CN104022916B - 一种集中器双模本地通信模块分时段路径确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种集中器双模本地通信模块分时段路径确定方法，其包括：将每天分为8个时间段，然后将搜表阶段和全速测试阶段得到的整个集抄台区的节点通信信息总矩阵表复制到所述8个时间段；分析每个时间段的节点通信信息总矩阵表，只对在之前测试中曾经成功通信过的节点进行通信测试，并依据测试结果生成精简节点通信信息分矩阵表；将精简节点通信信息分矩阵表与节点通信信息总矩阵表合并，生成该时间段的新节点通信信息总矩阵表；依据新节点通信信息总矩阵表确定该时间段内的通信路径。该方法可减少测试量，提高测试效率，充分满足分时段路径测试的时间要求，且充分契合低压载波通信的时段性特点，可使载波通信的路径可靠性更高。

Description

一种集中器双模本地通信模块分时段路径确定方法

技术领域

本发明涉及一种电力用户用电信息采集系统的集中器双模本地通信模块路由算法。具体涉及一种集中器双模本地通信模块分时段路径确定方法。

背景技术

目前全国电力系统在用户用电信息采集系统中集中器本地通信模块的路由算法主要采用遍历路径的方法，即，通过将集抄台区可能存在的通信路径逐个测试，找出能用于通信的路径并记忆下来，最终形成整个集抄台区的通信网络。但是，此方法测试量巨大，测试效率低。

以一个具有500个电能表的集抄台区为例，采用采集器模式，形成50个通信节点；假设直招节点为20个，一级节点为10个，二级节点为10个，三级节点为10个；直招通信一次时间为4秒，一级中继通信一次时间为6秒，二级中继通信一次时间为8秒，三级中继通信一次时间为10秒，最终需3级中继，且假设每个节点仅有一条通信路径，用遍历法找出通信路径所需时间为：

(4*50+6*20*30+8*10*20+10*10*10)/3600＝1.78小时

实际中，因每个通信节点不止有一条通信路径，假设每个通信节点存在32条通信路径，用遍历路径的方法搜索一轮，找出所有通信路径所需时间可能为1.78*32＝56.96小时。由于这种遍历路径的方法所需时间太长，显然此方法是无法做到分时段路径测试和确定的。

同时，在进行通信测试时，要采用载波通信。而载波通信的缺点之一就是具有时段性特点，即同一个通信节点，同一条通信路径，在不同时段具有不同的通信成功率。因此，采用载波通信，虽然整天的通信成功率高，但是，在某个时间段内可能通信成功率比较低；同样，虽然整天的通信成功率低，但是，在某个时间段内可能通信成功率比较高。即，采用整天的通信成功率，难以确定不同时段的通信成功率。

因此，目前需要一种既能够节省通信测试量，且能保证通信成功率和通信效率，又能适合载波通信的时段性特点的分时段路径确定方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种集中器双模本地通信模块分时段路径确定方法，通过精简节点通信测试，减少测试量，提高测试效率，充分满足分时段路径测试和确定的时间要求。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种集中器双模本地通信模块分时段路径确定方法，其包括以下步骤：集中器双模本地通信模块将每天24小时分为8个时间段，然后将搜表阶段和全速测试阶段得到的整个集抄台区的节点通信信息总矩阵表复制到所述8个时间段；集中器双模本地通信模块分析每个时间段的节点通信信息总矩阵表，只对在之前测试中曾经成功通信过的节点进行通信测试，并依据测试结果生成该时间段的精简节点通信信息分矩阵表；将所述精简节点通信信息分矩阵表与所述节点通信信息总矩阵表合并，生成该时间段的新节点通信信息总矩阵表；依据所述新节点通信信息总矩阵表确定该时间段内的通信路径。

进一步地，其中，将每天24小时从0点开始分为8个时间段，每个时间段均为3小时。

更进一步地，其中，在每个第七天的凌晨4点启动一轮定时全节点通信测试，并依据通信测试结果生成全节点通信信息矩阵表，然后将所述全节点通信信息矩阵表与各时间段的当前节点通信信息总矩阵表进行合并，形成各时间段的更新的节点通信信息总矩阵表。

再进一步地，其中，所述集中器双模本地通信模块分时段路径确定方法进一步包括依据通信成功率高低对所确定的每个时间段内的通信路径进行排序，在实际通信时先使用通信成功率高的路径。

本发明的集中器本地通信模块分时段路径确定方法的核心是精简节点通信测试，通过精简节点通信测试减少测试量，提高测试效率，充分满足分时段路径测试和确定的时间要求。同时，为防止在实际应用中精简节点通信测试不能满足 通信节点间因特殊原因导致的通信状况的变化，在一定周期后会启动一次全节点通信测试，然后依据全节点通信测试的结果更新各个时间段的节点通信信息总矩阵表，使各时间段的节点通信信息总矩阵表能准确反映台区所用通信节点的状况。采用该方法，由于在每个时间段内的路径或路径排序均不相同，可充分契合载波通信的时段性特点，可以使载波通信的路径可靠性更高。

附图说明

图1是本发明的集中器双模本地通信模块分时段路径确定方法的流程图。

图2是搜表阶段的通信测试和生成节点通信信息矩阵表的流程图。

图3是全速测试阶段的通信测试和生成节点通信信息矩阵表的流程图。

图4是本发明中的全节点通信测试阶段的流程图。

图5是具有5个通信节点的集抄台区的通信路径示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明的具体实施方式。

本发明所述的集中器双模本地通信模块分时段路径确定方法用于分时段地确定通信节点的通信路径，既能提高通信效率，又能确保通信通过率。

如图1所示，在本发明所述的集中器双模本地通信模块分时段路径确定方法中，首先由集中器双模本地通信模块将每天24小时分为8个时间段。优选地，集中器双模本地通信模块将每天24小时从0点开始分为8个时间段，每个时间段均为3小时。本领域技术人员已知的是，本发明所述的集中器双模本地通信模块分时段路径确定方法是为了获得各个时间段的最优通信路径，因此，在进行本发明所述的集中器双模本地通信模块分时段路径确定方法之前，已经在搜表阶段和全速测试阶段进行过整个集抄台区的节点通信测试，并依据测试结果生成了整个集抄台区的节点通信信息总矩阵表。所以，在本发明中，在对每天进行了时间段划分之后，要将搜表阶段和全速测试阶段得到的整个集抄台区的节点通信信息总矩阵表复制到所述8个时间段。

为了更好地理解本发明，下面介绍在搜表阶段和全速测试阶段如何得到整个集抄台区的节点通信信息总矩阵表。

图2示出了搜表阶段的通信测试和生成节点通信信息矩阵表的流程图。如图2所示，其是在进行搜表的同时进行通信测试和节点通信信息矩阵表生成。这种边搜索边通信测试边生成节点通信信息矩阵表的方式不用等待搜表结束之后再进行通信测试和生成节点通信信息矩阵表，因此效率较高。

如图2所示，集中器上电后将下发电能表档案，通常为电能表地址，接着电能表档案接收机构接收集中器下发的电能表地址，然后搜表机构进行搜表，如果一轮搜表没有结束，则继续进行搜表，如果一轮搜表结束，则通信测试机构开始进行节点间通信测试。如果该轮所搜到的所有节点间的通信测试没有完成，则继续进行通信测试，如果该轮所搜到的所有节点间的通信都已完成，则通信信息矩阵表生成机构依据测试结果生成该轮的节点通信信息矩阵表，并让搜表计数器加1。接着判断搜表轮次是否大于8次，如果小于8次，则判断集中器下发的电能表档案是否全部搜索完毕，如果全部搜索完毕，则进入第二阶段的节点全速测试阶段，如果没有全部搜索完毕，则继续进行搜索；如果大于等于8次，则剔除未找到的电表地址，直接进入第二阶段的节点全速测试阶段。

搜表阶段的通信测试共进行8轮次，生成8个单轮次的节点通信信息矩阵表：

第一轮：直招搜表、节点通信测试、形成本轮的通信信息矩阵表；

第二轮：直招搜表、一级中继搜表、节点通信测试、形成本轮的通信信息矩阵表；

第三轮：直招搜表、一级中继搜表、二级中继搜表、节点通信侧试、形成本轮的通信信息矩阵表；

第n轮：直招搜表、一级中继搜表、二级中继搜表、.......、n-1级中继搜表、节点通信测试、形成本轮的通信信息矩阵表。

在搜表阶段，搜表、节点通信侧试、节点通信信息矩阵表生成顺序按伦次进行，一直到8轮或下发档案电表全部搜到结束。在该阶段，共进行8个轮次的通信测试，生成8个单轮次的节点通信信息矩阵表。

如果在8轮搜表全部结束后仍存在未找到电表，那么集中器双模本地通信模 块会踢掉未找到的电表地址，当集中器再次抄到此电表时集中器双模本地通信模块记忆该电表地址，在节点全速测试阶段和自动运行阶段启动定时搜表功能，进行定时搜表。

边搜表、边通信测试、边生成节点通信信息矩阵表的方式虽然效率较高，但是，由于搜表没有结束，因此并没有得到整个抄表台区的所有节点，因此通信路径是不完全的，所以必须进行第二阶段的全速测试阶段。

图3示出了全速测试阶段的通信测试和生成节点通信信息矩阵表的流程图。如图3所示，全速测试阶段共进行8轮，其过程相同。其中，每轮的过程为：指定一个节点，对集抄台区其余节点进行点对点通信测试，直至第一个节点测试结束；指定第二个节点，对集抄台区其余节点进行点对点通信测试，直至第二个节点测试结束。.......，重复以上过程，直至集抄台区所有节点测试结束，完成第一轮测试。然后依据该轮次的测试结果生成该轮的节点通信信息矩阵表。重复以上过程，直至8轮测试全部结束。在第二阶段共进行8个轮次的通信测试，生成8个单轮次的节点通信信息矩阵表。

之所以对搜表阶段和全速测试阶段都进行8个轮次的通信测试，是因为在实际使用过程中发现通过这共计16个轮次的通信测试，足以实现通信路径的优化，足以找到最优的通信路径。

然后，将搜表阶段和全速测试阶段得到的16个轮次的节点通信信息矩阵表合成为整个集抄台区的节点通信信息总矩阵表。

下面继续参考图1，在将搜表阶段和全速测试阶段得到的整个集抄台区的节点通信信息总矩阵表复制到所述8个时间段之后，集中器双模本地通信模块要根据当前时间判定是否进入一个新的时间段，如果没有进入新时间段，则进入正常抄表流程；如果进入新时间段，那么要判断是否进入第七天第4时，如果进入第七天第4时，则进入全节点通信测试阶段；否则，如果未进入第七天第4时，那么集中器双模本地通信模块分析当前时间段的节点通信信息总矩阵表，剔除不需要测试的节点。然后，针对在之前测试中曾经成功通信过的节点，指定相关节点进行载波通信测试和无线通信测试，并依据测试结果生成该时间段的精简节点通信 信息分矩阵表。在生成精简节点通信信息分矩阵表之后，将所述精简节点通信信息分矩阵表与该时间段的所述节点通信信息总矩阵表合并，生成该时间段的新节点通信信息总矩阵表。最后，依据所述新节点通信信息总矩阵表确定节点在该时间段内的通信路径，并依据通信路径进行抄表。

通过只对之前成功过的节点进行通信测试，即采用精简节点通信测试，测试效率可大幅提高。以一个500个电能表的集抄台区为例，采用采集器模式，形成50个通信节点；假设一个节点通信一次平均时间为7秒，因为每个节点都要与其它所有节点进行一次通信测试，所以用全节点法测试一轮所需时间为：7*50*50/3600＝4.86小时。但采用精简节点通信测试后，仍以上面的台区为例，假设每个节点平均可以与其他6个节点进行通信，那么精简节点测试一轮需要的时间为：7*50*6＝0.58小时。

在以上的分时段精简节点通信测试中，会存在一个问题，例如原来某个节点与集中器之间不能进行通信，但是该节点经过改造之后也可以与集中器通信了，此时，精简节点通信测试将不能反映出此变化。为解决此问题，在本发明中，集中器双模本地通信模块会在第七天的凌晨4点启动一轮定时全节点通信测试，然后将测试得到的全节点通信信息矩阵表与各个时间段的节点通信信息总矩阵表进行合并，将整个台区通信节点的变化映射在各个时间段，避免精简节点通信测试造成的遗漏。

图4示出了本发明中的全节点通信测试阶段的流程图。在全节点通信测试阶段，对所有节点进行载波通信测试和无线通信测试，并依据通信测试结果填写全节点通信信息矩阵表。具体为：指定一个节点，对集抄台区其余节点进行点对点通信测试，直至第一个节点测试结束；指定第二个节点，对集抄台区其余节点进行点对点通信测试，直至第二个节点测试结束。.......，重复以上过程，直至集抄台区所有节点测试结束，完成通信测试。在所有节点都进行了通信测试之后，依据通信测试结果填写全节点通信信息矩阵表，最终生成了完整的全节点通信信息矩阵表。然后，将所述全节点通信信息矩阵表复制到8个时间段，与各个时间段的节点通信信息总矩阵表合并，形成各个时间段的全新的节点通信信息总矩阵表。待形成各个时间段的全新的节点通信信息总矩阵表之后，依据所述全新的节点通信信息总矩阵表确定通信路径，并依据通信路径进行抄表。

下面以具有5个通信节点(包括集中器共6个节点)的集抄台区为例说明本发明的集中器双模本地通信模块分时段路径确定方法。虽然在本发明中，为了提高效率，前面的通信测试分为搜表阶段和全速测试阶段，但是，为了简化，这里假定16轮次的通信测试都是在全速测试阶段进行的。

如图5所示，通过搜表共产生了5个通信节点(2、3、4、5、6；1为集中器)。第一步，集中器会与每个通信节点进行点对点通信测试，测试过程的通信采用异步双模方式：即首先发一帧无线测试帧，紧接着再发一帧载波测试帧，最后将测试结果填入矩阵表，得到下表一的结果：

表一

第二步，集中器指定节点2与其余通信节点进行点对点测试，测试结束后将结果填入矩阵表，得到下表二的结果：

表二

第三步，集中器指定节点3与其余通信节点进行点对点测试，测试结束后将结果填入矩阵表，得到下表三的结果：

表三

重复以上过程，直至所有节点点对点测试完成，即完成第一轮测试，形成该轮的通信信息矩阵表如下表四：

表四

重复第一轮的测试过程，共进行16轮测试，每一轮通信测试之后都生成相应的通信信息矩阵表，在16轮次的通信测试之后，依据16轮次的通信信息矩阵表得到的节点通信信息总矩阵表如下表五：

表五

对上述所有通信信息矩阵表说明如下：

1.矩阵表右上部分为下行通信测试结果，左下部分为上行通信测试结果；

2.每个节点的4个内容分别表示为(以带下划线的内容为例)：“8/16”表示载波通信测试16次成功8次；“15/32”表示载波信号质量为15/32；“5/16”表示无线通信测试16次成功5次；“6/32”表示无线信号质量为6/32；

3.“0”表示通信不成功或信号质量为0。

在本发明中，集中器双模本地通信模块首先将每天24小时分为8个时段，每个时段为3小时，然后将上述整个集抄台区的节点通信信息总矩阵表复制到8个时间段。当进入新的时间段时，集中器双模本地通信模块首先分析该时间段的节点通信信息总矩阵表，如果在该时间段的节点通信信息总矩阵表中节点间有测试通信记录的，则保留测试，如果在该时间段的节点通信信息总矩阵表中节点间没有测试通信记录的，则剔除，不再测试。

将上述表五所述的节点通信信息总矩阵表复制到各个时间段之后，首先从这个总矩阵表的右上部分查询，相互之间可以通信的有：1-2、2-3、2-4、2-5、4-5、4-6；然后从这个总矩阵表的左下部分查询，相互之间可以通信的有：2-1、3-2、4-2、5-2、5-4、6-4。综合以上，需测试的节点间通信仅为：1-2、2-3、2-4、2-5、4-5、4-6，只需测试6次。与全节点测试6*6次相比，测试次数有大幅的减少，提高了测试效率。

确定需测试的节点之后，集中器双模本地通信模块制定节点对相关节点进行测试。其中，集中器双模本地通信模块会指定节点1(集中器节点)与节点2做通信测试，指定节点2与节点3、4、5做通信测试，指定节点4与节点5、6做通信测试，测试结束后形成该时间段的精简节点通信信息分矩阵表如下表六：

表六

然后，集中器双模本地通信模块会将该时间段的精简节点通信信息分矩阵表与复制过来的节点通信信息总矩阵表进行合并，得到该时间段的新节点通信信息总矩阵表，如下表七：

表七

随着时间积累，上面的节点通信信息总矩阵表与该时间段的真实通信状况的契合度会越来越高，利用上述节点通信信息总矩阵表计算出的路径与该时间段的真实通信路径的契合度也会越来越高。但这个过程会较慢，因此在第一次进入某个时间段的通信测试时，测试的次数会设定在8次，以加速此过程，在第二次及以后进入该时间段的通信测试时，每次仅测试一次，以提高效率。

当每次完成以上的各时间段的节点通信信息总矩阵表后，就可根据所述节点通信信息总矩阵表计算该时间段的通信路径。

下面以节点6的上、下路径为例说明如何依据节点通信信息总矩阵表确定通信路径。

首先查找接点6的下行通信路径，从矩阵表的右上部分查询：从集中器开始(节点1)，与之相通的有节点2；与节点2相通的有节点3、4、5；与节点3没有节点相通；与节点4相通的有节点5、6；与节点5相通的有节点4；因此，最终即可得到节点6的两条下行通信路径为：1-2-4-6，1-2-5-4-6。节点6的上行通信路径计算与下行通信路径相同，但路径查询需要从矩阵表的左下部分查询。

在确定了通信路径之后，可以依据上述节点通信信息总矩阵表计算各条通信路径的成功率，并依据成功率对通信路径进行排序，在通信时，优先使用通信成功率高的路径。

下面以路径1-2-4-6为例，说明如何计算通信路径的成功率。依据上述节点通信信息总矩阵表计算的通信路径1-2-4-6的成功率为：

(1-(1-9/17)(1-5/16))(1-(1-16/17)(1-17/17))(1-(1-11/17)(1-5/17))＝50.79％。

可以以与上述方法相同的方式计算其它通信路径的成功率，然后依据成功率的高低对所有通信路径进行排序。具体进行抄表时，优先采用通信成功率高的通 信路径。

如上所述，为了克服精简节点通信测试所存在的问题，在本发明中，集中器双模本地通信模块会每隔6天，即，在第七天的凌晨4点启动一轮定时全节点通信测试，然后将测试得到的全节点通信信息矩阵表与各时间段的节点通信信息总矩阵表进行合并，将整个台区通信节点的变化反映在各个时间段，避免精简节点测试造成的遗漏。

本发明所述的集中器本地通信模块分时段路径确定方法核心是精简节点通信测试，通过精简节点通信测试减少测试量，提高测试效率，充分满足分时段路径测试的时间要求。为防止在实际应用中精简节点通信测试不能满足通信节点间因特殊原因导致的通信状况的变化，在一定周期会启动一次全节点测试，然后更新各个时段的全节点通信信息总矩阵表。精简节点通信测试的依据是在实际集抄台区的测试过程中，发现每个通信节点实际能与之通信的节点并不是特别多，因此在全节点测试过程中会有大量的无用测试帧，根据搜表阶段和全速测试阶段全节点通信测试结果基本可以预测测试不通节点，剔除这些测试不通的节点就可以节省大量的测试时间。同时，分时段路径测试可以充分契合低压载波通信的时段性特点，在不同时段使用不同的载波通信路径，可以使载波通信的路径可靠性更高。

具体实施方式的内容是为了便于本领域技术人员理解和使用本发明而描述的，并不构成对本发明保护内容的限定。本领域技术人员在阅读了本发明的内容之后，可以对本发明进行合适的修改。本发明的保护内容以权利要求的内容为准。在不脱离权利要求的实质内容和保护范围的情况下，对本发明进行的各种修改、变更和替换等都在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种集中器双模本地通信模块分时段路径确定方法，其包括以下步骤：

集中器双模本地通信模块将每天24小时分为8个时间段，然后将搜表阶段和全速测试阶段得到的整个集抄台区的节点通信信息总矩阵表复制到所述8个时间段；所述全速测试阶段共进行8轮，其过程相同，其中，每轮的过程为：指定一个节点，对集抄台区其余节点进行点对点通信测试，直至第一个节点测试结束；指定第二个节点，对集抄台区其余节点进行点对点通信测试，直至第二个节点测试结束；重复以上过程，直至集抄台区所有节点测试结束，完成第一轮测试；然后依据该轮次的测试结果生成该轮的节点通信信息矩阵表；重复以上过程，直至8轮测试全部结束；搜表阶段的通信测试共进行8轮次，生成8个单轮次的节点通信信息矩阵表，将搜表阶段和全速测试阶段得到的16个轮次的节点通信信息矩阵表合成为整个集抄台区的节点通信信息总矩阵表；

集中器双模本地通信模块分析每个时间段的节点通信信息总矩阵表，只对在之前测试中曾经成功通信过的节点进行通信测试，并依据测试结果生成该时间段的精简节点通信信息分矩阵表；

将所述精简节点通信信息分矩阵表与所述节点通信信息总矩阵表合并，生成该时间段的新节点通信信息总矩阵表；

依据所述新节点通信信息总矩阵表确定该时间段内的通信路径。

2.如权利要求1所述的集中器双模本地通信模块分时段路径确定方法，其中，将每天24小时从0点开始分为8个时间段，每个时间段均为3小时。

3.如权利要求2所述的集中器双模本地通信模块分时段路径确定方法，其中，在每个第七天的凌晨4点启动一轮定时全节点通信测试，并依据通信测试结果生成全节点通信信息矩阵表，然后将所述全节点通信信息矩阵表与各时间段的当前节点通信信息总矩阵表进行合并，形成各时间段的更新的节点通信信息总矩阵表。

4.如权利要求3所述的集中器双模本地通信模块分时段路径确定方法，其中，进一步包括依据通信成功率高低对所确定的每个时间段内的通信路径进行排序，在实际通信时先使用通信成功率高的路径。