CN117850561A - 电能计量芯片的通信复位方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电数字数据处理领域，尤其涉及电能计量芯片的通信复位方法及系统。包括：实时监测通信过程中的通信质量指标，设定复位参数的初始基准值，并对电能计量芯片的通信复位进行初始参数调整；基于通信质量指标和初始参数调整后的复位参数构建预测模型，并验证当前复位参数和历史复位参数对通信质量的影响；设计调整因子，更新复位频率和复位强度。解决了现有技术通常采用固定的复位策略而不考虑实时通信质量的变化，导致在不同通信环境中复位策略不够有效或过于激进；缺乏针对实时数据的自适应调整机制，导致过多不必要的复位操作；以及对错误率和延迟的监测及响应不够及时或准确，影响通信稳定性和准确性的问题。

Description

电能计量芯片的通信复位方法及系统

技术领域

本发明涉及电数字数据处理领域，尤其涉及电能计量芯片的通信复位方法及系统。

背景技术

在电能计量芯片领域，持续稳定的数据通信是至关重要的。随着技术的进步，这些芯片变得更加高效且功能丰富，但同时也更加依赖于稳定的通信来执行其复杂的任务。在长期运行过程中，芯片可能会受到多种因素的影响，如环境变化、硬件老化、系统漂移等，这些因素都可能导致数据通信的不稳定，从而影响芯片的性能和准确性。

在此背景下，通信复位成为了确保电能计量芯片长期稳定运行的关键机制。通信复位是指在检测到通信质量下降时，系统自动采取措施恢复到稳定状态的过程。然而，传统的通信复位方法往往采用固定的策略，无法适应不断变化的环境和系统需求。这种缺乏灵活性的复位方法可能导致不必要的复位操作，浪费能源，并且在某些情况下可能无法有效地解决通信问题。

我国专利申请号：CN201510064032.2，公开日：2016.10.05，公开了一种电能计量芯片的复位方法及系统。用于受主控制芯片控制的电能计量芯片的复位，包括如下步骤：步骤1，所述主控制芯片发出一预定格式的通信复位命令；步骤2，所述电能计量芯片接收所述通信复位命令并解析；步骤3，所述通信复位命令被解析后产生一复位命令；步骤4，所述电能计量芯片于所述复位命令的作用下复位并发出一复位反馈命令；步骤5，所述主控制芯片判断于预定时间内是否收到所述复位反馈命令，如果未收到所述复位反馈命令，重新执行步骤1；否则，复位成功，退出。该发明提供了一种稳定抗干扰的复位方式，既可以节省一个复位引脚，又能让主控制芯片主动复位电能计量芯片。

但上述技术至少存在如下技术问题：现有技术通常采用固定的复位策略而不考虑实时通信质量的变化，导致在不同通信环境中复位策略可能不够有效或过于激进；效率低下，缺乏针对实时数据的自适应调整机制，可能导致过多不必要的复位操作，消耗额外能源且可能影响系统总体性能；对错误率和延迟的监测及响应不够及时或准确，可能影响通信稳定性和准确性。

发明内容

本发明提供电能计量芯片的通信复位方法及系统，解决了现有技术通常采用固定的复位策略而不考虑实时通信质量的变化，导致在不同通信环境中复位策略可能不够有效或过于激进；效率低下，缺乏针对实时数据的自适应调整机制，可能导致过多不必要的复位操作，消耗额外能源且可能影响系统总体性能；对错误率和延迟的监测及响应不够及时或准确，可能影响通信稳定性和准确性。实现了一种电能计量芯片的通信复位方法及系统，通过自适应调整策略和实时监测来优化通信稳定性和系统效率。

本发明的电能计量芯片的通信复位方法及系统，具体包括以下技术方案：

电能计量芯片的通信复位系统，包括以下部分：

监测模块、初始化模块、初始调整模块、预测模块、验证模块、再调整模块；

所述监测模块，用于实时捕获电能计量芯片通信过程中的通信质量指标，包括错误率和延迟，并进行预处理；监测模块通过数据传输的方式与初始化模块、预测模块相连；

所述初始化模块，用于根据电能计量芯片的默认配置或历史运行数据设定复位频率和复位强度的初始基准值；初始化模块通过数据传输的方式与初始调整模块相连；

所述初始调整模块，用于根据实时错误率和延迟数据，动态调整复位频率和复位强度；初始调整模块通过数据传输的方式与预测模块、验证模块相连；

所述预测模块，用于利用通信质量指标和初始参数调整后的复位参数建立预测模型，预测在给定复位参数下的通信质量，分析复位参数与通信质量之间的关系；预测模块通过数据传输的方式与验证模块相连；

所述验证模块，用于使用预测模型的输出来验证当前复位参数和历史复位参数对通信质量的影响，得到验证结果；验证模块通过数据传输的方式与再调整模块相连；

所述再调整模块，用于基于验证结果，设计调整因子，调整复位频率和复位强度。

电能计量芯片的通信复位方法，包括以下步骤：

S1. 实时监测通信过程中的通信质量指标，设定复位参数的初始基准值，并对电能计量芯片的通信复位进行初始参数调整；

S2. 基于通信质量指标和初始参数调整后的复位参数构建预测模型，并验证当前复位参数和历史复位参数对通信质量的影响；

S3. 设计调整因子，更新复位频率和复位强度。

优选的，所述S1，具体包括：

实时监测通信过程中的通信质量指标，包括错误率和延迟；设定复位频率和复位强度的初始基准值；根据实时监测的错误率和延迟动态调整复位频率和复位强度。

优选的，所述S1，还包括：

基于错误率和延迟的非线性特性，定义复位频率和复位强度的初始基准值的计算公式。

优选的，所述S2，具体包括：

构建预测模型，预测给定复位参数下的通信质量。

优选的，所述S2，还包括：

定义错误率和延迟的函数，并结合错误率和延迟的函数来定义通信质量的公式。

优选的，所述S2，还包括：

验证当前复位参数和历史复位参数对通信质量的影响，并评估验证结果；当验证结果大于时，表明当前复位参数比历史复位参数提升通信质量的效果好；当验证结果小于等于/>时，则表明当前的调整未能提升通信质量，需要对复位参数进行调整。

优选的，所述S3，具体包括：

综合验证结果、历史复位参数和当前通信环境，设计调整因子。

本发明的技术方案的有益效果是：

1、通过实时监测通信过程中的错误率和延迟，系统能够及时调整复位参数，从而提高通信质量；实时的调整确保了通信过程的稳定性和准确性，减少了数据传输中的错误和延迟；系统基于实时数据进行动态调整，能够根据当前的通信状态灵活调整复位频率和强度，使得系统能够更好地应对环境变化，提高了复位策略的效率和有效性；

2、通过精确计算复位参数，系统最大限度地减少了不必要的复位操作，不仅减轻了系统负担，也降低了能源消耗；系统结合历史数据和当前通信环境的综合影响进行参数调整，使得调整更加精准和可靠；采用交叉验证算法和反馈优化过程，进一步提高了调整的准确性，能够基于前一次的调整结果和历史数据进行学习和优化，确保每次调整都朝着提高通信质量的方向进行。

附图说明

图1为本发明一个实施例所提供的电能计量芯片的通信复位系统结构图；

图2为本发明一个实施例所提供的电能计量芯片的通信复位方法流程图。

具体实施方式

为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，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。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。

下面结合附图具体的说明本发明所提供的电能计量芯片的通信复位方法及系统的具体方案。

参照附图1，其示出了本发明一个实施例所提供的电能计量芯片的通信复位系统结构图，该系统包括以下部分：

监测模块、初始化模块、初始调整模块、预测模块、验证模块、再调整模块；

监测模块，用于实时捕获电能计量芯片通信过程中的通信质量指标，包括错误率和延迟，并对捕获的数据进行预处理；监测模块通过数据传输的方式与初始化模块、预测模块相连；

初始化模块，用于根据电能计量芯片的默认配置或历史运行数据设定复位频率和复位强度的初始基准值；初始化模块通过数据传输的方式与初始调整模块相连；

初始调整模块，用于根据实时错误率和延迟数据，动态调整复位频率和复位强度；初始调整模块通过数据传输的方式与预测模块、验证模块相连；

预测模块，用于利用通信质量指标和调整后的复位参数建立预测模型，预测在给定复位参数下的通信质量，分析复位参数与通信质量之间的关系；预测模块通过数据传输的方式与验证模块相连；

验证模块，用于使用预测模型的输出来验证新旧复位参数对通信质量的影响，计算当前复位参数和历史复位参数下的通信质量，并通过验证公式进行评估，得到验证结果；验证模块通过数据传输的方式与再调整模块相连；

再调整模块，用于基于验证模块的结果，设计并计算出一个调整因子，进一步调整复位频率和复位强度。

参照附图2，其示出了本发明一个实施例所提供的电能计量芯片的通信复位方法流程图，该方法包括以下步骤：

S1.实时监测通信过程中的通信质量指标，设定复位参数的初始基准值，并对电能计量芯片的通信复位进行初始参数调整；

通过在电能计量芯片内部部署传感器和监测模块，实时监测通信过程中的通信质量指标，如错误率和延迟。错误率表示在通信过程中出现错误的数据包占总数据包的比例，延迟是指数据包从发送到接收的时间间隔。对捕获的数据进行预处理，以滤除噪声和非典型值，确保后续计算的准确性，预处理方法采用现有技术即可。

初始化模块根据电能计量芯片的默认配置或历史运行数据设定复位频率和复位强度的初始基准值；初始基准值作为后续调整的起点。初始调整模块根据实时监测错误率和延迟动态调整复位频率和复位强度，复位频率指的是复位操作的频率，复位强度指的是每次复位操作的强度或深度。通过以下数学公式实现：

，

，

其中，是复位频率，/>是初始复位频率，/>是调节系数，用于调整复位频率的调整幅度，根据实际需求和性能特点设定，/>是一个基于错误率和延迟的调节函数，/>是错误率，/>是延迟，/>是复位强度，/>是初始复位强度，/>是调节系数，用于调整复位强度的调整幅度，/>是调节函数。调节函数的形式为：

，

，

其中，参数、/>、/>、/>、/>、/>、/>、/>、/>通过实验和数据分析确定，例如最小二乘法、机器学习算法，以确保函数能有效反映错误率和延迟对复位频率的影响。参数、/>、/>、/>在/>函数中定义了错误率对复位频率调整的影响强度和变化速率，参数/>、/>、/>、/>、/>在/>函数中则定义了错误率和延迟如何共同影响复位强度的调整。通过上述公式考虑了通信过程中错误率和延迟的非线性特性，并通过引入指数、对数和根号等运算来精确描述非线性关系。在保证电能计量芯片通信稳定性的同时，最大限度地减少不必要的复位操作，优化整体的能耗和性能。

S2.基于通信质量指标和初始参数调整后的复位参数构建预测模型，并验证当前复位参数和历史复位参数对通信质量的影响；

在完成电能计量芯片通信复位的初始参数调整后，生成了两个关键的复位参数：复位频率和复位强度/>。为了确保初始参数调整有效，采用交叉验证算法，比较新旧复位参数，验证每次调整是否朝着提高通信质量的方向进行。

监测模块实时捕获通信质量指标，如错误率和延迟。收集历史的复位参数及其对应的通信质量指标，包括过去的错误率和延迟。历史数据提供了参考基准，能够评估新复位参数相对于旧复位参数的效果。

预测模块利用通信质量指标和调整后的复位参数建立一个预测模型，用于预测给定复位参数下的通信质量。预测模型的构建基于历史数据，通过分析过去复位参数与通信质量之间的关系，来预测当前复位参数的效果，为后续的验证提供一个量化的评估标准。

预测模型的核心在于验证新旧复位参数对通信质量的影响，为此，需要计算当前复位参数和历史复位参数/>下的预测通信质量/>和。首先定义错误率和延迟的函数：/>和，其中，/>,/>,/>,/>是基于历史数据调整的系数，代表复位频率和强度对错误率和延迟的影响。结合错误率和延迟来定义通信质量的公式，考虑到通信质量会受到错误率和延迟的叠加效应影响，用以下公式表示：

，

，

其中，,/>,/>,/>是模型参数，通过历史数据优化得出，/>表示复位频率和强度对错误率的影响，/>表示复位频率和强度对延迟的影响。

预测模型在实际应用中能够基于当前的复位参数，预测通信质量的变化，不仅考虑了错误率和延迟对通信质量的直接影响，还通过指数函数形式强调了复位参数变化对这两个指标的影响。然后验证模块使用以下数学公式进行验证：

，

其中，表示验证结果。/>和/>是将预测的通信质量转换为对数形式，可以平衡大范围的质量差异，使得验证结果更加敏感和准确。

评估验证结果。如果/>，则表明新参数比旧参数更能提高通信质量；如果，则说明当前的调整未能有效提升通信质量，需要对/>进行进一步的调整。

S3.设计调整因子，更新复位频率和复位强度。

针对交叉验证之后的反馈优化过程，综合当前的交叉验证结果、历史数据和当前通信环境的综合影响，再调整模块设计一个调整因子。调整因子的计算公式为：

，

其中，代表调整因子，/>是历史交叉验证结果的平均值，/>表示第j个历史数据点的权重系数，/>表示第j个历史数据点，是指过去的复位频率或强度的调整值，/>是历史数据点的数量。公式中的/>和/>通过对数变换降低了极端值的影响，使得调整因子更加平滑和稳定。/>函数用于将历史数据的加权平均映射到-1到1之间，有助于平滑调整范围，并提供了一个标准化的调整参考。

使用调整因子来更新复位频率和强度，具体公式为：

，

，

其中，和/>分别是优化后的复位频率和优化后的复位强度，/>和/>是预设的调整系数，决定了复位参数调整的幅度。公式中的/>旨在保证当/>接近0.5时，初始参数不受影响。同时，分母中的/>用于对/>进行归一化，以保证调整幅度的合理性和稳定性。当/>时，意味着当前的调整已经达到一个相对平衡的状态，通过评估/>与平衡点的偏离程度。如果/>，表明当前的通信状态相比于历史数据有所改善，需要进一步增强当前的调整措施。如果/>，则表示当前的状态相比于历史数据有所下降，需要减弱当前的调整措施或者采取相反的措施。

通过上述方法，电能计量芯片可以根据实时和历史数据自动调整其通信复位策略，从而在保持通信稳定性的同时优化能耗和性能。不仅增加了通信复位的灵活性和适应性，还提高了整体效率和可靠性。

综上所述，便完成了电能计量芯片的通信复位方法及系统。

发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

上述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.电能计量芯片的通信复位系统，其特征在于，包括以下部分：

监测模块、初始化模块、初始调整模块、预测模块、验证模块、再调整模块；

所述监测模块，用于实时捕获电能计量芯片通信过程中的通信质量指标，包括错误率和延迟，并进行预处理；监测模块通过数据传输的方式与初始化模块、预测模块相连；

所述初始化模块，用于根据电能计量芯片的默认配置或历史运行数据设定复位频率和复位强度的初始基准值；初始化模块通过数据传输的方式与初始调整模块相连；

所述初始调整模块，用于根据实时错误率和延迟数据，动态调整复位频率和复位强度；初始调整模块通过数据传输的方式与预测模块、验证模块相连；

所述预测模块，用于利用通信质量指标和初始参数调整后的复位参数建立预测模型，预测在给定复位参数下的通信质量，分析复位参数与通信质量之间的关系；预测模块通过数据传输的方式与验证模块相连；

所述验证模块，用于使用预测模型的输出来验证当前复位参数和历史复位参数对通信质量的影响，得到验证结果；验证模块通过数据传输的方式与再调整模块相连；

所述再调整模块，用于基于验证结果，设计调整因子，调整复位频率和复位强度。

2.电能计量芯片的通信复位方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1. 实时监测通信过程中的通信质量指标，设定复位参数的初始基准值，并对电能计量芯片的通信复位进行初始参数调整；

S2. 基于通信质量指标和初始参数调整后的复位参数构建预测模型，并验证当前复位参数和历史复位参数对通信质量的影响；

S3. 设计调整因子，更新复位频率和复位强度。

3.根据权利要求2所述的电能计量芯片的通信复位方法，其特征在于，所述S1，具体包括：

实时监测通信过程中的通信质量指标，包括错误率和延迟；设定复位频率和复位强度的初始基准值；根据实时监测的错误率和延迟动态调整复位频率和复位强度。

4.根据权利要求3所述的电能计量芯片的通信复位方法，其特征在于，所述S1，还包括：

基于错误率和延迟的非线性特性，定义复位频率和复位强度的初始基准值的计算公式。

5.根据权利要求2所述的电能计量芯片的通信复位方法，其特征在于，所述S2，具体包括：

构建预测模型，预测给定复位参数下的通信质量。

6.根据权利要求5所述的电能计量芯片的通信复位方法，其特征在于，所述S2，还包括：

定义错误率和延迟的函数，并结合错误率和延迟的函数来定义通信质量的公式。

7.根据权利要求6所述的电能计量芯片的通信复位方法，其特征在于，所述S2，还包括：

验证当前复位参数和历史复位参数对通信质量的影响，并评估验证结果；当验证结果大于时，表明当前复位参数比历史复位参数提升通信质量的效果好；当验证结果小于等于时，则表明当前的调整未能提升通信质量，需要对复位参数进行调整。

8.根据权利要求7所述的电能计量芯片的通信复位方法，其特征在于，所述S3，具体包括：

综合验证结果、历史复位参数和当前通信环境，设计调整因子。