配电网分布式传感器与物联终端间数据通信方法及系统与流程

本发明属于数据通信，具体的说是配电网分布式传感器与物联终端间数据通信方法及系统。

背景技术：

1、当前，配电网分布式传感器在配电网系统中被应用于电气量监测和故障检测。这种传感器具有较高的灵敏度和线性度，能够精确地测量电气量的大小和方向。通过将配电网分布式传感器放置在配电网线路附近，可以实时监测电气量的变化，从而实现对配电网系统的实时监控和故障检测。

2、传感器能够检测并记录环境中的各种物理量，如温度、压力、磁场等。然而，如何高效地将传感器采集到的数据传输到物联终端，成为了一个亟待解决的问题。目前常用的无线传输方法有蓝牙、wi-fi、zigbee等，但这些方法在某些应用场景中可能会受到环境干扰、电池寿命等因素的限制。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提出了配电网分布式传感器与物联终端间数据通信方法及系统，配电网分布式传感器安装在配电网系统中，并与物联终端建立连接，实时采集配电网系统中的电气量数据，对采集的配电网系统中的电气量数据进行预处理，对预处理后配电网系统中的电气量数据进行压缩和加密，利用安全传输策略，将压缩和加密后的配电网系统中的电气量数据传输至物联终端中，在物联终端接收到压缩和加密后的配电网系统中的电气量数据后，对压缩和加密后的配电网系统中的电气量数据进行解压，并利用相同的密钥和加密算法来解密解压后的加密配电网系统中的电气量数据，物联终端周期性地向配电网分布式传感器发送校准信号，确保数据传输的准确性。

2、本发明采用如下的技术方案。

3、本发明的第一方面提供了一种配电网分布式传感器与物联终端间数据通信方法，包括以下步骤：

4、s1：将配电网分布式传感器安装在配电网系统中，实时采集配电网系统中的电气量数据；

5、s2：对采集的配电网系统中的电气量数据进行预处理；

6、s3：对预处理后配电网系统中的电气量数据进行压缩和加密；

7、s4：利用安全传输策略，将压缩和加密后的配电网系统中的电气量数据传输至物联终端中；

8、s5：物联终端接收到压缩和加密后的配电网系统中的电气量数据后，对压缩和加密后的配电网系统中的电气量数据进行解压，并利用相同的密钥和加密算法来解密解压后的加密配电网系统中的电气量数据。

9、优选地，s2中的预处理包括：数据校准，去除异常值和补正缺失值。

10、优选地，

11、s3中按照如下公式对预处理后配电网系统中的电气量数据集合a进行压缩：

12、

13、其中，

14、w表示压缩后的配电网系统中的电气量数据集合，

15、μt(j,k)表示小波基函数，j表示尺度，k表示平移参数，

16、n-1表示平移总长度，

17、at表示预处理后配电网系统电气量数据集合a中的第t时刻的电气量数据；

18、优选地，在s3中，利用压缩后的配电网系统中的电气量数据集合w进行加密，得到加密后的配电网系统中的电气量数据集合w'，在加密后的配电网系统中的电气量数据集合w'中截取从第q个位置开始的连续m个数据，并使用随机函数随机产生1×m的矩阵t，对截取的m个数据进行变换。

19、优选地，对截取的m个数据进行变换的具体公式为：

20、x＝w′×t+c

21、其中，

22、x表示加密压缩后的配电网系统中的电气量数据集合，

23、c表示添加的噪声。

24、优选地，s4中，利用安全传输策略是指，选择最优通信信道，并将压缩和加密后的配电网系统中的电气量数据经最优通信信道传输至物联终端中。

25、优选地，按照如下公式计算从配电网分布式传感器到物联终端间第i个通信通道的综合优先级，并选择选择max(yxji)对应的通信通道作为配电网分布式传感器与物联终端间的最优通信通道：

26、yxji＝ωcq×cqi+ωud×udi+ωst×sti+ωhu×hui

27、其中，

28、yxji表示第i个通信通道的综合优先级，

29、cqi表示第i个通信通道的信道质量，

30、sti表示第i个通信通道的服务类型，

31、udi表示第i个通信通道的用户需求，

32、hui表示第i个通信通道的历史使用情况，

33、ωcq表示第i个通信通道信道质量的权重，

34、ωud表示第i个通信通道用户需求的权重，

35、ωst表示第i个通信通道服务类型的权重，

36、ωhu表示第i个通信通道历史使用情况的权重。

37、优选地，按照如下公式计算从配电网分布式传感器到物联终端间第i个通信通道的信道质量：

38、

39、其中，

40、cqi表示第i个通信通道的信道质量，

41、snri表示第i个通信通道的信噪比，

42、p表示通信通道的总数量。

43、优选地，按如下公式计算从配电网分布式传感器到物联终端间第i个通信通道的用户需求：

44、

45、其中，

46、udi表示第i个通信通道的用户需求，

47、di表示第i个通信通道的用户数据速率需求，

48、li表示延迟敏感度系数，

49、p表示通信通道的总数量。

50、优选地，按照如下公式计算从配电网分布式传感器到物联终端间第i个通信通道的服务类型：

51、

52、其中，

53、sti表示第i个通信通道的服务类型，

54、fwi表示第i个通信通道的服务类型优先级，

55、p表示通信通道的总数量；

56、服务类型优先级是根据通信通道的任务量和处理效率确定的。

57、优选地，按照如下公式计算计算从配电网分布式传感器到物联终端间第i个通信通道的历史使用情况：

58、

59、其中，

60、hui表示第i个通信通道的历史使用情况，

61、ui表示第i个通信通道的历史使用情况值，

62、p表示通信通道的总数量；

63、通信通道的历史使用情况值是根据通信通道的历史使用次数确定的。

64、本发明的第二方面提供了一种配电网分布式传感器与物联终端间数据通信系统，其基于上述配电网分布式传感器与物联终端间数据通信方法实现，包括：电气量数据采集模块、预处理模块、压缩与加密模块、安全传输模块和解压与解密模块。

65、所述电气量数据采集模块，用于配电网分布式传感器安装在配电网系统中，并与物联终端建立连接，实时采集配电网系统中的电气量数据；

66、所述预处理模块，用于对采集的配电网系统中的电气量数据进行预处理；

67、所述压缩与加密模块，用于对预处理后配电网系统中的电气量数据进行压缩和加密；

68、所述安全传输模块，用于利用安全传输策略，将压缩和加密后的配电网系统中的电气量数据传输至物联终端中；

69、所述解压与解密模块，用于在物联终端接收到压缩和加密后的配电网系统中的电气量数据后，对压缩和加密后的配电网系统中的电气量数据进行解压，并利用相同的密钥和加密算法来解密解压后的加密配电网系统中的电气量数据；

70、优选地，所述系统还包括电气量校准模块，用于物联终端周期性地向配电网分布式传感器发送校准信号，确保数据传输的准确性。

71、优选地，所述压缩与加密模块包括：压缩单元和加密单元。所述压缩单元，用于对预处理后配电网系统中的电气量数据集合进行压缩；所述加密单元，用于对压缩后配电网系统中的电气量数据集合进行加密。

72、本发明的第三方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被加载至处理器时实现上述配电网分布式传感器与物联终端间数据通信的方法。

73、本发明的第四发明提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述配电网分布式传感器与物联终端间数据通信的方法。

74、与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：

75、1.本发明提出配电网分布式传感器与物联终端间数据通信方法，具有高传输速率和低延迟的特点，适用于实时数据传输。

76、2.本发明提出配电网分布式传感器与物联终端间数据通信方法，通过选择无线网络中的最优通信通道进行数据传输，不易受到电磁干扰的影响，提高了数据传输的可靠性。