基于数据融合和最小生成树的电力线载波通信方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于数据融合和最小生成树的电力线载波通信方法、系统、介质及设备，包括：将电力物联网通信网络中的各个通信节点连接建立最小生成树；将各个通信节点的数据发送至相邻的融合节点进行数据融合；各个融合节点的融合数据经最小生成树的最优路径输送至主节点进行远程发送。本发明专利技术具有降低通信数据量、提高资源利用率和提高通信速率等优点。提高资源利用率和提高通信速率等优点。提高资源利用率和提高通信速率等优点。

【技术实现步骤摘要】
基于数据融合和最小生成树的电力线载波通信方法和系统


[0001]本专利技术主要涉及光伏发电
，特指一种基于数据融合和最小生成树的电力线载波通信方法、系统、介质及设备。

技术介绍

[0002]近年来，随着光伏发电技术的逐渐完善和成本的显著降低，越来越多的分布式光伏发电系统被投入到生产生活之中。由于数据采集与监视控制系统SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)要对光伏系统中各个节点的电气量进行采集进而对设备的运行情况进行实时监测，分析其是否能够正常出力，以及是否出现故障。而这些数据就需要通过一定的通讯方式上传到主站，如果在此过程中数据量较大而导致出现较长的通信延时，将无法实时监控其运行情况，所以良好的通信系统在整个光伏发电系统中扮演着非常重要的角色。
[0003]由于电力线载波通信技术是利用现有的电力传输网，具有建设成本低、部署快速灵活等特点，因此被广泛用于光伏发电系统的本地通信中。电力线载波通信中每个载波模块为一个通信节点，首先将本地采集信息通过电力线数据汇聚到主节点集中器，然后通过远程通信上送至主站。在实际系统中，各传感器节点采集不同实时信息，如光伏单元的有功和无功出力、瞬时电压和电流，以及用户侧电能质量谐波信息等，现有算法未考虑融合节点数目和[t0,t]时间段内产生数据包个数，具有一定局限性，异构的原始数据是否能被完全压缩成一个数据包需要根据实际数据情况而定。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种降低通信数据量、提高通信速率的基于数据融合和最小生成树的电力线载波通信方法、系统、介质及设备。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
[0006]一种基于数据融合和最小生成树的电力线载波通信方法，包括步骤：
[0007]将电力物联网通信网络中的各个通信节点连接建立最小生成树；
[0008]将各个通信节点的数据发送至相邻的融合节点进行数据融合；
[0009]各个融合节点的融合数据经最小生成树的最优路径输送至主节点进行远程发送。
[0010]作为上述技术方案的进一步改进，所述融合节点收集各通信节点处的数据信息后，在本地通过拆包以及和包操作后将核心信息进行数据融合。
[0011]作为上述技术方案的进一步改进，所述通信网络G＝(V,E,W)，T＝(V,E
’
)为G的一个支撑树，令
[0012][0013]w(T)表示T的权；G中权最小生成树就是使w(T)最小的生成树；其中V＝M∪{s}是m+
1个通信节点的集合，s为主节点。
[0014]作为上述技术方案的进一步改进，所述最小生成树生成的步骤为：
[0015]1)设v为V的任一顶点，令So＝{v}，k＝0；
[0016]2)若S
K
＝V，结束，以S
K
为顶点集，E
K
为边集的图即是G的最小生成树；否则执行步骤3)；
[0017]3)构造[S
K
，S']，若则G不连通，停止；否则，设e
k
＝v
k
v
’
k
，v
k
∈S
k
，令S
k+1
＝S
k
∪{v
’
k
}，E
k+1
＝E
k
∪{e
k
}，置k＝k+1，执行步骤2)。
[0018]本专利技术还公开了一种基于数据融合和最小生成树的电力线载波通信系统，包括
[0019]第一模块，用于将电力物联网通信网络中的各个通信节点连接建立最小生成树；
[0020]第二模块，用于将各个通信节点的数据发送至相邻的融合节点进行数据融合；
[0021]第三模块，用于钭各个融合节点的融合数据经最小生成树的最优路径输送至主节点进行远程发送。
[0022]本专利技术进一步公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上所述的基于数据融合和最小生成树的电力线载波通信方法的步骤。
[0023]本专利技术还公开了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上所述的基于数据融合和最小生成树的电力线载波通信方法的步骤。
[0024]本专利技术进一步公开了上述基于数据融合和最小生成树的电力线载波通信方法在泛在电力物联网系统中的应用。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0026](1)本专利技术的基于数据融合和最小生成树的电力线载波通信方法及系统，将每个通信节点的数据按照融合机制融合至融合节点处，融合节点根据建立的最小生成树的最优路径传送至主节点处，然后主节点通过远程通信方式传给主站，实现了主站对各个通信节点的信息采集并且有效降低了电力线载波通信的数据量。
[0027](2)本专利技术针对包含有不同通信节点数目的光伏网络，相对于无数据融合传输方法在三相连接和单相连接两种情况下的数据传输量进行对比，本专利技术采用的数据融合算法具有数据压缩的性能；本专利技术将数据融合的概念引入到电力线载波通信中能够有效的降低每个节点单独上传到主节点时的通信量，提高资源利用率，进而提高通信速率。
附图说明
[0028]图1为本专利技术的方法在实施例的流程图。
[0029]图2为本专利技术泛在工业传感器网络信息融合模型图。
[0030]图3为本专利技术融合节点处的帧格式。
[0031]图4为本专利技术的最小生成树。
具体实施方式
[0032]以下结合说明书附图和具体实施例对本专利技术作进一步描述。
[0033]如图1所示，本实施例公开了一种基于数据融合和最小生成树的电力线载波通信方法，用于泛在电力物联网系统，具体包括步骤：
[0034]将电力物联网通信网络中的各个通信节点连接建立最小生成树；
[0035]将各个通信节点的数据发送至相邻的融合节点进行数据融合；
[0036]各个融合节点的融合数据经最小生成树的最优路径输送至主节点进行远程发送。
[0037]本专利技术的基于数据融合和最小生成树的电力线载波通信方法，将每个通信节点的数据按照融合机制融合至融合节点处，融合节点根据建立的最小生成树的最优路径传送至主节点处，然后主节点通过远程通信方式传给主站，实现了主站对各个通信节点的信息采集并且有效降低了电力线载波通信的数据量，提高资源利用率，进而提高通信速率。
[0038]具体地，通过改进传统信息融合模型，建立更一般的信息融合模型如图2所示；
[0039]经过“泛传感器节点”进行信息融合输出数据包的个数与输入数据包个数映射关系为：
[0040][0041]式中c为过顶传输数据，根据融合类型(有损融合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数据融合和最小生成树的电力线载波通信方法，其特征在于，包括步骤：将电力物联网通信网络中的各个通信节点连接建立最小生成树；将各个通信节点的数据发送至相邻的融合节点进行数据融合；各个融合节点的融合数据经最小生成树的最优路径输送至主节点进行远程发送。2.根据权利要求1所述的基于数据融合和最小生成树的电力线载波通信方法，其特征在于，所述融合节点收集各通信节点处的数据信息后，在本地通过拆包以及和包操作后将核心信息进行数据融合。3.根据权利要求1所述的基于数据融合和最小生成树的电力线载波通信方法，其特征在于，所述通信网络G＝(V,E,W)，T＝(V,E
’
)为G的一个支撑树，令w(T)表示T的权；G中权最小生成树就是使w(T)最小的生成树；其中V＝M∪{s}是m+1个通信节点的集合，s为主节点。4.根据权利要求3所述的基于数据融合和最小生成树的电力线载波通信方法，其特征在于，所述最小生成树生成的步骤为：1)设v为V的任一顶点，令So＝{v}，k＝0；2)若S
K
＝V，结束，以S
K
为顶点集，E
K
为边集的图即是G的最小生成树；否则执行步骤3)；3)构造[S
K
，S']，若则G不连通，停止；否则，设e
k
＝v
k...

【专利技术属性】
技术研发人员：高首聪，臧晓笛，汤腾蛟，李琦，吉天平，刘璐，薛冬良，万能，陈亚楠，
申请(专利权)人：中车株洲电力机车研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：