CN115914882A - 一种基于高速双通道通信技术的台区集抄方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双模通信切换方法，尤其为一种基于高速双通道通信技术的台区集抄方法及系统，包括如下步骤：采用电力线宽带载波技术和高速无线传输技术叠加组成的数据传输双通道；采集电力线技术宽带载波和高速无线传输技术的信道中传输的信号数据；对采集的数据信号进行检测，评估当前网络通信性能；根据当前网络的通信性能评估，选取适应当前信号高效传输的通讯方式。本发明采用宽带载波加高速无线的双模通信机制，两种通信电路集成在一个模块上，无线与宽带载波两种通讯方式信道完全不同，两者之间取长补短、相互融合，应用时不区分主次，并通过构建神经网络算法根据具体环境择优选择，为台区集抄深化应用提供一个更为高效、稳定的通信网络。

Description

一种基于高速双通道通信技术的台区集抄方法及系统

技术领域

本发明涉及一种双模通信切换方法，尤其是一种基于高速双通道通信技术的台区集抄方法及系统。

背景技术

低压集抄技术的主要方案为电力线载波、微功率无线、光纤4类方技术，近年采用的主要方案是电力线载波技术方案，目前每个台区变压器处安装一只配变监测终端作为变压器总计量，只支持安装一种路由模块实现对应的集抄方案，不支持多种方案共存。每一种集抄方案均存在不同的因素干扰电表与终端之间的通信，造成电能量数据传输通道不通、数据传输丢失、数据传输时效性差等问题，严重影响供电企业电费计算、线损管理、自动抄表等业务正常开展，现场处理业务增加了人工成本。目前公司主要应用的电力线宽带载波方案，虽然传输速率较快，依旧是单一通道的通信方案，通信通道受干扰后会影响后段的数据传输。项目研制一套双通道数据采集装置，采用电力线宽带载波技术(HPLC)+高速无线传输技术组成数据传输双通道，电力线载波被干扰的情况下，数据通过无线传输，提高数据传输通信的可靠性。

发明内容

本发明的目的是通过提出一种基于高速双通道通信技术的台区集抄方法及系统，以解决上述背景技术中提出的缺陷。

本发明采用的技术方案如下：

提供一种基于高速双通道通信技术的台区集抄方法，包括如下步骤：

S1.1：采用电力线宽带载波技术和高速无线传输技术叠加组成的数据传输双通道；

S1.2：采集电力线技术宽带载波和高速无线传输技术的信道中传输的信号数据；

S1.3：对采集的数据信号进行检测，评估当前网络通信性能；

S1.4：根据当前网络的通信性能评估，选取适应当前信号高效传输的通讯方式。

作为本发明的一种优选技术方案：所述S1.1中，中，采取电力线宽带载波技术和高速无线传输技术两种技术中当前传输效率较高的技术进行数据传输。

作为本发明的一种优选技术方案：所述S1.2中采集的数据包括上行通信成功率、下行通信成功率、重传率、通信速率和抄表率，以及上行通信成功率和下行通信成功率对应的上行通信信号和下行通信信号。

作为本发明的一种优选技术方案：所述S1.3通过构建神经网络算法，对采集的信号参数进行检测评估。

作为本发明的一种优选技术方案：所述神经网络算法如下：

网络输入层为采集的信号参数上行通信成功率、下行通信成功率、重传率、通信速率和抄表率，共五个节点，设定输入矢量为x_i,(i＝1,2,3,4,5)，隐含层为根据网络输入层水的信号参数构建的神经网络，设定为二十个节点，a₁,a₂,…,a₂₀，输出层为信号综合值，共一个节点，设定输出为Y；

隐含层与输入层之间的权值和阈值分别为w_ij和a_j，隐含层激励函数采用S型正切函数，表达式为g(c)，如下式：

其中，c为隐含层激励函数的输入值，e为数学常量；

网络隐含层第j个节点t时刻的输入，如下式：

其中，net_j为网络隐含层第j个节点t时刻的输入值，w_ij(t)为第j个节点的第i个输入矢量t时刻的输入权值；x_i(t)为t时刻的输入矢量。

作为本发明的一种优选技术方案：网络隐含层第j个节点t时刻的输出为H_j，如下式：

其中，net_j(t)+a_j(t)为隐含层激励函数g(c)在t时刻的输入值；

输出层传递函数采用purelin函数，输出层t时刻输出为O(t)，如下式：

其中，输出层和隐含层之间的权值和阈值分别为w_j(t)和b(t)，w_j(t)为输出层第j个节点t时刻的输出权值；

设定输出层门限值，根据门限值判断选取传输效率更高的通讯方式。

作为本发明的一种优选技术方案：所述神经网络输出t时刻的误差函数为E(t)，如下式：

其中，Y(t)是网络的期望输出。

作为本发明的一种优选技术方案：将所述误差函数和权值向量分别转换为频域输出：e(n)、w(n)，并输入上行通信成功率和下行通信成功率对应的上行通信信号和、下行通信信号输入：τ_f(n),(τ＝1,2)，通过自适应滤波器对权值进行更新以减小误差：

w(n+1)＝w(n)+μ′p|e(n)|^p-1(e(n)/|e(n)|)τ_f(n)

其中，J(n)＝|e(n)|^p为代价函数，为误差的p次方，μ′为步长调节参数，令μ＝μ′p整体作为步长因子，得到：

w(n+1)＝w(n)+μ|e(n)|^p-2e(n)τ_f(n)

其中，0<μ<1为步长因子，0<p<α为算法范数。

作为本发明的一种优选技术方案：对所述重传率、通信速率和抄表率的权值根据更新的上行通信信号、下行通信信号和重传信号的权值进行自适应性更改，保证隐含层每一个节点的输入权值之和隐含层输出权值之和均为1。

提出一种基于高速双通道通信技术的台区集抄系统，包括：

信号采集模块：用于采集并上传信道中传输的信号数据；

微处理器控制模块：对信号采集模块上传的信号数据进行检测，评估当前网络通信性能，并向双模通信模块发出切换指令；

双模通信模块：接收所述微处理器控制模块发出的切换指令，并执行指令。

本发明提供的一种基于高速双通道通信技术的台区集抄方法及系统，与现有技术相比，其有益效果有：

本发明采用宽带载波加高速无线的双模通信机制，两种通信电路集成在一个模块上，无线与宽带载波两种通讯方式信道完全不同，两者之间取长补短、相互融合，应用时不区分主次，可以根据具体环境择优选择，为台区集抄深化应用提供一个更为高效、稳定的通信网络。

通过对采集的数据信号进行检测，评估当前网络通信性能，通过神经网络算法对信道中的传输的各数据在输出层进行综合输出，并设定输出层门限值，根据门限值择优选取传输效率更高的通讯方式，有助于提高数据传输通信的稳定性。并通过自适应滤波器对权值进行更新以减小检测误差：有助于提高数据传输通信的可靠性。

附图说明

图1为本发明优选实施例的方法流程图；

图2为本发明优选实施例中系统框图。

图中各个标记的意义为：100、信号采集模块；200、微处理器控制模块；300、双模通信模块。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

参照图1，本发明优选实施例提供了一种基于高速双通道通信技术的台区集抄方法，包括如下步骤：

S1.1：采用电力线宽带载波技术和高速无线传输技术叠加组成的数据传输双通道；

S1.2：采集电力线技术宽带载波和高速无线传输技术的信道中传输的信号数据；

S1.3：对采集的数据信号进行检测，评估当前网络通信性能；

S1.4：根据当前网络的通信性能评估，选取适应当前信号高效传输的通讯方式。

所述S1.1中，中，采取电力线宽带载波技术和高速无线传输技术两种技术中当前传输效率较高的技术进行数据传输。

所述S1.2中采集的数据包括上行通信成功率、下行通信成功率、重传率、通信速率和抄表率，以及上行通信成功率和下行通信成功率对应的上行通信信号和下行通信信号。

所述S1.3通过构建神经网络算法，对采集的信号参数进行检测评估。

所述神经网络算法如下：

网络输入层为采集的信号参数上行通信成功率、下行通信成功率、重传率、通信速率和抄表率，共五个节点，设定输入矢量为x_i,(i＝1,2,3,4,5)，隐含层为根据网络输入层水的信号参数构建的神经网络，设定为二十个节点，a₁,a₂,…,a₂₀，输出层为信号综合值，共一个节点，设定输出为Y；

隐含层与输入层之间的权值和阈值分别为w_ij和a_j，隐含层激励函数采用S型正切函数，表达式为g(c)，如下式：

其中，c为隐含层激励函数的输入值，e为数学常量；

网络隐含层第j个节点t时刻的输入，如下式：

其中，net_j为网络隐含层第j个节点t时刻的输入值，w_ij(t)为第j个节点的第i个输入矢量t时刻的输入权值；x_i(t)为t时刻的输入矢量。

网络隐含层第j个节点t时刻的输出为H_j，如下式：

其中，net_j(t)+a_j(t)为隐含层激励函数g(c)在t时刻的输入值；

输出层传递函数采用purelin函数，输出层t时刻输出为O(t)，如下式：

其中，输出层和隐含层之间的权值和阈值分别为w_j(t)和b(t)，w_j(t)为输出层第j个节点t时刻的输出权值；

设定输出层门限值，根据门限值判断选取传输效率更高的通讯方式。

所述神经网络输出t时刻的误差函数为E(t)，如下式：

其中，Y(t)是网络的期望输出。

将所述误差函数和权值向量分别转换为频域输出：e(n)、w(n)，并输入上行通信成功率、下行通信成功率对应的上行通信信号和下行通信信号输入：τ_f(n),(τ＝1,2,3)，通过自适应滤波器对权值进行更新以减小误差：

w(n+1)＝w(n)+μ′p|e(n)|^p-1(e(n)/|e(n)|)τ_f(n)

其中，J(n)＝|e(n)|^p为代价函数，为误差的p次方，μ′为步长调节参数，令μ＝μ′p整体作为步长因子，得到：

w(n+1)＝w(n)+μ|e(n)|^p-2e(n)τ_f(n)

其中，0<μ<1为步长因子，0<p<α为算法范数。

对所述重传率、通信速率和抄表率的权值根据更新的上行通信信号、下行通信信号和重传信号的权值进行自适应性更改，保证隐含层每一个节点的输入权值之和隐含层输出权值之和均为1。

参照图2，提出一种基于高速双通道通信技术的台区集抄系统，包括：

信号采集模块100：用于采集并上传信道中传输的信号数据；

微处理器控制模块200：对信号采集模块100上传的信号数据进行检测，评估当前网络通信性能，并向双模通信模块发出切换指令；

双模通信模块300：接收所述微处理器控制模块发出的切换指令，并执行指令。

本实施例中，信号采集模块100采集信道中传输的信号数据并将采集的数据上传至微处理器控制模块200。

微处理器控制模块200根据信号采集模块100上传的信号数据构建神经网络算法，设定网络输入层为采集的信号参数上行通信成功率、下行通信成功率、重传率、通信速率和抄表率，共五个节点，设定输入矢量为x_i,(i＝1,2,3,4,5)，隐含层为根据网络输入层水的信号参数构建的神经网络，设定为二十个节点，a₁,a₂,…,a₂₀，输出层为信号综合值，共一个节点，设定输出为Y；

隐含层与输入层之间的权值和阈值分别为w_ij和a_j，隐含层激励函数采用S型正切函数，表达式为g(c)，如下式：

其中，c为隐含层激励函数的输入值，e为数学常量；

网络隐含层第j个节点t时刻的输入，如下式：

其中，net_j为网络隐含层第j个节点t时刻的输入值，w_ij(t)为第j个节点的第i个输入矢量t时刻的输入权值；x_i(t)为t时刻的输入矢量。

网络隐含层第j个节点t时刻的输出为H_j，如下式：

其中，net_j(t)+a_j(t)为隐含层激励函数g(c)在t时刻的输入值；

输出层传递函数采用purelin函数，输出层t时刻输出为O(t)，如下式：

其中，输出层和隐含层之间的权值和阈值分别为w_j(t)和b(t)，w_j(t)为输出层第j个节点t时刻的输出权值；

将误差函数和权值向量分别转换为频域输出：e(n)、w(n)，并输入上行通信成功率和下行通信成功率对应的上行通信信号和下行通信信号输入：τ_f(n),(τ＝1,2)，

w(n+1)＝w(n)+μ′p|e(n)|^p-1(e(n)/|e(n)|)τ_f(n)

其中，J(n)＝|e(n)|^p为代价函数，为误差的p次方，μ′为步长调节参数，令μ＝μ′p整体作为步长因子，得到：

w(n+1)＝w(n)+μ|e(n)|^p-2e(n)τ_f(n)

其中，0<μ<1为步长因子，0<p<α为算法范数。

通过神经网络算法对信道中的传输的各数据在输出层进行综合输出，并设定输出层门限值，根据门限值择优选取传输效率更高的通讯方式，有助于提高数据传输通信的稳定性。并通过自适应滤波器对权值进行更新以减小检测误差：有助于提高数据传输通信的可靠性。

双模通信模块300根据微处理器控制模块200择优选取的通讯方式进行判断是否需要更换通讯方式，当判断需要更换时，则更换为另一种通讯方式，当判断不需要更换时，则继续使用当前的通讯方式。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种基于高速双通道通信技术的台区集抄方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1.1：采用电力线宽带载波技术和高速无线传输技术叠加组成的数据传输双通道；

S1.2：采集电力线技术宽带载波和高速无线传输技术的信道中传输的信号数据；

S1.3：对采集的数据信号进行检测，评估当前网络通信性能；

S1.4：根据当前网络的通信性能评估，选取适应当前信号高效传输的通讯方式。

2.根据权利要求1所述的基于高速双通道通信技术的台区集抄方法，其特征在于：所述S1.1中，采取电力线宽带载波技术和高速无线传输技术两种技术中当前传输效率较高的技术进行数据传输。

3.根据权利要求1所述的基于高速双通道通信技术的台区集抄方法，其特征在于：所述S1.2中采集的数据包括上行通信成功率、下行通信成功率、重传率、通信速率和抄表率，以及上行通信成功率和下行通信成功率重传率对应的上行通信信号和下行通信信号。

4.根据权利要求1所述的基于高速双通道通信技术的台区集抄方法，其特征在于：所述S1.3通过构建神经网络算法，对采集的信号参数进行检测评估。

5.根据权利要求4所述的基于高速双通道通信技术的台区集抄方法，其特征在于：所述神经网络算法如下：

网络输入层为采集的信号参数上行通信成功率、下行通信成功率、重传率、通信速率和抄表率，共五个节点，设定输入矢量为x_i,(i＝1,2,3,4,5)，隐含层为根据网络输入层水的信号参数构建的神经网络，设定为二十个节点，a₁,a₂,…,a₂₀，输出层为信号综合值，共一个节点，设定输出为Y；

隐含层与输入层之间的权值和阈值分别为w_ij和a_j，隐含层激励函数采用S型正切函数，表达式为g(c)，如下式：

其中，c为隐含层激励函数的输入值，e为数学常量；

网络隐含层第j个节点t时刻的输入，如下式：

其中，net_j为网络隐含层第j个节点t时刻的输入值，w_ij(t)为第j个节点的第i个输入矢量t时刻的输入权值；x_i(t)为t时刻的输入矢量。

6.根据权利要求5所述的基于高速双通道通信技术的台区集抄方法，其特征在于：网络隐含层第j个节点t时刻的输出为H_j(t)，如下式：

其中，net_j(t)+a_j(t)为隐含层激励函数g(c)在t时刻的输入值；

输出层传递函数采用purelin函数，输出层t时刻输出为O(t)，如下式：

其中，输出层和隐含层之间的权值和阈值分别为w_j(t)和b(t)，w_j(t)为输出层第j个节点t时刻的输出权值；

设定输出层门限值，根据门限值判断选取传输效率更高的通讯方式。

7.根据权利要求6所述的基于高速双通道通信技术的台区集抄方法，其特征在于：所述神经网络输出t时刻的误差函数为E(t)，如下式：

其中，Y(t)是网络的期望输出。

8.根据权利要求7所述的基于高速双通道通信技术的台区集抄方法，其特征在于：将所述误差函数和权值向量分别转换为频域输出：e(n)、w(n)，并输入上行通信成功率和下行通信成功率对应的上行通信信号和下行通信信号输入：τ_f(n),(τ＝1,2)，通过自适应滤波器对权值进行更新以减小误差：

w(n+1)＝w(n)+μ′p|e(n)|^p-1(e(n)/|e(n)|)τ_f(n)

其中，J(n)＝|e(n)|^p为代价函数，为误差的p次方，μ′为步长调节参数，令μ＝μ′p整体作为步长因子，得到：

w(n+1)＝w(n)+μ|e(n)|^p-2e(n)τ_f(n)

其中，0<μ<1为步长因子，0<p<α为算法范数。

9.根据权利要求3所述的基于高速双通道通信技术的台区集抄方法，其特征在于：对所述重传率、通信速率和抄表率的权值根据更新的上行通信信号和下行通信信号的权值进行自适应性更改，保证隐含层每一个节点的输入权值之和隐含层输出权值之和均为1。

10.基于权利要求1-9所述的一种基于高速双通道通信技术的台区集抄系统，其特征在于：包括：

信号采集模块(100)：用于采集并上传信道中传输的信号数据；

微处理器控制模块(200)：对信号采集模块(100)上传的信号数据进行检测，评估当前网络通信性能，并向双模通信模块发出切换指令；

双模通信模块(300)：接收所述微处理器控制模块发出的切换指令，并执行指令。

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