一种智能电网通信的数据压缩及解压缩方法和智能电网通信系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及数据压缩方法，特别是一种在电力线载波通信时信源编码时对通信数 据进行压缩的方法及智能电网通信系统。
【背景技术】
[0002] 数据压缩是指在不丢失信息的前提下，缩减数据量以减少存储空间，提高其传输、 存储和处理效率的一种技术方法。或按照一定的算法对数据进行重新组织，减少数据的冗 余和存储的空间。
[0003] 信源编码是为了减少信源输出符号序列中的剩余度、提高符号的平均信息量，对 信源输出的符号序列所施行的变换。具体说，就是针对信源输出符号序列的统计特性来寻 找某种方法，把信源输出符号序列变换为最短的码字序列，使后者的各码元所载荷的平均 信息量最大，同时又能保证无失真地恢复原来的符号序列。
[0004] 智能电网的基础是通讯，因为环境的不确定性和技术的限制，目前智能通讯速率 普遍比较低，比如窄带电力线载波通信一般速率只有几百BPS，电能表的RS485通讯接口速 率只有1200/2400BPS。随着智能电网的发展，互动性应用要求越来越多的双向通讯帧，有限 的数据速率已成为系统的主要瓶颈。
【发明内容】
[0005] 本发明针对目前智能电网通信系统中有限的数据速率已成为系统的主要瓶颈的 不足，针对智能电网通信的信源数据进行数据压缩的方法，并利用该压缩方法对智能电网 通信进行信源编码的通信方法以及智能电网通信系统。
[0006] 本发明通过下述技术方案实现：一种智能电网通信的数据压缩方法，包括以下步 骤， 步骤一，对一帧数据共n个字节进行统计，找出出现频率最高的字符c并计算其出现的 次数m; 步骤二，生成n个bit的位域Bn，代表n个字节的特征，如某个字节等于c则Bn中相应 位置一，其他位清零，最后位域按照整字节补齐； 步骤三，重新生成压缩帧cBnLiLjLk. ..;LiLjLk是原始帧数据去除所有字符c之后的剩余字节的顺序排列。
[0007] 本压缩方法简单易行，非常适合于智能电网通信信源编码。
[0008] 本发明还有如下优选方法： 还包括步骤四，计算压缩帧的长度，如果长度小于n，则返回压缩成功。
[0009] 本发明还提供一种解压缩方法，遍历Bn域的有效比特，如果比特是1，则对应字符 是c，若比特是〇,则从剩余字节排列取一个字符。
[0010] 本发明还提供一种智能电网通信系统，包括发送端和接收端，所述的发送端通过 电力线载波与所述的接收端通信连接，所述的发送端中包括信源编码模块，所述的接收端 中包括信宿解码模块；所述的信源编码模块包括：对一帧数据共n个字节进行统计，找出出 现频率最高的字符c并计算其出现的次数m的装置；生成n个bit的位域Bn，代表n个字 节的特征，如某个字节等于c则Bn中相应位置一，其他位清零，最后位域按照整字节补齐的 装置；重新生成压缩帧cBnLiLjLk...;LiLjLk是原始帧数据去除所有字符c之后的 剩余字节的顺序排列的装置；所述的信宿解码模块包括遍历Bn域的有效比特，如果比特是 1，则对应字符是c，若比特是0,则从剩余字节排列取一个字符的装置。
[0011] 基于智能电网通信的特点，其传输的数据有大量单字节的重复，因此，采用上述通 信系统非常合适。
[0012] 本发明中一种智能电网通信系统的优选方式包括：在信源编码模块中还包括计算 压缩帧的长度的装置，将压缩帧的长度与n比较的比较模块。
【具体实施方式】
[0013] 下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0014] 实施例1，本实施例是一种智能电网通信系统，主要用于电子抄表，该通信系统利 用电力线载波将电表的数字发送到计费中心，利用电力线载波通信时，一般采用电力线过 零点的时刻传送一帧数据，目前，带宽比较窄，一般每帧数据在十个字节左右。该系统包括 发送端和接收端，发送端通过电力线载波与接收端通信连接，发送端中包括信源编码模块， 接收端中包括信宿解码模块。
[0015] 发送端需要发送关于三个费率时段00 :00-08 :00，08 :00-14 :00，14 :00-00: 00的通信，目前对这三个费率时段进行通信时，传送的是B⑶码，B⑶码数据是00 00 08 00 08 00 14 00 14 00 00 00,发送端直接发送共12个字节的BCG码端。
[0016] 采用本实施例的智能电网通信系统中，信源编码的方法进行压缩包括以下步骤： 步骤一，对一帧数据进行统计，出现最多的字符c=oo。
[0017] 步骤二，生成n=12个比特的位域Bn，在帧数据中字符等于C的位置把位域的相应 位置1，如下表： 位域扩展到整字节对齐后，数据是D5 70
步骤三，生成压缩帧00D5 70 08 08 14 14，其中08 08 14 14是原始帧去掉字符 00之后的剩余字节排列。
[0018] 步骤四，计算压缩帧的长度为7,小于原始帧，压缩成功，压缩率41. 6%。
[0019] 在发送端，如果压缩不成功，则在发送数据时选择发送原始数据，不发送压缩数 据。
[0020] 在接收端，信宿解码缩模块解压时，遍历Bn域的有效比特，如果比特是1，则对应 字符是c，若比特是〇,则从剩余字节排列取一个字符。
[0021] 本实施例中，在智能电网通信系统中的接收端的信源编码模块中，实现压缩算法 的有效性源于智能电网通信数据的冗余特点，比如用户电量按照电力标准DL645协议由四 个费率组成，但实际使用常常只有2个费率，另外2个费率是全0。
[0022] 实施例2对三相实时电压230V228V229V进行传输，信源编码模块和信宿解码模 块分别进行如下缩编和解压过程： 三相实时电压，230V228V229V，BCD数据帧02 30 02 28 02 29,压缩后数据02A8 30 28 29,压缩率 16. 7%。
[0023] 实施例2对四费率实时电量总/尖/峰/平/谷，8758. 65/0. 00/7235. 32/1523. 3 3/0. 00进行传输，信源编码模块和信宿解码模块分别进行如下缩编和解压过程： 四费率实时电量总 / 尖 / 峰 / 平 / 谷，8758. 65/0. 00/7235. 32/1523. 33/0. 00，BCD码 数据帧 〇〇 87 58 65 00 00 00 00 00 72 35 32 00 15 23 33 00 00 00 00,压缩后数据 00E0 77 00 87 58 65 72 35 32 15 23 33,压缩率 35%。
【主权项】
1. 一种智能电网通信的数据压缩方法，其特征在于：包括以下步骤， 步骤一，对一帧数据共n个字节进行统计，找出出现频率最高的字符c并计算其出现的 次数m; 步骤二，生成n个bit的位域Bn，代表n个字节的特征，如某个字节等于c则Bn中相应 位置一，其他位清零，最后位域按照整字节补齐； 步骤三，重新生成压缩帧cBnLiLjLk. ..;LiLjLk是原始帧数据去除所有字符c之后的剩余字节的顺序排列。2. 根据权利要求1所述的智能电网通信的数据压缩方法，其特征在于：还包括步骤四， 计算压缩帧的长度，如果长度小于n，则返回压缩成功。3. -种根据权利要求1所述的智能电网通信的数据压缩方法的解压缩方法，其特征在 于： 遍历Bn域的有效比特，如果比特是1，则对应字符是c，若比特是0,则从剩余字节排列 取一个字符。4. 一种智能电网通信系统，包括发送端和接收端，所述的发送端通过电力线载波与所 述的接收端通信连接，其特征在于： 所述的发送端中包括信源编码模块，所述的接收端中包括信宿解码模块； 所述的信源编码模块包括： 对一帧数据共n个字节进行统计，找出出现频率最高的字符c并计算其出现的次数m的装置； 生成n个bit的位域Bn，代表n个字节的特征，如某个字节等于c则Bn中相应位置一， 其他位清零，最后位域按照整字节补齐的装置； 重新生成压缩帧cBnLiLjLk. ..;LiLjLk是原始帧数据去除所有字符c之后的 剩余字节的顺序排列的装置； 所述的信宿解码模块包括遍历Bn域的有效比特，如果比特是1，则对应字符是c，若比 特是0,则从剩余字节排列取一个字符的装置。5. 根据权利要求4所述的智能电网通信系统，其特征在于：在信源编码模块中还包括 计算压缩帧的长度的装置，将压缩帧的长度与n比较的比较模块。
【专利摘要】本发明公开了一种数据压缩及解压方法和智能电网通信系统，该数据压缩方法包括统计一帧数据中出现频率最高的字符c并计算其出现的次数m的步骤；生成n个bit的位域Bn的步骤，重新生成压缩帧的步骤。该解压方法包括遍历Bn域的有效比特，如果比特是1，则对应字符是c，若比特是0，则从剩余字节排列取一个字符的步骤。该智能电网通信系统的信源编码模块实现该数据压缩方法，信宿解码模块实现该解压方法。
【IPC分类】H03M7/30, H04L1/00
【公开号】CN104935406
【申请号】CN201510283184
【发明人】祝文闻, 潘志强
【申请人】祝文闻
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年5月29日