一种基于双模网络的快速并发数据采集方法与流程

本发明涉及数据采集，尤其是一种基于双模网络的快速并发数据采集方法。

背景技术：

1、高速载波通信(hplc)就是利用传统的电力线路，实现数据信息等的传输，因其具有无需重新布线、易施工维护、连接方便等优点，被认为是配电通信领域“最后一公里”的有效技术方案。但由于电力线本身的非理想化，hplc通信存在噪声干扰复杂、信道阻抗多变以及通信质量衰减等问题。高速无线(hrf)通信采用无线信道进行通信，受电网的噪声干扰相对较小，具有方便架设、安全稳定性好、投资小等优点。但无线信号容易受障碍物等的屏蔽、衰减影响，导致其通信可靠性降低。由此可知，hplc或hrf单模通信都存在固有的应用局限性，无法适用于配电台区多种应用场景。因此，现在的方案通过采用hplc+hrf双模网络通信，用于提高台区内各种设备的通信覆盖率和通信稳定性。

2、随着低压双模通信技术的发展，越来越多的双模相关深化应用被提出，并实际应用于现场环境。由于有序用电、光伏等重点用户曲线监测、低压台区调度、电力市场化交易等新兴业务的需求逐步提升，每天采集24～96点实时用电数据的高频采集已经不足以支撑上述业务，需要充分利用双模双信道优势，提高高频数据的采集效率至分钟级。传统的点对点地轮询抄表方法主要问题：

3、(1)整个抄表流程采用点对点的轮询抄表方式，采集过程中上行报文与下行报文对称，由于采集数据项相同，下行报文只需要更改目的节点，下行报文的信息重复多余。

4、(2)随着采集数据项数的增加，sta与电能表之间的串口开销线性增加，且由于cco与集中器也是串口通信，因此集中器抄读两个节点的时间间隔大，导致采集整个网络用户用电信息的时间开销更大。

5、(3)由于集中器是点对点的下发抄表命令，在抄读一个电能表时，特别是在进行串口通信时，网络中并未做其他业务，对一个电能表的抄表流程中的多个步骤是串行的，对多个电能表的抄表也是串行的，因此空口的资源存在浪费。

6、(4)整个抄表流程由cco控制，代理节点pco只负责转发，不做其他任何处理，节点任务分配不均匀。

7、(5)现有的确认与重传机制效率非常低，当mac层重传失败后并未做任何措施，直到应用层定时器溢出，再按照原有路由从源头进行重传，相当于放弃上一次传输的进度而重新对该表进行抄读，且存在最终抄读失败的可能。

8、因此本发明目的在于提供一种基于双模网络的快速并发数据采集方法。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种基于双模网络的快速并发数据采集方法，以解决相关技术中提出的生产效率低，牙颌模型固定时易产生磨损的问题。

2、为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种基于双模网络的快速并发数据采集方法，所述方法应用于包括集中器、中央协调器cco、父协调器pco和多个站点适配器sta的数据采集系统，其特征在于，该方法包括以下步骤：

3、利用hplc信道和hrf信道，在两个不同的业务信道上并行发送不同的业务报文，以实现分钟级别的快速数据采集；

4、提高集中器与cco之间的串口通信速率至115200bps或更高，以减少数据传输的时间开销；

5、设计任务型抄表策略，通过减少下行抄表报文数量和集中器与cco之间的通信时间开销，优化数据采集过程。

6、进一步地，还包括数据采集的预读取，具体步骤为：

7、在节点空闲时段并行采集各自电能表的数据，并存储以备后续传输；

8、在需要上传数据时，从本地存储中直接读取已采集的数据。

9、进一步地，还包括扩展pco的数据处理与存储，具体为：

10、汇集并处理来自多个下级节点的数据，然后统一上传，减少整体报文数量和传输时延；

11、配置更大容量的存储器和更强大的处理器以支持上述数据处理。

12、进一步地，所述方法实施批量确认机制，具体为：

13、采用单个确认报文对多个连续数据报文进行批量确认；

14、利用备用pco和启动路由修复机制确保数据传输的可靠性和稳定性。

15、进一步地，还包括动态分配业务报文，具体为：

16、根据hplc信道和hrf信道的实时状态动态分配业务报文；

17、通过实时监测网络通信状态和节点负载情况优化数据采集路径和传输策略。

18、进一步地，还包括自适应的数据采集调度算法，该算法用于：

19、根据网络状况、节点负载和数据采集需求动态生成和调整数据采集任务的优先级和顺序；

20、通过实时分析优化任务调度策略，提高数据采集系统的整体性能。

21、进一步地，还包括实时监控和诊断机制，具体为：

22、实时监控网络通信状态、节点负载情况和数据采集任务的执行情况；

23、在检测到异常或故障时及时发出警报并采取相应的处理措施。

24、进一步地，还包括动态负载均衡策略，具体步骤为：

25、实时监测各个节点的负载情况；

26、根据监测到的负载情况动态调整数据采集任务在各个节点上的分配；

27、在节点负载过高时迁移部分或全部数据采集任务到其他负载较低的节点上执行。

28、进一步地，还包括异常检测与处理机制，具体为：

29、实时监测数据采集过程中的异常情况；

30、及时发出警报并通知相关人员处理检测到的异常情况；

31、根据异常情况的类型和严重程度采取相应的处理措施，确保数据采集的连续性和准确性。

32、进一步地，还包括数据压缩与加密机制，具体步骤为：

33、对数据进行压缩处理以减小数据报文的大小；

34、对压缩后的数据进行加密处理确保安全传输；

35、在接收端对加密后的数据进行解密和解压缩处理。

36、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

37、该一种基于双模网络的快速并发数据采集方法中，解决现有的双模通信中报文开销和时间开销大，与串口通信、设备间交互时间开销大，双模空口资源未能充分合理利用，重传和确认机制不能完全保证成功率的问题，利用双模双信道优势，通过数据融合、时间同步、提高串口速率的等方法优化原有的采集方式，提高高频数据的采集效率至分钟级。

38、(1)由于对用户用电信息的采集具有周期性，且周期内采集的数据项不变，因此可以考虑将点对点轮询抄表的方式改进为下发采集任务让网络中的节点周期性自动上报电能表数据，这样不仅可以减少cco和集中器的交互次数，还可以减少空口下行报文。

39、(2)由于节点上报完响应数据后，一直处于空闲状态，因此可以考虑采用预读取的方式预先地对电能表进行数据采集并存储，当上报时间到时，直接将准备好的响应数据上报即可，这样不仅可以使网络中的节点并行地采集各自电能表的数据，也进一步节约sta与电能表串口通信时间开销。

40、(3)由于双模率网络拓扑是树形结构，因此可以考虑采用边缘计算的思想扩展pco的处理和存储能力。pco将自己的响应数据和下级节点的响应数据汇集后再一起上报。

41、(4)由于双模网络中节点可以通过载波或无线进行通信，当前pco忙或者路径失效时，sta可以评估选择有效的上行路径和信道进行上报，充分发挥hplc+hrf双模的优势。

42、本发明优化了双模的高频数据采集流程，降低了数据采集时间，有效提升了采集效率，实现了快速并发采集，可满足未来不断增加的台区现场业务需求。