CN113660009A - 配用电通信的测试系统及测试方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了配用电通信的测试系统及测试方法，测试系统包括：客户端；服务器终端，包括互不连接的第一服务器机组和第二服务器机组；第二服务器机组与客户端进行无线电信号连接；第一服务器机组与客户端进行有线电信号连接；载波通信电力线，用于连接客户端和服务器终端，载波通信电力线能够加载干扰源以引入噪声；本申请通过PLC设备判断载波通信电力线上的指标的变化程度是否大于预设数值；以及通过对比第一服务器机组接收到反馈信息的第一时间和第二服务器机组接收到反馈信息的第二时间，能够获得测试系统的延迟时间。从而使得测试系统的测试过程更加准确有效，可以获得延迟时间和指标波动的剧烈程度。

Description

配用电通信的测试系统及测试方法

技术领域

本申请涉及配用电通信测试技术领域，尤其涉及配用电通信的测试系统及测试方法。

背景技术

电力载波通讯即PLC，是英文Power line Communication的简称。电力载波是电力系统特有的通信方式，电力载波通讯是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。最大特点是不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递。

电力线载波通讯根据频带宽度划分为低压电力线载波和高压电力线载波。在低压电力线载波的数据传输系统中，低压电力线与载波通信模块内的各载波终端进行通信，而载波通信终端通过数字接口与监控终端交换信息。

但是，目前的电力线载波技术仍然存在一些缺点：测试过程存在缺陷，测试过程存在延迟，导致对测试系统的控制不够准确。

发明内容

本申请提供配用电通信的测试系统及测试方法，以解决现有技术中测试过程存在延迟、导致对测试系统的控制不够准确的问题。

为解决上述技术问题，本申请提出一种配用电通信的测试系统，包括：电源；客户端，连接电源，客户端连接有远程数据读取系统；服务器终端，包括互不连接的第一服务器机组和第二服务器机组，第一服务器机组和第二服务器机组分别连接有远程数据接收分析系统；第二服务器机组与客户端进行无线电信号连接；第一服务器机组与客户端进行有线电信号连接；载波通信电力线，用于连接客户端和服务器终端，载波通信电力线能够加载干扰源以引入噪声；PLC设备，用于判断载波通信电力线上的指标的变化程度是否大于预设数值；在开始测试时，第一服务器机组加载视频文件，并通过第一服务器机组为客户端发送视频文件，客户端的远程数据读取系统在读取到视频文件后，发送反馈信息至第一服务器机组和第二服务器机组，通过对比第一服务器机组接收到反馈信息的第一时间和第二服务器机组接收到反馈信息的第二时间，获得测试系统的延迟时间。

可选地，载波通信电力线上的指标包括：载波信号完整性指数、连续性指数、失真性指数和延迟性指数。

可选地，载波通信电力线上加载的干扰源类型包括噪声干扰、阻抗变化和信号衰减。

可选地，载波通信电力线上加载的干扰源包括声波发生器、鼓风系统、震动系统和喷淋系统；其中声波发生器、鼓风系统、震动系统和喷淋系统分别与第二服务器机组进行无线电信号连接。

可选地，客户端和服务器终端均设置有GPS定位装置，服务器终端通过GPS定位装置发送定位信号记录与服务器终端连接的客户端信息，确定载波通信台区信息和通信路径。

为解决上述技术问题，本申请提出一种配用电通信的测试方法，应用于上述的配用电通信的测试系统，包括：在客户端植入远程数据读取传输系统，在服务器终端植入远程数据接收分析系统，客户端与服务器终端之间的载波通信电力线上加载干扰源以引入噪声；选择PLC设备和电源环境；为第一服务器机组加载视频文件，并通过第一服务器机组为客户端发送视频文件，客户端的远程数据读取系统在读取到视频文件后，发送反馈信息至第一服务器机组和第二服务器机组；利用PLC设备判断载波通信电力线上的指标的变化程度是否大于预设数值得到判断结果；对比第一服务器机组接收到反馈信息的第一时间和第二服务器机组接收到反馈信息的第二时间获得测试系统的延迟时间；输出判断结果和延迟时间。

可选地，利用PLC设备判断载波通信电力线上的指标的变化程度是否大于预设数值之前，包括：将需要检测的载波通信电力线的频段划分128个子信道，每个子信道的带宽为3.75kHz，在每隔一个子信道的中心频率上，发送载频信号。

可选地，发送载频信号，包括：发送一组已知的训练序列，其中一致的训练序列的周期是N；通过IFFT将频率域信号变换为时域信号，一次并行发送128个子频率信号。

可选地，配用电通信的测试方法还包括：客户端向服务器终端发送客户端编码，服务器终端接收到编码并通过GPS定位装置获取客户端与服务器终端之间的距离数据，距离数据用于检测客户端是否串台区；服务器终端发送载波测试信号，客户端正确接收到载波测试信号后建立通信连接；服务器终端记录通信路径并定期连接测试更新记录数据。

可选地，配用电通信的测试方法，还包括：通过第一服务器机组为客户端发送视频文件，将客户端读取到开始接收视频文件的时间标记为时间戳T1，第一服务器机组接收到反馈信息的第一时间标记为时间戳T2；第二服务器机组接收到反馈信息的第二时间标记为时间戳T2’；对比(T2-T1)/(T2’-T1)的比值以获得电力线的负载情况。

本申请提出配用电通信的测试系统及测试方法，测试系统中的服务器终端，包括互不连接的第一服务器机组和第二服务器机组；其中，第二服务器机组与客户端进行无线电信号连接；第一服务器机组与客户端进行有线电信号连接；本申请通过PLC设备可以判断载波通信电力线上的指标的变化程度是否大于预设数值；以及通过对比第一服务器机组接收到反馈信息的第一时间和第二服务器机组接收到反馈信息的第二时间，能够获得测试系统的延迟时间。从而使得测试系统的测试过程更加准确有效，可以获得延迟时间和指标波动的剧烈程度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请配用电通信的测试系统一实施例的结构示意图；

图2是本申请配用电通信的测试方法一实施例的流程示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请所提供配用电通信的测试系统及测试方法进一步详细描述。

本申请提出一种配用电通信的测试系统，请参阅图1，图1是本申请配用电通信的测试系统一实施例的结构示意图。在本实施例中，配用电通信的测试系统是基于电力线载波技术实现的。

配用电通信的测试系统可以包括电源、客户端、服务器终端、载波电力线和PLC设备。

电源用于确定电源环境，电源环境为10KV～50KV。

客户端，连接电源，客户端连接有远程数据读取系统。

服务器终端，包括互不连接的第一服务器机组和第二服务器机组，第一服务器机组和第二服务器机组分别连接有远程数据接收分析系统；第二服务器机组与客户端进行无线电信号连接；第一服务器机组与客户端进行有线电信号连接。

载波通信电力线，用于连接客户端和服务器终端，载波通信电力线能够加载干扰源以引入噪声。

可选地，还可以包括电力输入设备，客户端可以通过电力输入设备与载波电力线连接。

可选地，载波通信电力线上加载的干扰源类型包括噪声干扰、阻抗变化和信号衰减。载波通信电力线上加载的干扰源包括声波发生器、鼓风系统、震动系统和喷淋系统；其中声波发生器、鼓风系统、震动系统和喷淋系统分别与第二服务器机组进行无线电信号连接。

电力线载波通信传输中，会有很多的不确定因素如噪声干扰(如闪电、各种电器设备产生的噪声、不同负荷的投切等)、阻抗变化、信号衰减等，将会影响传输的质量。通信质量评价的方法有许多种，可分为:基于概率论方法，层次分析法，模糊逻辑方法。在本实施例中可以选择模糊综合评价法，它能够实现在各种的不确定因素上，对项目的对象进行评价。在此基础上，会有一个比较合理的评价结果。采用模糊综合评价法对PLC设备的功耗、体积、成本，PLC通信的速率和抗衰减、干扰性能、误码率，通信规约适配情况进行产品的性能进行综合评价，可以满足配电网的不同业务需求，进而实现对PLC产品合理选择。

PLC设备，用于判断载波通信电力线上的指标的变化程度是否大于预设数值，从而检测载波通信电力线上的指标波动剧烈程度。可选地，PLC设备检测的载波通信电力线上的指标包括：载波信号完整性指数、连续性指数、失真性指数和延迟性指数。

由于PLC的设备电力线信道特定衰减、干扰环境下这些指标是重要影响因素。本方案研究了测试电力线信道环境的方法，根据测试结果的情况可以通过检测平台通过FPGA、D/A、程控衰减等手段产生。在一定的信道环境，将PLC的性能测试与电力线的信道环境紧密联系起来。

PLC设备依据波动剧烈程度判断测试系统的准确性，当波动剧烈程度超过预设数值，例如是10％时，则认为测试系统不准确。

客户端向服务器终端发送客户端编码，服务器终端接收到编码并通过所述GPS定位装置获取客户端与服务器终端之间的距离数据，所述距离数据用于检测客户端是否串台区；服务器终端发送载波测试信号，客户端正确接收到载波测试信号后即可建立通信连接，服务器终端记录通信路径并定期连接测试更新记录数据。

在其他的实施例中，电源环境可以为低压环境，电力线信道特定衰减通过测量电力线的信道增益得到；低压电力线的信道增益测量方法为：在需要检测的电力线信道带宽为20kHz～5000kHz(在跨频带PLC中的低、中、高频率都可依照此方法)的时候，将其频段划分128个子信道，每个子信道的带宽为3.75kHz，在每隔一个子信道的中心频率上，发送载频信号，即测量带宽为7.5kHz。

为了提高中低压配电线的信道增益测量精度，需要对同一组训练序列进行重复测量L次，然后对L次测量结果进行平均，在中低压配电线的信道噪声功率谱测量在FFT输出端进行，只要在包含噪声的实际信道输出中，减去已经估计出来的纯信道输出，剩余的就是噪声，从式中可以看出，在噪声未知的情况下，一般需要测量3200次，才能保证测量的噪声功率足够准确。

当获取电力线信道特性参数后，就能够通过检测平台准确地模拟出电力线信道的实际环境来，在此基础上进行PLC各项性能指标的测试更能够与配电网的现场情况符。

信道增益测量与估计的过程是：发送端发送一组接收端已知的训练序列xk,xk的周期是N，通过IFFT将频率域信号变换为时域信号，一次并行发送128个子频率信号，在接收端，通过FFT将时域信号又变换成频率域信号，然后测量每一个子信道的脉冲响应，N应该大于等于信道脉冲响应pk的长度，信道输出序列应该是信道输入与脉冲响应的卷积。

在开始测试时，第一服务器机组加载视频文件，并通过第一服务器机组为客户端发送视频文件，客户端的远程数据读取系统在读取到视频文件后，发送反馈信息至第一服务器机组和第二服务器机组，通过对比第一服务器机组接收到反馈信息的第一时间和第二服务器机组接收到反馈信息的第二时间，获得测试系统的延迟时间。

在一些实施例中，客户端和服务器终端还可以都设置有GPS定位装置，服务器终端通过GPS定位装置发送定位信号记录与服务器终端连接的客户端信息，确定载波通信台区信息和通信路径。

此外，在测试的时候为客户端传输视频文件，可以让第一服务器机组传输的客户端数量逐渐增加，远程数据读取传输系统同时为两组大型服务机组传输反馈数据，在为客户端传输数据的大型服务机组发生卡顿时可以通过对比两组大型服务机组接收数据的时间进行记录。其中，每一组数据均标记有时间戳，对比时间戳可以分析出发送的视频的服务器终端卡顿的情况。

举例说明数据分析的详细过程：

A1)在没有干扰源的情况下，开始通过第一服务器机组为各个客户端加载视频文件，在各个客户端读取到开始接收视频文件的信号后对接收到视频文件的时间标记时间戳T1，并把标记了时间戳T1的数据包通过电力线和无线信号同时回传至第一服务器机组和第二服务器机组，第一服务器机组和第二服务器机组在接收到数据包后对数据包进行标记时间戳T2和T2’，对比(T2-T1)/(T2’-T1)的比值，比值越大说明电力线的负载越大，比值大于7的时候说明电力线处于负载状态，这时记录第一服务器机组向多少个客户端发送了视频，并记录客户端的个数P1，P1为最大承载客户端数量；

A2)逐渐增加第一服务器机组连接传输视频的客户端的数量，当(T2-T1)/(T2’-T1)的比值大于12的时候电力线处于卡死状态，记录数据后复机；

A3)引入干扰源，然后开始通过第一服务器机组为各个客户端加载视频文件，在各个客户端读取到开始接收视频文件的信号后对接收到视频文件的时间标记时间戳T3，并把标记了时间戳T3的数据包通过电力线和无线信号同时回传至第一服务器机组和第二服务器机组，第一服务器机组和第二服务器机组在接收到数据包后对数据包进行标记时间戳T4和T4’，对比(T4-T3)/(T4’-T3)的比值，比值越大说明电力线的负载越大，比值大于6的时候说明电力线处于负载状态，这时记录第一服务器机组向多少个客户端发送了视频，并记录客户端的个数P2，P2为最大承载客户端数量；

A4)逐渐增加第一服务器机组连接传输视频的客户端的数量，当(T4-T3)/(T4’-T3)的比值大于10的时候电力线处于卡死状态，记录数据后复机；

A5)分析数据，对比标记了T1的数据包和标记了T3的数据包中的关于载波信号完整性指数、连续性指数、失真性指数、延迟性指数等指标。

A7)对比卡死状态下的数据包中的载波信号完整性指数、连续性指数、失真性指数、延迟性指数等的指标；数据可以直观的表明在无干扰正常运行状态下、在无干扰卡顿状态下、有干扰正常运行状态下和在有干扰卡顿状态下的电力线载波失真情况。

因为每一个客户端内均设置有GPS定位装置，所以每一个标记了T1和T3的数据包内还记载有对应的GPS信息，所以对载波信号完整性指数、连续性指数、失真性指数、延迟性指数等数据不好的数据包可以根据内部的GPS信息溯源，查看是否是客户端的问题，如果不是可以根据GPS信息对应的传输路径进行溯源和重点分析检查，所以本实施例收集的数据完整且有代表性，还可以根据数据信息进行溯源，对电力载波技术的测试更加完整。

本实施例中，无线电信号传输的路径和每一个子节点直接进行连接的，子节点的通过有线的方式和第一服务器机组连接的路径需要经过多个子节点/主节点，信号传输每进过一个节点就被多干扰一次，所以对比子节点通过无线信号传输至第二服务器机组的数据和子节点通过有线方式最终回到对应的第一服务器机组的数据对比，可以看出干扰源对每一个子节点的干扰效果为多少，子节点在传输过程中接收了多少干扰。

通过无线信号和每一个子节点直接连接的方式收集每一个子节点的数据，通过有线的方式收集的子节点的数据一定会经过电力线、子节点、主节点等形成干扰和衰减，所以无线信号直接和子节点进行连接的方式可以收集到更多的子节点的数据，使数据更加完全。

为基于上述的配用电通信的测试系统，本申请提出一种配用电通信的测试方法，请参阅图2，图2是本申请配用电通信的测试方法一实施例的流程示意图。在本实施例中，配用电通信的测试方法可以包括步骤S110～S160，各步骤具体如下：

S110：在客户端与服务器终端之间的载波通信电力线上加载干扰源以引入噪声。

S120：选择PLC设备和电源环境。

S130：为第一服务器机组加载视频文件，并通过第一服务器机组为客户端发送视频文件，客户端的远程数据读取系统在读取到视频文件后，发送反馈信息至第一服务器机组和第二服务器机组。

S140：利用PLC设备判断载波通信电力线上的指标的变化程度是否大于预设数值，并得出判断结果。

将需要检测的载波通信电力线的频段划分128个子信道，每个子信道的带宽为3.75kHz，在每隔一个子信道的中心频率上，发送载频信号。

具体地，发送一组已知的训练序列，其中一致的训练序列的周期是N；通过IFFT将频率域信号变换为时域信号，一次并行发送128个子频率信号。

S150：对比第一服务器机组接收到反馈信息的第一时间和第二服务器机组接收到反馈信息的第二时间获得测试系统的延迟时间。

S160：输出判断结果和延迟时间。

可选地，配用电通信的测试方法还包括：客户端向服务器终端发送客户端编码，服务器终端接收到编码并通过GPS定位装置获取客户端与服务器终端之间的距离数据，距离数据用于检测客户端是否串台区；服务器终端发送载波测试信号，客户端正确接收到载波测试信号后建立通信连接；服务器终端记录通信路径并定期连接测试更新记录数据。

可选地，配用电通信的测试方法，还包括：通过第一服务器机组为客户端发送视频文件，将客户端读取到开始接收视频文件的时间标记为时间戳T1，第一服务器机组接收到反馈信息的第一时间标记为时间戳T2；第二服务器机组接收到反馈信息的第二时间标记为时间戳T2’；对比(T2-T1)/(T2’-T1)的比值以获得电力线的负载情况。

本申请提出配用电通信的测试系统及测试方法，测试系统中的服务器终端，包括互不连接的第一服务器机组和第二服务器机组；其中，第二服务器机组与客户端进行无线电信号连接；第一服务器机组与客户端进行有线电信号连接；本申请通过PLC设备可以检测客户端和服务器终端之间的载波通信电力线上的指标波动剧烈程度；以及通过对比第一服务器机组接收到反馈信息的第一时间和第二服务器机组接收到反馈信息的第二时间，能够获得测试系统的延迟时间。从而使得测试系统的测试过程更加准确有效，可以获得延迟时间和指标波动的剧烈程度。

可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。文中所使用的步骤编号也仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种配用电通信的测试系统，其特征在于，包括：

客户端，连接有远程数据读取系统；

服务器终端，包括互不连接的第一服务器机组和第二服务器机组，所述第一服务器机组和所述第二服务器机组分别连接有远程数据接收分析系统；所述第二服务器机组与所述客户端进行无线电信号连接；所述第一服务器机组与所述客户端进行有线电信号连接；

载波通信电力线，用于连接所述客户端和所述服务器终端，所述载波通信电力线能够加载干扰源以引入噪声；

PLC设备，用于判断所述载波通信电力线上的指标的变化程度是否大于预设数值；

在开始测试时，所述第一服务器机组加载视频文件，并通过所述第一服务器机组为所述客户端发送所述视频文件，所述客户端的远程数据读取系统在读取到所述视频文件后，发送反馈信息至所述第一服务器机组和所述第二服务器机组，通过对比第一服务器机组接收到所述反馈信息的第一时间和所述第二服务器机组接收到所述反馈信息的第二时间，获得测试系统的延迟时间。

2.根据权利要求1所述的配用电通信的测试系统，其特征在于，

所述载波通信电力线上的指标包括：载波信号完整性指数、连续性指数、失真性指数和延迟性指数。

3.根据权利要求1所述的配用电通信的测试系统，其特征在于，

所述载波通信电力线上加载的干扰源的类型包括噪声干扰、阻抗变化和信号衰减。

4.根据权利要求1所述的配用电通信的测试系统，其特征在于，

所述载波通信电力线上加载的干扰源包括声波发生器、鼓风系统、震动系统和喷淋系统；其中所述声波发生器、所述鼓风系统、所述震动系统和所述喷淋系统分别与所述第二服务器机组进行无线电信号连接。

5.根据权利要求1所述的配用电通信的测试系统，其特征在于，

所述客户端和所述服务器终端均设置有GPS定位装置，所述服务器终端通过所述GPS定位装置发送定位信号记录与所述服务器终端连接的客户端信息，确定载波通信台区信息和通信路径。

6.一种配用电通信的测试方法，其特征在于，应用于权利要求1-5任一项所述的配用电通信的测试系统，包括：

在所述客户端与所述服务器终端之间的载波通信电力线上加载干扰源以引入噪声；

选择PLC设备和电源环境；

为所述第一服务器机组加载视频文件，并通过所述第一服务器机组为所述客户端发送所述视频文件，所述客户端的远程数据读取系统在读取到所述视频文件后，发送反馈信息至所述第一服务器机组和所述第二服务器机组；

利用所述PLC设备判断所述载波通信电力线上的指标的变化程度是否大于预设数值，并得出判断结果；

对比第一服务器机组接收到所述反馈信息的第一时间和所述第二服务器机组接收到所述反馈信息的第二时间获得测试系统的延迟时间；

输出所述判断结果和所述延迟时间。

7.根据权利要求6所述的配用电通信的测试方法，其特征在于，所述利用所述PLC设备判断所述载波通信电力线上的指标的变化程度是否大于预设数值，并得出判断结果之前，包括：

将需要检测的所述载波通信电力线的频段划分128个子信道，每个子信道的带宽为3.75kHz，在每隔一个子信道的中心频率上，发送载频信号。

8.根据权利要求7所述的配用电通信的测试方法，其特征在于，所述发送载频信号，包括：

发送一组已知的训练序列，其中一致的训练序列的周期是N；

通过IFFT将频率域信号变换为时域信号，一次并行发送128个子频率信号。

9.根据权利要求6所述的配用电通信的测试方法，其特征在于，还包括：

所述客户端向服务器终端发送客户端编码，所述服务器终端接收到编码并通过GPS定位装置获取所述客户端与所述服务器终端之间的距离数据，所述距离数据用于检测客户端是否串台区；

所述服务器终端发送载波测试信号，所述客户端正确接收到载波测试信号后建立通信连接；

所述服务器终端记录通信路径并定期连接测试更新记录数据。

10.根据权利要求6所述的配用电通信的测试方法，其特征在于，还包括：

通过所述第一服务器机组为所述客户端发送所述视频文件，将所述客户端读取到开始接收视频文件的时间标记为时间戳T1，所述第一服务器机组接收到所述反馈信息的第一时间标记为时间戳T2；所述第二服务器机组接收到所述反馈信息的第二时间标记为时间戳T2’；

对比(T2-T1)/(T2’-T1)的比值以获得电力线的负载情况。

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