一种基于异构多通道的调度台集中控制方法及系统与流程

本发明属于工业调度，具体涉及一种基于异构多通道的调度台集中控制方法及系统。

背景技术：

1、在工业调度、能源配网及轨道交通等领域，调度台作为集中控制的核心节点，往往需要同时管控数量众多、接入方式各异的下位终端设备。随着终端设备类型的日趋多样化，调度台所承载的通信通道已由单一有线串口演进为有线串口、短距无线蓝牙、局域总线等多种物理信道并存的异构格局。异构多通道架构能够兼顾覆盖范围、实时性与部署灵活性，已成为中小型集中控制场景的主流选型。

2、现有的异构多通道调度控制系统在工程实现中，通常采用静态阈值法对各通道的通信质量进行监测，即预先为每个通道配置一组固定的信号强度下限或误码率上限，当通道实时采样值越过该固定边界时，触发通道切换或告警。部分改进方案引入了心跳帧丢包率作为补充指标，在固定周期内统计连续丢包帧数，若超出预设计数上限则判定通道失效并执行备用通道接管。

3、然而，在蓝牙等无线通道与串口有线通道共存的实际调度环境中，无线通道的链路质量天然受周边射频干扰、终端移位等因素影响，会周期性出现短暂的信号骤降，其持续时间通常仅为数百毫秒至数秒量级，之后可自行恢复。静态阈值法无法区分这类瞬态骚扰与真正的持续性链路劣化，导致切换判决失准，进而引发跨通道命令时序紊乱问题，这是当前异构多通道调度台集中控制体系中尚未得到有效解决的核心瓶颈。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于异构多通道的调度台集中控制方法及系统，以解决现有技术中静态阈值法无法区分干扰类型导致切换判决失准，进而引发跨通道命令时序紊乱的技术问题。

2、第一方面，本发明提供了一种基于异构多通道的调度台集中控制方法，包括：

3、s1，针对已注册的异构通道分别执行独立的空载采样，采集各通道在无业务负载下的往返时延和帧接收率，计算往返时延的统计特征和帧接收率的均值，并基于预先计算的通道劣化程度指标同步获取瞬态持续时长上界和滑动窗口长度，将以上数据作为对应通道的通信基线档案写入本地寄存器；

4、s2，在正常调度运行阶段，实时计算滑动窗口时延均值和帧接收率，结合通信基线档案计算当前的通道劣化程度指标，并基于通道劣化程度指标、瞬态持续时长上界及双门限滞回判决识别通道持续劣化状态；

5、s3，针对处于通道持续劣化状态的劣化通道，冻结对应的命令发送队列，并按命令优先级为挂起命令队列中的命令选取备用通道执行命令迁移；

6、s4，在下发命令时附加基于通信基线档案计算的计划执行时间戳，下位终端接收后本地缓存并等待至计划执行时间戳后统一触发执行动作，并返回携带实际执行时间戳的执行回执帧。

7、其效果在于：通过以各通道自身基线标定结果为参照，结合双门限滞回判决在时域上有效区分瞬态骚扰与持续劣化，改善了静态阈值法因无法区分干扰类型而导致切换判决失准的问题，保障了多终端在通道切换后的命令执行时序一致性。

8、进一步地，针对已注册的异构通道分别执行独立的空载采样，采集各通道在无业务负载下的往返时延和帧接收率，计算往返时延的统计特征和帧接收率的均值，并基于预先计算的通道劣化程度指标同步获取瞬态持续时长上界和滑动窗口长度，包括：周期性向各通道注入固定长度的探测帧，采集连续多个探测帧的采样结果；计算往返时延的均值与标准差、往返时延采样序列中的最大值，以及帧接收率的均值；记录每次通道劣化程度指标短暂超过正常波动上界后自行回落的持续时长样本，取最大值作为瞬态持续时长上界；对基线期间通道劣化程度指标时间序列计算逐步滞后的自相关系数，取自相关系数首次降至特定值处对应的滞后步数作为滑动窗口长度。

9、其效果在于：周期性发送固定探测帧采集各通道空载往返时延、帧接收率，计算时延均值、标准差、最大值与帧接收率均值；取劣化指标自愈最长时长为瞬态持续时长上界，通过劣化序列自相关系数确定滑动窗口长度，全部参数由通道实测数据生成，无需人工区分有线、无线配置，基线贴合信道固有波动，为劣化指标计算、链路判决提供自适应客观基准。

10、进一步地，结合通信基线档案计算当前的通道劣化程度指标，包括：

11、获取通信基线档案中的往返时延的均值、往返时延的标准差以及相邻采样值差值的平均绝对偏差；

12、计算滑动窗口时延均值与往返时延的均值的差值，作为当前时延相对于基线的标准化偏移量的分子；

13、取往返时延的标准差与相邻采样值差值的平均绝对偏差中的最大值作为分母，计算标准化偏移量；

14、将标准化偏移量与当前滑动窗口内的帧丢失率相乘，得到通道劣化程度指标。

15、其效果在于：通过将时延标准化偏移与帧丢失率相乘构造劣化指标，使得指标只有在时延上升与丢帧同步恶化时才会显著增大，在指标构造层面天然排除了孤立扰动的误判。

16、进一步地，基于通道劣化程度指标、瞬态持续时长上界及双门限滞回判决识别通道持续劣化状态，包括：

17、获取基线标定阶段通道劣化程度指标采样序列的均值、标准差以及峰均比；

18、基于均值、标准差以及峰均比，分别计算劣化进入门限和劣化恢复门限；

19、当通道劣化程度指标持续高于劣化进入门限的累计时长超过瞬态持续时长上界时，将对应通道标记为通道持续劣化状态；

20、若通道劣化程度指标跌回劣化恢复门限以下，则解除劣化标记。

21、其效果在于：通过引入双门限滞回判决，并以实测瞬态持续时长上界作为累计时长门限，确保所有历史可观测的瞬态骚扰均不触发切换判决，提升了判决的准确性。

22、进一步地，基于均值、标准差以及峰均比，分别计算劣化进入门限和劣化恢复门限，包括：

23、对于帧接收率的均值大于或等于预设高质量阈值的有线通道，以峰均比放大标准差作为门限偏置，与均值相加得到劣化进入门限；

24、对于帧接收率的均值小于预设高质量阈值的无线通道，以峰均比减1后的差值放大标准差作为门限偏置，与均值相加得到劣化进入门限；

25、取均值加上预设比例系数与标准差之积，将劣化恢复门限锚定在基线正常波动范围内部。

26、进一步地，按命令优先级为挂起命令队列中的命令选取备用通道执行命令迁移，包括：在当前所有未处于劣化状态的通道中，选取通道劣化程度指标最低者作为候选备用通道；若所有注册通道均处于持续劣化状态，则从全部已劣化通道中选取通道劣化程度指标最小的通道作为降级备用通道，仅允许紧急优先级命令通过，并将回执超时判定阈值放宽至降级备用通道当前实测往返时延均值的两倍；在执行迁移时校验备用通道当前的负载水位，若负载水位超过最大无损吞吐量对应的命令容量，则按优先级截断入队完成命令迁移。

27、进一步地，在下发命令时附加基于通信基线档案计算的计划执行时间戳，包括：

28、获取调度台当前系统时钟；

29、提取各通道通信基线档案中时延均值的最大值；

30、计算由时延均值的最大值对应通道基线标定数据推导的抖动安全余量，抖动安全余量为往返时延的实测最大值与均值之差；

31、将当前系统时钟、时延均值的最大值以及抖动安全余量相加，得到计划执行时间戳。

32、其效果在于：通过为每条命令附加基于各通道基线实测数据推导的计划执行时间戳，将跨通道传输时延差异转化为各终端本地的等待缓冲，显著降低了跨通道切换场景下因通道时延差异引发的命令乱序风险。

33、进一步地，返回携带实际执行时间戳的执行回执帧之后，还包括：

34、在接收到当前批次全部目标终端的执行回执帧后，计算各终端实际执行时间戳与计划执行时间戳之间的偏差；

35、将偏差绝对值超过目标终端所在通道的基线时延标准差的终端记录为时序异常节点；

36、若在计划执行时间戳后预设时长内仍未收到某终端回执，则将对应命令标记为执行超时，并自动进入重传队列以最高优先级在当前最优通道上重发。

37、进一步地，在基线标定完成前收到紧急业务命令时，以各通道当前信号强度原始值排序作为临时通道优先级允许紧急命令通过，标定完成后将通信基线档案写入寄存器并切换为正式基线模式。

38、第二方面，本发明提供了一种基于异构多通道的调度台集中控制系统，包括存储器和处理器，所述存储器内存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令被所述处理器执行时实现上述基于异构多通道的调度台集中控制方法。

39、有益效果是：本发明通过优先级感知的命令迁移调度结合时间戳对齐方式，有效保障了多终端在通道切换后的命令执行时序一致性，显著降低了跨通道切换场景下的命令乱序风险，提升了异构多通道调度台在复杂干扰环境中的集中控制稳定性。