一种基于网络维护迭代算法的HPLC组网程序故障诊断方法与流程

一种基于网络维护迭代算法的hplc组网程序故障诊断方法
技术领域
1.本发明属于低压电力线载波通信技术领域，具体涉及一种基于网络维护迭代算法的hplc组网程序故障诊断方法。


背景技术：

2.近年出于对低压数据实时性、可靠性、丰富性等的需求，借助低压电力线作为天然通信介质的hplc通信正逐步替代窄带(nplc)，成为下一代低压集抄通信首选方案，hplc使用ofdm调制、分布式组网、tdma/csma避撞机制，具备通信速率快、组网灵活可靠、抗干扰能力强等优势。
3.目前hplc采用《低压电力线高速载波通信互联互通技术规范》，理论可以实现不同厂家电力线通信业务的互联互通。协议制定了通信报文的合法传输规则，但hplc采用分布式组网，网络的维护由分布式sta自行评估，对于不同场景下协议的使用逻辑及流程没有严格的定义。由于报文数量庞大、交互频繁，业务传输数据可达兆级，在厂家混装较普遍的场景下，网络维护逻辑不统一，极易引发组网程序故障，并且无法进行准确定位，从而长时间影响电网业务的开展。


技术实现要素：

4.本发明目的在于提供一种基于网络维护迭代算法的hplc组网程序故障诊断方法，以解决hplc批量运行过程中，由于组网程序故障，导致的电网业务运行不畅，却无有效手段进行分析定位的问题。重点的对网络请求的关联请求报文、代理变更请求报文、网络拓扑进行迭代计算分析，实现组网程序故障诊断，最终提升hplc现场运行稳定性。
5.本发明采用的技术方案如下：
6.一种基于网络维护迭代算法的hplc组网程序故障诊断方法，包括hplc低压采集系统，所述hplc低压采集系统包括采集主站系统、能源控制器、分布式组网cco、分布式sta、电能计量设备；
7.所述采集主站系统用于对数据、信息进行展示；
8.所述能源控制器用于进行业务的采集并实现数据信息上报；
9.所述分布式组网cco用于对电力线节点路径进行管理及业务信息交互；
10.所述分布式sta用于评估网络，选择路径进行组网并与电能计量设备进行信息交互；
11.所述电能计量设备用于准确计量电量并将所需信息通过分布式sta实现上传；
12.hplc低压采集系统通过打通采集主站系统、能源控制器、分布式组网cco、分布式sta、电能计量设备之间的数据，对hplc低压采集系统的关联请求报文、代理变更请求报文、网络维护报文的重点要素进行扩展、提取、迭代、分析，实现对现场运行程序组网逻辑是否正常的初步判断，sta首次请求入网使用关联请求报文，入网后路径变更使用代理变更报文，通过扩展协议逐级上报，同时对组网完成后的拓扑信息进行提取，通过迭代分析，实现
低压hplc组网故障诊断；
13.所述分布式组网cco以电力线为介质，发送具备本网络信号的信标信息，通过分布式sta自动评估，搭建电力线通信网络，分布式组网cco依据组网过程分布式sta主动发起的关联请求报文、代理变更请求报文、网络维护报文及形成的网络拓扑信息的分析，进行组网故障研判。
14.2.按照权利要求1所述的一种基于网络维护迭代算法的hplc组网程序故障诊断方法，其特征在于，分布式组网cco依据组网过程分布式sta主动发起的关联请求报文、代理变更请求报文、网络维护报文及形成的网络拓扑信息的分析过程包括以下步骤：
15.(1)针对关联请求报文，根据白名单档案，确认是否允许入网，入网后继续分析携带的复位原因字节，该服务原因协议定义1个十六进制字节，数值0代表正常启动，数值1代表断电启动，数值2代表看门狗复位，数值3代表程序指针异常，其中数值0和1为正常启动入网，数值2和3为异常启动入网，分布式组网cco对异常启动入网节点地址及发生本地网络始终进行记录，如果连续4个路由周期同一节点出现异常复位超过3次，则分布式组网cco按照扩展程序故障扩展字形成组网程序异常事件，上报能源控制器，能源控制器上报采集主站系统，进行报警可视化展示；
16.(2)对于已经入网的分布式sta的代理变更请求报文，提取协议规定的5个备选代理，结合已经形成的本网络拓扑路径信息，进行路径评估异常分析，将备选代理节点与已经形成的拓扑信息进行比对，如果发现备选代理当中存在发起请求节点的子节点，则评估的该代理为异常代理，分布式组网cco选择非异常代理进行路径确认，如果备选代理均为异常代理，则不进行确认，分布式组网cco对该节点异常进行记录，如果10个路由周期内出现备选代理异常超过3次，则分布式组网cco按照扩展程序故障扩展字形成组网程序异常事件，上报能源控制器，能源控制器上报采集主站系统，进行报警可视化展示，能源控制器以3个小时为周期，主动召测cco内的网络拓扑信息进行分析按照互联互通协议定义，提取节点标识、代理节点标识、节点信息三个要素，节点要素以一个十六进制字节表示，能源控制器绘制本台区拓扑信息，如果发现存在节点拓扑上下两级节点层级出现路径断路、路径回环，则对该次异常拓扑事件及时间进行记录，24小时内出现异常累计超过三次，则判定cco组网存在异常，形成组网程序异常事件，上报采集主站系统，进行报警可视化展示；
17.(3)采集主站系统对异常事件进行记录，根据录入的供应商id进行匹配，确定异常供应商，同一供应商累计出现超过100例该异常事件，则判定存在程序故障，进行报警。
18.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
19.1、本发明中，通过打通采集主站系统、终端、hplc三个环节数据，对hplc组网相关的关联请求、代理变更报文、网络拓扑信息的重点要素进行扩展、提取、迭代、分析，实现对现场运行程序组网逻辑是否正常、运行通信环境是否出现波动等的初步判断。其中sta首次请求入网使用关联请求报文，入网后路径变更使用代理变更报文，组网过程中形成逐级的网络拓扑信息，基于hplc高通信速率优势，可以携带足够多的关键信息，对该部分信息进行扩展、分析，实现组网异常复位、路径断路、路径回环等异常情况的准确定位，并通过扩展协议逐级上报，实现低压hplc组网故障诊断。
20.2、本发明中，提供的基于网络维护报文迭代算法的hplc组网程序故障诊断方法，在hplc具备通用协议规定的相关功能的同时，增加智能化分析，不仅可以通过迭代算法，提
升组网故障研判准确性，并可以通过扩展协议进行主动上报异常，实现可视化展示。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图，其中：
22.图1为本发明系统涉及关键环节实现概述图；
23.图2为本发明网络维护要素分析流程图。
具体实施方式
24.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
25.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.应注意到：标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
27.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
28.此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
29.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以使机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个原件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
30.图1为本发明系统涉及关键环节实现概述图。hplc低压采集系统由采集主站系统、能源控制器、分布式组网cco、分布式sta、电能计量设备构成。其中采集主站系统作用是对数据、信息进行展示；能源控制器作用是进行业务的按需采集并实现数据信息上报；分布式组网cco作用是对电力线节点路径进行管理及业务信息交互；分布式sta作用通过评估网
络，选择合适的路径进行组网并与电能计量设备进行信息交互；电能计量设备作用是准确计量电量并将所需信息通过sta实现上传。
31.具体的，分布式组网cco以电力线为介质，发送具备本网络信号的信标信息，通过分布式sta自动评估，搭建电力线通信网络，如图2所示，cco依据组网过程sta主动发起的关联请求、代理变更请求网络维护报文以及形成的网络拓扑信息的分析，进行组网故障研判。
32.首先，针对关联请求报文，根据白名单档案，确认是否允许入网，入网后继续分析携带的复位原因字节，该服务原因协议定义1个十六进制字节，数值0代表正常启动，数值1代表断电启动，数值2代表看门狗复位，数值3代表程序指针异常，其中0/1为正常启动入网，2/3为异常启动入网，cco对异常启动入网节点地址及发生本地网络始终进行记录，如果连续4个路由周期同一节点出现异常复位超过3次，则cco按照下表的表1及表2扩展程序故障扩展字形成组网程序异常事件，上报能源控制器，能源控制器上报采集主站系统，进行报警可视化展示。
33.主动上报组网异常状态字：
34.表1
[0035][0036]
主动上报组网异常状态字数据格式定义：
[0037]
表2
[0038][0039]
其次，对于已经入网sta的代理变更请求报文，提取协议规定的5个备选代理，结合已经形成的本网络拓扑路径信息，进行路径评估异常分析，将备选代理节点与已经形成的拓扑信息进行比对，如果发现备选代理当中存在发起请求节点的子节点，则评估的该代理为异常代理，一旦确认选择该代理进行变更，则会导致网络回环，报文在链路中形成循环传输，导致网络拥堵。首先cco应选择非异常代理进行路径确认，如果备选代理均为异常代理，则不进行确认，其次cco对该节点异常进行记录，如果10个路由周期内出现备选代理异常超过3次，则cco按照表1及表2扩展程序故障扩展字形成组网程序异常事件，上报能源控制器，能源控制器上报采集主站系统，进行报警可视化展示。能源控制器以3个小时为周期，主动召测cco内的网络拓扑信息进行分析，按照标准互联互通协议定义，重点提取节点标识、代理节点标识、节点信息三个要素，其中节点要素以一个十六进制字节表示，该字节定义如下：
[0040]
d0～d3位表示本站点节点层级，0级代表0层级，依次类推，1级代表1层级，2级代表
2层级
……
；
[0041]
d4～d7位表示本站点的网络角色，0x0:无效；0x1：末梢节点(sta)；0x2：代理节点(pco)；0x3：保留；0x4：主节点(cco)。
[0042]
能源控制器绘制本台区拓扑信息，如果发现存在节点拓扑上下两级节点层级出现路径断路、路径回环，则对该次异常拓扑事件及时间进行记录，24小时内出现异常累计超过三次，则判定cco组网存在异常，形成组网程序异常事件，按照表1及表2定义，上报采集主站系统，进行报警可视化展示。
[0043]
最后，采集主站系统对异常事件进行记录，根据录入的供应商id进行匹配，确定异常供应商，同一供应商累计出现超过100例该异常事件，则判定存在程序故障，进行报警。
[0044]
本发明提供一种网络维护报文迭代算法的hplc组网程序故障诊断方法，在hplc具备通用协议规定的相关功能的同时，增加智能化分析，不仅可以通过迭代算法，提升组网故障研判准确性，并可以通过扩展协议进行异常主动上报，实现可视化展示。
[0045]
如上所述即为本发明的实施例。前文所述为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明的验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。