CN105827478A - 视窗型遥测变位算法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了视窗型遥测变位算法，包括以下步骤：1)在ΔT时间内，每完成一次计算就将|S_new‑S_old|与Δδ大小进行比较判断；2)对S_new与max或min进行比较；3)进行第一次变位产生与否的判断；4)对ΔT时间是否到进行判断；5)对max和min与S_old是否相等进行判断；6)如果max！＝S_new或min！＝S_new则发送S_new变位报文否则不发送；7)将S_new赋给max、min及S_old，并使max和min皆保留标志，第一次变位标志清零以开始下次逻辑；解决现有技术的数据延迟、丢失、存储溢出等问题，在不影响遥测数据趋势的情况下尽量减少遥测变位数据，以缓解通道压力。

Description

视窗型遥测变位算法

技术领域

本发明涉及遥测变位等技术领域，具体的说，是视窗型遥测变位算法。

背景技术

根据国家《中长期铁路网规划》,到2020年，全国铁路建设里程将达到12万公里.截至2014年，我国电气化铁路建设里程已超过5万公里。随着高铁对监控的要求日益提高，一条线路上的监控装置在增加，每个监控装置的监控点也在增加。导致通讯通道的数据量急剧增加，其中遥测变位数据占的比重最大。因此而导致的数据延迟、丢失、存储溢出等问题急需解决。

当前的遥测变位算法主要是通过设置遥测阀值，当被监控遥测变化超过设置的阀值时产生遥测变位数据。如图2所示，其算法实现如下：

通过采样值计算出最新计算值(S_new),再减去前个视窗的最后一个计算值(S_old)得到Δ。将Δ与变位阀值(Δδ)比较，Δδ亦可整定，如果大于变位阀值则产生变位报文，否则判断最新计算值是否归零(小于归零值Z(采用整定值)则归零)，如果储存计算值(前个视窗的最后一个计算值S_old)>0而最新计算值S_new归零则产生变位报文。否则跳出。

现有技术虽然遥测阀值可根据实际情况进行设置以调整遥测变位数据量，在正常情况下反敏捷，实时性较高；但是依然存在如下问题：

1.当阀值设置较小时，设备产生的遥测变位数据量大。

2.当阀值设置较大时，会影响关键点数据的上送实时性。

3.当线路上发生短路等故障时，会产生大量遥测变位数据造成通道的拥堵而造成数据延迟、丢失、存储溢出等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供视窗型遥测变位算法，能够解决现有技术的数据延迟、丢失、存储溢出等问题，在不影响遥测数据趋势的情况下尽量减少遥测变位数据，以缓解通道压力。

本发明通过下述技术方案实现：视窗型遥测变位算法，包括以下步骤：

1)在ΔT时间内，每完成一次计算就将|S_new-S_old|与Δδ大小进行比较判断；

2)对S_new与max或min进行比较；

3)进行第一次变位产生与否的判断；

4)对ΔT时间是否到进行判断；

5)对max和min与S_old是否相等进行判断；

6)如果max！＝S_new或min！＝S_new则发送S_new变位报文否则不发送；

7)将S_new赋给max、min及S_old，并使max和min皆保留标志，第一次变位标志清零以开始下次逻辑。

进一步的,所述步骤1)具体为判断|S_new-S_old|是否大于Δδ，包括：

1-1)若|S_new-S_old|≤Δδ，则执行步骤3)；

1-2)若|S_new-S_old|＞Δδ则执行步骤2)。

进一步的,所述步骤2)对S_new与max或min进行比较具体为：

2-1)判断S_new是否大于S_old，若为是则执行步骤2-1-1)，若为否则直接执行步骤2-3)；

2-1-1)若S_new＞S_old，第一次变位则保留min，不是第一次变位且max被保留则取消max的保留，使max＝S_new，max的时间＝S_new的时间，而后执行步骤2-3)；

2-2)判断S_new是否小于S_old，若为是则执行步骤2-2-1)，若为否则直接执行步骤2-3)；

2-2-1)若S_new＜S_old，第一次变位则保留max，不是第一次变位且min被保留则取消min的保留，使min＝S_new，min的时间＝S_new的时间，而后执行步骤2-3)；

2-3)S_old＝S_new，当S_new变化到小于归零值、跨越越限报警值，则认为ΔT时间到，而后执行步骤3)。

进一步的,所述步骤3)包括以下步骤：

3-1)若第一次变位产生则max和min的时间随S_new前进，而后执行步骤4)；

3-2)若第一次变位没有产生，则直接执行步骤4)。

进一步的为更好地实现本发明，特别采用下述设置方式：所述步骤4)包括以下具体步骤：

4-1)若ΔT时间未到则直接跳出,等待下一次计算完成；

4-2)若ΔT时间已到则执行步骤5)。

进一步的,所述步骤5)包括以下具体步骤：

5-1)判断max与S_old是否相等，包括以下具体步骤：

5-1-1)若max≠S_old则发送max变位报文并执行步骤6)；

5-1--2)若max＝S_old则直接执行步骤6)；

5-2)判断min与S_old是否相等，包括以下具体步骤：

5-2-1)若min≠S_old则发送min变位报文并执行步骤6)；

5-2-2)若min＝S_old则直接执行步骤6)。

进一步的,在所述步骤2)中，还包括在进行S_new与max或min比较时将比较的时间点进行记录。

进一步的,所述步骤5)还包括当max＝min＝S_old则不需要上送S_new，否则则要上送S_new。

进一步的,还包括步骤8)根据需要上送的内容将数据同时上送给上位机；所述数据包括S_new、max及min。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本发明能够解决现有技术的数据延迟、丢失、存储溢出等问题，在不影响遥测数据趋势的情况下尽量减少遥测变位数据，以缓解通道压力。

本发明在减少遥测变位上送数据量的情况下得到的曲线和真实曲线在走势上是基本一样的，且不会丢失关键点。

本发明可以大量减少遥测变位数据以缓解通道和上位机的压力，且不会丢失变化趋势的关键点而误导调度对趋势的判断。

本发明如果在设备较少，数据量不大的线路，还可以将时间窗长度设置成设备采样周期，以完全达到老算法的实时性和完整性。

附图说明

图1为本发明所述视窗型遥测变位算法流程图。

图2为现有遥测变位算法流程图。

图3为新算法对典型遥测趋势处理过程的配图。

图4为新/老算法的遥测小范围变化表现对比图。

图5为新/老算法的遥测大范围变化表现对比图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

对申请文件中索要应用到的一些符号或公式解释如下：

Δ：S_new－S_old。

ΔT：一个视窗的时间长度，可整定。

Δδ：变位阀值，可整定。

S_old：新算法中前个视窗的最后一个计算值；如果没有前个视窗，则为0。

S_old':老算法中前一个被上送的计算值。

S_new：最新计算值。

max：视窗中的最大计算值，视窗刚开始时与S_old相同。

min：视窗中的最小计算值，视窗刚开始时与S_old相同。

Z：归零值，可整定。

！＝：为不等于的函数表达式。

实施例1：

视窗型遥测变位算法，如图1所示，包括以下步骤：

1)经前期计算完成后，得到前个视窗的最后一个计算值(S_old)，在ΔT时间内，将|S_new-S_old|与Δδ大小进行比较判断，即进行步骤计算值-初始化值＞Δδ？的操作；其中计算值为最新计算值S_new，初始化值为前个视窗的最后一个计算值S_old；

2)对S_new与max或min进行比较，即进行S_new＞S_old？的操作或S_new＜S_old？的操作；

3)进行第一次变位产生与否的判断，即进行第一次变位产生？的操作；

4)对ΔT时间是否到进行判断，即进行ΔT时间到？的操作；

5)对max和min与S_old是否相等进行判断，即进行max值＝初始化值？和min值＝初始化值？的操作；

6)如果max！＝S_new或min！＝S_new则发送S_new变位报文否则不发送；

7)将S_new(计算值)赋给max、min及S_old(初始化值)，并使max和min皆保留标志(max保留标志，min保留标志)，第一次变位标志清零以开始下次逻辑。

实施例2：

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，如图1所示，特别采用下述设置方式：所述步骤1)具体为判断|S_new-S_old|是否大于Δδ，包括：

1-1)若|S_new-S_old|≤Δδ，即计算值-初始化值＞Δδ？是为N时，则执行步骤3)；

1-2)若|S_new-S_old|＞Δδ，即计算值-初始化值＞Δδ？是Y时，则执行步骤2)。

实施例3：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，如图1所示，特别采用下述设置方式：所述步骤2)对S_new与max或min进行比较具体为：

2-1)判断S_new是否大于S_old，若为是则执行步骤2-1-1)，若为否则直接执行步骤2-3)；

2-1-1)若S_new＞S_old，第一次变位则保留min，不是第一次变位且max被保留则取消max的保留，使max＝S_new(使max＝计算值)，max的时间＝S_new的时间(max的时间＝时间值的时间)，而后执行步骤2-3)；

2-2)判断S_new是否小于S_old，若为是则执行步骤2-2-1)，若为否则直接执行步骤2-3)；

2-2-1)若S_new＜S_old，第一次变位则保留max，不是第一次变位且min被保留则取消min的保留，使min＝S_new(使min＝计算值)，min的时间＝S_new的时间(min的时间＝计算值的时间)，而后执行步骤2-3)；

2-3)当S_new变化到小于归零值、跨越越限报警值，则认为ΔT时间到，即产生报警或计算值归零则认为ΔT时间，而后执行步骤3)。

实施例4：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，如图1所示，特别采用下述设置方式：所述步骤3)包括以下步骤：

3-1)若第一次变位产生则max和min的时间随S_new前进，即若第一次变位产生？操作时为Y时，则max和min的时间随计算值前进，而后执行步骤4)；

3-2)若第一次变位没有产生，即若第一次变位产生？操作时为N时，则直接执行步骤4)。

实施例5：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，如图1所示，特别采用下述设置方式：所述步骤4)包括以下具体步骤：

4-1)若ΔT时间未到(ΔT时间到？操作步骤时为N)则直接跳出,等待下一次计算完成；

4-2)若ΔT时间已到(ΔT时间到？操作步骤时为Y)则执行步骤5)。

实施例6：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，如图1所示，特别采用下述设置方式：所述步骤5)包括以下具体步骤：

5-1)判断max与S_old是否相等，包括以下具体步骤：

5-1-1)若max≠S_old(即max＝初始化值？为N)则发送max变位报文并执行步骤6)；

5-1--2)若max＝S_old(即max＝初始化值？为Y)则直接执行步骤6)；

5-2)判断min与S_old是否相等，包括以下具体步骤：

5-2-1)若min≠S_old(即min＝初始化值？为N)则发送min变位报文并执行步骤6)；

5-2-2)若min＝S_old(即min＝初始化值？为Y)则直接执行步骤6)。

实施例7：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，特别采用下述设置方式：在所述步骤2)中，还包括在进行S_new与max或min比较时将比较的时间点进行记录。

实施例8：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，特别采用下述设置方式：所述步骤5)还包括当max＝min＝S_old则不需要上送S_new，否则则要上送S_new。

实施例9：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，特别采用下述设置方式：还包括步骤8)根据需要上送的内容将数据同时上送给上位机；所述数据包括S_new、max及min。

实施例10：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，视窗型遥测变位算法，如图1、图3、图4、图5所示，在ΔT时间内，如果：|S_new－S_old|>Δδ，则比较S_new与max和min，如果S_new>max则max＝S_new；如果S_new<min则min＝S_new；同时记录该点时间。如果S_new变化到小于归零值、跨越越限报警值，则认为ΔT时间到。ΔT时间到后，比较max、min、S_old，如果max≠S_old则需要上送max；如果min≠S_old则需要上送min；如果max＝min＝S_old则不需要上送最后计算值S_new，否则则要上送S_new。最后根据需要上送的内容将数据同时上送给上位机。

在图3中坐标轴中实线代表一路AI数据的实时曲线。时间轴被划分成11个△T。数据值轴上设有两个报警基准限：越下下限值、越下限值，并设有一个归零限制。现对每个△T进行具体分析以判断哪些点的值会被当作变位上送。

其中，计算值指每个△T时间到时的计算值，也即每个ΔT时间到时的最后最新计算值。

1、△T1：S_old、max和min都等于A点的值。数据从A点一路向上到达最高点B，此时max会被B点数据取代。然后向下到达C点时△T1时间到。由于min＝S_old，max>S_old，最后计算值(S_new)不等于max或min，所以上送max(B点)和计算值(C点)的数据，然后将S_new存入S_old、max和min，用于处理△T2。

2、△T2：数据从C点向下到达最低点D。此时min值会被D点数据取代。然后向上到达E点时△T2时间到。由于max＝S_old，min<S_old且不等于S_new，最后S_new不等于max或min，所以上送min(D点)和计算值(E点)的数据，然后将S_new存入S_old、max和min，用于处理△T3。

3、△T3：数据从E点向下到达最低点F点，再上升到最高点G点，再下降，然后上升，此时△T3时间到，min被最低点F点数据取代，max被最高点G点数据取代，由于min<S_old。Max>S_old且最后计算值(S_new)不等于max也不等于min，所以上送min(F点)的数据、max(G点)数据、计算值(H点)数据。然后将S_new存入S_old、max和min，用于处理△T4。

4、△T4：数据从H沿直线到I点，max被I点数据取代，然后数据下降到最低点J后又上升到和I点相同的值直到△T4时间到后到达K点，此时min被J点的值取代。由于max＝S_old且＝计算值(最后的计算值(S_new))，min<S_old，所以上送max(I点)和min(J点)的数据及最后计算值(H点)。然后将S_new存入S_old、max和min，用于△T5。

5、△T5～△T7：数据从K点直线下降，越过越下限值(L点)又越过越下下限值(M点)及归零值到达N点。根据本发明所述算法，数据越过关键点(越下限值、越下下限值、归零值)时△T直接完成，则在这段时间内就形成了3个时间窗：△T5～△T7。每个时间窗上送方式都一样：只上送min，然后将S_new存入S_old、max和min，用于下一个△T。

6、△T8～△T10：数据从N点直线上升，越过下下限值(O点)又越过下限值(P点)到达Q点。根据本发明所述算法，数据越过关键点(越下限值、越下下限值、归零值)时△T直接完成，则在这段时间内就形成了3个时间窗：△T8～△T11。每个时间窗上送方式都一样：只上送max，然后将S_new存入S_old、max和min，用于下一个△T。

7、△T11：数据从Q点保持不变直到△T7时间到后到达P点，该过程中没有变位，max、min始终与基础之一样，所以不上送任何一个值。然后将S_new存入S_old、max和min，用于处理后续的△T。

然后用直线将上送的数据点连接起来后就形成了图中的实线。将实线和虚线对比可以看出：用本发明所提供的算法在减少遥测变位上送数据量的情况下得到的曲线和真实曲线在走势上是基本一样的，且不会丢失关键点(△T5～△T11)。

经现场实验，应用本发明与现有算法的对比效果图如图4、图5所示，其中实线为本发明上送变位数据，虚线为现有阀值变位算法上送数据；视窗型遥测变位算法可以大量减少遥测变位数据以缓解通道和上位机的压力，且不会丢失变化趋势的关键点而误导调度对趋势的判断；如果在设备较少，数据量不大的线路，还可以将时间窗长度设置成设备采样周期，以完全达到老算法的实时性和完整性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.视窗型遥测变位算法，其特征在于：包括以下步骤：

1)在ΔT时间内，每完成一次计算就将|S_new-S_old|与Δδ大小进行比较判断；

2)对S_new与max或min进行比较；

3)进行第一次变位产生与否的判断；

4)对ΔT时间是否到进行判断；

5)对max和min与S_old是否相等进行判断；

6)如果max！＝S_new或min！＝S_new则发送S_new变位报文否则不发送；

7)将S_new赋给max、min及S_old，并使max和min皆保留标志，第一次变位标志清零以开始下次逻辑。

2.根据权利要求1所述的视窗型遥测变位算法，其特征在于：所述步骤1)具体为判断|S_new-S_old|是否大于Δδ，包括：

1-1)若|S_new-S_old|≤Δδ，则执行步骤3)；

1-2)若|S_new-S_old|＞Δδ则执行步骤2)。

3.根据权利要求1所述的视窗型遥测变位算法，其特征在于：所述步骤2)对S_new与max或min进行比较具体为：

2-1)判断S_new是否大于S_old，若为是则执行步骤2-1-1)，若为否则直接执行步骤2-3)；

2-1-1)若S_new＞S_old，第一次变位则保留min，不是第一次变位且max被保留则取消max的保留，使max＝S_new，max的时间＝S_new的时间，而后执行步骤2-3)；

2-2)判断S_new是否小于S_old，若为是则执行步骤2-2-1)，若为否则直接执行步骤2-3)；

2-2-1)若S_new＜S_old，第一次变位则保留max，不是第一次变位且min被保留则取消min的保留，使min＝S_new，min的时间＝S_new的时间，而后执行步骤2-3)；

2-3)S_old＝S_new，当S_new变化到小于归零值、跨越越限报警值，则认为ΔT时间到，而后执行步骤3)。

4.根据权利要求1所述的视窗型遥测变位算法，其特征在于：所述步骤3)包括以下步骤：

3-1)若第一次变位产生则max和min的时间随S_new前进，而后执行步骤4)；

3-2)若第一次变位没有产生，则直接执行步骤4)。

5.根据权利要求1所述的视窗型遥测变位算法，其特征在于：所述步骤4)包括以下具体步骤：

4-1)若ΔT时间未到则直接跳出，等待下一次计算完成；

4-2)若ΔT时间已到则执行步骤5)。

6.根据权利要求1所述的视窗型遥测变位算法，其特征在于：所述步骤5)包括以下具体步骤：

5-1)判断max与S_old是否相等，包括以下具体步骤：

5-1-1)若max≠S_old则发送max变位报文并执行步骤6)；

5-1--2)若max＝S_old则直接执行步骤6)；

5-2)判断min与S_old是否相等，包括以下具体步骤：

5-2-1)若min≠S_old则发送min变位报文并执行步骤6)；

5-2-2)若min＝S_old则直接执行步骤6)。

7.根据权利要求1-6任一项所述的视窗型遥测变位算法，其特征在于：在所述步骤2)中，还包括在进行S_new与max或min比较时将比较的时间点进行记录。

8.根据权利要求1-6任一项所述的视窗型遥测变位算法，其特征在于：所述步骤5)还包括当max＝min＝S_old则不需要上送S_new，否则则要上送S_new。

9.根据权利要求1-6任一项所述的视窗型遥测变位算法，其特征在于：还包括步骤8)根据需要上送的内容将数据同时上送给上位机。