CN109003432A - 基于电力线载波通信系统的信息抄读方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电力线载波通信系统的信息抄读方法，包括以下步骤：步骤1：记录集中器下发的采集命令；步骤2：根据采集命令中的采集目标地址和数据项，预测在接下来集中器将要采集的目标地址和数据项；步骤3：根据预测出的目标地址和数据项提前采集和存储采集到的数据；步骤4：当集中器再次下发采集命令时，直接返回已经采集和存储的数据给集中器。可以在无需对网络中现有的主站和集中器进行改造或更新换代的前提下，有效的提高用电信息的采集效率，节约了网络升级提速的成本。

Description

基于电力线载波通信系统的信息抄读方法

技术领域

本发明涉及电力线载波通信技术领域，具体涉及一种基于电力线载波通信系统的信息抄读方法。

背景技术

在用电信息采集系统中，主站和集中器是两个重要的组成部分。主站，又称中央控制器(CCO)，电力载波通信网络中的主节点，启动后会定时发送信标(beacon)，控制整个网络状态，CCO会通过串口与集中器通信，集中器下发的任何命令都是由CCO发送到其下的各个从节点，电表上报的报文由CCO转译成集中器识别的协议，并上报到集中器；集中器(CCTT)，该设备主要是由操作人员控制往CCO发送操作命令，如抄表、从节点注册、查询网络状况等，并可显示统计操作结果。

旧有的窄带载波电力线通信协议受限于窄带载波和低功率无线等旧有通信系统的低带宽特性影响，选择采用串行单点采集技术，可以是集中器主动的发起对某一电表的数据采集操作(点抄)；也可以是路由模块就某一电表是否需要数据采集向集中器发起询问操作(路由主动抄表)，并等待集中器回复是否采集以及采集的数据项(或称表项)是哪些；无论是两种情况中的哪一种，集中器每次都仅向一个电表的一个数据项发出数据采集命令，再由路由模块将该数据采集指令发送至该电表，电表依照指令回传被采集的数据项，路由模块收到后交集中器处理；集中器在收到回传的数据项或者该次采集命令超时之前，不会下发新的采集命令；因此，旧有的主站和集中器在设计时，仅需满足串行单点采集这种抄表方式即可，并没有考虑到未来充分利用宽带载波高带宽的特性。

不仅是用电信息采集系统，还有其他众多的信息采集系统同样是基于窄带载波电力线通信协议，例如用水信息、用燃气信息等使用智能仪表进行不同数据采集的信息采集系统，他们都具有基本相同的网络构架，也就具有相同的问题。

目前的各类信息采集系统中仍大量的使用基于旧有的窄带载波电力线通信协议设计的主站和集中器，然而，随着新一代宽带载波通信技术在用电信息采集系统中应用，旧有的主站和集中器所采用的单线程的信息采集和处理方式造成了大量的网络资源处于等待状态，无法充分利用宽带载波高带宽的特性，致使整个数据采集的效率得不到提高，而升级现有的主站和集中器去适配新的宽带载波技术涉及到大量的人力物力的投入。

发明内容

本发明意在提供一种基于电力线载波通信系统的信息抄读方法，利用预测性抄读，在无需对现有的主站和集中器进行改造的前提下，提高信息的采集效率，进而大大减少系统升级所需的成本。

本发明中的基于电力线载波通信系统的信息抄读方法，包括以下步骤：

步骤1：记录集中器下发的采集命令；

步骤2：根据采集命令中的采集目标地址和/或数据项，预测在接下来集中器将要采集的目标地址和/或数据项；

步骤3：根据预测出的目标地址和数据项提前采集数据并存储采集到的数据；

步骤4：当集中器再次下发采集命令时，直接返回已经采集和存储的相应数据给集中器。

由于集中器所下发的采集命令，在一段时间内往往是针对相关联目标地址，进行相同或相关联的数据项进行抄读，本方法利用此类采集命令的可预见性，通过学习集中器下发的采集命令，依靠统计和/或数学运算等手段来实施对于集中器采集数据的目标地址和数据项的总结归纳，从而对未来一段时间内可能进行采集的目标地址和数据项进行预测，并在集中器下发后面的采集命令之前预先采集好这部分数据；当集中器后续下发对对应表地址和数据项的采集命令时，直接把已经采集到的数据反馈给集中器，把本应该在命令发出后施行的操作提前到了采集命令下发之前，使得采集命令得到响应的时间大大减短，之所以采用预测而非直接采集全部数据项的原因是，存储于各个仪表内的数据项种类众多，仪表的数量也非常的多，而集中器每次仅向一个仪表的一个数据项发起采集命令，如果为此就将所有全部数据项都预先采集上来，势必造成巨大的数据传输负荷，性价比过低，同时还需要设置较大的存储空间，增加了成本。

相对于现有技术中点对点的等待集中器下发明确的命令再进行采集的方式，本方法使得原本处于等待状态的下层网络线路(数据采集所用的网络线路)被利用起来，充分利用宽带载波高带宽的特性，无需等待命令下发就预先采集，充分利用了网络资源，减短了数据采集的总时间，从而提高了用电信息的采集效率，通过预测的方式选择预先采集的数据项，性价比更高。

并且，采用本法来提高信息的采集效率，无需对现有主站和集中器进行改进，他们仍旧工作在原有方式上，其获取数据的方式依旧是发送命令，并等待返回数据后再发送下一个命令，采集效率的提高来自于采集命令得到响应的时间的减短，因此，可以在无需对网络中现有的主站和集中器进行改造或更新换代的前提下，有效的提高信息的采集效率，节约了网络升级提速的成本。

进一步，还包括步骤5：对于预测成功和失败的采集数据进行统计分析，将分析结果用于持续优化可进行预测性采集的目标地址和/或数据项。

通过积累预测成功和失败的采集数据并进行统计分析所得到的各种结果，可以直接作用于预测或者提供给后台工作人员作为指导其优化预测方法的重要依据。

进一步，在步骤2中还包括，获取表档案，并根据该表档案内的仪表顺序预测接下来集中器将要采集的目标地址。

表档案是指，存有与集中器相关联的仪表的地址文件，表档案内仪表的排列顺序在很多情况下就是集中器采集数据的顺序，因此，获取表档案可以快速的得知集中器的采集顺序，从而安排预先数据采集。

进一步，所述表档案通过所述集中器的下发来获取。

利用现有资源，快速的获取采集顺序。

进一步，所述表档案通过对记录到的采集命令中的采集目标地址按照接收时间进行排序获得。

通过采集命令历史记录自行组建表档案，从而应对得不到已知表档案的情形。

进一步，在步骤3中，计算集中器在过去的多轮采集中出重复率最高的多个地址作为目标地址的预测结果；

当集中器使用不同的顺序采集数据时，利用顺序进行推理的策略不再适用，利用多轮此的统计得到可能性较大的表地址，利用出现概率提高预测的准确性。

进一步，所述重复率最高的多个表地址为指定数量的多个表地址，或者为出现概率高于指定概率的多个表地址。

指定数量可以保证预测输出量，而概率高于指定概率则是保证了预测的准确程度。

进一步，利用路由模块执行上述步骤。

路由模块是采集命令和数据都必须经过的模块，在该模块上实施上述方法，无需再进行额外的数据传输和数据接口设置，十分方便，并且路由模块的芯片和构架可以提供足够的运算能力和缓存空间扩展能力来保障上述方法的顺利实施，无需增设额外硬件。

进一步，所述路由模块为宽带电力线载波通信路由模块或无线通信路由模块中的一种。

符合信息采集系统的其他标准的底层通信系统有多种，根据不同的连接方式选取不同的路由模块，适应性更广。

进一步，在步骤3中，还包括对尚未被集中器采集且具有时效性的数据，进行定期的更新。

此类数据随着时间的推移会发生变化，因此通过定期的更新保证这些数据的实时性，避免不准确的数据被集中器采集到。

附图说明

图1为本发明实施例中的数据抄读模块的示意性框图。

具体实施方式

下文将结合特定背景中的实施例来描述本发明，该特定背景是指国家电网用电采集系统的电力通信网络，基于Q-GDW 1376.2-2013协议，使用了相应的宽带载波通信路由模块。然而，本发明还可应用于符合用电信息采集系统的其他标准的底层通信系统，例如:基于无线通信的用电信息采集系统；因为信号的传输方式本身并不会限制本实施例的执行。

步骤1：路由模块记录集中器下发的所有AFN02F1和AFN13F1命令(协议规定的中用于数据采集的命令)的采集目标地址和数据项。

步骤2：在获得一定的采集目标地址和数据项之后，预测在接下来的时间内集中器将要采集的目标地址和/或数据项并提前采集和存储采集到的数据；为了保证数据的即时性，对那些尚未被集中器采集且具有时效性的数据还需要进行定期的更新。例如当前的用电量，随着时间的推移可能发生改变的，所以在这一数据被集中器采集之前，需要保持它的即时性，每间隔特定时间，便重新采集一次，直至其被集中器采集。

步骤3：当集中器再次下发AFN02F1和AFN13F1命令进行采集时，检查缓存的采集数据是否满足集中器的需求，如果满足需求，说明预测成功，则直接返回缓存的数据给集中器，不满足则说明预测失败，则不返回缓存的数据，同时按照协议的规定继续下发该命令到指定地址并等待回应。同时在此过程中对比预测的目标地址和/或数据项与集中器实际下发的目标地址和/或数据项，即可判断并记录预测的正确性。

预测的方法包括但不限于：

对于目标地址的预测

通过表档案内电表的顺序预测接下来单位时间集中器将要采集的目标地址，在通常情况下集中器会事先把整个管辖区域内的表档案下发到宽带载波通信路由模块，而大部分情况下集中器会依据表档案内的顺序进行数据采集；

当集中器未下发表档案，或是集中器并没有按照表档案的顺序进行数据采集时(通过对比实际采集顺序与表档案可以轻易得知)，则通过较长时间的采样来记录集中器需要采集的电表的目标地址以及采集顺序，从而形成一本地的表档案，并依据该表档案进行预测性的数据采集。

当集中器在过去的几轮抄表采集中采用了不同的采集顺序，则可以采取统计的方式，计算出重复率最高的多个电表地址作为目标地址的预测结果，在系统空闲时预先对他们的数据进行采集；可以是恒定数量的多个电表地址，也可以是设定最低概率，只有出现概率高于该最低概率的电表地址才作为目标地址的预测结果。

对于数据项的预测

例如，通过统计在一时间段内集中器一直采集同一项或多项数据，则判断该集中器需要对目标地址的电表进行着一项或多项数据的采集。

对于多项数据的采集，集中器可能使用不同的次序，例如，第一轮次对所有目标电表采集A项，第二轮次对所有目标电表采集B项，以此类推最后第N个轮次又开始采集A项，如此循环往复。

又例如，同一轮次中对某一电表依次采集A项和B项，再对下一个电表一次采集A项和B项直至所有目标电表采集完毕则结束该轮次。

通过对已有数据设定运算逻辑，即可以预测当前集中器执行的是哪种采集顺序：

如当前N个采集命令均为采集A项，则对于目标地址全部采集A项；

亦或，当AB项交替出现N次，则对于目标地址全部采集A、B两项；

实际中可以采用的运算逻辑还有很多，同时这些运算逻辑皆是可以通过程序代码实现的，具体实现方式为常规的技术手段，在此不做赘述。

另外时间也可以被纳入到预测中去，例如由于使用场景的业务逻辑要求在每天的同一时间点或时间段，集中器采集特定目标地址的某一项或多项数据，通过预先设定的统计和运算逻辑推断出这一规律后，每天在该时间点或时间段之前，预先采集目标地址的这些数据项。

对于路由主动抄表方式，虽然发起抄表询问的顺序是由路由模块指定的，预测的方式和逻辑与上述方法并没有实质的不同，但实际情况中每个电表的数据采集还是有先后之分，所以路由模块可以优先就已经采集到数据的电表发起询问。

值得注意的是，以上仅仅是本发明说的预测中的某几种预测方法，其他通过采集命令历史数据推断和预测目标地址、数据项甚至采集时间的方法均在本发明的保护范围之内。

步骤5：对于预测成功和失败的采集数据进行统计分析，统计分析的结果用于持续优化可进行预测性采集的目标地址和/或数据项。

对于预测成功和失败的统计维度可以是多种的，可以对某单一电表就所有表项进行统计，也可以对所有电表就单一表项进行统计，也可以是二者的结合，还可以扩展到更大的范围内。

获得的统计结果可以直接的应用于影响预测过程和结果，例如：当发现对某一表项或某一电表的预测正确率低于阈值，则不再进行相关的预测性采集；

还可以用于为后台工作人员提供指导性指标，辅助他们决策是需要优化预测方法，以及如何优化预测方法；

统计的结果可以是一个从启用开始的累计结果，对于稳定的系统来说，这样的累计统计结果的准确性更好。

也可以是某一时间段内的累计结果，下一个时间段内则需要重新计算，对于常发生变动的系统，这样的分时统计结果的实时性更好。

但总来说，本实施例和其他一些实施例中，对于预测成功和失败的采集数据进行统计分析，是持续不断地进行的。

本实施例利用设于宽带载波通信路由模块内的数据抄读模块来实现的，具体如图1所示，

包括，命令获取模块：用于记录集中器下发的采集命令；

预测分析模块：根据采集命令中的采集目标地址和数据项，预测在接下来集中器将要采集的目标地址和数据项；以及对于预测成功和失败的采集数据进行统计分析，分析结果用于持续优化可进行预测性采集的目标地址和数据项。

自动下发模块，用于每间隔一段时间即根据预测出的目标地址和数据项提前采集数据；

数据缓存模块，用于获取、存储以及更新采集到的数据；

数据上传模块，用于当集中器再次下发采集命令时，根据下发的采集命令检查事先存储的采集数据是否满足集中器的需求，如果满足需求则直接返回已经采集和存储的数据给集中器；

在预测分析模块中，依据事先保存的表档案序号预测接下来集中器将要采集的目标地址和数据项。

本实施例利用用电信息采集命令的可预见性，通过学习集中器下发的用电信息采集命令，对未来一段时间内可能进行采集的电表和数据项进行预测，并在集中器下发后面的采集命令之前预先采集好这部分数据，当集中器后续下发对应电表和数据项的采集命令时，直接把已经采集到的数据反馈给集中器，把本应该在命令发出后施行的操作提前到了采集命令下发之前，使得采集命令得到响应的时间大大减短。

相对于现有技术中，点对点的等待集中器下发明确的命令再进行采集的方式，本实施例使得原本处于等待状态的下层网络线路(数据采集所用的网络线路，路由模块到电表)被利用起来，无需等待命令下发就预先采集，充分利用了网络资源，减短了数据采集的总时间，从而提高了用电信息的采集效率。

并且，采用本法来提高用电信息的采集效率，无需对现有主站和集中器进行改进，他们仍旧工作在原有方式上，其获取数据的方式依旧是发送命令，并等待返回数据后再发送下一个命令，采集效率的提高来自于采集命令得到响应的时间的减短，因此，可以在无需对网络中现有的主站和集中器进行改造或更新换代的前提下，有效的提高用电信息的采集效率，节约了网络升级提速的成本。

通过本实施例不难看出，在其他基于宽带载波通信路的信息采集网络中，都可以应用本发明，不同之处仅在于使用的智能仪表不再是电表，而是气表、水表或其他类似的可远程抄读数据的采集装置，采集的数据项的形式和内容虽有所不同，但同样都具有可预见性。

本发明所揭露的方法、系统和模块，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的实施例仅是示意性的，例如，所述模块的划分，可以仅仅是一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以说通过一些接口，系统或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。所述分立部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例的方案目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、制度存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.基于电力线载波通信系统的信息抄读方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：记录集中器下发的采集命令；

步骤2：根据采集命令中的采集目标地址和数据项，预测在接下来集中器将要采集的目标地址和数据项；

步骤3：根据预测出的目标地址和数据项提前采集和存储采集到的数据；

步骤4：当集中器再次下发采集命令时，直接返回已经采集和存储的相应数据给集中器。

2.根据权利要求1所述的基于电力线载波通信系统的信息抄读方法，其特征在于：还包括步骤5：对于预测成功和失败的采集数据进行统计性分析，将统计分析的结果用于持续优化可进行预测性采集的目标地址和数据项。

3.根据权利要求1所述的基于电力线载波通信系统的信息抄读方法，其特征在于：在步骤2中还包括，获取表档案，并根据该表档案内的电表顺序预测接下来集中器将要采集的目标地址。

4.根据权利要求3所述的基于电力线载波通信系统的信息抄读方法，其特征在于：所述表档案通过所述集中器的下发来获取。

5.根据权利要求3所述的基于电力线载波通信系统的信息抄读方法，其特征在于：所述表档案通过对记录到的采集命令中的采集目标地址按照接收时间进行排序获得。

6.根据权利要求3所述的基于电力线载波通信系统的信息抄读方法，其特征在于：步骤3中，计算集中器在过去的多轮采集中出重复率最高的多个地址作为目标地址的预测结果。

7.根据权利要求6所述的基于电力线载波通信系统的信息抄读方法，其特征在于：所述重复率最高的多个表地址为指定数量的多个表地址，或者为出现概率高于指定概率的多个表地址。

8.根据权利要求1至7任一所述的基于电力线载波通信系统的信息抄读方法，其特征在于：利用路由模块执行所有步骤。

9.根据权利要求6所述的基于电力线载波通信系统的信息抄读方法，其特征在于：所述路由模块为宽带电力线载波通信路由模块和无线通信路由模块中的一种。

10.根据权利要求1所述的基于电力线载波通信系统的信息抄读方法，其特征在于：在步骤3中，还包括对尚未被集中器采集且具有时效性的数据进行定期的更新。