CN113949417B - 一种基于混合通信的电网数据传输方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于混合通信的电网数据传输方法及装置，方法包括：根据窄带电力线载波通信信道的窄带传输时延与目标数据传输时延对混合通信标识的状态进行设置，混合通信标识的状态包括真和假；在用户传输目标数据信息之前判断混合通信标识是否为真，若是，则将目标数据信息以窄带电力线载波通信信道的窄带传输速率和无线通信的无线传输速率之比进行混合传输，若否，则将目标数据信息以窄带电力线载波通信的方式传输；目标数据信息包括目标采集数据、目标采集数据的数据集大小和混合通信标识。本申请能够解决现有数据传输方式较单一，传输效率较低，导致实际的数据传输效果不理想的技术问题。

Description

一种基于混合通信的电网数据传输方法及装置

技术领域

本申请涉及数据传输技术领域，尤其涉及一种基于混合通信的电网数据传输方法及装置。

背景技术

智能电网的应用往往立足于对海量用户计量数据的分析。为了获取用户计量数据的最大价值，越来越多的智能电网应用需要对实时数据进行快速采集和高性能计算。传统的数据采集方式是将用户侧的计量终端接入3G/4G通信模块，通过蜂窝通信网络将海量的数据传输到远程的计算服务器进行数据处理。然而，一方面，3G/4G通信方式使得数据传输速率随着无线传输环境的变化而动态变化，难以保证所有数据都能快速、可靠地传输到计算服务器中；另一方面，租用3G/4G网络传输海量的智能电网数据将大大增加运营成本。

近年来，电力线载波通信已逐渐成为电力数据传输的新方式。然而，电力线载波通信的信道质量随电压、环境的变化动态变化，电力线载波通信信道的传输速度也具有局限性，当数据较大时，难以保证在期望的数据采集时延内将数据从用户侧发送到数据汇聚器，此时可能导致数据驱动型智能电网应用的失效，将带来极差的用户体验，甚至造成经济损失。

发明内容

本申请提供了一种基于混合通信的电网数据传输方法及装置，用于解决现有数据传输方式较单一，传输效率较低，导致实际的数据传输效果不理想的技术问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种基于混合通信的电网数据传输方法，包括：

根据窄带电力线载波通信信道的窄带传输时延与目标数据传输时延对混合通信标识的状态进行设置，所述混合通信标识的状态包括真和假；

在用户传输目标数据信息之前判断所述混合通信标识是否为真，若是，则将所述目标数据信息以所述窄带电力线载波通信信道的窄带传输速率和无线通信的无线传输速率之比进行混合传输，若否，则将所述目标数据信息以窄带电力线载波通信的方式传输；

所述目标数据信息包括目标采集数据、所述目标采集数据的数据集大小和所述混合通信标识。

可选的，所述根据窄带电力线载波通信信道的窄带传输时延与目标数据传输时延对混合通信标识的状态进行设置，所述混合通信标识的状态包括真和假，包括：

判断窄带电力线载波通信信道的窄带传输时延是否小于或者等于目标数据传输时延，若是，则将混合通信标识的状态设置为假，若否，则将所述混合通信标识的状态设置为真。

可选的，所述在用户传输目标数据信息之前判断所述混合通信标识是否为真，若是，则将所述目标数据信息以所述窄带电力线载波通信信道的窄带传输速率和无线通信的无线传输速率之比进行混合传输，若否，则将所述目标数据信息以窄带电力线载波通信的方式传输，之后还包括：

通过数据汇聚器判断所述混合通信标识是否为真，若是，则基于等待计时器对所述目标采集数据进行数据缓存，得到缓存数据，若否，则将所述目标采集数据转发至目标应用程序。

可选的，所述通过数据汇聚器判断所述混合通信标识是否为真，若是，则基于预设等待计时器对所述目标采集数据进行数据缓存，得到缓存数据，若否，则将所述目标采集数据转发至目标应用程序，还包括：

判断所述缓存数据的数据大小是否等于所述目标采集数据的数据集大小，若是，则将所述缓存数据发送至所述目标应用程序，若否，则进行数据汇聚延迟校验。

可选的，所述数据汇聚延迟校验的过程为：

判断所述预设等待计时器是否到时，若是，则向所述目标应用程序发送数据采集失败的提示信息，若否，则重新下达数据采集指令。

本申请第二方面提供了一种基于混合通信的电网数据传输装置，包括：

状态设置模块，用于根据窄带电力线载波通信信道的窄带传输时延与目标数据传输时延对混合通信标识的状态进行设置，所述混合通信标识的状态包括真和假；

混合传输模块，用于在用户传输目标数据信息之前判断所述混合通信标识是否为真，若是，则将所述目标数据信息以所述窄带电力线载波通信信道的窄带传输速率和无线通信的无线传输速率之比进行混合传输，若否，则将所述目标数据信息以窄带电力线载波通信的方式传输；

所述目标数据信息包括目标采集数据、所述目标采集数据的数据集大小和所述混合通信标识。

可选的，所述状态设置模块，具体用于：

判断窄带电力线载波通信信道的窄带传输时延是否小于或者等于目标数据传输时延，若是，则将混合通信标识的状态设置为假，若否，则将所述混合通信标识的状态设置为真。

可选的，还包括：

数据接收模块，用于通过数据汇聚器判断所述混合通信标识是否为真，若是，则基于等待计时器对所述目标采集数据进行数据缓存，得到缓存数据，若否，则将所述目标采集数据转发至目标应用程序。

可选的，还包括：

缓存校验模块，用于判断所述缓存数据的数据大小是否等于所述目标采集数据的数据集大小，若是，则将所述缓存数据发送至所述目标应用程序，若否，则进行数据汇聚延迟校验。

可选的，所述数据汇聚延迟校验的过程为：

判断所述预设等待计时器是否到时，若是，则向所述目标应用程序发送数据采集失败的提示信息，若否，则重新下达数据采集指令。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

本申请中，提供了一种基于混合通信的电网数据传输方法，包括：根据窄带电力线载波通信信道的窄带传输时延与目标数据传输时延对混合通信标识的状态进行设置，混合通信标识的状态包括真和假；在用户传输目标数据信息之前判断混合通信标识是否为真，若是，则将目标数据信息以窄带电力线载波通信信道的窄带传输速率和无线通信的无线传输速率之比进行混合传输，若否，则将目标数据信息以窄带电力线载波通信的方式传输；目标数据信息包括目标采集数据、目标采集数据的数据集大小和混合通信标识。

本申请提供的基于混合通信的电网数据传输方法，通过窄带电力线载波通信信道的窄带传输时延与设定的目标数据传输时延为混合通信的标识进行状态设置，在条件允许的情况下，通过便利且经济的窄带电力线载波通信的方式进行数据传输；如果不满足条件，则将目标数据信息按照一定比例进行分配，同时通过窄带电力线载波通信和无线通信的方式进行数据混合传输，通过自适应调整的两种传输方式进行数据传输能够减少外界环境对传输过程的影响，保证传输效率。因此，本申请能够解决现有数据传输方式较单一，传输效率较低，导致实际的数据传输效果不理想的技术问题。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种基于混合通信的电网数据传输方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的一种基于混合通信的电网数据传输装置的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的基于混合通信的电网数据传输方法的智能电网数据传输系统结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

为了便于理解，请参阅图1，本申请提供的一种基于混合通信的电网数据传输方法的实施例，包括：

步骤101、根据窄带电力线载波通信信道的窄带传输时延与目标数据传输时延对混合通信标识的状态进行设置，混合通信标识的状态包括真和假。

进一步地，步骤101，包括：

判断窄带电力线载波通信信道的窄带传输时延是否小于或者等于目标数据传输时延，若是，则将混合通信标识的状态设置为假，若否，则将混合通信标识的状态设置为真。

窄带电力线载波通信通过在电力线进行高频调制可以实现载波通信，因此，电力线末端的用户计量数据可以通过电力线载波通信的方式传输，从而减少无线环境对数据传输的影响。另外，在用户区域部署IEEE802.11WI-FI/802.15.4g物联网无线通信接入网，通过在无线接入网的基站附近部署数据汇聚器，用户侧的智能电网数据传输到数据汇聚器，数据汇聚器再将数据转发給计算服务器的方式，为智能电网的数据传输提供了另一种新的低成本通信方式。

窄带传输时延可以根据实际的窄带电力线载波通信信道情况计算得到，同时也可以计算对应的窄带传输速率，具体的可以根据现有技术计算得到，在此不作赘述。目标数据传输时延是数据接收终端的预设时延，也可以称为最大数据传输时延。混合通信标识是用于确定具体的通信方式的标志，根据其实质状态进行不同通信方式的选择。

窄带传输时延小于或者等于目标数据传输时延时，则说明窄带电力线载波通信信道可以在满足预设条件的情况下独立完成数据传输任务，不需要混合通信，所以将混合通信标识的状态设置为假；窄带传输时延大于目标数据传输时延时，则说明窄带电力线载波通信信道已经不能正常完成数据传输，需要结合其他通信形式进行联合通信，保证数据完整可靠的传输，所以需要将混合通信标识的状态设置为真。

步骤102、在用户传输目标数据信息之前判断混合通信标识是否为真，若是，则将目标数据信息以窄带电力线载波通信信道的窄带传输速率和无线通信的无线传输速率之比进行混合传输，若否，则将目标数据信息以窄带电力线载波通信的方式传输。

目标数据信息包括目标采集数据、目标采集数据的数据集大小和混合通信标识。

如果混合通信标识为假，则说明窄带电力线载波通信信道可以在满足预设条件的情况下独立完成数据传输任务，不需要其他的通信方式共同完成；如果混合通信标识为真，则说明窄带电力线载波通信信道已经不能正常完成数据传输，需要结合其他通信形式进行联合通信，保证数据完整可靠的传输。

本实施例中选择的混合传输方式中的信息分配策略是比例分配，即计算窄带传输速率与无线传输速率的比值，根据比值将目标数据信息进行比例划分后，将比例目标数据信息以对应的传输方式分别进行传输，既能保证数据传输的完整性，又能减少传输过程中的干扰影响。

可以理解的是，无线通信信道可以根据干扰情况自适应调整传输速率，那么混合通信过程中的传输速率比值是随着无线传输速率变化而变化的值，也就是，采用不同通信信道传输的数据量也会不断调整，实现数据的自适应传输。

进一步地，步骤102，之后还包括：

通过数据汇聚器判断混合通信标识是否为真，若是，则基于等待计时器对目标采集数据进行数据缓存，得到缓存数据，若否，则将目标采集数据转发至目标应用程序。

数据汇聚器可以用于对数据进行缓存，设置一些必要参数，在数据的传输过程中可以看作是一个中转端。如果混合通信标识为真，则说明目标采集数据并不是以单一方式传输出来的，而是分开传输，所以此时需要等待两种传输信道将完整的目标采集数据传输至数据汇聚器中，已经接收到的数据缓存在数据汇聚器中，即缓存数据。如果混合通信标识为假，则说明目标采集数据是通过窄带电力线载波通信信道传输来的，不需要汇总采集数据，直接发送至目标应用程序即可。

进一步地，还包括：

判断缓存数据的数据大小是否等于目标采集数据的数据集大小，若是，则将缓存数据发送至目标应用程序，若否，则进行数据汇聚延迟校验。

缓存的过程中为了确保在等待计时器到时的情况下收到的是完整的目标采集数据，还需要对缓存数据进行完整性校验，即判断缓存数据的数据大小与目标采集数据的数据集大小是否相同，若是，则说明成功接收到了完整的目标采集数据，可以向下一级的目标应用程序发送；若否，则说明数据汇聚出现问题，需要继续进行数据汇聚延迟校验。

进一步地，数据汇聚延迟校验的过程为：

判断预设等待计时器是否到时，若是，则向目标应用程序发送数据采集失败的提示信息，若否，则重新下达数据采集指令。

在缓存数据不完整的时候，若是预设的等待计时器也已经到时间，则说明目标采集数据接收失败，传输过程中出现了数据缺失的故障，发送数据采集失败的提示信息提示操作人员作调整检查；如果等待计时器未到时，缓存数据不完整，则可以重新下达数据采集指令，重新采集一次目标采集数据。

为了便于理解，本申请提供了基于混合通信的电网数据传输方法的智能电网数据传输系统，请参阅图3，该系统包括智能电网用户，数据汇聚器、窄带电力线载波通信系统和无线通信系统。智能电网用户侧和数据汇聚侧均包括各自的窄带电力线载波通信模块和无线通信模块。

数据汇聚器接收到应用程序发出的数据采集指令后，设置数据汇聚等待计时器的数值和期望的最大数据传输延迟或者目标数据传输时延，设置数据汇聚等待计时器的数值和期望的最大数据采集延迟的方法具体为：判断应用程序所发出的数据采集指令是否包含期望的最大数据采集延迟Dm；若是，则将数据汇聚等待计时器的数值设置为数据采集指令中的期望的最大数据采集延迟；即若Dt表示数据汇聚等待计时器的数值，则有Dt＝Dm；若否，则根据数据类型确定数据汇聚等待计时器的数值和期望的最大数据采集延迟，即设Dmtp表示数据类型为tp的数据所容忍的延迟，则Dt＝Dm＝Dmtp。然后启动数据汇聚等待计时器Dt，例如，当前时刻为t，则t+1时刻，计时器更新为Dt(t+1)＝Dt(t)-1，同时触发窄带电力线与无线协作通信系统的数据传输过程。

判断混合通信标识F是否为真，即F是否为1：若是，则将智能电网用户的本地智能电网数据集按窄带电力线载波通信的传输速率与无线通信的传输速率比值分发到电力线载波通信模块和无线通信模块传输，令R_PLC表示用户在窄带电力线载波通信的传输速率，R_W表示用户在无线通信的传输速率，L_PLC表示本地智能电网数据集中分发到电力线载波通信模块的数据量，L_W表示分配到无线通信模块的数据量，则有L_PLC/L_W＝R_PLC/R_W，且L_PLC+L_W＝L，这里L表示本地智能电网数据集的总大小；否则将用户的本地智能电网数据集通过窄带电力线载波通信子系统传输。

窄带电力线载波通信的传输速率R_PLC的计算方法是：

其中，B₁为窄带电力线载波通信信道带宽，P_n为信道发射功率，h_n为信道功率增益，σ_n为信道高斯白噪声，n表示第n个信道。

无线通信的传输速率R_W的计算方法是：

其中，B2为无线通信信道带宽，P_m为无线通信信道发射功率，h_m为无线通信信道功率增益，σ_m为无线通信信道高斯白噪声，I_m为无线通信信道的干扰，具体可以表示为：

其中，M为智能电网用户集，P_k为其他无线用户占用的信道发射功率，h_k为其他用户无线通信信道功率增益。

缓存数据的校验过程是，判断缓存数据的数据大小Lb是否等于目标传输数据集的总大小L，即判断Lb＝L是否成立，若是，则进行数据转发即可，若否，则进行数据汇聚延迟校验。

判断预设等待计时器是否到时，即判断Dt＝0是否成立，若是，则说明数据采集失败，发送提示信息，若否，则重新触发数据的采集过程，并同时重新设置最大数据传输延迟和等待计时器。

本申请实施例提供的基于混合通信的电网数据传输方法，通过窄带电力线载波通信信道的窄带传输时延与设定的目标数据传输时延为混合通信的标识进行状态设置，在条件允许的情况下，通过便利且经济的窄带电力线载波通信的方式进行数据传输；如果不满足条件，则将目标数据信息按照一定比例进行分配，同时通过窄带电力线载波通信和无线通信的方式进行数据混合传输，通过自适应调整的两种传输方式进行数据传输能够减少外界环境对传输过程的影响，保证传输效率。因此，本申请实施例能够解决现有数据传输方式较单一，传输效率较低，导致实际的数据传输效果不理想的技术问题。

为了便于理解，请参阅图2，本申请提供了一种基于混合通信的电网数据传输装置的实施例，包括：

状态设置模块201，用于根据窄带电力线载波通信信道的窄带传输时延与目标数据传输时延对混合通信标识的状态进行设置，混合通信标识的状态包括真和假；

混合传输模块202，用于在用户传输目标数据信息之前判断混合通信标识是否为真，若是，则将目标数据信息以窄带电力线载波通信信道的窄带传输速率和无线通信的无线传输速率之比进行混合传输，若否，则将目标数据信息以窄带电力线载波通信的方式传输；

目标数据信息包括目标采集数据、目标采集数据的数据集大小和混合通信标识。

进一步地，状态设置模块201，具体用于：

判断窄带电力线载波通信信道的窄带传输时延是否小于或者等于目标数据传输时延，若是，则将混合通信标识的状态设置为假，若否，则将混合通信标识的状态设置为真。

进一步地，还包括：

数据接收模块203，用于通过数据汇聚器判断混合通信标识是否为真，若是，则基于等待计时器对目标采集数据进行数据缓存，得到缓存数据，若否，则将目标采集数据转发至目标应用程序。

进一步地，还包括：

缓存校验模块204，用于判断缓存数据的数据大小是否等于目标采集数据的数据集大小，若是，则将缓存数据发送至目标应用程序，若否，则进行数据汇聚延迟校验。

进一步地，数据汇聚延迟校验的过程为：

判断预设等待计时器是否到时，若是，则向目标应用程序发送数据采集失败的提示信息，若否，则重新下达数据采集指令。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元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是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元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取存储介质中。基于这样的理解，本申请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全部或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，包括若干指令用以通过一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请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、只读存储器(英文全称：Read-OnlyMemory，英文缩写：ROM)、随机存取存储器(英文全称：Random Access Memory，英文缩写：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，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于混合通信的电网数据传输方法，其特征在于，包括：

根据窄带电力线载波通信信道的窄带传输时延与目标数据传输时延对混合通信标识的状态进行设置，所述混合通信标识的状态包括真和假；

在用户传输目标数据信息之前判断所述混合通信标识是否为真，若是，则将所述目标数据信息以所述窄带电力线载波通信信道的窄带传输速率和无线通信的无线传输速率之比进行混合传输，若否，则将所述目标数据信息以窄带电力线载波通信的方式传输；

所述目标数据信息包括目标采集数据、所述目标采集数据的数据集大小和所述混合通信标识。

2.根据权利要求1所述的基于混合通信的电网数据传输方法，其特征在于，所述根据窄带电力线载波通信信道的窄带传输时延与目标数据传输时延对混合通信标识的状态进行设置，所述混合通信标识的状态包括真和假，包括：

判断窄带电力线载波通信信道的窄带传输时延是否小于或者等于目标数据传输时延，若是，则将混合通信标识的状态设置为假，若否，则将所述混合通信标识的状态设置为真。

3.根据权利要求1所述的基于混合通信的电网数据传输方法，其特征在于，所述在用户传输目标数据信息之前判断所述混合通信标识是否为真，若是，则将所述目标数据信息以所述窄带电力线载波通信信道的窄带传输速率和无线通信的无线传输速率之比进行混合传输，若否，则将所述目标数据信息以窄带电力线载波通信的方式传输，之后还包括：

通过数据汇聚器判断所述混合通信标识是否为真，若是，则基于预设等待计时器对所述目标采集数据进行数据缓存，得到缓存数据，若否，则将所述目标采集数据转发至目标应用程序。

4.根据权利要求3所述的基于混合通信的电网数据传输方法，其特征在于，所述通过数据汇聚器判断所述混合通信标识是否为真，若是，则基于预设等待计时器对所述目标采集数据进行数据缓存，得到缓存数据，若否，则将所述目标采集数据转发至目标应用程序，还包括：

判断所述缓存数据的数据大小是否等于所述目标采集数据的数据集大小，若是，则将所述缓存数据发送至所述目标应用程序，若否，则进行数据汇聚延迟校验。

5.根据权利要求4所述的基于混合通信的电网数据传输方法，其特征在于，所述数据汇聚延迟校验的过程为：

判断所述预设等待计时器是否到时，若是，则向所述目标应用程序发送数据采集失败的提示信息，若否，则重新下达数据采集指令。

6.一种基于混合通信的电网数据传输装置，其特征在于，包括：

状态设置模块，用于根据窄带电力线载波通信信道的窄带传输时延与目标数据传输时延对混合通信标识的状态进行设置，所述混合通信标识的状态包括真和假；

混合传输模块，用于在用户传输目标数据信息之前判断所述混合通信标识是否为真，若是，则将所述目标数据信息以所述窄带电力线载波通信信道的窄带传输速率和无线通信的无线传输速率之比进行混合传输，若否，则将所述目标数据信息以窄带电力线载波通信的方式传输；

所述目标数据信息包括目标采集数据、所述目标采集数据的数据集大小和所述混合通信标识。

7.根据权利要求6所述的基于混合通信的电网数据传输装置，其特征在于，所述状态设置模块，具体用于：

判断窄带电力线载波通信信道的窄带传输时延是否小于或者等于目标数据传输时延，若是，则将混合通信标识的状态设置为假，若否，则将所述混合通信标识的状态设置为真。

8.根据权利要求6所述的基于混合通信的电网数据传输装置，其特征在于，还包括：

数据接收模块，用于通过数据汇聚器判断所述混合通信标识是否为真，若是，则基于预设等待计时器对所述目标采集数据进行数据缓存，得到缓存数据，若否，则将所述目标采集数据转发至目标应用程序。

9.根据权利要求8所述的基于混合通信的电网数据传输装置，其特征在于，还包括：

缓存校验模块，用于判断所述缓存数据的数据大小是否等于所述目标采集数据的数据集大小，若是，则将所述缓存数据发送至所述目标应用程序，若否，则进行数据汇聚延迟校验。

10.根据权利要求9所述的基于混合通信的电网数据传输装置，其特征在于，所述数据汇聚延迟校验的过程为：

判断所述预设等待计时器是否到时，若是，则向所述目标应用程序发送数据采集失败的提示信息，若否，则重新下达数据采集指令。

Images