC 38 могут использоваться по необходимости, чтобы быстро обнаруживать и эффективно сопоставлять выходы из строя в первой сети 16 с выходами из строя в коммунальной электрической сети 14. NMC 38 может обращаться с реализованным продуктом так, что его продукты будут непротиворечиво работать с другими продуктами. В некоторых вариантах осуществления эталонная модель определяет семь уровней функций, которые имеют место на каждом конце связи.
Информация о поддержке линии связи в LAN 16, посредством контроля сообщений уровня 2, может быть усилена, чтобы быстро определять, стало ли недостижимым соседнее электронное коммунальное устройство 26 и/или большой набор соседних электронных коммунальных устройств 26. Уровень 2 может быть уровнем канала передачи данных многоуровневой модели связи. Уровень канала передачи данных может перемещать данные по физическим линиям связи в первой сети 16. Уровень канала передачи данных может гарантировать, что было установлено начальное соединение, делить выходные данные на кадры данных и обрабатывать подтверждения.
В первой сети 16 коммутатор может перенаправлять информационные сообщения на уровне Уровень 2 с использованием адресов управления доступом к среде передачи (MAC) пунктов назначения, чтобы определять, куда перенаправить сообщение. Уровень канала передачи данных может содержать два подуровня (то есть MAC и управления логическим каналом (LLC)). MAC может быть одним из подуровней уровня канала передачи данных. Протоколы MAC могут гарантировать, что сигналы, отправленные с разных станций по одному и тому же каналу, не сталкиваются. Функциональные возможности уровня MAC могут быть встроены в сетевой адаптер и могут включать в себя уникальный серийный номер, который идентифицирует каждый NIC.
На третьем уровне NMC 38 (Уровне 3) сообщения обмениваются для быстрой оценки через многочисленные физические среды, является ли электронное коммунальное устройство 26 отвечающим на сообщения, а потому действующим и активным. Уровень 3 указывает ссылкой на протокол связи, который содержит логический адрес клиентской или серверной станции. Уровень 3 также может указываться ссылкой как «сетевой уровень» и может содержать адрес (IPv4, IPv6 и т.д.), проверенный маршрутизатором, который пересылает его по второй сети 34. Уровень 3 содержит поле типа, так что поток обмена может быть наделен приоритетом и пересылаться на основании типа сообщения, а также пункта назначения сети.
На другом уровне NMC 38 (Уровне 7) сообщения обмениваются для того, чтобы оценивать метрики электрической сети, связанные с электронными коммунальными устройствами 26, например, такие как, запитано ли устройство 26 и/или ушли ли соседние сетевые электронные коммунальные устройства 26 из первой сети 16.
Для того чтобы электронные коммунальные устройства 26 поддерживали связь через первую сеть 16, поддержка соединения Уровня 2 с соседними электронными коммунальными устройствами 26 может постоянно иметь место или может происходить, по существу, постоянно. Соответственно, устройство 18 инфраструктуры сети в пределах первой сети 16 будет очень быстро узнавать, стало ли электронное коммунальное устройство недостижимым или перезагруженным. Когда возникает событие, затрагивающее обнаружение выхода из строя, последовательности операций Уровня 2 могут выдавать восходящий вызов на Уровень 7, и может выполняться дополнительная логика обнаружения выхода из строя.
Сообщения Уровня 3 могут использоваться в качестве эффективного способа для оценки, является ли электронное коммунальное устройство 26 отвечающим на сетевой поток обмена, по многочисленным физическим средам. Сообщения Уровня 3 могут отправляться в виде потока обмена эхо-сигналами протокола управляющих сообщений в сети Интернет (ICMP).
ICMP является протоколом комплекта протоколов сети Интернет. ICMP может использоваться операционными системами, чтобы сетевые компьютеры отправляли сообщения об ошибках, например, указывающие, что запрошенная услуга не доступна, или что хост-узел или маршрутизатор не может быть достигнут. В некоторых вариантах осуществления модуль 54 ODS или агент модуля 54 ODS (например, шлюз 42) может отправлять сообщения запроса эхо-сигнала ICMP и/или принимать сообщения ответа эхо-сигнала, чтобы определять, достижимо ли устройство и сколько требуется пакетам, чтобы прибывать на и с такого хост-узла.
Сопоставление отказов сети с выходами из строя может выполняться на прикладном уровне. Информация, предоставленная загруженными оператором топологиями, физически, электронным коммунальным устройством 26 и выявляемая сообщениями Уровня 2 и/или Уровня 3, может использоваться для формирования целевых сообщений, чтобы сообщать и собирать информацию о выходах из строя. В некоторых вариантах осуществления может быть две категории типов выхода из строя (опрос состояния устройства и исключение общего состояния устройства).
Класс сообщений опроса состояния устройства является подтверждаемыми одноадресными сообщениями, инкапсулированными в IPv6 и UDP, которые инициируются верховым приложением для оценки «общего состояния электрической сети» электронных коммунальных устройств 26. Верховое приложение отправляет запрос «опроса состояния устройства» в электронное коммунальное устройство 26, и электронное коммунальное устройство затем отвечает набором индикаторов общего состояния, задающим локальное общее состояние (например, запитано ли электронное коммунальное устройство 26) и общее состояние соседей (например, стали ли соседние электронные коммунальные устройства 26 недостижимыми в последнее время).
Сообщения исключения общего состояния устройства являются подтверждаемыми либо неподтверждаемыми одноадресными сообщениями, отправляемыми наверх, чтобы указывать изменения физического состояния электронного коммунального устройства 26 (например, утратило ли устройство 26 питание), или чтобы указывать изменение топологии сети, которое может служить признаком выхода из строя «по соседству» (например, десяти соседних электронных коммунальных устройств 26, пропавших в пределах короткого заданного интервала времени). Исключения общего состояния могут отправляться много раз одиночным электронным коммунальным устройством 26 и могут подвергаться посредничеству и сливаться промежуточными «интеллектуальными» электронными коммунальными устройствами 26, которые могут увязывать большое количество исключений общего состояния устройств, в одиночное состояние исправности, представляющее полную окрестность электронных коммунальных устройств 26.
Фиг.5 иллюстрирует работу модуля 54 ODS во время события выхода из строя. Более точно, одиночное электронное коммунальное устройство 26A в местоположении потребителя (например, жилом здании) является испытывающим выход из строя. На фиг.5-7 плавкие предохранители или автоматические выключатели идентифицированы символом «S», подземные линии электропередачи проиллюстрированы длинными пунктирными линиями, служебные линии проиллюстрированы короткими пунктирными линиями, а фидеры проиллюстрированы сплошными линиями. Это не должно путаться с полужирными пунктирными линиями, которые указывают поток информации ODS.
В проиллюстрированном примере по фиг.5 электронное коммунальное устройство 26A, связанное с местоположением потребителя, отправляет предупреждение о приближающемся отказе по первой сети 16 в модуль 54 ODS, чтобы сообщить о событии выхода из строя. Как описано выше, событие выхода из строя может обнаруживаться и сообщаться некоторым количеством разных способов. Соответственно, несмотря на то что в материалах настоящей заявки делается ссылка на предупреждение о приближающемся отказе, должно быть понятно, что событие выхода из строя, к тому же, или в качестве альтернативы, может сообщаться и/или обнаруживаться в ответ на запланированный опрос, телефонные звонки потребителя, периодический опрос, проводимый соседними электронными коммунальными устройствами 26 или соседними устройствами 18 инфраструктуры сети, и/или другие события и операции, описанные выше.
Электронное коммунальное устройство 26A может передавать предупреждение о приближающемся отказе Уровня 2 (например, так называемое сообщение «последнего издыхания») непосредственно в модуль 54 ODS или агенту модуля 54 ODS с использованием предопределенного маршрута. Электронное коммунальное устройство 26A, к тому же, или в качестве альтернативы, может передавать предупреждение о приближающемся отказе на соседнее электронное коммунальное устройство 26 или соседнее устройство 18 инфраструктуры сети (например, ретранслятор 44A на фиг.5), которое затем может пересылать сообщение в модуль 54 ODS. В вариантах осуществления, имеющих агента, агент модуля 54 ODS может преобразовывать сообщение Уровня 2 в Уровень 3 SNMP и пересылать сообщение в шлюз 42 (например, шлюз 42A на фиг.5) или NMC 38. Шлюз 42A может пересылать сообщение в приемник 72 событий модуля 54 ODS.
В ответ на сообщение о приближающемся отказе программа опроса 74 модуля 54 ODS передает запросы опроса в и принимает ответы опроса из электронных коммунальных устройств 26, подобных и находящихся по соседству от инициирующего электронного коммунального устройства 26A, на основании хранимой информации о топологии коммунальных сооружений. Модуль 54 ODS затем соотносит результаты предупреждения о приближающемся отказе и запросы опроса, чтобы подтвердить, что выход из строя произошел на одиночном электронном коммунальном устройстве 26A, соответствующем местоположению одиночного потребителя. Модуль 54 ODS затем может отображать предупреждение о приближающемся отказе и местоположение источника, соответствующее предоставляющему отчет электронному коммунальному устройству 26A, в сводке 76 событий, так что может инициироваться надлежащее корректирующее действие. Кроме того, в то время как действие восстановления работоспособности предпринимается и завершается, модуль 54 ODS может использовать данные дополнительного опроса из программы 74 опроса, чтобы подтверждать, что обслуживание было восстановлено, а затем может отображать сообщение, подтверждающее, что было восстановлено нормальное обслуживание.
Фиг.6 иллюстрирует работу модуля 54 ODS во время другого события выхода из строя, которое может быть более широким по объему и протяженности, чем событие выхода из строя, проиллюстрированное на фиг.5. Более точно, трансформатор 22A, предоставляющий обслуживание некоторому количеству коммунальных устройств 26A, 26В, 26С в разных местоположениях потребителей, является испытывающим выход из строя. В проиллюстрированном примере по фиг.6 трансформатор 22A и/или находящиеся под влиянием коммунальные устройства 26A, 26В, 26С могут отправлять сообщения о приближающемся отказе по первой сети 16 в модуль 54 ODS, чтобы сообщить о событии выхода из строя. В качестве альтернативы соседнее коммунальное устройство 26, которое обслуживалось другим нормально функционирующим трансформатором 22, может отправлять отчет о выходе из строя в модуль 54 ODS через шлюз 42A. Как описано выше, событие выхода из строя может обнаруживаться и сообщаться некоторым количеством разных способов. Соответственно, несмотря на то что в материалах настоящей заявки делается ссылка на предупреждение о приближающемся отказе, должно быть понятно, что событие выхода из строя, к тому же, или в качестве альтернативы, может сообщаться и/или обнаруживаться в ответ на запланированный опрос, телефонные звонки потребителя, периодический опрос, проводимый соседними электронными коммунальными устройствами 26 или соседними устройствами 18 инфраструктуры сети, и/или другие события и операции, описанные выше.
Трансформатор 22A и/или находящиеся под влиянием электронные коммунальные устройства 26A, 26В, 26С могут передавать предупреждение о приближающемся отказе Уровня 2 в модуль 54 ODS с использованием предопределенного маршрута. Находящиеся под влиянием электронные коммунальные устройства 26A, 26В, 26С и трансформаторы 22A, к тому же, или в качестве альтернативы, могут передавать предупреждение о приближающемся отказе на соседние электронные коммунальные устройства 26 или соседние устройства 18 инфраструктуры сети (например, ретранслятор 44A на фиг.6), которые затем могут пересылать сообщение в модуль 54 ODS. Устройство 18 инфраструктуры сети (например, ретранслятор 44A) может объединять сообщения Уровня 2 в сообщение Уровня 3 SNMP и пересылать сообщение в шлюз 42 (например, шлюз 42A на фиг.6) или непосредственно в NMC 38. Шлюз 42A затем может пересылать сообщение в приемник 72 событий модуля 54 ODS.
В ответ на сообщение о приближающемся отказе программа 74 опроса модуля 54 ODS передает запросы опроса в и принимает ответы опроса из находящихся под влиянием электронных коммунальных устройств 26A, 26В, 26С, а также трансформатора 22A и электронных коммунальных устройств 26, подобных и соседних находящимся под влиянием электронным коммунальным устройствам 26A, 26В, 26С и трансформатору 22A, на основании хранимой информации о топологии коммунальных сооружений. Модуль 54 ODS затем соотносит результаты предупреждения о приближающемся отказе и запросы опроса, чтобы подтверждать, что произошел выход из строя уровня трансформатора и что выход из строя оказывает влияние на многочисленные местоположения потребителей. Модуль 54 ODS затем может отображать предупреждение о приближающемся отказе и местоположение источника, соответствующее трансформатору 22A, в сводке 76 событий, так что может инициироваться надлежащее корректирующее действие. Кроме того, в то время как действие восстановления работоспособности предпринимается и завершается, модуль 54 ODS может использовать данные дополнительного опроса из программы 74 опроса, чтобы подтверждать, что было восстановлено нормальное обслуживание, а затем может отображать сообщение, подтверждающее, что нормальное обслуживание было восстановлено. Использование термина «выход из строя уровня трансформатора» указывает ссылкой на возникновение выхода из строя на некотором «уровне» иерархической топологии коммунальных сооружений (например, фидере, отводе, подстанции и т.д.).
Фиг.7 иллюстрирует работу модуля 54 ODS во время еще одного другого события выхода из строя, которое может быть более широким по объему и протяженности, чем событие выхода из строя, проиллюстрированное на фиг.5 и 6. Более точно, фидер 80A, предоставляющий обслуживание некоторому количеству трансформаторов 22A-22G и некоторому количеству коммунальных устройств (вместе находящимся под влиянием коммунальным устройствам 26A) в разных местоположениях потребителей в пределах соседей, испытывает выход из строя. В проиллюстрированном примере по фиг.7 один или более трансформаторов 22A-22G и/или одно или более находящихся под влиянием коммунальных устройств 26A могут отправлять сообщения о приближающемся отказе по первой сети 16 в модуль 54 ODS, чтобы сообщать о событии выхода из строя. Как описано выше, событие выхода из строя может обнаруживаться и сообщаться некоторым количеством разных способов. Соответственно, несмотря на то, что в материалах настоящей заявки делается ссылка на предупреждение о приближающемся отказе, должно быть понятно, что событие выхода из строя, к тому же, или в качестве альтернативы, может сообщаться и/или обнаруживаться в ответ на запланированный опрос, телефонные звонки потребителя, периодический опрос, проводимый соседними электронными коммунальными устройствами 26 или соседними устройствами 18 инфраструктуры сети, и/или другие события и операции, описанные выше.
Трансформаторы 22A-22G и/или находящиеся под влиянием электронные коммунальные устройства 26A могут передавать предупреждение о приближающемся отказе Уровня 2 в модуль 54 ODS через другие электронные коммунальные устройства 26 и/или другие устройства 18 инфраструктуры сети (например, трансформатор 22H), не присоединенные к фидеру 80A, испытывающему выход из строя. Устройство 18 инфраструктуры сети (например, трансформатор 22H) может объединять сообщения Уровня 2 в одиночное сводное сообщение Уровня 3 SNMP и пересылать сообщение в шлюз 42 (не показан) или непосредственно в NMC 38. Шлюз 42A затем может пересылать сообщение в приемник 72 событий модуля 54 ODS.
В ответ на сообщение о приближающемся отказе программа 74 опроса модуля 54 ODS передает запросы опроса в и принимает ответы опроса с трансформаторов 22A-22G, находящихся под влиянием электронных коммунальных устройств 26A, а также электронных коммунальных устройств 26 и трансформаторов 22, подобных и соседних с находящимися под влиянием электронными коммунальными устройствами 26A и трансформаторами 22A-22G, на основании хранимой информации о топологии коммунальных сооружений. Модуль 54 ODS затем соотносит результаты предупреждения о приближающемся отказе и запросы опроса, чтобы подтверждать, что произошел выход из строя фидера и что выход из строя оказывает влияние на многочисленные трансформаторы и многочисленные местоположения потребителей. Модуль 54 ODS затем может отображать предупреждение о приближающемся отказе и местоположение источника, соответствующее фидеру 80A, в сводке 76 событий, так что может инициироваться надлежащее корректирующее действие. Кроме того, в то время как действие восстановления работоспособности предпринимается и завершается, модуль 54 ODS может использовать данные дополнительного опроса из программы 74 опроса, чтобы подтверждать, что было восстановлено нормальное обслуживание, а затем может отображать сообщение, подтверждающее, что нормальное обслуживание было восстановлено.
Варианты осуществления, описанные выше и проиллюстрированные на фигурах, представлены только ради примера и не предполагаются в качестве ограничения на концепции и принципы настоящего изобретения. Различные признаки и преимущества изобретения изложены в последующей формуле изобретения.