CN105515182A - 一种配电自动化无线公网通信系统的状态评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种配电自动化无线公网通信系统的状态评估方法，配电自动化无线公网通信系统包括多个配电终端、与配电终端连接的无线数传模块、与无线数传模块通信的运营网络、与运营网络通信的公网路由器、与公网路由器连接的无线网管系统和无线服务器以及与无线服务器连接的配电主站系统，状态评估方法具体包括以下步骤：1）无线状态信息一次加工，将无线数传模块的状态量转成事件记录与统计量，并针对接收到的模拟量数据，以实时量进行展示；2）无线状态信息二次加工，从无线状态信息的事件记录中确定出当前无线状态和异常原因；3）如果无线状态无异常，则对通信延时打分。本发明具有无线故障快速定位与无线健康打分的信号状态评估等功能。
Description
技术领域
本发明涉及配电自动化领域，具体涉及一种配电自动化无线公网通信系统的状态评估方法。
背景技术
随着通信技术的飞速发展，在配电网出现了光纤通信、公网无线通信、配电线载波通信等多种通信方式。而在配网主站与线路上的配网自动化终端之间的通信方式，则是现今配网自动化系统通信的发展的重点之一。由于配电网通信存在点多、面广、分散的特点，很难只采用一种通信方式解决问题，因此，需要因地制宜地选用不同的通信方式组合，以符合经济适用、安全可靠的原则。目前电力通信主干网主要以光纤通信方式为主，处理保护与控制类业务等对通信安全与通信质量相对高的场合；但是在配网通信中广泛分布着非主干分支线路的配电终端，它们通信节点多分布广，在各个通信节点之间敷设光缆不仅工程造价高﹑施工难度大，而且建设周期也长，而无线通信技术应用于配网通信中，施工难度小、建设周期短，用在数据重要程度不是特别高的场合，广泛的应用于配电终端的二遥产品作为数据的监视用，所以在配网通信中，无线通信是不可缺少的通信方式。
无线公网通信作为配电自动化最主要的通信方式之一，在当前的配电网建设得以广泛应用。通信模块依赖于运营商网络通信，容易因网络状况导致通信不稳定，并且模块长期运行在户外环境，周围始终存在各类电磁干扰，模块死机，接触不良或SIM卡故障。如何准确的判定异常原因，并且在对通信状态进行可靠性评估一直以来都没有受到重视。
现有技术通常有以下几种方法判定通信系统的状态：
1)DT(DriveTest)：通常也称作路测系统，是在行驶中的测试车上借助专门的采集设备来对移动台的通信状态、收发信令和各项性能参数进行记录的一种测试方法。路测系统功能强大，数据从抽样的观点反映了网络的运行质量，包括测试区域覆盖情况、切换情况、干扰情况、话音业务、数据业务进行测试与统计分析，是进行网络性能评估、网络故障定位、容量估算评估和网络优化时必不可少的测试手段。
2)无线信号自动监测装置：无线数传模块放置于监测现场，进行24小时实时、快速的在线监测，主动把测试数据上传到监控中心。与传统路测系统利用人工到达现场相比较，能自动根据中心配置进行无线信号质量测试，无需人工干预。与路测系统相比设备与运行成本更加低廉，易于分布式放置。
3)配网无线通信模块的无线网管系统：无线数传模块厂家提供的无线网管系统远程和无线数传模块进行通信，通信在线时，可以获取sim卡IP，运行状况，流量等基本状态数据。但通过无线网管系统获取无线数传模块的状态数据（如IP、流量、信号等），为保证准确度需要定期的短时的和无线数传模块进行通信。
总体看来，路测系统与无线信号自动监测装置仅仅只是针对无线信号质量进行分析评估，评估数据只能说明无线侧的通信质量好坏，仅是配网无线通信中其中一个环节，不针对配网整体网络通信结构，用其作为配网通信质量评估具有一定局限性，而配网通信是否异常，还与前置路由器网络、无线服务器网络的通畅与否息息相关；配网目前使用的无线数传模块厂家自带的配网无线通信模块的无线网管系统也具有不完善之处，此系统更多的是用于台帐管理，对于配电自动化无线通信的运维、通信异常原因分析能够提供的信息非常有限，很难通过这些信息直接判断出异常原因。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种能够实现无线故障快速定位与无线健康打分的信号状态评估的配电自动化无线公网通信系统的状态评估方法。
发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种配电自动化无线公网通信系统的状态评估方法，所述配电自动化无线公网通信系统包括多个配电终端、与配电终端连接的无线数传模块、与无线数传模块通信的运营网络、与运营网络通信的公网路由器、与公网路由器连接的无线网管系统和无线服务器以及与无线服务器连接的配电主站系统，其特征在于，所述状态评估方法具体包括以下步骤：
1）无线状态信息一次加工，配电终端分别根据状态量和模拟量建立无线状态量映射关系表和遥测映射关系表，通过无线状态量映射关系表将无线数传模块的状态量转成事件记录与统计量，通过遥测映射关系表把模拟量输入转成终端对上模拟量和当天统计，并以实时量展示接收到的模拟量数据；
2）无线状态信息二次加工，配电终端建立无线状态异常分析表，根据事件记录确定当前的无线状态，再根据无线状态分析对应的异常原因，实现无线问题快速定位；
3）当通信正常时，进行通信延时评估，得到通信延时得分。
进一步，所述步骤1）中的事件记录为加时标的状态量，所述步骤1）中的事件记录为加时标的状态量，统计量为对需要统计的状态量进行累加得到的数据。
进一步，所述步骤1）还包括告警过程，当模拟量的特定参数超过告警线指标时，配点终端予以告警上报。
进一步，所述步骤2）中的无线状态包括无线查询异常状态、SIM卡异常状态、无线数传模块自检错误状态、PPP拨号异常状态、网络前端路由器关闭状态、无线服务器驱动关闭状态、无线应用无报文状态和通信正常状态，每个状态都有其各自的优先级，根据不同的异常事件确定故障区域，分析出当前的唯一状态。
进一步，所述步骤3）中的通信延时得分是对无线服务器、公网路由器和无线数传模块三者的通信延时进行打分后取三者的最小值。
进一步，所述无线服务器、公网路由器和无线数传模块三者的通信延时得分均包括无线信号延时平均值得分和无线服务器与网络延时均方差得分，所述无线信号延时平均值得分占加权70%，所述无线服务器与网络延时均方差得分占加权30%。
进一步，当无线信号延时小于等于最小得分平均延时S1时，无线信号延时平均值得分为100分，当无线信号延时超过最大得分平均延时S2时，无线信号延时平均值得分为0分，若无线信号延时在最小得分平均延时S1和最大得分平均延时S2之间，则按比例对无线信号延时平均值得分打分。
进一步，当无线服务器与网络延时均方差小于等于最小得分均方差延时S3时，无线服务器与网络延时均方差得分为100分，当无线服务器与网络延时均方差超过最大得分均方差延时S4时，无线服务器与网络延时均方差得分为0分，若无线服务器与网络延时均方差在最小得分均方差延时S3和最大得分均方差延时S4之间，则按比例对无线服务器与网络延时均方差得分打分。
本发明的有益效果是：一种采用无线通信对分散节点对时同步的方法，利用无线数传模块采集到的无线状态监测数据，结合配电终端自身业务数据统一分析处理，通信正常时对当前通信质量进行打分；通信异常时给出出现问题的区段，实现对无线状态的快速综合判断，就地离线对无线故障进行快速定位。而上传给后台的数据，作为进一步无线网络设备故障排查与实施网络优化的依据。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明的方法流程图；
图2为本发明的系统结构示意图；
图3为本发明的无线状态转移图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明：
参照附图，本发明的配电自动化无线公网通信系统包括多个配电终端、与配电终端连接的无线数传模块、与无线数传模块通信的运营网络、与运营网络通信的公网路由器、与公网路由器连接的无线网管系统和无线服务器以及与无线服务器连接的配电主站系统，状态评估方法具体包括以下步骤：
1）无线状态信息一次加工，配电终端建立无线状态量映射关系表和遥测映射关系表，根据无线状态量映射关系表将无线数传模块的状态量转成事件记录与统计量，根据遥测映射关系表把模拟量输入转成终端对上模拟量和当天统计，并以实时量展示接收到的模拟量数据；
为了节省无线流量，配电终端需将无线数传模块原始的、周期的状态量值进行加工处理，将无线数传模块的状态量变成有意义的终端突发事件记录与每天一次的统计量，供主站后台读取调用。映射关系如表一和表二所示：
表一：无线状态量映射关系表
表二：遥测映射关系表
2）无线状态信息二次加工，配电终端建立无线状态异常分析表，根据步骤1）当中的事件记录中确定当前的无线状态，再根据无线状态分析对应的分析异常原因，实现无线问题快速定位；
无线状态都是零散与杂乱的，需要从杂乱的事件记录中确定出当前无线异常具体原因，通过总结主站与终端业务数据通不上，主要的可能性如表三所示：
表三：无线状态异常分析表
| 无线状态 | 异常原因 | 终端对应现象 | 处理措施 |
| 无线查询异常 | 无线数传模块没插好 | 配电终端异常灯点亮，无线报文无响应，产生无线状态查询异常事件 | 接好串口接口 |
| SIM卡异常 | SIM卡接触 | 产生SIM卡异常事件 | 更换SIM卡 |
| 无线数传模块自检错误 | 无线数传模块自检中发现问题 | 产生无线数传模块自检异常事件 | 更换无线数传模块，通知无线数传模块厂家 |
| PPP拨号异常 | 运营商欠费 | 产生拨号异常事件 | 给SIM充值 |
| 网络前端路由器关闭 | 主站前端路由器关闭 | 产生ICMP丢包事件 | 检查主站前端路由的通信状况 |
| 无线服务器驱动关闭 | 主站前置机无线服务器驱动关闭 | 产生CH1异常事件 | 检查前置机的通信状况 |
| 无线应用无报文 | 主站程序异常 | 报文中业务报文无数据 | 检查主站应用是否运行 |
| 通信正常 | / | / | / |
无线数传模块通常传递过来的数据可能有多种原因（如同时具有CH1异常与PPP拨号异常时），配电终端通过甄别，从中选出最主要可能的原因进行报出。通过对无线数传模块传过来的数据信息进行二次加工，根据不同的异常事件，确定发生问题的故障区域，分析当前无线数传模块所处的唯一状态，状态转移图见附图。如表三所示，无线状态包括无线查询异常状态、SIM卡异常状态、无线数传模块自检错误状态、PPP拨号异常状态、网络前端路由器关闭状态、无线服务器驱动关闭状态、无线应用无报文状态和通信正常状态，每个状态都有其各自的优先级（优先级1为最高优先级），状态转移条件基于无线数传模块的响应的状态数据，倘若相应的数据同时出现，以优先级最高的状态为当前状态。具体说明如下：
无线查询异常状态：对无线数传模块进行状态数据查询召唤，若收到查询响应成功跳转到默认的通信正常状态，若数据查询失败，其他所有状态均跳入此状态；优先等级1，此状态为装置上电后的根状态，后续所有状态都是以此状态为前提，优先级最高。
SIM卡异常状态：若无线数传模块发现自身SIM缺失或异常，发送SIM异常为1，转移到SIM卡异常状态，若SIM卡状态正常，则返回到通信正常状态；优先等级2。
无线数传模块自检错误状态：若无线数传模块自检发现自身RAM错误、FLASH错误等异常，发送无线数传模块异常为1，转移到无线数传模块自检错误状态，若无线数传模块自检正常，则返回到通信正常状态；优先等级2。
PPP拨号异常状态：SIM检测成功后，遇到SIM欠费无法登陆运营商网络等，响应PPP拨号异常，转移到PPP拨号异常状态，若PPP拨号正常，则返回到通信正常状态；优先等级3。
网络前端路由器关闭状态：配网主站前端路由器PING包连续丢失5次，转移到网络前端路由器关闭状态；优先等级4。
无线服务器驱动关闭状态：配网主站前置机心跳包连续丢失5次进入，转移到无线服务器驱动关闭状态；优先等级5。
无线应用无报文状态：配网主站连续5分钟没有应用报文交互进入无线应用无报文状态，若有业务数据报文，则返回到通信正常状态；优先等级6。
通信正常状态：无任何上述异常状态，进入此状态，表示无线通信状态正常，优先等级7。
当遇到响应的事件后，跳转到另一个状态。在遥测“无线状态”量中，每一个状态对应一个无线状态值，在后台与维护软件中进行问题快速定位显示。
3）如果无线状态无异常，则对通信延时评估，得到通信延时得分。
健康在线评估是在网络一切正常的情况下，对通信质量性能指标的打分。通信异常时分数为0。在通信正常的情况下，通信的好坏最直接的反应就是通信延时值，对无线服务器，公网路由器，无线数传模块三者的通信延时进行打分。通信延时得分包括无线信号延时平均值得分（反应出信号平均延时）和无线服务器与网络延时均方差得分（反应出信号延时波动幅度是否很大，信号是否稳定），所述无线信号延时平均值得分占加权70%，所述无线服务器与网络延时均方差得分占加权30%。无线信号延时小于等于最小得分平均延时S1为100分，超过最大得分平均延时S2为0分，若无线信号延时在最小得分平均延时S1和最大得分平均延时S2之间，则按比例对无线信号延时平均值得分打分；无线服务器与网络延时均方差小于等于最小得分均方差延时S3为100分，超过最大得分均方差延时S4为0分，若无线服务器与网络延时均方差在最小得分均方差延时S3和最大得分均方差延时S4之间，则按比例对无线服务器与网络延时均方差得分打分。由于无线服务器、公网路由器和无线数传模块三者为串联关系，总得分为每个时刻点得分的最小值。配电局以此作为网络优化的数据依据。
无线延时存在竞争与环境干扰，无线网络比较有线网络，其延时更长、丢包率更多，有必要对其网络质量进行评估。最小得分平均延时S1一般平均延时在几百毫秒至数秒，无线模块有2G模块与3G模块，目前的GPRS网络，其传输数据的延时为秒级范围。在大多数采集系统和控制系统中，这个延时在可接受范围内，并不影响使用。在绝大多数时间里，GPRS数据通信的平均整体延时为1-2秒左右；CDMA网络的传输延时也是1-2秒左右；针对3G网络，平均延时在500ms左右。为了涵盖市面上主流的这几款无线公网模块，本实施例优选为500ms；最大得分平均延时S2一般平均延时在几百毫秒至数秒，本实施例优选为5000ms。信号稳定范围选择实际测量信号量程值的20%-40%之间。最小得分均方差延时S3优选为200ms；最大得分均方差延时S4优选为1000ms。
以上是对发明的较佳实施进行了具体说明，但发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (8)
1.一种配电自动化无线公网通信系统的状态评估方法，所述配电自动化无线公网通信系统包括多个配电终端、与配电终端连接的无线数传模块、与无线数传模块通信的运营网络、与运营网络通信的公网路由器、与公网路由器连接的无线网管系统和无线服务器以及与无线服务器连接的配电主站系统，其特征在于，所述状态评估方法具体包括以下步骤：
1）无线状态信息一次加工，配电终端分别根据状态量和模拟量建立无线状态量映射关系表和遥测映射关系表，通过无线状态量映射关系表将无线数传模块的状态量转成事件记录与统计量，通过遥测映射关系表把模拟量输入转成终端对上模拟量和当天统计，并以实时量展示接收到的模拟量数据；
2）无线状态信息二次加工，配电终端建立无线状态异常分析表，根据事件记录确定当前的无线状态，再根据无线状态分析对应的异常原因，实现无线问题快速定位；
3）当通信正常时，进行通信延时评估，得到通信延时得分。
2.根据权利要求1所述的一种配电自动化无线公网通信系统的状态评估方法，其特征在于：所述步骤1）中的事件记录为加时标的状态量，统计量为对需要统计的状态量进行累加得到的数据。
3.根据权利要求1所述的一种配电自动化无线公网通信系统的状态评估方法，其特征在于：所述步骤1）还包括告警过程，当模拟量的特定参数超过告警线指标时，配点终端予以告警上报。
4.根据权利要求1所述的一种配电自动化无线公网通信系统的状态评估方法，其特征在于：所述步骤2）中的无线状态包括无线查询异常状态、SIM卡异常状态、无线数传模块自检错误状态、PPP拨号异常状态、网络前端路由器关闭状态、无线服务器驱动关闭状态、无线应用无报文状态和通信正常状态，每个状态都有其各自的优先级，根据不同的异常事件确定故障区域，分析出当前的唯一状态。
5.根据权利要求1所述的一种配电自动化无线公网通信系统的状态评估方法，其特征在于：所述步骤3）中的通信延时得分是对无线服务器、公网路由器和无线数传模块三者的通信延时进行打分后取三者的最小值。
6.根据权利要求5所述的一种配电自动化无线公网通信系统的状态评估方法，其特征在于：所述无线服务器、公网路由器和无线数传模块三者的通信延时得分均包括无线信号延时平均值得分和无线服务器与网络延时均方差得分，所述无线信号延时平均值得分占加权70%，所述无线服务器与网络延时均方差得分占加权30%。
7.根据权利要求6所述的一种配电自动化无线公网通信系统的状态评估方法，其特征在于：当无线信号延时小于等于最小得分平均延时S1时，无线信号延时平均值得分为100分，当无线信号延时超过最大得分平均延时S2时，无线信号延时平均值得分为0分，若无线信号延时在最小得分平均延时S1和最大得分平均延时S2之间，则按比例对无线信号延时平均值得分打分。
8.根据权利要求6所述的一种配电自动化无线公网通信系统的状态评估方法，其特征在于：当无线服务器与网络延时均方差小于等于最小得分均方差延时S3时，无线服务器与网络延时均方差得分为100分，当无线服务器与网络延时均方差超过最大得分均方差延时S4时，无线服务器与网络延时均方差得分为0分，若无线服务器与网络延时均方差在最小得分均方差延时S3和最大得分均方差延时S4之间，则按比例对无线服务器与网络延时均方差得分打分。
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2015
- 2015-11-27 CN CN201510844207.1A patent/CN105515182B/zh active Active
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