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：
1、隨著現(xiàn)代社會對能源管理和電力計量需求的不斷增長，電力企業(yè)對用電數(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，當前還存在以下問題：現(xiàn)有技術中，無線dtu需要適配不同的通信協(xié)議和標準進行抄表，同時，在遠程配置時，若電能表點數(shù)較多，配置過程復雜且容易出錯，不夠友好；現(xiàn)有系統(tǒng)通常采用固定周期或簡單邏輯調(diào)度方式，容易導致通信資源浪費或數(shù)據(jù)沖突，特別是在通信節(jié)點密集的場景下，系統(tǒng)運行效率和穩(wěn)定性難以保障；傳統(tǒng)無線通信系統(tǒng)難以實時適應復雜的通信環(huán)境，缺乏對通信頻段和數(shù)據(jù)流向的優(yōu)化手段，導致通信可靠性差，容易出現(xiàn)鏈路中斷或傳輸延遲的問題。
技術實現(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)，解決了如何設計一種無線dtu系統(tǒng)，以適配多種通信協(xié)議，簡化遠程配置流程，提高復雜通信環(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、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：
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)，將來自各個電表終端的電表數(shù)據(jù)進行集中上報至云平臺；所述電表數(shù)據(jù)包括電量信息、電壓、電流、功率因數(shù)、用電時間和電表告警狀態(tài)；
5、所述周期自動輪詢模塊用于根據(jù)泊松分布隨機調(diào)度算法生成初始任務隊列，通過rs-485接口按照任務隊列的時刻向電表終端發(fā)送請求并接收響應數(shù)據(jù)；
6、所述通信鏈路調(diào)度模塊用于基于數(shù)字孿生模型實時評估dtu與集中器的通信狀態(tài)，利用多目標優(yōu)化算法選擇最優(yōu)調(diào)度通道，通過鏈路驗證機制確認目標通道可用性，完成切換并更新存儲。
7、進一步的，所述周期自動輪詢模塊的運行過程包括以下步驟：
8、根據(jù)用戶設定的電表地址范圍和抄表采集頻率，通過泊松分布隨機調(diào)度算法生成初始任務隊列，動態(tài)分配輪詢?nèi)蝿諆?yōu)先級，優(yōu)先處理高頻或異常電表終端；
9、根據(jù)目標電表終端的通信協(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數(shù)據(jù)幀后，利用crc校驗算法校驗數(shù)據(jù)包完整性，解析出電表數(shù)據(jù)；若數(shù)據(jù)異常或通信失敗，模塊記錄失敗原因并通過多次重試機制進行自校正或跳過處理；
11、基于實時獲取的電表數(shù)據(jù)，動態(tài)調(diào)整輪詢?nèi)蝿盏某聿杉l率。
12、進一步的，所述泊松分布隨機調(diào)度算法的公式如下：
13、
14、其中，表示在時間t時刻，第i個電表終端被輪詢的綜合調(diào)度概率；表示第i個電表終端的動態(tài)優(yōu)先級權(quán)重；表示第i個電表終端的任務到達率；t表示輪詢?nèi)蝿盏闹芷冢槐硎镜趇個電表終端在時間t內(nèi)目標輪詢次數(shù)的階乘；表示第i個電表終端的異常系數(shù)；表示所有n個電表終端的異常系數(shù)總和。
15、進一步的，所述通信鏈路調(diào)度模塊的運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)，周期性檢測雙向信號質(zhì)量，包括信號強度、誤碼率和數(shù)據(jù)傳輸時延，判斷是否滿足通信質(zhì)量閾值；
17、當鏈路性能連續(xù)三次低于閾值時，向云平臺請求調(diào)度，云平臺根據(jù)云端數(shù)字孿生模型綜合評估鏈路性能，利用多目標優(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，切換至目標通道并發(fā)起鏈路檢測，若目標鏈路滿足通信質(zhì)量要求，更新切換信息至存儲空間并上報切換成功；
19、若目標鏈路驗證失敗或切換后通信質(zhì)量未達標，dtu將失敗記錄上報云平臺，云平臺重新下發(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、進一步的，所述數(shù)據(jù)集中器具體采用以太網(wǎng)、lte網(wǎng)絡、wi-fi的多種通信方式，將數(shù)據(jù)上傳至云平臺。
22、進一步的，還包括監(jiān)測預警模塊，用于實時監(jiān)控dtu的運行狀態(tài)和通信狀態(tài)數(shù)據(jù)，結(jié)合機器學習算法預警機制，同時生成監(jiān)測報告。
23、進一步的，所述監(jiān)測預警模塊的運行過程包括以下步驟：
24、實時采集dtu的運行狀態(tài)和通信狀態(tài)數(shù)據(jù)，結(jié)合機器學習算法進行異常檢測，通過對關鍵參數(shù)的動態(tài)趨勢建模和門限判定，實時識別供電異常、通信中斷或設備過載的異常情況，當檢測到潛在異常時，立即觸發(fā)預警機制；
25、確定預警等級及處理優(yōu)先級，將重要預警和緊急預警實時推送至云平臺，并生成監(jiān)測報告，包括運行狀態(tài)趨勢分析、異常統(tǒng)計、修復措施及優(yōu)化建議，并同步至運維人員終端設備。
26、進一步的，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技術實現(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顯示屏用于提供實時數(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現(xiàn)對參數(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)合周期自動輪詢模塊，通過rs-485接口對電表數(shù)據(jù)的定期采集和動態(tài)上報時間調(diào)整，實現(xiàn)了高效、精準的電表數(shù)據(jù)采集與傳輸。泊松分布隨機調(diào)度算法動態(tài)優(yōu)化上報時間，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dtu與集中器的通信狀態(tài)進行實時評估，并通過多目標優(yōu)化算法選擇最優(yōu)的通信通道，結(jié)合鏈路驗證機制確保目標通道的可用性，從而實現(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，所述周期自動輪詢模塊的運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、wi-fi的多種通信方式，將數(shù)據(jù)上傳至云平臺。
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)測預警模塊，用于實時監(jiān)控dtu的運行狀態(tài)和通信狀態(tài)數(shù)據(jù)，結(jié)合機器學習算法預警機制，同時生成監(jiān)測報告。
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)測預警模塊的運行過程包括以下步驟：
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項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技術實現(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顯示屏用于提供實時數(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現(xiàn)對參數(shù)的自由調(diào)節(jié)和查詢。