基于实现采集指标的窄带PLC用电信息采集系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108133588A(43)申请公布日2018.06.08(21)申请号201711436530.0(22)申请日2017.12.26(71)申请人武汉大学地址430072湖北省武汉市武昌区珞珈山武汉大学(72)发明人孙云莲易仕敏王华佑徐冰涵(74)专利代理机构武汉科皓知识产权代理事务所(特殊普通合伙)42222代理人严彦(51)Int.Cl.G08C19/00(2006.01)G08C17/02(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图5页(54)发明名称基于实现采集指标的窄带PLC用电信息采集系统(57)摘要本发明提供了一种基于实现采集指标的窄带PLC用电信息采集系统，为保证完整高效采集台区下所有智能电表的电能数据，根据台区下智能电表总数和集中器单轮最大采集数设定采集轮次，包括采集轮次总数确定过程和采集轮次判别修改过程；为及时持续进行电能数据采集，本发明提出根据预设的采集时刻持续进行数据采集，包括实时电能数据采集过程；参考历史时刻电能数据，针对当前轮次未采集的电能数据进行数据拟合，包括读取历史时刻电能数据过程和拟合电能数据过程，最终达到提高窄带PLC用电信息采集系统的电量数据采集完整率和数据质量的目的。CN108133588ACN108133588A权利要求书1/2页1.一种基于实现采集指标的窄带PLC用电信息采集系统，包括服务器、集中器、采集器、智能电表、485线和电力线，各个智能电表通过电力线连接至集中器或以485线与采集器连接再与集中器连接，集中器以无线数据传输的方式将数据传至服务器，其特征在于：在服务器端进行基于改进蚁群算法快速组网过程，并根据预设的采集时刻进行数据采集，包括进行电能数据采集轮次总数的确定过程、轮次判别修改过程和实际电能数据采集过程；针对当前采集轮次进行电能数据拟合，包括读取历史时刻电能数据过程和电能数据拟合过程；所述基于改进蚁群算法快速组网过程，包括为获取PLC通信网络中的最小跳数，确定蚁群算法的目标函数，约束条件是每个节点能与其前后2个节点进行通信，采用蚁群算法搜索输出最终优化组网结果；所述改进蚁群算法，包括根据当前节点i到下一节点j的距离以及下一节点j到目标节点的路径长度，设置搜索中路径的期望值；所述电能数据采集轮次总数的确定过程，包括根据智能电表的总数和集中器单轮采集智能电表的最大值来确定采集轮次总数N，并分配各轮次采集电能数据的智能电表；所述轮次判别修改过程，用于确定当前采集时刻进行第几个采集轮次；所述实际电能数据采集过程，包括服务器端对集中器请求当前轮次需要采集的智能电表的电能数据，集中器返回电能数据至服务器，服务器得到电能数据；所述读取历史时刻电能数据过程，是提取智能电表的历史电能数据用于拟合实际未进行采集的电能数据；所述拟合电能数据过程，是基于线性最小二乘法利用历史电能数据对电能数据进行拟合，保证每个采集轮次所有智能电表均有电能数据储存。2.根据权利要求1所述基于实现采集指标的窄带PLC用电信息采集系统，其特征在于：所述改进蚁群算法，包括根据当前节点i到下一节点j的距离以及下一节点j到目标节点的路径长度，设置搜索中路径的期望值，实现方式采用下式，其中，D(i,j)表示当前节点i到下一节点j的距离，D(j,s)表示下一节点j到目标节点s的距离。3.根据权利要求1所述基于实现采集指标的窄带PLC用电信息采集系统，其特征在于：所述轮次判别修改过程，包括以下步骤，1)读取当前时刻采集轮次数t，若当前时刻为首次采集则初始化t为1，确定当前采集轮次进行采集的智能电表；2)判别t是否等于采集轮次总数，若相等，则修改t值为1，下一次采集需进入新的轮次周期；若不相等，修改t＝t+1，结束采集本次轮次判别修改过程。4.根据权利要求1所述基于实现采集指标的窄带PLC用电信息采集系统，其特征在于：所述拟合电能数据过程，实现方式如下，设当前采集时刻和采集轮次分别为t和n，读入第n轮未采集电能数据的智能电表对应上两轮的电能数据P(i，t-1)，P(i，t-2)，其中P(i，t-1)是第i个智能电表第t-1时刻的电能数据；进行以下步骤，1)建立线性最小二乘法模型如下，2CN108133588A权利要求书2/2页式中，表示拟合的第i个智能电表第t个电能数据，ai,t、bi,t表示第i个智能电表第t个电能数据进行拟合时的待求解的参数；2)代入读取的历史电能数据P(i，t-1)，P(i，t-2)建立待关于求解参数ai,t、bi,t的差值平方和等式，差值平方和取得极小值时对应参数ai,t、bi,t为最佳参数，式中，L(ai,t,bi,t)表示差值平方和函数；为求得L(ai,t,bi,t)的极小值，L(ai,t,bi,t)分别对参数ai,t、