CN116743208A - 基于电表、终端的低压电力线宽带载波通讯的智能互通互测系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了基于电表、终端的低压电力线宽带载波通讯的智能互通互测系统及其方法，其包括至少一套的如下各子系统:性能测试子系统，通信速率测试子系统，物理层协议一致性测试子系统，数据链路层协议一致性测试子系统，多厂家互操作性测试子系统，以及测试服务器。利用地理区域同质子图的划分中，采用基于互通互测异质图的注意力机制构建异常判断模型。实时、准确、快速地定位低压电力线宽带载波通讯设备的实时互通互测性能及时发现异常所在地理区域中的位置。

Description

基于电表、终端的低压电力线宽带载波通讯的智能互通互测 系统及其方法

技术领域

本发明涉及智能互通互测系统及其方法，尤其涉及基于电表、终端的低压电力线宽带载波通讯的智能互通互测系统及其方法，属于智能电力检测网络领域。

背景技术

电力系统其本质就是电力网络，是一种存在通信模块，终端设备，以及电力中转(集中器等)在内的多电力设备的互通互联拓扑。现有技术中存在多项互操作互通测试项目。涉及到的测试结果数据复杂，各自分析，需要有各方面电力知识经验的专业人员进行，而往往不是少数几个全能的测试人员，因此测试成本很大。

然而测试的本质是数据的采集，传输，处理和分析，是一个多节点互联的异质图结构，因此网络检测结果异常就是反映到子图结构中的路径信息异常。因此如何将所有测试项目视作一种基于路径数据信息的图网，可能是解决电力网络数据分析的一个重要的方案。

发明内容

基于上述的对于电力网络的本质思考。本发明将考虑如下的要点，用于解决智能互通互测系统及其方法问题，第一，构建互通互测系统，并基于系统构建异质图结构，第二，定义测试方法，并构建测试异常模型。

鉴于上述考虑，本发明一方面提供了基于电表、终端的低压电力线宽带载波通讯的智能互通互测系统，其包括至少一套的如下各子系统:性能测试子系统，通信速率测试子系统，物理层协议一致性测试子系统，数据链路层协议一致性测试子系统，多厂家互操作性测试子系统，以及测试服务器。

其中，所述性能测试子系统包括至少一个标准网关、至少一个标准终端、至少一个PLC信号耦合器、至少一个频谱分析仪，用于工作频段测试和功率谱密度测试；

通信速率测试子系统包括1:1配置的标准通信模块和被测通信模块，以及测试主机PC，所述标准通信模块和被测通信模块之间通过电力线以及连接所述电力线的隔离电源而连通；

物理层协议一致性测试子系统包括上机位软件,相通讯的CCO模块和发射机,相互连接的接收机与单向STA、三相STA、标准STA，上机位软件通过串口与CCO模块通讯，通过第一网口与发射机通讯，通过第二网口与接收机通讯；

数据链路层协议一致性测试子系统包括软件运行平台，以及根据不同测试项目而接入数据链路层协议一致性测试子系统的透明转发设备，待测STA模块或待测CCO模块，或者，标准STA模块和待测CCO模块，其中所述软件运行平台控制所述透明转发设备，待测STA模块或待测CCO模块的电力通断，或者所述软件运行平台控制标准STA模块和待测CCO模块的电力通断，所述软件运行平台与所述透明转发设备和所述待测STA模块之间通讯；

所述多厂家互操作性测试子系统包括至少一个测试模块箱，与每一个所述测试模块箱连接的至少一个隔离衰减装置，以及USN、阻抗测试装置、噪声监测装置，不同测试模块箱之间通过所述至少一个隔离衰减装置互联。

其中，工作频段测试方法是，标准网关与标准终端之间正常召测，通过PLC信号耦合器将信号送到频谱分析仪，分辨率带宽为10kHz，读取频谱仪鞍形波-60dBm上升延与下降延之间的频带作为预定工作频带，被测对象为载波主节点时，耦合器L1、L2接入主节点端A、B位置，被测对象为载波从节点时，耦合器L1、L2接入从节点端C、D位置；

功率谱密度测试方法是，标准网关(集中器)与标准终端(电表)之间正常召测，通过PLC信号耦合信号到频谱分析仪，分辨率带宽10kHz，分别读取工作频带范围内与范围外幅度最高点的功率谱密度；被测对象为载波主节点时，耦合器L1、L2接入主节点端A、B位置，被测对象为载波从节点时，耦合器L1、L2接入从节点端C、D位置。

通信速率测试方法是，隔离电源供电，标准通信模块和被测通信模块1:1配置，在工装上正常上电工作，通过电力线可通信，测试主机PC启动标准通信模块和被测通信模块进入测试通信速率模式。标准通信模块按照每帧大小分别为512字节、1k字节自动发送，被测通信模块收到完整包自动回传；标准通信模块收到被测通信模块回帧后，判断与发送帧一致后，立即发送下一帧，以此类推，连续测试1000帧；标准通信模块根据回帧间隔，计算测试时间内的平均速率；速率评价时，去除标准及待测通信模块到主机PC间的通信时延，考虑待测通信模块接收及处理载波报文的延时，去除载波链路层报文的承载效率，反映应用层报文长度在载波发送接收信道上的实际通信速率。

物理层协议一致性测试方法是，上机位软件通过串口，第一网口，第二网口分别连接1号仓中的CCO模块、发射机、以及2号仓中的接收机，其中包括如下测试项目的方法，

TMI4报文解析测试

a)待测STA模块放置于性能/协议2号仓1号位置；

b)所有设备下电；

c)接收机上电，设置接收机接收频段(2.5-5.7MHz、2-12MHz、0.7-3MHz)；

d)发射机上电，设置发射机频段为环境频段；

e)STA上电；

f)在环境频段的所有SNID上发送进入回环测试模式报文，持续发送10s；

g)循环发送TMI为4的回环测试帧，间隔1s发送一次；

h)接收机等待回环测试帧，若“帧载荷”(BEACON帧)或“物理块体”(SOF帧)数据完全反转则认为测试成功；

i)重复g-h，直到60s超时；

j)接收机在持续时间内收到反转报文，用例成功；

TMI9报文解析测试

a)待测STA模块放置于性能/协议2号仓1号位置；

b)所有设备下电；

c)接收机上电，设置接收机接收频段(2.5-5.7MHz、2-12MHz、0.7-3MHz)；

d)发射机上电，设置发射机频段为环境频段；

e)STA上电；

f)在环境频段的所有SNID上发送进入回环测试模式报文，持续发送10s；

g)循环发送TMI为4的回环测试帧，间隔1s发送一次；

h)接收机等待回环测试帧，若“帧载荷”(BEACON帧)或“物理块体”(SOF帧)

数据完全反转则认为测试成功；

i)重复g-h，直到60s超时；

j)接收机在持续时间内收到反转报文，用例成功；

数据链路层协议一致性测试方法包括：

STA一级站点入网测试

a)待测STA模块放置于性能/协议2号仓1号位置；

b)所有设备下电；

c)接收机上电，设置接收机频段为指定频段(可配，测试频段)；

d)发射机上电，设置发射机频段为指定频段，上位机和发射机模拟标准CCO设备；

e)设置标准设备白名单(STA地址)；

f)STA上电；

g)标准设备发送信标，等待STA入网，持续时间60s(可配，组网时限)；

h)接收机在持续时间内收到STA的合法关联请求，用例成功；

STA发送发现列表测试

a)待测STA模块放置于性能/协议2号仓1号位置；

b)所有设备下电；

c)接收机上电，设置接收机频段为指定频段(可配，测试频段)；

d)发射机上电，设置发射机频段为指定频段，上位机和发射机模拟标准CCO设备；

e)设置标准设备白名单(STA地址)；

f)STA上电；

g)标准设备发送信标，等待STA组网成功；

h)等待STA发送的发现列表报文，等待300s(可配，等待发现列表时间)；

i)接收机在持续时间内收到合法的STA发送列表报文，用例成功；

STA离线指示测试

a)待测STA模块放置于性能/协议2号仓1号位置；

b)所有设备下电；

c)接收机上电，设置接收机频段为指定频段(可配，测试频段)；

d)发射机上电，设置发射机频段为指定频段，上位机和发射机模拟标准CCO设备；

e)设置标准设备白名单(STA地址)；

f)STA上电；

g)标准设备发送信标，上位机循环查询topo，等待STA组网成功(可配，组网时限)；

h)标准设备发送离线指示报文；

i)标准设备发送中央信标，等待STA重新入网的关联请求报文，等待300s(可配，等待离线指示时间)；

STA相线识别测试

a)待测STA模块放置于性能/协议2号仓1号位置；

b)所有设备下电；

c)接收机上电，设置接收机频段为指定频段(可配，测试频段)；

d)发射机上电，设置发射机频段为指定频段，上位机和发射机模拟标准CCO设备；

e)设置标准设备白名单(STA地址)；

f)STA上电；

g)标准设备发送信标，上位机循环查询topo，等待STA组网成功(可配，组网时限)；

h)标准设备发送NTB采集报文；

i)等待STA的发送的过零NTB上报报文，等待300s(可配，等待STA相线识别报文时间)；

j)接收机在持续时间内收到STA合法的过零NTB上报报文，用例成功。

CCO通过代理组网测试

a)待测CCO模块放置于性能/协议1号仓1号位置；

b)所有设备下电；

c)接收机上电，设置接收机频段为指定频段(可配，测试频段)；

dCCO上电，设置主节点地址(可配，主节点地址)，白名单(STA1-2地址)；

e)发射机上电，设置发射机频段为指定频段(可配，测试频段)，上位机和发射机模拟标准STA设备；

f)标准STA在收到合法中央信标后，模拟STA1发送关联请求，未收到关联指示/关联汇总指示时间，间隔2s循环发送，直到总组网时间到期(可配，组网时限)；

g)模拟PCO转发STA2站点的关联请求，未收到关联回复时，间隔2s循环发送，循环时长300s(可配，组网时限)；

h)接收机在持续时间内收到CCO的中央信标(一级站点入网后)、关联指示/关联汇总指示、中央信标(二级站点入网后)，用例成功。

CCO组网测试

a)待测CCO模块放置于性能/协议1号仓1号位置；

b)所有设备下电；

c)接收机上电，设置接收机频段为指定频段(可配，测试频段)；

d)CCO上电，设置主节点地址(可配，主节点地址)，白名单(STA地址)；

e)发射机上电，设置发射机频段为指定频段(可配，测试频段)，上位机和发射机模拟标准STA设备；

f)标准STA在收到合法中央信标后，发送关联请求报文，循环发送60s(可配，组网时限)；

g)接收机在持续时间内收到CCO合法的中央信标(站点未入网)、关联指示报文或关联汇总指示报文、中央信标(一级站点入网后)，用例成功。

CCO发现代理变更测试

a)待测CCO模块放置于性能/协议1号仓1号位置；

b)所有设备下电；

c)接收机上电，设置接收机频段为指定频段(可配，测试频段)；

d)CCO上电，设置主节点地址(可配，主节点地址)，白名单(STA1-2地址)；

e)发射机上电，设置发射机频段为指定频段(可配，测试频段)，上位机和发射机模拟标准STA设备；

f)标准STA在收到合法中央信标后，模拟STA1发送关联请求，未收到关联指示/关联汇总指示时，间隔2s循环发送，直到总时间到期(可配，变更时限)；

g)模拟PCO转发STA2站点的关联请求，未收到关联回复时，间隔2s循环发送，直到总时间到期(可配，变更时限)；

h)模拟STA2发送代理变更请求；

i)等待代理变更回复/代理变更回复(位图版)报文，变更时长300s(可配，变更时限)；

j)接收机在持续时间内收到CCO的代理变更回复/代理变更回复(位图版)报文，用例成功。

CCO控制站点离线测试

a)待测CCO模块放置于性能/协议1号仓1号位置；

b)所有设备下电；

c)接收机上电，设置接收机频段为指定频段(可配，测试频段)；

d)CCO上电，设置主节点地址(可配，主节点地址)，白名单(STA地址)；

e)发射机上电，设置发射机频段为指定频段(可配，测试频段)，上位机和发射机模拟标准STA设备；

f)标准STA在收到合法中央信标后，模拟STA1发送关联请求，未收到关联指示/关联汇总指示时，间隔2s循环发送，等待时长300s(可配，组网时限)；

g)循环查询CC0 topo，查看是否形成topo，循环时长300s(可配，组网时限)；

h)删除CCO中STA档案；

i)等待CCO发出延迟离线指示报文，等待时长300s(可配，离线等待)；

j)接收机在持续时间内收到CCO的延迟离线指示报文，用例成功。

CCO SNID协商测试

a)待测CCO模块放置于性能/协议1号仓1号位置；

b)所有设备下电；

c)接收机上电，设置接收机频段为指定频段(可配，测试频段)；

d)CCO上电；

e)接收机侦听网络中的网间协调帧，侦听时间60s(可配，等待时间)；

f)接收机侦在持续时间内收到CCO的网间协调报文，用例成功。

CCO发送发现列表测试

a)待测CCO模块放置于性能/协议1号仓1号位置；

b)所有设备下电；

c)接收机上电，设置接收机频段为指定频段(可配，测试频段)；

d)CCO上电，设置主节点地址(可配，主节点地址)，白名单(STA地址)；

e)发射机上电，设置发射机频段为指定频段(可配，测试频段)，上位机和发射机模拟标准STA设备；

f)标准STA在收到合法中央信标后，模拟STA发送关联请求，未收到关联指示/关联汇总指示时，间隔2s循环发送，直到时间到期(可配，等待发现列表时间)；

g)等待CCO发出的发现列表报文，等待时长300s(可配，等待发现列表时间)；

h)接收机在持续时间内收到CCO的发现列表报文，用例成功；

CCO频段切换兼容性测试

a)待测CCO模块放置于性能/协议1号仓1号位置；标准STA模块放置于性能/协议2号仓2号位置；

b)STA上电，虚拟表回复表地址；

c)切换标准STA频段；

d)被测CCO上电；

e)设置主节点地址，清空档案，导入表档案；

f)等待表档案生效；

g)激活从节点主动注册，等待组网完成；

h)若成功组网，用例成功；

STA频段切换兼容性测试

a)待测STA模块放置于性能/协议2号仓1号位置；

b)STA上电，虚拟表回复表地址；

c)标准CCO(发射机)上电；

d)切换频段CCO频段为1；

e)设置主节点地址，清空档案，导入表档案；

f)等待表档案生效；

g)激活从节点主动注册，等待组网完成；

h)切换频段CCO频段为2；

i)设置主节点地址，清空档案，导入表档案；

j)等待表档案生效；

k)激活从节点主动注册，等待组网完成；

l)若成功组网，用例成功。

多厂家互操作性测试方法是，将一个所述测试模块箱与一个隔离衰减装置连接，组成一个测试组，将不同的测试组之间串联，形成至少一个大组，不同的大组之间通过隔离衰减装置进行串联，形成大组组合，USN、阻抗测试装置、噪声监测装置分别以支路方式接入测试组和/或大组之间的连接主路上，其中互操作性测试环境要求如下：

同一隔离电源下的规模环境，可接入多个网关模块，支持测试单网络或多网络测试项；

支持单网络、多网络的终端档案配置；

电力线上加衰减器，保证可以支持任意层级物理环境的配置；

全网环境中，网关模块为被测试模块，终端端子节点模块是标准模块和被测模块混装。

所述测试服务器优选地包括多个测试子服务器，用于接入各子系统中，将测试的数据进行处理分析，形成测试报告，还包括总服务器，用于与各子服务器通讯，对于各子系统的测试数据进行整体分析及评价。

所述整体分析及评价的方法包括如下步骤：

S1对所要测试的地理区域进行划分，形成至少一个子区域，为每一个子区域中配备至少一套各子系统，并为每个子区域配置一个子服务器，为地理区域配置一个总服务器；

S2将每一测试类型对应的子系统作为第一节点，构建一个第一子图；对于一个子区域中所有的所述第一子图与子服务器作为第二节点，在第二节点之间构建一个第二子图；将子区域中的第二子图和总服务器视作第三节点，针对不同子区域之间的所有第二子图与总服务器建立第三节点之间的第三子图，第一、第二、第三子图构成了地理区域同质图结构；其中所述第一子图、第二子图对于所在子区域内部互通而封闭独立，而第三子图则对于各子区域之间全互通。

也即只有第三子图考察的是对于各子系统来说在全地理区域上互通情况，而考察第一子图、第二子图仅考虑在子区域内部互通情况，并非指当考察第三子图时，各子区域中的各子系统之间没有实际的物理互通。所谓子图即时间子图中任一节点都与剩下的节点全部连接，相当于一个无向的同质图，而一下描述的可逆路径属于异质图。

S3基于地理区域子图结构构建测试结果异常监测模型；

S4利用所述监测模型和收集的实时测试项目数据，实时判断测试结果的异常，具体包括根据各节点传递的工作频段数据、功率谱密度数据；物理层协议一致性测试、数据链路层协议一致性测试、多厂家互操作性测试结果，利用HGMHAM模型分析引起疑似异常或异常的可能的子区域内的待测模块以及子区域内的用户。

其中，所述监测模型构建方法如下：

S3-1建立互通互测异构信息网络模型；

S3-2分别针对第一、第二、第三子图中选取语义路径并寻找地理区域内部各类节点的邻居节点；

S3-3构建基于图神经网络的互通互测异常检测的“基于异构图的多层次注意机制”的识别模型HGMHAM(Heterogeneous Graph based Multi Hierarchical AttentionMechanism)；其中S3-1包括：

S3-1-1以节点(包括第一至第三节点)之间的电力线作为构建节点之间联系的边，形成异构图HG＝{V，E，X}，其中V为节点，对于子区域内部包括的表示每一类子系统第一节点An及其用户U1，第一子图形成的第二节点Bn、子服务器sn及其用户U2(即子区域作为一个整体的用户概念)，以及对于地理区域的第二子图形成的第三节点Cn及其用户U3(即地理区域作为一个整体的用户概念)，E为节点之间的关系集，X为信息矩阵，表示节点工作频段数据、功率谱密度数据表示的检测数据，或所述测试结果是否异常的信息,n对于An表示各子系统编号，n∈[1，5],对于Bn,sn表示子区域内，第二节点的编号,对于Cn表示第三节点的编号；

S3-1-2设置三组语义路径An-U1-An,U1-Ap-...-Ap-U1,Bn-U2-Bn,U2-sn-Bp-...-Bq-sn-U2，Cn-U3-Cn,U3-S-Cp-...-Cq-S-U3作为注意力机制的建立使用的路径类型，其中Ap-...-Ap表示用户所在的第一子图中路径上存在的第一节点之间连续的路径，表示的是检测项目的可逆顺序(相当于按照既定顺序检测了两遍，例如A1-A2-A3-A3-A2-A1)；sn-Bp-...-Bq-sn表示一个子区域内用户所在的第二子图中第二节点所经历的路径，表示的是各第一子图与对应子服务器sn之间的检测指令，以及所述检测数据或所述检测结果传递的双向通讯路径(例如B1-B2)，其节点顺序Bp-...-Bq表示的是子服务器对于检测指令发送的顺序；S-Cp-...-Cq-S表示地理区域内用户(即抽象的所研究的地理区域整体所代表的一个用户)所在第三子图中，第三节点所经历的路径，表示的是各第二子图与对应总服务器之间的检测指令S以及所述检测数据或所述检测结果传递的双向的通讯路径，其节点顺序Cp-...-Cq表示的是总服务器对于检测指令发送的顺序，所包含的检测数据或所述检测结果包括了各子区域之间及各子区域内部的互通互测获取的检测数据或检测结果，由此三组路径构成的六类异质路径子图形成了互通互测异构信息网络模型，其中

由每隔规定的时段内每1-30天进行所述检测数据的检测获取、以及测试项目的测试及其测试结果的获取，并将检测数据和测试结果作为建模数据，将利用所有建模数据划分为的训练集、验证集、以及测试集，三者比例为2-5:1-2:5-2，作为建模用数据集。

由上述路径构架可知如果一旦发生数据或测试异常，则在各级子图的路径中产生了信息矩阵X的异常，从而能够获知哪个(些)用户或子系统产生了异常，从而能够在异常检出同时给出物理定位。

优选地，所述规定的时段为上午9:00-11:00，下午2:00-4:00，晚间7:00-9:00。

S3-2具体包括：

S3-2-1选取三组路径中的邻居，包括所形成属性异构信息网络中的给定用户U1,U2，U3，或给定的An,Bn，以及Cn,将基于路径采样的邻居定义为所给定的三组路径下的聚合邻居集；S3-2-2根据各类子图，分别将三组路径分别分成多个不同的路径子图，个数与每一种路径中路径数一致。例如在一个给定的子区域内将一小区的An-U1-An类型的多条路径作为属于第一子图中该小区的路径子图，将一个子区域内部U1-Ap-...-Aq-U1多条路径作为属于第一子图中该小区的路径子图，从而形成2种路径类型下的2个不同层次的路径子图结构，都从属于第一子图。

S3-3具体包括S3-3-1节点聚合、S3-3-2路径聚合、以及S3-3-3子图聚合。

其中节点聚合包括利用节点注意力机制计算对于待研究的用户，或第一、第二、第三节点中各邻居节点的重要性，并进行归一化处理形成第一归一化系数，利用所述归一化系数，将待研究的所述第一或第二节点的向量表示成线性函数，并采用激活函数激活，形成该待研究节点的节点聚合表示，最后重复多次上述计算和激活过程后将各次节点聚合表示进行拼接形成，每一种路径类型下的该研究的节点的各拼接形式表示。

所述路径聚合包括将路径子图中各类型路径对应的各研究节点的拼接形式表示进行线性组合，将组合结果代入tanh函数计算，并再次针对路径子图中所有各研究节点对应tanh函数计算结果进行线性组合，形成路径级别的重要性，再对所述路径级别的重要性同样归一化处理形成第二归一化系数，然后根据归一化结果，利用路径注意力机制得到每一路径表示，将每一路径表示与归一化结果线性组合，形成路径聚合表示；重复上述步骤，对所有路径子图形成相应的多个路径聚合表示。

子图聚合包括将各路径聚合表示进行线性组合，将组合结果代入tanh函数计算，并再次针对其他路径子图中所有对应tanh函数计算结果进行线性组合，形成子图级别的重要性，再对所述子图级别的重要性同样归一化处理形成第三归一化系数，然后根据归一化结果，利用子图注意力机制得到每一子图表示，最后将每一子图表示和归一化结果进行线性组合得到子网或组网的表示P，将P与训练集中检测数据或测试结果1表示正常，0.5表示异常，相乘，作为输入多层感知模型进行训练，采用验证集验证准确率，计算交叉熵函数，对输入多层感知模型以及表示P进行优化，得到HGMHAM模型和优化的表示P’。

也即，对于第一至第三子图，都按照上述方法进行三级聚合，从而形成对应于各级子图的HGMHAM模型和优化的表示P’

优选地，分别各规定的时段内的训练集训练模型，获得模型集{HGMHAM1K、HGMHAM2K、HGMHAM3K,K∈[1，3]}相应的模型，K为针对的第一至第三子图类型编号，HGMHAM后地第一位数字1-3分别表示适合上午9:00-11:00，下午2:00-4:00，晚间7:00-9:00测试集的模型。S4具体包括：获取各规定的时段内的测试集，或者实时采集的检测数据或测试结果1表示正常，0.5表示异常，乘以P’代入模型集{HGMHAM1K、HGMHAM2K、HGMHAM3K,K∈[1，3]}相应的模型，K为针对的第一至第三子图类型编号，获得异常的概率，当概率位于65％-80％认定疑似异常，当概率超过80％则认定为异常，除此之外认定为正常。

本发明的另一个目的是，提供利用上述系统实现基于电表、终端的低压电力线宽带载波通讯的智能互通互测方法，其具体包括如下步骤：

P1搭建基于电表、终端的低压电力线宽带载波通讯的智能互通互测系统，对系统进行调试，确认各子系统能够正常运行；

P2启动所述系统中各自系统，每隔规定的时段内每1-30天进行采集检测数据或测试结果，形成历史数据集，将历史数据集划分为训练集、验证集、以及测试集，三者比例为2-5:1-2:5-2，作为建模用数据集，所述规定的时段为上午9:00-11:00，下午2:00-4:00，晚间7:00-9:00；

P3构建监测模型；

P4利用测试集或实时采集检测数据或测试结果代入监测模型获取各级子图互通互测的异常情况以及评价，从而获知异常所自的第一至第三子图，以及具体的用户。

具体地，P3构建模型过程一如前述的S3-1-S3-3及其各分步步骤。

有益效果

实时、准确、快速地定位低压电力线宽带载波通讯设备的实时互通互测性能及时发现异常所在地理区域中的位置。

附图说明

图1在具有X个子区域地理区域中基于电表、终端的低压电力线宽带载波通讯的智能互通互测系统构架分布示意图，

图2性能测试子系统构造示意图，

图3和图4分别为通信速率测试子系统和物理层协议一致性测试子系统构造示意图，

图5多厂家互操作性测试子系统构造示意图，

图6物理层协议一致性测试方法流程示意图，

图7-图18分别是STA一级站点入网测试、STA发送发现列表测试、STA离线指示测试、STA相线识别测试、CCO通过代理组网测试、CCO组网测试、CCO发现代理变更测试、CCO控制站点离线测试、CCO SNID协商测试、CCO发送发现列表测试、CCO频段切换兼容性测试、STA频段切换兼容性测试、多厂家互操作性测试方法流程示意图，

图19构建基于图神经网络的互通互测异常检测的“基于异构图的多层次注意机制”的识别模型HGMHAM流程示意图，

图20利用实施例1-4所述的系统实现基于电表、终端的低压电力线宽带载波通讯的智能互通互测方法流程图。

其中附图标记，D性能测试子系统，E通信速率测试子系统，F物理层协议一致性测试子系统，G数据链路层协议一致性测试子系统，H多厂家互操作性测试子系统,x和X分别表示子区域1小区总个数，和图1中地理区域中划分子区域总个数。

具体实施方式

实施例1

基于电表、终端的低压电力线宽带载波通讯的智能互通互测系统，如图1所示，将地理区域划分为X个子区域，对于每一个子区域，其包括至少一套的如下各子系统:性能测试子系统D，通信速率测试子系统E，物理层协议一致性测试子系统F，数据链路层协议一致性测试子系统G，多厂家互操作性测试子系统H，以及测试服务器,包括为每一个子区域配置的子服务器，图1中示出了子区域1配置的子服务器s1，其他子区域2-子区域X同理配置子服务器2-X，以及总服务器S，为清楚显示起见，图1未示出其他子区域的子系统和子服务器，仅以子区域1为例展开说明。

对于子区域1中的不同的小区1-小区x的子系统分别标识成D1、E1、F1、G1、H1，直到Dx、Ex、Fx、Gx、Hx，对于每一类子系统，例如D，不同小区D之间抽象的无向连接形成同质的子区域1对应的第一子图，对于子区域1形成一组第一子图，其他子区域同样可以形成更多组同质的第一子图。仍然以D为例，D构成的第一子图作为第二节点，和第二节点s1通讯连接形成第二子图；第二子图为第三节点和第三节点总服务器S通讯连接形成第三子图。对于其他子系统和其他子区域同理形成更多组第二、第三子图。

其中，所述性能测试子系统包括如图2所示至少一个集中器作为的标准网关、至少一个电表作为的标准终端、至少一个PLC信号耦合器、至少一个频谱分析仪(图未示出)，用于工作频段测试和功率谱密度测试。

如图3所示，通信速率测试子系统包括1:1配置的标准通信模块和被测通信模块，以及测试主机PC，所述标准通信模块和被测通信模块之间通过电力线以及连接所述电力线的隔离电源而连通；其中标准通信模块和被测通信模块各自通过工装进行固定插接。

如图4所示，物理层协议一致性测试子系统包括上机位软件,第1仓中相通讯的CCO模块和第2仓中发射机,相互连接的接收机与单向STA、三相STA、标准STA，上机位软件通过串口与CCO模块通讯，通过第一网口与发射机通讯，通过第二网口与接收机通讯；

数据链路层协议一致性测试子系统包括软件运行平台，以及根据不同测试项目而接入数据链路层协议一致性测试子系统的透明转发设备，待测STA模块或待测CCO模块，或者，标准STA模块和待测CCO模块，其中所述软件运行平台控制所述透明转发设备，待测STA模块或待测CCO模块的电力通断，或者所述软件运行平台控制标准STA模块和待测CCO模块的电力通断，所述软件运行平台与所述透明转发设备和所述待测STA模块之间通讯；

如图5所示，所述多厂家互操作性测试子系统包括16个测试模块箱，除8,9号测试模块箱，11与15号测试模块箱，14与15号测试模块箱，4和13号测试模块箱之间采用两个隔离衰减设备连接，其他测试模块箱之间通过1个隔离衰减装置相互连接，USN安装在1-3号测试模块箱与5-8号测试模块箱之间的具有可切换开关的支路上，根据测试需求而接入不同的连接主路上、阻抗测试装置、噪声监测装置有两组共同根据不同测试需求而接入在1-3号测试模块箱与5-8号测试模块箱之间的支路上，以及第13与第14号测试模块箱之间可切换开关的支路上，另有一个噪声监测装置和阻抗测试装置，分别接入4号和5号测试模块箱之间以及13号和14号测试模块箱之间的支路上，还有一个噪声监测装置和阻抗测试装置分别接入12号和13号测试模块箱之间以及3号和4号测试模块箱之间的支路上。

对于子区域1中小区1-小区x同理可以设置不同的测试模块箱，纳入不同的子系统，进行子区域内的互操作性测试。

实施例2

本实施例将说明子系统互通互测产生检测数据和检测结果的具体一般方法，

如图2所示，工作频段测试方法是，标准网关与标准终端之间正常召测，通过PLC信号耦合器将信号送到频谱分析仪，分辨率带宽为10kHz，读取频谱仪鞍形波-60dBm上升延与下降延之间的频带作为预定工作频带，被测对象为载波主节点时，耦合器L1、L2接入主节点端A、B位置，被测对象为载波从节点时，耦合器L1、L2接入从节点端C、D位置；

功率谱密度测试方法是，标准网关(集中器)与标准终端(电表)之间正常召测，通过PLC信号耦合信号到频谱分析仪，分辨率带宽10kHz，分别读取工作频带范围内与范围外幅度最高点的功率谱密度；被测对象为载波主节点时，耦合器L1、L2接入主节点端A、B位置，被测对象为载波从节点时，耦合器L1、L2接入从节点端C、D位置。

如图3所示，通信速率测试方法是，隔离电源供电，标准通信模块和被测通信模块1:1配置，在工装上正常上电工作，通过电力线可通信，测试主机PC启动标准通信模块和被测通信模块进入测试通信速率模式。标准通信模块按照每帧大小分别为512字节、1k字节自动发送，被测通信模块收到完整包自动回传；标准通信模块收到被测通信模块回帧后，判断与发送帧一致后，立即发送下一帧，以此类推，连续测试1000帧；标准通信模块根据回帧间隔，计算测试时间内的平均速率；速率评价时，去除标准及待测通信模块到主机PC间的通信时延，考虑待测通信模块接收及处理载波报文的延时，去除载波链路层报文的承载效率，反映应用层报文长度在载波发送接收信道上的实际通信速率。

如图4所示物理层协议一致性测试方法是，上机位软件通过串口，第一网口，第二网口分别连接1号仓中的CCO模块、发射机、以及2号仓中的接收机，其中，如图6所示，包括如下测试项目的方法，

TMI4报文解析测试

k)待测STA模块放置于性能/协议2号仓1号位置；

l)所有设备下电；

m)接收机上电，设置接收机接收频段(2.5-5.7MHz、2-12MHz、0.7-3MHz)；

n)发射机上电，设置发射机频段为环境频段；

o)STA上电；

p)在环境频段的所有SNID上发送进入回环测试模式报文，持续发送10s；

q)循环发送TMI为4的回环测试帧，间隔1s发送一次；

r)接收机等待回环测试帧，若“帧载荷”(BEACON帧)或“物理块体”(SOF帧)数据完全反转则认为测试成功；

s)重复g-h，直到60s超时；

t)接收机在持续时间内收到反转报文，用例成功；

TMI9报文解析测试

a)待测STA模块放置于性能/协议2号仓1号位置；

b)所有设备下电；

c)接收机上电，设置接收机接收频段(2.5-5.7MHz、2-12MHz、0.7-3MHz)；

d)发射机上电，设置发射机频段为环境频段；

e)STA上电；

f)在环境频段的所有SNID上发送进入回环测试模式报文，持续发送10s；

g)循环发送TMI为4的回环测试帧，间隔1s发送一次；

h)接收机等待回环测试帧，若“帧载荷”(BEACON帧)或“物理块体”(SOF帧)数据完全反转则认为测试成功；

i)重复g-h，直到60s超时；

j)接收机在持续时间内收到反转报文，用例成功；

数据链路层协议一致性测试方法包括：

如图7所示，STA一级站点入网测试

a)待测STA模块放置于性能/协议2号仓1号位置；

b)所有设备下电；

c)接收机上电，设置接收机频段为指定频段(可配，测试频段)；

d)发射机上电，设置发射机频段为指定频段，上位机和发射机模拟标准CCO设备；

e)设置标准设备白名单(STA地址)；

f)STA上电；

g)标准设备发送信标，等待STA入网，持续时间60s(可配，组网时限)；

h)接收机在持续时间内收到STA的合法关联请求，用例成功；

如图8所示，STA发送发现列表测试

a)待测STA模块放置于性能/协议2号仓1号位置；

b)所有设备下电；

c)接收机上电，设置接收机频段为指定频段(可配，测试频段)；

d)发射机上电，设置发射机频段为指定频段，上位机和发射机模拟标准CCO设备；

e)设置标准设备白名单(STA地址)；

f)STA上电；

g)标准设备发送信标，等待STA组网成功；

h)等待STA发送的发现列表报文，等待300s(可配，等待发现列表时间)；

i)接收机在持续时间内收到合法的STA发送列表报文，用例成功；

如图9所示，STA离线指示测试

a)待测STA模块放置于性能/协议2号仓1号位置；

b)所有设备下电；

c)接收机上电，设置接收机频段为指定频段(可配，测试频段)；

d)发射机上电，设置发射机频段为指定频段，上位机和发射机模拟标准CCO设备；

e)设置标准设备白名单(STA地址)；

f)STA上电；

g)标准设备发送信标，上位机循环查询topo，等待STA组网成功(可配，组网时限)；

h)标准设备发送离线指示报文；

i)标准设备发送中央信标，等待STA重新入网的关联请求报文，等待300s(可配，

等待离线指示时间)；

如图10所示，STA相线识别测试

k)待测STA模块放置于性能/协议2号仓1号位置；

l)所有设备下电；

m)接收机上电，设置接收机频段为指定频段(可配，测试频段)；

n)发射机上电，设置发射机频段为指定频段，上位机和发射机模拟标准CCO设备；

o)设置标准设备白名单(STA地址)；

p)STA上电；

q)标准设备发送信标，上位机循环查询topo，等待STA组网成功(可配，组网时限)；r)标准设备发送NTB采集报文；

s)等待STA的发送的过零NTB上报报文，等待300s(可配，等待STA相线识别报文时间)；

t)接收机在持续时间内收到STA合法的过零NTB上报报文，用例成功。

如图11所示，CCO通过代理组网测试

a)待测CCO模块放置于性能/协议1号仓1号位置；

b)所有设备下电；

c)接收机上电，设置接收机频段为指定频段(可配，测试频段)；

d)CCO上电，设置主节点地址(可配，主节点地址)，白名单(STA1-2地址)；

e)发射机上电，设置发射机频段为指定频段(可配，测试频段)，上位机和发射机模拟标准STA设备；

f)标准STA在收到合法中央信标后，模拟STA1发送关联请求，未收到关联指示/关联汇总指示时间，间隔2s循环发送，直到总组网时间到期(可配，组网时限)；

g)模拟PCO转发STA2站点的关联请求，未收到关联回复时，间隔2s循环发送，循环时长300s(可配，组网时限)；

h)接收机在持续时间内收到CCO的中央信标(一级站点入网后)、关联指示/关联汇总指示、中央信标(二级站点入网后)，用例成功。

如图12所示，CCO组网测试

h)待测CCO模块放置于性能/协议1号仓1号位置；

i)所有设备下电；

j)接收机上电，设置接收机频段为指定频段(可配，测试频段)；

k)CCO上电，设置主节点地址(可配，主节点地址)，白名单(STA地址)；

l)发射机上电，设置发射机频段为指定频段(可配，测试频段)，上位机和发射机模拟标准STA设备；

m)标准STA在收到合法中央信标后，发送关联请求报文，循环发送60s(可配，组网时限)；

n)接收机在持续时间内收到CCO合法的中央信标(站点未入网)、关联指示报文或关联汇总指示报文、中央信标(一级站点入网后)，用例成功。

如图13所示，CCO发现代理变更测试

a)待测CCO模块放置于性能/协议1号仓1号位置；

b)所有设备下电；

c)接收机上电，设置接收机频段为指定频段(可配，测试频段)；

d)CCO上电，设置主节点地址(可配，主节点地址)，白名单(STA1-2地址)；

e)发射机上电，设置发射机频段为指定频段(可配，测试频段)，上位机和发射机模拟标准STA设备；

f)标准STA在收到合法中央信标后，模拟STA1发送关联请求，未收到关联指示/关联汇总指示时，间隔2s循环发送，直到总时间到期(可配，变更时限)；

g)模拟PCO转发STA2站点的关联请求，未收到关联回复时，间隔2s循环发送，直到总时间到期(可配，变更时限)；

h)模拟STA2发送代理变更请求；

i)等待代理变更回复/代理变更回复(位图版)报文，变更时长300s(可配，变更时限)；

j)接收机在持续时间内收到CCO的代理变更回复/代理变更回复(位图版)报文，用例成功。

如图14所示，CCO控制站点离线测试

k)待测CCO模块放置于性能/协议1号仓1号位置；

l)所有设备下电；

m)接收机上电，设置接收机频段为指定频段(可配，测试频段)；

n)CCO上电，设置主节点地址(可配，主节点地址)，白名单(STA地址)；

o)发射机上电，设置发射机频段为指定频段(可配，测试频段)，上位机和发射机模拟标准STA设备；

p)标准STA在收到合法中央信标后，模拟STA1发送关联请求，未收到关联指示/关联汇总指示时，间隔2s循环发送，等待时长300s(可配，组网时限)；

q)循环查询CC0 topo，查看是否形成topo，循环时长300s(可配，组网时限)；

r)删除CCO中STA档案；

s)等待CCO发出延迟离线指示报文，等待时长300s(可配，离线等待)；

t)接收机在持续时间内收到CCO的延迟离线指示报文，用例成功。

如图15所示，CCO SNID协商测试

a)待测CCO模块放置于性能/协议1号仓1号位置；

b)所有设备下电；

c)接收机上电，设置接收机频段为指定频段(可配，测试频段)；

d)CCO上电；

e)接收机侦听网络中的网间协调帧，侦听时间60s(可配，等待时间)；

f)接收机侦在持续时间内收到CCO的网间协调报文，用例成功。

如图16所示，CCO发送发现列表测试

i)待测CCO模块放置于性能/协议1号仓1号位置；

j)所有设备下电；

k)接收机上电，设置接收机频段为指定频段(可配，测试频段)；

l)CCO上电，设置主节点地址(可配，主节点地址)，白名单(STA地址)；

m)发射机上电，设置发射机频段为指定频段(可配，测试频段)，上位机和发射机模拟标准STA设备；

n)标准STA在收到合法中央信标后，模拟STA发送关联请求，未收到关联指示/关联汇总指示时，间隔2s循环发送，直到时间到期(可配，等待发现列表时间)；

o)等待CCO发出的发现列表报文，等待时长300s(可配，等待发现列表时间)；

p)接收机在持续时间内收到CCO的发现列表报文，用例成功；

如图17所示，CCO频段切换兼容性测试

a)待测CCO模块放置于性能/协议1号仓1号位置；标准STA模块放置于性能/协议2号仓2号位置；

b)STA上电，虚拟表回复表地址；

c)切换标准STA频段；

d)被测CCO上电；

e)设置主节点地址，清空档案，导入表档案；

f)等待表档案生效；

g)激活从节点主动注册，等待组网完成；

h)若成功组网，用例成功；

如图18所示，STA频段切换兼容性测试

m)待测STA模块放置于性能/协议2号仓1号位置；

n)STA上电，虚拟表回复表地址；

o)标准CCO(发射机)上电；

p)切换频段CCO频段为1；

q)设置主节点地址，清空档案，导入表档案；

r)等待表档案生效；

s)激活从节点主动注册，等待组网完成；

t)切换频段CCO频段为2；

u)设置主节点地址，清空档案，导入表档案；

v)等待表档案生效；

w)激活从节点主动注册，等待组网完成；

x)若成功组网，用例成功。

如图5所示，多厂家互操作性测试方法是，将一个所述测试模块箱与一个隔离衰减装置连接，组成一个测试组，将不同的测试组之间串联，形成至少一个大组，不同的大组之间通过隔离衰减装置进行串联，形成大组组合，USN、阻抗测试装置、噪声监测装置分别以支路方式接入测试组和/或大组之间的连接主路上，其中互操作性测试环境要求如下：

同一隔离电源下的规模环境，可接入多个网关模块，支持测试单网络或多网络测试项；

支持单网络、多网络的终端档案配置；

电力线上加衰减器，保证可以支持任意层级物理环境的配置；

全网环境中，网关模块为被测试模块，终端端子节点模块是标准模块和被测模块混装。

实施例3

本实施例将说明总服务器，用于与各子服务器通讯，对于各子系统的测试数据进行整体分析及评价方法包括如下步骤：

如实施例1，图1所示，S1对所要测试的地理区域进行划分，配置好基于电表、终端的低压电力线宽带载波通讯的智能互通互测系统；

S2如实施例1构建第一至第三子图；其中所述第一子图、第二子图对于所在子区域内部互通而封闭独立，而第三子图则对于各子区域之间全互通。

S3基于地理区域子图结构构建测试结果异常监测模型；

S4利用所述监测模型和收集的实时测试项目数据，实时判断测试结果的异常，具体包括根据各节点传递的工作频段数据、功率谱密度数据；物理层协议一致性测试、数据链路层协议一致性测试、多厂家互操作性测试结果，利用HGMHAM模型分析引起疑似异常或异常的可能的子区域内的待测模块以及子区域内的用户。

其中，所述监测模型构建方法如下：

S3-1建立互通互测异构信息网络模型；

S3-2分别针对第一、第二、第三子图中选取语义路径并寻找地理区域内部各类节点的邻居节点；

S3-3构建基于图神经网络的互通互测异常检测的“基于异构图的多层次注意机制”的识别模型HGMHAM(Heterogeneous Graph based Multi Hierarchical AttentionMechanism)；

仍然以子区域1为例，其中S3-1包括：

S3-1-1以节点，包括第一至第三节点，之间的电力线作为构建节点之间联系的边，形成异构图HG＝{V，E，X}，其中V为节点，对于子区域内部包括的表示每一类子系统第一节点An及其用户U1(如图1的小区1-小区x)，对于子区域内部第一子图形成的第二节点Bn、子服务器sn及其用户U2，以及对于地理区域的第三节点Cn及其用户U3，E为节点之间的关系集，X为信息矩阵，表示节点工作频段数据、功率谱密度数据表示的检测数据，或所述测试结果是否异常的信息,n对于An表示各子系统编号，n∈[1，5],对于Bn,sn表示子区域内，第二节点的编号,对于Cn表示第三节点的编号。

具体而言，对于子区域1，用户U1对于不同的小区可表示为U11...U1x(图1未示出)，对于子区域2-X以此类推，用户U2＝U21,对于子区域2-X则用户U2分别＝U21、U22、U23...U2X,而地理区域作为正体已购用户以U3表示。

S3-1-2设置三组语义路径An-U1-An,U1-Ap-...-Ap-U1,Bn-U2-Bn,U2-sn-Bp-Bq-sn-U2，Cn-U3-Cn,U3-S-Cp-Cq-S-U3作为注意力机制的建立使用的路径类型，其中

Ap-...-Ap表示用户所在的第一子图中路径上存在的第一节点之间连续的路径，表示的是检测项目的可逆顺序，相当于按照既定顺序检测了两遍。具体在图1中小区1为D1-E1-F1-G1-H1可逆测试顺序，则此时A＝D，p＝1；小区x为Fx-Gx-Hx-Dx-Ex可逆测试顺序，则此A＝F,p＝x。则对于子区域1U1-Ap-...-Ap-U1类型完整路径而言，小区1为U11-D1-E1-F1-G1-H1-H1-G1-F1-E1-D1-U11，小区2则为U1x-Fx-Gx-Hx-Dx-Ex-Ex-Dx-Hx-Gx-Fx-U1x。

sn-Bp-...-Bq-sn表示子区域1内用户所在的第二子图中第二节点所经历的路径，表示的是各第一子图与对应子服务器sn之间的检测指令，以及所述检测数据或所述检测结果传递的双向通讯路径，其节点顺序Bp-...-Bq表示的是子服务器对于检测指令发送的顺序。具体在图1子区域1中，仅以G1、Gx以及H1、Hx为第一子图代表来说明。该类型路径表示为s1-Bp-Bq-s1，s1到G1、Gx以及H1、Hx位测试指令发送方向，反向为(检测)数据/检测结果传输方向。因此路径s1-Bp-Bq-s1的含义是s1发出测试指令，先利用子系统G1、Gx作测试，再利用系统H1、Hx作测试,最后检测结果反馈到s1中，因此完整路径U2-sn-Bp-Bq-sn-U2对于子区域1等价于U21-s1-Bp-Bq-s1-U21，表示子区域1用户U21利用子服务器s1发出测试指令，先利用子系统G1、Gx作测试，再利用系统H1、Hx作测试,最后检测结果反馈到s1中，从而用户U21获取到检测结果的数据，用于后续建模。

类比分析，第三组路径中路径类型S-Cp-...-Cq-S表示地理区域内用户所在第三子图中，第三节点所经历的路径，表示的是各第二子图与对应总服务器之间的检测指令S以及所述检测数据或所述检测结果传递的双向的通讯路径，其节点顺序Cp-...-Cq表示的是总服务器对于检测指令发送的顺序，所包含的检测数据或所述检测结果包括了各子区域之间及各子区域内部的互通互测获取的检测数据或检测结果，由此三组路径构成的六类异质路径子图形成了互通互测异构信息网络模型。具体再次参考图1，该类型路径表示为Cp-Cq，即总服务器先后向子区域3和子区域X发送检测指令，最后检测结果反馈到S中,因此完整路径U3-S-Cp-Cq-S-U3表示地理区域用户U3利用总服务器S发出测试指令，先后向子服务器3和子服务器X作发出测试指令，子服务器3和X分别按照上述的测试方法，例如以再以U2-sn-Bp-Bq-sn-U2为例，完成U23-s3-Bp-Bq-s3-U23，U2X-sX-Bp-Bq-sX-U2路径的测试项目，例如子区域3和X中G和H子系统对应的测试项目，最后检测结果反馈到s3和sX中，回传给S，从而用户U3获取到检测结果的数据，用于后续建模。

其中，由每隔规定的时段内每7天进行所述检测数据的检测获取、以及测试项目的测试及其测试结果的获取，并将检测数据和测试结果作为建模数据，将利用所有建模数据划分为的训练集、验证集、以及测试集，三者比例为3:1:2，作为建模用数据集。

所述规定的时段为上午9:00-11:00，下午2:00-4:00，晚间7:00-9:00。

S3-2具体包括：

S3-2-1选取三组路径中的邻居，包括所形成属性异构信息网络中的给定用户U1,U2，U3，或给定的An,Bn，以及Cn,将基于路径采样的邻居定义为所给定的三组路径下的聚合邻居集；如上述所举，路径U11-D1-E1-F1-G1-H1-H1-G1-F1-E1-D1-U11、U1x-Fx-Gx-Hx-Dx-Ex-Ex-Dx-Hx-Gx-Fx-U1x、U21-s1-Bp-Bq-s1-U21、U23-s3-Bp-Bq-s3-U23，U2X-sX-Bp-Bq-sX-U2中U11-D1、U1x-Fx、U21-s1、U23-s3、U2X-sX互为邻居节点。则对于U1来说邻居至少有D1、Fx、U2来说邻居至少有s1、s3、sX。对于An,Bn，Cn使用路径An-U1-An Bn-U2-Bn、Cn-U3-Cn来分析邻居。如图1所示，不同子区域之间互通互测，子区域内部互通互测，An,Bn，Cn各有多个用户邻居。

S3-2-2根据各类子图，分别将三组路径分别分成多个不同的路径子图，个数与每一种路径中路径数一致。

S3-3具体包括S3-3-1节点聚合、S3-3-2路径聚合、以及S3-3-3子图聚合。

如图19所示，仍然以子区域1为例，在其中节点聚合包括利用节点注意力机制计算对于待研究的用户，或第一、第二节点各邻居节点的重要性，并进行归一化处理形成第一归一化系数，利用所述归一化系数，将待研究的所述第一或第二节点的向量表示成线性函数，并采用激活函数激活，形成该待研究节点的节点聚合表示，最后重复多次上述计算和激活过程后将各次节点聚合表示进行拼接形成，每一种路径类型下的该研究的节点的各拼接形式表示。

所述路径聚合包括将路径子图中各类型路径对应的各研究节点的拼接形式表示进行线性组合，将组合结果代入tanh函数计算，并再次针对路径子图中所有各研究节点对应tanh函数计算结果进行线性组合，形成路径级别的重要性，再对所述路径级别的重要性同样归一化处理形成第二归一化系数，然后根据归一化结果，利用路径注意力机制得到每一路径表示，将每一路径表示与归一化结果线性组合，形成路径聚合表示；重复上述步骤，对所有路径子图形成相应的多个路径聚合表示。

子图聚合包括将各路径聚合表示进行线性组合，将组合结果代入tanh函数计算，并再次针对其他路径子图中所有对应tanh函数计算结果进行线性组合，形成子图级别的重要性，再对所述子图级别的重要性同样归一化处理形成第三归一化系数，然后根据归一化结果，利用子图注意力机制得到每一子图表示，最后将每一子图表示和归一化结果进行线性组合得到子网或组网的表示P，将P与训练集中检测数据或测试结果1表示正常，0.5表示异常，相乘，作为输入多层感知模型进行训练，采用验证集验证准确率，计算交叉熵函数，对输入多层感知模型以及表示P进行优化，得到HGMHAM模型和优化的表示P’。

分别各规定的时段内的训练集训练模型，获得模型集{HGMHAM11、HGMHAM21、HGMHAM31、HGMHAM12、HGMHAM22、HGMHAM32}，分别表示适合上午9:00-11:00，下午2:00-4:00，晚间7:00-9:00测试集的在第一子图和第二子图中的模型。

S4具体包括：获取各规定的时段内的测试集，或者实时采集的检测数据或测试结果1表示正常，0.5表示异常，乘以P’代入模型集{HGMHAM11、HGMHAM21、HGMHAM31、HGMHAM12、HGMHAM22、HGMHAM32}相应的模型，获得异常的概率，当概率位于65％-80％认定疑似异常，当概率超过80％则认定为异常，除此之外认定为正常。

实施例4

本实施例利用实施例1-4所述的系统实现基于电表、终端的低压电力线宽带载波通讯的智能互通互测方法，其具体如图20所示，包括如下步骤：

P1搭建基于电表、终端的低压电力线宽带载波通讯的智能互通互测系统，对系统进行调试，确认各子系统能够正常运行；

P2启动所述系统中各自系统，每隔规定的时段内每1-30天进行采集检测数据或测试结果，形成历史数据集，将历史数据集划分为训练集、验证集、以及测试集，三者比例为2-5:1-2:5-2，作为建模用数据集，所述规定的时段为上午9:00-11:00，下午2:00-4:00，晚间7:00-9:00；

P3构建监测模型；

P4利用测试集或实时采集检测数据或测试结果代入监测模型获取各级子图互通互测的异常情况以及评价，从而获知异常所自的第一至第三子图，以及具体的用户。

具体地，P3构建模型过程一如实施例3中描述的S3-1-S3-3及其各分步步骤。

Claims (9)

1.基于电表、终端的低压电力线宽带载波通讯的智能互通互测系统，其包括至少一套的如下各子系统:性能测试子系统，通信速率测试子系统，物理层协议一致性测试子系统，数据链路层协议一致性测试子系统，多厂家互操作性测试子系统，以及测试服务器；

其中，所述性能测试子系统包括至少一个标准网关、至少一个标准终端、至少一个PLC信号耦合器、至少一个频谱分析仪，用于工作频段测试和功率谱密度测试；

通信速率测试子系统包括1:1配置的标准通信模块和被测通信模块，以及测试主机PC，所述标准通信模块和被测通信模块之间通过电力线以及连接所述电力线的隔离电源而连通；

物理层协议一致性测试子系统包括上机位软件,相通讯的CCO模块和发射机,相互连接的接收机与单向STA、三相STA、标准STA，上机位软件通过串口与CCO模块通讯，通过第一网口与发射机通讯，通过第二网口与接收机通讯；

数据链路层协议一致性测试子系统包括软件运行平台，以及根据不同测试项目而接入数据链路层协议一致性测试子系统的透明转发设备，待测STA模块或待测CCO模块，或者，标准STA模块和待测CCO模块，其中所述软件运行平台控制所述透明转发设备，待测STA模块或待测CCO模块的电力通断，或者所述软件运行平台控制标准STA模块和待测CCO模块的电力通断，所述软件运行平台与所述透明转发设备和所述待测STA模块之间通讯；

所述多厂家互操作性测试子系统包括至少一个测试模块箱，与每一个所述测试模块箱连接的至少一个隔离衰减装置，以及USN、阻抗测试装置、噪声监测装置，不同测试模块箱之间通过所述至少一个隔离衰减装置互联。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，其中，工作频段测试方法是，标准网关与标准终端之间正常召测，通过PLC信号耦合器将信号送到频谱分析仪，分辨率带宽为10kHz，读取频谱仪鞍形波-60dBm上升延与下降延之间的频带作为预定工作频带，被测对象为载波主节点时，耦合器L1、L2接入主节点端A、B位置，被测对象为载波从节点时，耦合器L1、L2接入从节点端C、D位置；

功率谱密度测试方法是，标准网关集中器与标准终端电表之间正常召测，通过PLC信号耦合信号到频谱分析仪，分辨率带宽10kHz，分别读取工作频带范围内与范围外幅度最高点的功率谱密度；被测对象为载波主节点时，耦合器L1、L2接入主节点端A、B位置，被测对象为载波从节点时，耦合器L1、L2接入从节点端C、D位置；

通信速率测试方法是，隔离电源供电，标准通信模块和被测通信模块1:1配置，在工装上正常上电工作，通过电力线可通信，测试主机PC启动标准通信模块和被测通信模块进入测试通信速率模式，标准通信模块按照每帧大小分别为512字节、1k字节自动发送，被测通信模块收到完整包自动回传；标准通信模块收到被测通信模块回帧后，判断与发送帧一致后，立即发送下一帧，以此类推，连续测试1000帧；标准通信模块根据回帧间隔，计算测试时间内的平均速率；速率评价时，去除标准及待测通信模块到主机PC间的通信时延，考虑待测通信模块接收及处理载波报文的延时，去除载波链路层报文的承载效率，反映应用层报文长度在载波发送接收信道上的实际通信速率；

物理层协议一致性测试方法是，上机位软件通过串口，第一网口，第二网口分别连接1号仓中的CCO模块、发射机、以及2号仓中的接收机，其中包括如下测试项目的方法，

TMI4报文解析测试

u)待测STA模块放置于性能/协议2号仓1号位置；

v)所有设备下电；

w)接收机上电，设置接收机接收频段，2.5-5.7MHz、2-12MHz、0.7-3MHz；

x)发射机上电，设置发射机频段为环境频段；

y)STA上电；

z)在环境频段的所有SNID上发送进入回环测试模式报文，持续发送10s；

aa)循环发送TMI为4的回环测试帧，间隔1s发送一次；

ab)接收机等待回环测试帧，若“帧载荷”(BEACON帧)或“物理块体”(SOF帧)数据完全反转则认为测试成功；

ac)重复g-h，直到60s超时；

ad)接收机在持续时间内收到反转报文，用例成功；

TMI9报文解析测试

a)待测STA模块放置于性能/协议2号仓1号位置；

b)所有设备下电；

c)接收机上电，设置接收机接收频段2.5-5.7MHz、2-12MHz、0.7-3MHz；

d)发射机上电，设置发射机频段为环境频段；

e)STA上电；

f)在环境频段的所有SNID上发送进入回环测试模式报文，持续发送10s；

g)循环发送TMI为4的回环测试帧，间隔1s发送一次；

h)接收机等待回环测试帧，若“帧载荷”(BEACON帧)或“物理块体”(SOF帧)数据完全反转则认为测试成功；

i)重复g-h，直到60s超时；

j)接收机在持续时间内收到反转报文，用例成功；

数据链路层协议一致性测试方法包括：

STA一级站点入网测试

a)待测STA模块放置于性能/协议2号仓1号位置；

b)所有设备下电；

c)接收机上电，设置接收机频段为可配指定频段，即测试频段；

d)发射机上电，设置发射机频段为指定频段，上位机和发射机模拟标准CCO设备；

e)设置标准设备白名单，含STA地址；

f)STA上电；

g)标准设备发送信标，等待STA入网，可配持续时间60s，即组网时限；

h)接收机在持续时间内收到STA的合法关联请求，用例成功；

STA发送发现列表测试

a)待测STA模块放置于性能/协议2号仓1号位置；

b)所有设备下电；

c)接收机上电，设置接收机频段为可配指定频段，即测试频段；

d)发射机上电，设置发射机频段为指定频段，上位机和发射机模拟标准CCO设备；

e)设置标准设备白名单，含STA地址；

f)STA上电；

g)标准设备发送信标，等待STA组网成功；

h)等待STA发送的发现列表报文，可配等待时间300s，即等待发现列表时间；

i)接收机在持续时间内收到合法的STA发送列表报文，用例成功；

STA离线指示测试

a)待测STA模块放置于性能/协议2号仓1号位置；

b)所有设备下电；

c)接收机上电，设置接收机频段为可配指定频段，即测试频段；

d)发射机上电，设置发射机频段为指定频段，上位机和发射机模拟标准CCO设备；

e)设置标准设备白名单(STA地址)；

f)STA上电；

g)标准设备发送信标，上位机循环查询topo，等待STA组网成功(可配，组网时限)；

h)标准设备发送离线指示报文；

i)标准设备发送中央信标，等待STA重新入网的关联请求报文，可配等待300s时间，

即等待离线指示时间)；

STA相线识别测试

a)待测STA模块放置于性能/协议2号仓1号位置；

b所有设备下电；

c)接收机上电，设置接收机频段为可配指定频段，测试频段；

d)发射机上电，设置发射机频段为指定频段，上位机和发射机模拟标准CCO设备；

e)设置标准设备白名单(STA地址)；

f)STA上电；

g)标准设备发送信标，上位机循环查询topo，等待STA组网成功的可配组网时限；

h)标准设备发送NTB采集报文；

i)等待STA的发送的过零NTB上报报文，等待可配STA相线识别报文时间300s；

j)接收机在持续时间内收到STA合法的过零NTB上报报文，用例成功；

CCO通过代理组网测试

a)待测CCO模块放置于性能/协议1号仓1号位置；

b)所有设备下电；

c)接收机上电，设置接收机频段为可配指定频段，即测试频段；

dCCO上电，设置可配主节点地址，白名单，含STA1-2地址；

e)发射机上电，设置发射机频段为可配指定频段，即测试频段，上位机和发射机模拟标准STA设备；

f)标准STA在收到合法中央信标后，模拟STA1发送关联请求，未收到关联指示/关联汇总指示时间，间隔2s循环发送，直到可配总组网时间到期，即组网时限；

g)模拟PCO转发STA2站点的关联请求，未收到关联回复时，间隔2s循环发送，循环时长300s(可配，组网时限)；

h)接收机在持续时间内收到CCO的中央信标，即一级站点入网后、关联指示/关联汇总指示、中央信标，即二级站点入网后，用例成功；

CCO组网测试

o)待测CCO模块放置于性能/协议1号仓1号位置；

p)所有设备下电；

q)接收机上电，设置接收机频段为可配指定频段，即测试频段；

r)CCO上电，设置可配主节点地址，白名单，含STA1地址；

s)发射机上电，设置发射机频段为可配指定频段，即测试频段，上位机和发射机模拟标准STA设备；

t)标准STA在收到合法中央信标后，发送关联请求报文，循环发送可配组网时限60s；

u)接收机在持续时间内收到CCO合法的中央信标，即站点未入网、关联指示报文或关联汇总指示报文、中央信标，即一级站点入网后，用例成功；

CCO发现代理变更测试

a)待测CCO模块放置于性能/协议1号仓1号位置；

b)所有设备下电；

c)接收机上电，设置接收机频段为可配指定频段，即测试频段；

d)CCO上电，设置可配主节点地址，白名单，含STA1-2地址；

e)发射机上电，设置发射机频段为可配指定频段，即测试频段，上位机和发射机模拟标准STA设备；

f)标准STA在收到合法中央信标后，模拟STA1发送关联请求，未收到关联指示/关联汇总指示时，间隔2s循环发送，直到可配总时间到期，即变更时限；

g)模拟PCO转发STA2站点的关联请求，未收到关联回复时，间隔2s循环发送，直到可配总时间到期，即变更时限；

h)模拟STA2发送代理变更请求；

i)等待代理变更回复/代理变更回复位图版报文，可配变更时长，即变更时限300s；j)接收机在持续时间内收到CCO的代理变更回复/代理变更回复位图版报文，用例成功；

CCO控制站点离线测试

u)待测CCO模块放置于性能/协议1号仓1号位置；

v)所有设备下电；

w)接收机上电，设置接收机频段为可配指定频段，即测试频段；

x)CCO上电，设置可配主节点地址，白名单，含STA地址；

y)发射机上电，设置发射机频段为可配指定频段，即测试频段，上位机和发射机模拟标准STA设备；

z)标准STA在收到合法中央信标后，模拟STA1发送关联请求，未收到关联指示/关联汇总指示时，间隔2s循环发送，等待可配时长，即组网时限300s；

aa)循环查询CC0topo，查看是否形成topo，可配循环时长，即组网时限300s；

ab)删除CCO中STA档案；

ac)等待CCO发出延迟离线指示报文，等待可配时长，即离线等待300s；

ad)接收机在持续时间内收到CCO的延迟离线指示报文，用例成功；

CCOSNID协商测试

a)待测CCO模块放置于性能/协议1号仓1号位置；

b)所有设备下电；

c)接收机上电，设置接收机频段为可配指定频段，即测试频段；

d)CCO上电；

e)接收机侦听网络中的网间协调帧，可配侦听时间，即等待时间60s；

f)接收机侦在持续时间内收到CCO的网间协调报文，用例成功；

CCO发送发现列表测试

q)待测CCO模块放置于性能/协议1号仓1号位置；

r)所有设备下电；

s)接收机上电，设置接收机频段为可配指定频段，即测试频段；

t)CCO上电，设置可配主节点地址，主节点地址，白名单，含STA地址；

u)发射机上电，设置发射机频段为可配指定频段，即测试频段，上位机和发射机模拟标准STA设备；

v)标准STA在收到合法中央信标后，模拟STA发送关联请求，未收到关联指示/关联汇总指示时，间隔2s循环发送，直到可配时间，即等待发现列表时间到期；

w)等待CCO发出的发现列表报文，等待可配时长，等待发现列表时间300s；

x)接收机在持续时间内收到CCO的发现列表报文，用例成功；

CCO频段切换兼容性测试

a)待测CCO模块放置于性能/协议1号仓1号位置；标准STA模块放置于性能/协议2号仓2号位置；

b)STA上电，虚拟表回复表地址；

c)切换标准STA频段；

d)被测CCO上电；

e)设置主节点地址，清空档案，导入表档案；

f)等待表档案生效；

g)激活从节点主动注册，等待组网完成；

h)若成功组网，用例成功；

STA频段切换兼容性测试

y)待测STA模块放置于性能/协议2号仓1号位置；

z)STA上电，虚拟表回复表地址；

aa)标准CCO(发射机)上电；

ab)切换频段CCO频段为1；

ac)设置主节点地址，清空档案，导入表档案；

ad)等待表档案生效；

ae)激活从节点主动注册，等待组网完成；

af)切换频段CCO频段为2；

ag)设置主节点地址，清空档案，导入表档案；

ah)等待表档案生效；

ai)激活从节点主动注册，等待组网完成；

aj)若成功组网，用例成功；

多厂家互操作性测试方法是，将一个所述测试模块箱与一个隔离衰减装置连接，组成一个测试组，将不同的测试组之间串联，形成至少一个大组，不同的大组之间通过隔离衰减装置进行串联，形成大组组合，USN、阻抗测试装置、噪声监测装置分别以支路方式接入测试组和/或大组之间的连接主路上，其中互操作性测试环境要求如下：

同一隔离电源下的规模环境，可接入多个网关模块，支持测试单网络或多网络测试项；

支持单网络、多网络的终端档案配置；

电力线上加衰减器，保证可以支持任意层级物理环境的配置；

全网环境中，网关模块为被测试模块，终端端子节点模块是标准模块和被测模块混装。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述测试服务器包括多个测试子服务器，用于接入各子系统中，将测试的数据进行处理分析，形成测试报告，还包括总服务器，用于与各子服务器通讯，对于各子系统的测试数据进行整体分析及评价。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述整体分析及评价的方法包括如下步骤：S1对所要测试的地理区域进行划分，形成至少一个子区域，为每一个子区域中配备至少一套各子系统，并为每个子区域配置一个子服务器，为地理区域配置一个总服务器；

S2将每一测试类型对应的子系统作为第一节点，构建一个第一子图；对于一个子区域中所有的所述第一子图与子服务器作为第二节点，在第二节点之间构建一个第二子图；将子区域中的第二子图和总服务器视作第三节点，针对不同子区域之间的所有第二子图与总服务器建立第三节点之间的第三子图，第一、第二、第三子图构成了地理区域同质图结构；其中所述第一子图、第二子图对于所在子区域内部互通而封闭独立，而第三子图则对于各子区域之间全互通；

S3基于地理区域子图结构构建测试结果异常监测模型；

S4利用所述监测模型和收集的实时测试项目数据，实时判断测试结果的异常，具体包括根据各节点传递的工作频段数据、功率谱密度数据；物理层协议一致性测试、数据链路层协议一致性测试、多厂家互操作性测试结果，利用HGMHAM模型分析引起疑似异常或异常的可能的子区域内的待测模块以及子区域内的用户。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，其中，所述监测模型构建方法如下：S3-1建立互通互测异构信息网络模型；

S3-2分别针对第一、第二、第三子图中选取语义路径并寻找地理区域内部各类节点的邻居节点；

S3-3构建基于图神经网络的互通互测异常检测的“基于异构图的多层次注意机制”的识别模型HGMHAM(HeterogeneousGraphbasedMultiHierarchicalAttentionMechanism)；

其中S3-1包括：

S3-1-1以节点之间的电力线作为构建节点之间联系的边，形成异构图HG＝{V，E，X}，其中V为节点，对于子区域内部包括的表示每一类子系统第一节点An及其用户U1，第一子图形成的第二节点Bn、子服务器sn及其用户U2，以及对于地理区域的第二子图形成的第三节点Cn及其用户U3，E为节点之间的关系集，X为信息矩阵，表示节点工作频段数据、功率谱密度数据表示的检测数据，或所述测试结果是否异常的信息,n对于An表示各子系统编号，n∈[1，5],对于Bn,sn表示子区域内，第二节点的编号,对于Cn表示第三节点的编号；

S3-1-2设置三组语义路径An-U1-An,U1-Ap-...-Ap-U1,Bn-U2-Bn,U2-sn-Bp-...-Bq-sn-U2，Cn-U3-Cn,U3-S-Cp-...-Cq-S-U3作为注意力机制的建立使用的路径类型，其中Ap-...-Ap表示用户所在的第一子图中路径上存在的第一节点之间连续的路径，表示的是检测项目的可逆顺序；sn-Bp-...-Bq-sn表示一个子区域内用户所在的第二子图中第二节点所经历的路径，表示的是各第一子图与对应子服务器sn之间的检测指令，以及所述检测数据或所述检测结果传递的双向通讯路径，其节点顺序Bp-...-Bq表示的是子服务器对于检测指令发送的顺序；S-Cp-...-Cq-S表示地理区域内用户所在第三子图中，第三节点所经历的路径，表示的是各第二子图与对应总服务器之间的检测指令S以及所述检测数据或所述检测结果传递的双向的通讯路径，其节点顺序Cp-...-Cq表示的是总服务器对于检测指令发送的顺序，所包含的检测数据或所述检测结果包括了各子区域之间及各子区域内部的互通互测获取的检测数据或检测结果，由此三组路径构成的六类异质路径子图形成了互通互测异构信息网络模型，其中

由每隔规定的时段内每1-30天进行所述检测数据的检测获取、以及测试项目的测试及其测试结果的获取，并将检测数据和测试结果作为建模数据，将利用所有建模数据划分为的训练集、验证集、以及测试集，三者比例为2-5:1-2:5-2，作为建模用数据集；

S3-2具体包括：

S3-2-1选取三组路径中的邻居，包括所形成属性异构信息网络中的给定用户U1,U2，U3，或给定的An,Bn，以及Cn,将基于路径采样的邻居定义为所给定的三组路径下的聚合邻居集；S3-2-2根据各类子图，分别将三组路径分别分成多个不同的路径子图，个数与每一种路径中路径数一致；

S3-3具体包括S3-3-1节点聚合、S3-3-2路径聚合、以及S3-3-3子图聚合；

其中节点聚合包括利用节点注意力机制计算对于待研究的用户，或第一、第二、第三节点中各邻居节点的重要性，并进行归一化处理形成第一归一化系数，利用所述归一化系数，将待研究的所述第一或第二节点的向量表示成线性函数，并采用激活函数激活，形成该待研究节点的节点聚合表示，最后重复多次上述计算和激活过程后将各次节点聚合表示进行拼接形成，每一种路径类型下的该研究的节点的各拼接形式表示；

所述路径聚合包括将路径子图中各类型路径对应的各研究节点的拼接形式表示进行线性组合，将组合结果代入tanh函数计算，并再次针对路径子图中所有各研究节点对应tanh函数计算结果进行线性组合，形成路径级别的重要性，再对所述路径级别的重要性同样归一化处理形成第二归一化系数，然后根据归一化结果，利用路径注意力机制得到每一路径表示，将每一路径表示与归一化结果线性组合，形成路径聚合表示；重复上述步骤，对所有路径子图形成相应的多个路径聚合表示；

子图聚合包括将各路径聚合表示进行线性组合，将组合结果代入tanh函数计算，并再次针对其他路径子图中所有对应tanh函数计算结果进行线性组合，形成子图级别的重要性，再对所述子图级别的重要性同样归一化处理形成第三归一化系数，然后根据归一化结果，利用子图注意力机制得到每一子图表示，最后将每一子图表示和归一化结果进行线性组合得到子网或组网的表示P，将P与训练集中检测数据或测试结果1表示正常，0.5表示异常，相乘，作为输入多层感知模型进行训练，采用验证集验证准确率，计算交叉熵函数，对输入多层感知模型以及表示P进行优化，得到HGMHAM模型和优化的表示P’；

S4具体包括：获取各规定的时段内的测试集，或者实时采集的检测数据或测试结果1表示正常，0.5表示异常，乘以P’代入模型集{HGMHAM1K、HGMHAM2K、HGMHAM3K,K∈[1，3]}相应的模型，K为针对的第一至第三子图类型编号，获得异常的概率，当概率位于65％-80％认定疑似异常，当概率超过80％则认定为异常，除此之外认定为正常。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述规定的时段为上午9:00-11:00，下午2:00-4:00，晚间7:00-9:00。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，分别各规定的时段内的训练集训练模型，获得模型集{HGMHAM1K、HGMHAM2K、HGMHAM3K,K∈[1，3]}相应的模型，K为针对的第一至第三子图类型编号，HGMHAM后地第一位数字1-3分别表示适合上午9:00-11:00，下午2:00-4:00，晚间7:00-9:00测试集的各类型子图对应的模型。

8.利用如权利要求5或6的系统实现基于电表、终端的低压电力线宽带载波通讯的智能互通互测方法，其具体包括如下步骤：

P1搭建基于电表、终端的低压电力线宽带载波通讯的智能互通互测系统，对系统进行调试，确认各子系统能够正常运行；

P2启动所述系统中各自系统，每隔规定的时段内每1-30天进行采集检测数据或测试结果，形成历史数据集，将历史数据集划分为训练集、验证集、以及测试集，三者比例为2-5:1-2:5-2，作为建模用数据集，所述规定的时段为上午9:00-11:00，下午2:00-4:00，晚间7:00-9:00；

P3构建监测模型；

P4利用测试集或实时采集检测数据或测试结果代入监测模型获取各级子图互通互测的异常情况以及评价，从而获知异常所自的第一至第三子图，以及具体的用户。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，P3构建模型过程如权利要求5或6所述的S3-1-S3-3及其各分步步骤。