本發(fā)明涉及無線通信，尤指一種用于電表采集的無線通信dtu系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
1、隨著現(xiàn)代社會(huì)對(duì)能源管理和電力計(jì)量需求的不斷增長(zhǎng)，電力企業(yè)對(duì)用電數(shù)據(jù)的采集、傳輸和處理提出了更高的要求。傳統(tǒng)的電表采集系統(tǒng)通常依賴人工抄表或通過有線通信方式傳輸數(shù)據(jù)。然而，當(dāng)前還存在以下問題：現(xiàn)有技術(shù)中，無線dtu需要適配不同的通信協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行抄表，同時(shí)，在遠(yuǎn)程配置時(shí)，若電能表點(diǎn)數(shù)較多，配置過程復(fù)雜且容易出錯(cuò)，不夠友好；現(xiàn)有系統(tǒng)通常采用固定周期或簡(jiǎn)單邏輯調(diào)度方式，容易導(dǎo)致通信資源浪費(fèi)或數(shù)據(jù)沖突，特別是在通信節(jié)點(diǎn)密集的場(chǎng)景下，系統(tǒng)運(yùn)行效率和穩(wěn)定性難以保障；傳統(tǒng)無線通信系統(tǒng)難以實(shí)時(shí)適應(yīng)復(fù)雜的通信環(huán)境，缺乏對(duì)通信頻段和數(shù)據(jù)流向的優(yōu)化手段，導(dǎo)致通信可靠性差，容易出現(xiàn)鏈路中斷或傳輸延遲的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為解決上述問題，本發(fā)明提供一種用于電表采集的無線通信dtu系統(tǒng)，解決了如何設(shè)計(jì)一種無線dtu系統(tǒng)，以適配多種通信協(xié)議，簡(jiǎn)化遠(yuǎn)程配置流程，提高復(fù)雜通信環(huán)境下的資源調(diào)度效率和系統(tǒng)穩(wěn)定性，同時(shí)優(yōu)化通信頻段與數(shù)據(jù)流向以提升傳輸可靠性的問題。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
3、一種用于電表采集的無線通信dtu系統(tǒng)，包括電表數(shù)據(jù)采集模塊、周期自動(dòng)輪詢模塊和通信鏈路調(diào)度模塊；
4、所述電表數(shù)據(jù)采集模塊包括dtu和數(shù)據(jù)集中器，dtu通過rs-485接口從電表終端采集電表數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)集中器用于接收無線dtu采集的電表數(shù)據(jù)，將來自各個(gè)電表終端的電表數(shù)據(jù)進(jìn)行集中上報(bào)至云平臺(tái)；所述電表數(shù)據(jù)包括電量信息、電壓、電流、功率因數(shù)、用電時(shí)間和電表告警狀態(tài)；
5、所述周期自動(dòng)輪詢模塊用于根據(jù)泊松分布隨機(jī)調(diào)度算法生成初始任務(wù)隊(duì)列，通過rs-485接口按照任務(wù)隊(duì)列的時(shí)刻向電表終端發(fā)送請(qǐng)求并接收響應(yīng)數(shù)據(jù)；
6、所述通信鏈路調(diào)度模塊用于基于數(shù)字孿生模型實(shí)時(shí)評(píng)估dtu與集中器的通信狀態(tài)，利用多目標(biāo)優(yōu)化算法選擇最優(yōu)調(diào)度通道，通過鏈路驗(yàn)證機(jī)制確認(rèn)目標(biāo)通道可用性，完成切換并更新存儲(chǔ)。
7、進(jìn)一步的，所述周期自動(dòng)輪詢模塊的運(yùn)行過程包括以下步驟：
8、根據(jù)用戶設(shè)定的電表地址范圍和抄表采集頻率，通過泊松分布隨機(jī)調(diào)度算法生成初始任務(wù)隊(duì)列，動(dòng)態(tài)分配輪詢?nèi)蝿?wù)優(yōu)先級(jí)，優(yōu)先處理高頻或異常電表終端；
9、根據(jù)目標(biāo)電表終端的通信協(xié)議，通過rs-485接口定向發(fā)送抄表指令至電表；
10、接收電表返回的響應(yīng)數(shù)據(jù)幀后，利用crc校驗(yàn)算法校驗(yàn)數(shù)據(jù)包完整性，解析出電表數(shù)據(jù)；若數(shù)據(jù)異?；蛲ㄐ攀。K記錄失敗原因并通過多次重試機(jī)制進(jìn)行自校正或跳過處理；
11、基于實(shí)時(shí)獲取的電表數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)調(diào)整輪詢?nèi)蝿?wù)的抄表采集頻率。
12、進(jìn)一步的，所述泊松分布隨機(jī)調(diào)度算法的公式如下：
13、
14、其中，表示在時(shí)間t時(shí)刻，第i個(gè)電表終端被輪詢的綜合調(diào)度概率；表示第i個(gè)電表終端的動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)權(quán)重；表示第i個(gè)電表終端的任務(wù)到達(dá)率；t表示輪詢?nèi)蝿?wù)的周期；表示第i個(gè)電表終端在時(shí)間t內(nèi)目標(biāo)輪詢次數(shù)的階乘；表示第i個(gè)電表終端的異常系數(shù)；表示所有n個(gè)電表終端的異常系數(shù)總和。
15、進(jìn)一步的，所述通信鏈路調(diào)度模塊的運(yùn)行過程包括以下步驟：
16、基于dtu與數(shù)據(jù)集中器之間的通信鏈路狀態(tài)，周期性檢測(cè)雙向信號(hào)質(zhì)量，包括信號(hào)強(qiáng)度、誤碼率和數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延，判斷是否滿足通信質(zhì)量閾值；
17、當(dāng)鏈路性能連續(xù)三次低于閾值時(shí)，向云平臺(tái)請(qǐng)求調(diào)度，云平臺(tái)根據(jù)云端數(shù)字孿生模型綜合評(píng)估鏈路性能，利用多目標(biāo)優(yōu)化算法選擇最優(yōu)通道，并下發(fā)切換指令至dtu；
18、dtu接收切換指令后，暫存至內(nèi)存，切換至目標(biāo)通道并發(fā)起鏈路檢測(cè)，若目標(biāo)鏈路滿足通信質(zhì)量要求，更新切換信息至存儲(chǔ)空間并上報(bào)切換成功；
19、若目標(biāo)鏈路驗(yàn)證失敗或切換后通信質(zhì)量未達(dá)標(biāo)，dtu將失敗記錄上報(bào)云平臺(tái)，云平臺(tái)重新下發(fā)新的切換通道指令至dtu，以優(yōu)化調(diào)度策略。
20、進(jìn)一步的，所述電表數(shù)據(jù)采集模塊還包括電源單元，電源單元的輸入電壓范圍為85v～456v的交流電源。
21、進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)集中器具體采用以太網(wǎng)、lte網(wǎng)絡(luò)、wi-fi的多種通信方式，將數(shù)據(jù)上傳至云平臺(tái)。
22、進(jìn)一步的，還包括監(jiān)測(cè)預(yù)警模塊，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控dtu的運(yùn)行狀態(tài)和通信狀態(tài)數(shù)據(jù)，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)算法預(yù)警機(jī)制，同時(shí)生成監(jiān)測(cè)報(bào)告。
23、進(jìn)一步的，所述監(jiān)測(cè)預(yù)警模塊的運(yùn)行過程包括以下步驟：
24、實(shí)時(shí)采集dtu的運(yùn)行狀態(tài)和通信狀態(tài)數(shù)據(jù)，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)算法進(jìn)行異常檢測(cè)，通過對(duì)關(guān)鍵參數(shù)的動(dòng)態(tài)趨勢(shì)建模和門限判定，實(shí)時(shí)識(shí)別供電異常、通信中斷或設(shè)備過載的異常情況，當(dāng)檢測(cè)到潛在異常時(shí)，立即觸發(fā)預(yù)警機(jī)制；
25、確定預(yù)警等級(jí)及處理優(yōu)先級(jí)，將重要預(yù)警和緊急預(yù)警實(shí)時(shí)推送至云平臺(tái)，并生成監(jiān)測(cè)報(bào)告，包括運(yùn)行狀態(tài)趨勢(shì)分析、異常統(tǒng)計(jì)、修復(fù)措施及優(yōu)化建議，并同步至運(yùn)維人員終端設(shè)備。
26、進(jìn)一步的，還包括交互模塊，包括ble通信單元、oled顯示屏和物理按鍵；ble通信單元采用ble技術(shù)實(shí)現(xiàn)與電表數(shù)據(jù)采集模塊的近距離無線數(shù)據(jù)交互與配置；oled顯示屏用于提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示界面；物理按鍵用于根據(jù)oled顯示屏上的ui界面通過物理按鍵實(shí)現(xiàn)對(duì)參數(shù)的自由調(diào)節(jié)和查詢。
27、本發(fā)明的有益效果在于：
28、本發(fā)明電表數(shù)據(jù)采集模塊結(jié)合周期自動(dòng)輪詢模塊，通過rs-485接口對(duì)電表數(shù)據(jù)的定期采集和動(dòng)態(tài)上報(bào)時(shí)間調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了高效、精準(zhǔn)的電表數(shù)據(jù)采集與傳輸。泊松分布隨機(jī)調(diào)度算法動(dòng)態(tài)優(yōu)化上報(bào)時(shí)間，避免了通信擁堵，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和效率。通信鏈路調(diào)度模塊利用數(shù)字孿生模型對(duì)dtu與集中器的通信狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估，并通過多目標(biāo)優(yōu)化算法選擇最優(yōu)的通信通道，結(jié)合鏈路驗(yàn)證機(jī)制確保目標(biāo)通道的可用性，從而實(shí)現(xiàn)快速切換和鏈路更新，確保通信鏈路的穩(wěn)定性和可靠性。
1.一種用于電表采集的無線通信dtu系統(tǒng)，其特征在于，包括電表數(shù)據(jù)采集模塊、周期自動(dòng)輪詢模塊和通信鏈路調(diào)度模塊；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于電表采集的無線通信dtu系統(tǒng)，其特征在于，所述周期自動(dòng)輪詢模塊的運(yùn)行過程包括以下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于電表采集的無線通信dtu系統(tǒng)，其特征在于，所述泊松分布隨機(jī)調(diào)度算法的公式如下：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于電表采集的無線通信dtu系統(tǒng)，其特征在于，所述通信鏈路調(diào)度模塊的運(yùn)行過程包括以下步驟：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于電表采集的無線通信dtu系統(tǒng)，其特征在于，所述電表數(shù)據(jù)采集模塊還包括電源單元，電源單元的輸入電壓范圍為85v～456v的交流電源。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于電表采集的無線通信dtu系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)集中器具體采用以太網(wǎng)、lte網(wǎng)絡(luò)、wi-fi的多種通信方式，將數(shù)據(jù)上傳至云平臺(tái)。
7.權(quán)利要求1所述的一種用于電表采集的無線通信dtu系統(tǒng)，其特征在于，還包括監(jiān)測(cè)預(yù)警模塊，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控dtu的運(yùn)行狀態(tài)和通信狀態(tài)數(shù)據(jù)，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)算法預(yù)警機(jī)制，同時(shí)生成監(jiān)測(cè)報(bào)告。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種用于電表采集的無線通信dtu系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)測(cè)預(yù)警模塊的運(yùn)行過程包括以下步驟：
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的一種用于電表采集的無線通信dtu系統(tǒng)，其特征在于，還包括還包括交互模塊，包括ble通信單元、oled顯示屏和物理按鍵；ble通信單元采用ble技術(shù)實(shí)現(xiàn)與電表數(shù)據(jù)采集模塊的近距離無線數(shù)據(jù)交互與配置；oled顯示屏用于提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示界面；物理按鍵用于根據(jù)oled顯示屏上的ui界面通過物理按鍵實(shí)現(xiàn)對(duì)參數(shù)的自由調(diào)節(jié)和查詢。