计量箱运行状态自适应上报方法及系统与流程

本申请涉及电力通信，尤其涉及一种计量箱运行状态自适应上报方法及系统。

背景技术：

1、随着智能电网的快速发展，海量分布式的监测计量箱被广泛部署于电网末端，用于实时采集电压、电流等关键电气物理量，这些运行状态数据通过底层无线通信网络周期性地汇聚并上报至云端主站，为电力系统的负荷预测、故障诊断及调度决策提供了重要的数据支撑。

2、然而，随着接入设备数量的呈指数级增长以及业务并发量的急剧攀升，传统的固定周期或简单阈值触发的上报机制逐渐暴露出严重的局限性，在实际的复杂运行环境中，底层传感器件的老化故障或瞬态强电磁干扰极易导致采集数据出现异常突变，而现有的数据上报策略往往将底层设备的运行状态与通信网络的承载能力割裂开来，这种信息壁垒导致系统无法在突发业务流量洪峰或无线信道质量恶化时做出灵活反应。当大量计量箱在同一时刻检测到异常并集中并发上报时，极易引发严重的网络拥塞，导致关键节点内存队列溢出，进而造成大面积的数据丢包与通信延迟，同时静态的路由调度与优先级划分机制难以长效适应底层网络拓扑与外部干扰的慢变漂移，无法主动规避拥堵节点。此外，如果直接将未经甄别的虚假高优先级突变数据接入网络，不仅会无效占用宝贵的紧急通信时隙，还会导致云端主站做出错误的调度决策，进一步加剧网络资源的紧张。

3、因此如何打破异构数据之间的隔阂，实现多维物理状态与网络参数的联合感知，并在海量并发场景下综合评估各节点自身的电气异常紧急程度与周边通信链路的拥塞状态，进而合理分配有限的无线通信资源以保障关键数据的可靠到达，同时构建具有真实网络反馈闭环的模型动态更新机制，成为了当前电力物联网通信调度领域亟待解决的核心技术问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本申请提供了一种计量箱运行状态自适应上报方法及系统，用于解决现有电力计量网络中因底层设备运行状态与通信网络承载能力存在信息壁垒，导致在突发业务流量洪峰或信道质量恶化时极易引发数据拥塞、大面积丢包以及虚假异常数据抢占紧急通信资源的技术问题。

2、第一方面，本申请提供了一种计量箱运行状态自适应上报方法，所述方法包括：

3、s1、获取监测计量箱的待上报数据及对应的采样序列、包含全局稳态无线信道质量指标的空间拓扑结构、接入节点的队列长度以及接入节点在不同频段下的信道占用率；

4、s2、通过针对采样序列计算局部波动率与突变能量特征值构建带权时间特征向量，将带权时间特征向量作为节点特征，并结合节点间的连通关系与原始边权重，构建时空网络异构图张量；

5、s3、根据队列长度与接入节点在不同频段下的信道占用率构建动态队列张量，计算动态队列张量对应的拥塞惩罚系数，并利用拥塞惩罚系数修正时空网络异构图张量的原始边权重，得到修正边权重；

6、s4、引入包含基于修正边权重构建的队列延迟惩罚项的图注意力机制，利用图注意力机制处理时空网络异构图张量，计算得出每个监测计量箱的上报优先级权重，并根据上报优先级权重生成分级上报策略；

7、s5、利用预设的历史误差模型验证监测计量箱的待上报数据的一致性，若待上报数据未通过一致性验证，则触发预设的降级上报策略，若待上报数据通过一致性验证，则实时探测目标通信链路的瞬态物理信道状态，并根据分级上报策略及瞬态物理信道状态对待上报数据执行分配上报，并根据上报完成后的实际丢包率数值与实际通信延迟数值反馈更新图注意力机制内部的特征权重矩阵。

8、第二方面，本申请提供了一种计量箱运行状态自适应上报系统，所述系统包括：

9、数据采集模块，用于获取监测计量箱的待上报数据及对应的采样序列、包含全局稳态无线信道质量指标的空间拓扑结构、接入节点的队列长度以及接入节点在不同频段下的信道占用率；

10、异构图模块，用于通过针对采样序列计算局部波动率与突变能量特征值构建带权时间特征向量，将带权时间特征向量作为节点特征，并结合节点间的连通关系与原始边权重，构建时空网络异构图张量；

11、权重调整模块，用于根据队列长度与接入节点在不同频段下的信道占用率构建动态队列张量，计算动态队列张量对应的拥塞惩罚系数，并利用拥塞惩罚系数修正时空网络异构图张量的原始边权重，得到修正边权重；

12、分级决策模块，用于引入包含基于修正边权重构建的队列延迟惩罚项的图注意力机制，利用图注意力机制处理时空网络异构图张量，计算得出每个监测计量箱的上报优先级权重，并根据上报优先级权重生成分级上报策略；

13、验证反馈模块，用于利用预设的历史误差模型验证监测计量箱的待上报数据的一致性，若待上报数据未通过一致性验证，则触发预设的降级上报策略，若待上报数据通过一致性验证，则实时探测目标通信链路的瞬态物理信道状态，并根据分级上报策略及瞬态物理信道状态对待上报数据执行分配上报，并根据上报完成后的实际丢包率数值与实际通信延迟数值反馈更新图注意力机制内部的特征权重矩阵。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果至少如下所述：

15、1.本申请通过同步采集包含连续采样序列的电气业务数据与包含链路拓扑、缓存队列及频谱占用率的底层网络状态，消除了传统调度机制中业务数据与通信承载力相互割裂的感知盲区，并通过归一化加权消除量纲差异，将多维电气特征与反向映射的链路代价进行联合，构建出时空网络异构图张量，在此基础上，本申请融合节点队列深度与多频段频谱占用率，通过非线性指数映射动态修正底层通信网络链路代价，真实且全面地量化了通信节点所面临的时延阻力，克服了传统路由机制中单一依靠固定阈值判定拥塞的滞后性。

16、2.进一步地，本申请引入了一种融合队列延迟惩罚项的图注意力机制，使模型在聚合节点特征时主动削弱对高拥塞链路的依赖，实现了电气异常状态与通信网络拥塞状态的深度联合感知，提高了优先级评估的准确性与抗拥塞能力，同时通过双阈值将全局节点精准划分为三个互不重叠的上报队列，并匹配无竞争时隙、竞争接入与休眠等待等差异化通信资源，不仅保障了紧急异常数据的绝对优先与高可靠传输，还有效缓解了整体网络的碰撞冲突与频谱资源压力，提升了电力计量网络在复杂并发场景下的自适应调度效率。

17、3.最后，本申请提出了基于时序预测网络的数据一致性验证降级机制，精准识别并拦截了由传感器故障或电磁干扰引发的虚假突变数据，配合强制降级策略，杜绝了无效脏数据对紧急通信资源的抢占，并且通过提取云端确认报文中的真实时间戳与丢包序列号，量化计算出实际的通信延迟与丢包率，将其作为监督信号反向传播更新图注意力机制的权重矩阵，构建了从策略下发到效果反馈的完整闭环，使得上报调度模型能够持续学习并自适应底层物理信道的动态衰落与拓扑变化，显著增强了系统在长期运行过程中的鲁棒性。

1.一种计量箱运行状态自适应上报方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的计量箱运行状态自适应上报方法，其特征在于，s2包括：

3.根据权利要求2所述的计量箱运行状态自适应上报方法，其特征在于，生成带权时间特征向量，包括：

4.根据权利要求1所述的计量箱运行状态自适应上报方法，其特征在于，s3包括：

5.根据权利要求1所述的计量箱运行状态自适应上报方法，其特征在于，s4中利用图注意力机制处理时空网络异构图张量，计算得出每个监测计量箱的上报优先级权重，包括：

6.根据权利要求1所述的计量箱运行状态自适应上报方法，其特征在于，s4中根据上报优先级权重生成分级上报策略，包括：

7.根据权利要求6所述的计量箱运行状态自适应上报方法，其特征在于，s5中利用预设的历史误差模型验证监测计量箱的待上报数据的一致性，若待上报数据未通过一致性验证，则触发预设的降级上报策略，包括：

8.根据权利要求7所述的计量箱运行状态自适应上报方法，其特征在于，s5中若待上报数据通过一致性验证，则实时探测目标通信链路的瞬态物理信道状态，并根据分级上报策略及瞬态物理信道状态对待上报数据执行分配上报，包括：

9.根据权利要求8所述的计量箱运行状态自适应上报方法，其特征在于，s5中根据上报完成后的实际丢包率数值与实际通信延迟数值反馈更新图注意力机制内部的特征权重矩阵，包括：

10.一种计量箱运行状态自适应上报系统，用于实现如权利要求1-9任一项所述的计量箱运行状态自适应上报方法，其特征在于，所述系统包括：