CN106374976A - 一种基于电力线载波通信的用电信息采集终端组网方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于电力线载波通信的用电信息采集终端组网方法，包括步骤：组网参数的预发送；组网终端节点计算与所述线路分别匹配的若干个载波信号衰减值；组网终端节点创建载波通信路径信息并与所述待组网终端节点通信；其中，所述线路指的是一个所述待组网终端节点与一个所述组网终端节点之间的所有可通信的路径；所述线路负载阻抗是根据一个所述待组网终端节点与一个所述组网终端节点之间的一条通信路径的电压除以电流计算得出。本发明通过组网终端节点计算通信通道的传输信号衰减值来分析信道质量，从而优选一条优质网络通信路径，通信成功率高。

Description

一种基于电力线载波通信的用电信息采集终端组网方法

技术领域

本发明涉及电力线载波通信终端组网技术领域，更具体地说，本发明涉及一种基于电力线载波通信的用电信息采集终端组网方法。

背景技术

国家电网的“智能电网”目前已广泛应用于全国各地，作为智能电网一部分的用电信息采集终端被广泛的安装在城乡企业与居民用户中。

用电信息采集终端主要负责对电力用户智能电表的数据采集、状态量采集、功率控制、电量控制以及与用电信息系统主站的数据交互等。同时，终端之间也形成互联网络，用于终端间的信息共享、档案同步等，提升智能电网的服务品质。

用电信息采集终端之间的通信主要依靠电力线载波，电力载波通信质量与电力负荷相关，当线路上电力负荷变大时，载波通信质量会降低，使终端间通信成功率降低。为提高通信成功率，需要建立一个优质的通信网络，利用电力线载波通信传输特性研究一种网络终端组网方法来提高通信成功率。

发明内容

针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种基于电力线载波通信的用电信息采集终端组网方法，通过组网终端节点计算通信通道的传输信号衰减值来分析信道质量，从而优选一条优质网络通信路径，通信成功率高。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，本发明通过以下技术方案实现：

本发明提供一种基于电力线载波通信的用电信息采集终端组网方法，包括以下步骤：

组网参数的预发送：

待组网终端节点将其终端地址和线路间的固定参数发至组网终端节点；

组网终端节点计算与所述线路分别匹配的若干个载波信号衰减值：

所述组网终端节点分别根据所述终端地址、所述固定参数以及所述线路间的线路负载阻抗进行所述线路间的载波传输特性分析，计算出与所述线路匹配的若干个载波信号衰减值；

组网终端节点创建载波通信路径信息并与所述待组网终端节点通信：

所述组网终端节点根据所述若干个载波信号衰减值，选择与最小的一个载波信号衰减值匹配的线路创建载波通信路径信息并存储；

所述组网终端节点通过创建的所述载波通信路径与所述待组网终端节点通信；

其中，所述线路指的是一个所述待组网终端节点与一个所述组网终端节点之间的所有可通信的路径；

所述线路负载阻抗是根据一个所述待组网终端节点与一个所述组网终端节点之间的一条通信路径的电压除以电流计算得出。

优选的是，还包括步骤：

所述组网终端节点每隔一个时间段重新计算与所述线路分别匹配的若干个载波信号衰减值，并创建相应的新的载波通信路径信息。

优选的是，组网参数的预发送，包括以下步骤：

主站采集所述待组网终端节点的终端地址以及所述待组网终端节点与所述组网终端节点线路间的固定参数发至所述组网终端节点；

所述组网终端节点接收所述终端地址和所述固定参数并更新。

优选的是，组网终端节点创建载波通信路径信息并与所述待组网终端节点通信，包括以下步骤：

所述组网终端节点选择所述若干个载波信号衰减值中最小的一个载波信号衰减值匹配的所述线路创建载波通信路径信息并存储；

所述组网终端节点对创建的所述载波通信路径信息进行网络编号；

所述组网终端节点将所述网络编号发送给所述主站存储。

优选的是，所述固定参数包括：电力线的传播常数、电力线的长度、电力线的特性阻抗以及信号源内阻。

优选的是，所述组网终端节点计算与所述线路分别匹配的若干个载波信号衰减值，通过如下公式：

$H\left(f\right)=\frac{Z_L(-cb+ab)}{b+{\mathrm{dZ}}_L+Z_S{\mathrm{cZ}}_L+Z_{S}a};$

其中，H(f)表示载波信号衰减值；Z_L表示线路负载阻抗；Υ₁表示电力线的传播常数；l₁表示电力线的长度；Z_C表示电力线的特性阻抗；Z_S表示信号源内阻；a＝ch(Υ₁l₁)；b＝Z_Csh(Υ₁l₁)；c＝sh(Υ₁l₁)/Z_C；d＝ch(Υ₁l₁)。

本发明至少包括以下有益效果：

本发明的待组网终端节点将其终端地址和线路间的固定参数发至组网终端节点；组网终端节点计算与线路分别匹配的若干个载波信号衰减值来分析信道质量，从而优选一条个载波信号衰减值最小的优质网络通信路径，通信成功率高。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明所述的基于电力线载波通信的用电信息采集终端组网方法的流程图；

图2为本发明所述的基于电力线载波通信的用电信息采集终端组网的示例图；

图3为本发明所述的组网参数的预发送的流程图；

图4为本发明所述的组网终端节点创建载波通信路径信息并与待组网终端节点通信的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1至图4所示，本发明提供一种基于电力线载波通信的用电信息采集终端组网方法，包括以下步骤：

S1，组网参数的预发送：待组网终端节点将其终端地址和线路间的固定参数发至组网终端节点；

S2，组网终端节点计算与线路分别匹配的若干个载波信号衰减值：组网终端节点分别根据终端地址、固定参数以及线路间的线路负载阻抗进行线路间的载波传输特性分析，计算出与线路匹配的若干个载波信号衰减值；

S3，组网终端节点创建载波通信路径信息并与待组网终端节点通信：组网终端节点根据若干个载波信号衰减值，选择与最小的一个载波信号衰减值匹配的线路创建载波通信路径信息并存储；组网终端节点通过创建的载波通信路径与待组网终端节点通信；

其中，线路指的是一个待组网终端节点与一个组网终端节点之间的所有可通信的路径；

线路负载阻抗是根据一个待组网终端节点与一个组网终端节点之间的一条通信路径的电压除以电流计算得出。

现结合图2给出上述组网方法的示例。以终端节点1与终端节点3之间的通信为例。设终端节点1为组网终端节点，终端节点3为目标的待组网终端节点，则，终端节点1和终端节点3之间的可选通信路径是线路1→线路2或者线路3→线路4→线路5共计两条可能通信路径，这两条可能通信路径涉及的待组网终端节点包括终端节点2、终端节点3、终端节点4以及终端节点5，涉及的通信线路包括线路1、线路2、线路3、线路4以及线路5。因此，终端节点2、终端节点3、终端节点4、终端节点5分别把各自的终端地址以及涉及的线路1、线路2、线路3、线路4、线路5各自的线路负载阻抗发送给终端节点1。

终端节点1根据接收的若干个对应的终端地址、线路负载阻抗以及固定参数分别计算两条可能通信路径的载波信号衰减值。优选的是，载波信号衰减值的计算通过如下公式：

其中，H(f)表示载波信号衰减值；Z_L表示线路负载阻抗；Υ₁表示电力线的传播常数；l₁表示电力线的长度；Z_C表示电力线的特性阻抗；Z_S表示信号源内阻；a＝ch(Υ₁l₁)；b＝Z_Csh(Υ₁l₁)；c＝sh(Υ₁l₁)/Z_C；d＝ch(Υ₁l₁)。

根据计算，线路1的衰减值为20dB，线路2的衰减值为10dB，线路3的衰减值为5dB，线路4的衰减值为10dB，线路5的衰减值为5dB；则，第一条可能通信路径1“线路1→线路2”的衰减值为30dB；第二条可能通信路径2“线路3→线路4→线路5”的衰减值为20dB。因为，衰减值越小，则信号质量越高。所以，终端节点1根据两条可能通信路径的载波信号衰减值进行线路间的载波传输特性分析，选择衰减值较小的第二条可能通信路径2作为最终的载波通信路径，创建并存储选中的载波通信路径。终端节点1通过创建的载波通信路径与终端节点3进行通信，实现终端节点1、终端节点2以及终端节点3之间的档案同步、事件比对、信息共享等等交互。由于选择载波信号衰减值最小的载波通信路径进行创建，载波信号衰减值最小的载波通信路径的通信质量最高，从而提高了终端节点之间的通信成功率。

作为本发明的一种优选实施方式，基于电力线载波通信的用电信息采集终端组网方法，还包括步骤：

S4，组网终端节点每隔一个时间段重新计算与线路分别匹配的若干个载波信号衰减值，并创建相应的新的载波通信路径信息。

结合图2，终端节点1进行计算分析后，得出“线路1→线路2”的载波通信路径为最优载波通信路径进行创建、存储以及通信后，如果终端节点2、线路1或线路2中的任一出现故障，则通信中断。此时，通过步骤S4：终端节点1每隔一个时间段重新计算与线路分别匹配的若干个载波信号衰减值并创建相应的新的载波通信路径信息，则终端节点1每隔一个时间段进行重新计算和分析，得出第二条可能通信路径2“线路3→线路4→线路5”为此时的最优通信路径，则终端节点1将通信路径更新为第二条可能通信路径2“线路3→线路4→线路5”，提高终端节点之间通信的可靠性。

作为本发明的一种优选实施方式，步骤S1中，组网参数的预发送，如图3所示，包括以下步骤：

S11，主站采集待组网终端节点的终端地址以及待组网终端节点与组网终端节点线路间的固定参数发至组网终端节点；

S12，组网终端节点接收终端地址和固定参数并更新。

上述实施方式中，各个待组网终端节点将终端地址和固定参数发送给主站，经主站统一管理，再发送给各个组网终端节点进行终端地址、固定参数以及载波通信路径的更新。主站的设置，为电力线载波通信的用电信息采集终端组网提供了统一管理的平台。

作为本发明的一种优选实施方式，步骤S3，如图4所示，包括以下步骤：

S31，组网终端节点选择若干个载波信号衰减值中最小的一个载波信号衰减值匹配的线路创建载波通信路径信息并存储；

S32，组网终端节点对创建的载波通信路径信息进行网络编号；

S33，组网终端节点将网络编号发送给主站存储。

上述实施方式中，组网终端节点将网络编号、若干个载波信号衰减值发送给主站存储，便于主站的统一化管理。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (6)

1.一种基于电力线载波通信的用电信息采集终端组网方法，其特征在于，包括以下步骤：

组网参数的预发送：

待组网终端节点将其终端地址和线路间的固定参数发至组网终端节点；

组网终端节点计算与所述线路分别匹配的若干个载波信号衰减值：

所述组网终端节点分别根据所述终端地址、所述固定参数以及所述线路间的线路负载阻抗进行所述线路间的载波传输特性分析，计算出与所述线路匹配的若干个载波信号衰减值；

组网终端节点创建载波通信路径信息并与所述待组网终端节点通信：

所述组网终端节点根据所述若干个载波信号衰减值，选择与最小的一个载波信号衰减值匹配的线路创建载波通信路径信息并存储；

所述组网终端节点通过创建的所述载波通信路径与所述待组网终端节点通信；

其中，所述线路指的是一个所述待组网终端节点与一个所述组网终端节点之间的所有可通信的路径；

所述线路负载阻抗是根据一个所述待组网终端节点与一个所述组网终端节点之间的一条通信路径的电压除以电流计算得出。

2.如权利要求1所述的基于电力线载波通信的用电信息采集终端组网方法，其特征在于，还包括步骤：

所述组网终端节点每隔一个时间段重新计算与所述线路分别匹配的若干个载波信号衰减值，并创建相应的新的载波通信路径信息。

3.如权利要求1或2所述的基于电力线载波通信的用电信息采集终端组网方法，其特征在于，组网参数的预发送，包括以下步骤：

主站采集所述待组网终端节点的终端地址以及所述待组网终端节点与所述组网终端节点线路间的固定参数发至所述组网终端节点；

所述组网终端节点接收所述终端地址和所述固定参数并更新。

4.如权利要求3所述的基于电力线载波通信的用电信息采集终端组网方法，其特征在于，组网终端节点创建载波通信路径信息并与所述待组网终端节点通信，包括以下步骤：

所述组网终端节点选择所述若干个载波信号衰减值中最小的一个载波信号衰减值匹配的所述线路创建载波通信路径信息并存储；

所述组网终端节点对创建的所述载波通信路径信息进行网络编号；

所述组网终端节点将所述网络编号发送给所述主站存储。

5.如权利要求1-4中任一项所述的基于电力线载波通信的用电信息采集终端组网方法，其特征在于，所述固定参数包括：电力线的传播常数、电力线的长度、电力线的特性阻抗以及信号源内阻。

6.如权利要求5所述的基于电力线载波通信的用电信息采集终端组网方法，其特征在于，

所述组网终端节点计算与所述线路分别匹配的若干个载波信号衰减值，通过如下公式：

$H\left(f\right)=\frac{Z_L(-cb+ab)}{b+{\mathrm{dZ}}_L+Z_S{\mathrm{cZ}}_L+Z_{S}a};$

其中，H(f)表示载波信号衰减值；Z_L表示线路负载阻抗；Υ₁表示电力线的传播常数；l₁表示电力线的长度；Z_C表示电力线的特性阻抗；Z_S表示信号源内阻；a＝ch(Υ₁l₁)；b＝Z_Csh(Υ₁l₁)；c＝sh(Υ₁l₁)/Z_C；d＝ch(Υ₁l₁)。