一种具备负荷曲线采集与存储的电能表HPLC模块及采集存储方法与流程

本发明涉及负荷曲线数据处理，具体而言，涉及一种具备负荷曲线采集与存储的电能表hplc模块及采集存储方法。

背景技术：

1、hplc是高速电力线载波，也称为宽带电力线载波，是在低压电力线上进行数据传输的宽带电力线载波技术。宽带电力线载波通信网络则是以电力线作为通信媒介，实现低压电力用户用电信息汇聚、传输、交互的通信网络。与传统的低速窄带电力线载波技术而言，hplc技术具有带宽大、传输速率高，可以满足低压电力线载波通信更高的需求。

2、由于hplc技术可以实现更加高效的数据传输，因而在数据的完整性和实时性上可以得到稳定的保障。这样，对于智能电能表所进行的负荷曲线数据的采集和存储就不必再相较于之前需要重点考虑传输数据的完整性、及时性等因素，也对于本地的数据存储量有了较大的简化。但当下，对于在hplc技术下如何形成新的负荷曲线数据的采集和存储还没有形成完整的充分匹配hplc技术特点的处理方式。

3、因此，设计一种具备负荷曲线采集与存储的电能表hplc模块及采集存储方法，能够充分结合hplc技术的特点进行负荷曲线数据的采集和存储，以优化整个负荷曲线数据处理系统，改善系统的资源利用状况，是目前亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种采集存储方法，通过获取上位系统单元提供的实时分段指标数据来进行基于本地负荷曲线数据变化的分段采集时段的区间，进而为后续对整个采集周期上的负荷曲线进行合理的分段拟合提供适应本地负荷变化的合理分段区间，降低曲线拟合的复杂度。同时，考虑曲线拟合是基于均匀间隔的时间采集点上获取的负荷数据进行的，因而针对区间内的采集点数量进行区间的细分，进一步降低曲线拟合的复杂度。这样的区间划分均是为了获取能够包含多有时间采集点上获取的负荷数据的负荷曲线函数，并仅以负荷曲线函数作为负荷曲线数据发送的基础数据，相比将时间采集点的负荷数据进行整体发送的方式，大大简化了数据的传输量。另外，获取的负荷曲线函数在形成后实时利用hplc进行上传，并基于传输信号的回馈来对传输后暂存的数据进行删除，由于hplc所具有的稳定高效的传输特点，可以大大减低本地数据的存储量，减少本地设备在数据存储上的资源使用。整个采集存储方式与hplc技术所展现的高效稳定保证数据的完整性和实时性上相互匹配，优化了负荷曲线数据采集存储的形式。

2、本发明的目的还在于提供一种具备负荷曲线采集与存储的电能表hplc模块，通过数据采集单元、上传下载单元、曲线拟合单元以及缓存单元形成简单且高效的负荷曲线采集和存储系统，并充分结合hplc技术的特点，实时降低采集后进行传输的负荷曲线数据，同时完成本地数据短时的缓存，降低了系统在数据采集和存储上的资源使用量。

3、第一方面，本发明提供一种采集存储方法，包括获取采集周期的实时分段指标数据，并根据实时分段指标数据更新分段采集的时段区间，形成初始分段采集时段数据；根据初始分段采集时段数据中分段采集时段区间的负荷点数据，并进行基于采集点聚集量的分段调整分析，形成调整分段采集时段数据；根据调整分段采集时段数据，对每个调整时段区间进行负荷曲线的拟合处理，形成区间负荷曲线信息；将区间负荷曲线信息按顺序进行基于信息传输确认的暂缓存储处理。

4、在本发明中，该方法通过获取上位系统单元提供的实时分段指标数据来进行基于本地负荷曲线数据变化的分段采集时段的区间，进而为后续对整个采集周期上的负荷曲线进行合理的分段拟合提供适应本地负荷变化的合理分段区间，降低曲线拟合的复杂度。同时，考虑曲线拟合是基于均匀间隔的时间采集点上获取的负荷数据进行的，因而针对区间内的采集点数量进行区间的细分，进一步降低曲线拟合的复杂度。这样的区间划分均是为了获取能够包含多有时间采集点上获取的负荷数据的负荷曲线函数，并仅以负荷曲线函数作为负荷曲线数据发送的基础数据，相比将时间采集点的负荷数据进行整体发送的方式，大大简化了数据的传输量。另外，获取的负荷曲线函数在形成后实时利用hplc进行上传，并基于传输信号的回馈来对传输后暂存的数据进行删除，由于hplc所具有的稳定高效的传输特点，可以大大减低本地数据的存储量，减少本地设备在数据存储上的资源使用。整个采集存储方式与hplc技术所展现的高效稳定保证数据的完整性和实时性上相互匹配，优化了负荷曲线数据采集存储的形式。

5、作为一种可能的实现方式，获取采集周期的实时分段指标数据，并根据实时分段指标数据更新分段采集的时段区间，形成初始分段采集时段数据，包括：获取采集周期的实时分段指标数据，确定每个实时分段的实时采集时间区间；按照采集时间的顺序，将每个实时采集时间区间基于采集时间点进行区间边界的调整，形成初始分段采集时段数据。

6、在本发明中，对于进行采集周期内的区间分段，其目的是为了在后续利用时间采集点上获取的负荷数据进行负荷曲线的合理分段拟合。可以理解的是，负荷曲线在不同的时间段上用电负荷呈现波动性，而这种波动性和用电的环境、用户的行为等相关。而在波动的不同时间区间上，由于负荷数据的变化较大，会造成后期进行曲线拟合时会增加拟合处理的复杂度，所以为了降低这种复杂度，并且实时基于负荷数据的变化获取较为准确的拟合数据，上位的数据处理中心可以针对不同的负荷用电对象进行负荷数据的分析进而及时根据负荷数据波动性的变化对本地所划分的分段区间进行调整，以提高后期数据拟合的准确性。当然，对于分段区间的调整，其本质就是对用于曲线拟合的数据采集时间点的分组划分，因而在基于上位处理中心发送的分段信息进行分段后还要结合采集时间点的位置对分段区间包含的区域进行适当的调整。

7、作为一种可能的实现方式，按照采集时间的顺序，将每个实时采集时间区间基于采集时间点进行区间边界的调整，形成初始分段采集时段数据，包括：按照采集时间顺序，依次获取每个实时采集时间区间进行以下判断调整：若实时采集时间区间的边界位于采集时间顺序上的负荷数据采集时间点，则不对实时采集时间区间的边界进行调整；若实时采集时间区间上位于时间顺序中靠前的边界处于采集时间顺序上的负荷数据采集时间点之间的时间段，则将实时采集时间区间的边界调整到采集时间顺序上位于边界之后的负荷数据采集时间点上；若实时采集时间区间上位于时间顺序中靠后的边界处于采集时间顺序上的负荷数据采集时间点之间的时间段，则将实时采集时间区间的边界调整到采集时间顺序上位于边界之前的负荷数据采集时间点上；结合所有调整后的实时采集时间区间，形成初始分段采集时段数据。

8、在本发明中，在完成分段区间的划分后，就需要对区间中的采集时间点的位置进行确定，尤其考虑区间边界与采集时间点的位置关系。毕竟区间边界没有位于采集时间点时，临近的采集时间点到区间边界的部分并不能使用拟合曲线进行合理的表达。因而，本发明对分段区间的调整主要是将区间边界调整到临近的采集时间点上进行对应，这样可以更加明确分段区间的边界位置，也能保证拟合曲线所表达的数据在整个区间上都是合理的。

9、作为一种可能的实现方式，根据初始分段采集时段数据中分段采集时段区间的负荷点数据，并进行基于采集点聚集量的分段调整分析，形成调整分段采集时段数据，包括：确定采集时间顺序上的所有负荷数据采集点的采集时间点；根据初始分段采集时段数据的分段采集时段区间，确定每个区间内的采集时间点数量ni，i表示初始分段采集时段数据中分段采集时段区间的编号；设定数量限制阈值α，对每个分段采集时段区间的采集时间点数量进行基于采集点聚集量的分段调整分析，形成调整分段采集时段数据。

10、在本发明中，对于将采集周期进行分段进而形成多个拟合曲线可以大大简化拟合的复杂度。同样，在每个分段区间上采集时间点的数量也直接影响拟合的复杂度，毕竟为了保证拟合曲线包含所有区间上的采集时间点上获取的负荷数据，就需要根据负荷数据的数量建立对应的次幂的多元方程进行求解。所以为了进一步的简化曲线拟合的复杂度，可以通过对分段区间中的采集时间点的数量进行限定来降低拟合时所要求解的多元方程。这里，对于数量限制阈值可以根据实际的需要来进行确定。

11、作为一种可能的实现方式，设定数量限制阈值α，对每个分段采集时段区间的采集时间点数量进行基于采集点聚集量的分段调整分析，形成调整分段采集时段数据，包括：若α≥ni，则不对对应的分段采集时段区间进行调整；若α＜ni≤2α，则将对应的分段采集时段区间中的采集时间点按照数量进行平均划分，形成两个新的分段采集时段区间，且将新的分段采集时段区间的边界调整到最近的采集时间点上；若ni＞2α，将对应的分段采集时段区间确定为目标区间，则获取与目标区间相邻的分段采集时段区间中的采集时间点的数量：当相邻的分段采集时段区间中的采集时间点的数量存在ni＜α，且目标区间中ni-2α数量的时间采集点纳入相邻分段采集时段区间后满足相邻分段采集时段区间中的采集时间点的数量不超过数量限制阈值α，则将目标区间中ni-2α数量的时间采集点纳入相邻分段采集时段区间，并对目标区间中剩余的时间采集点进行平均划分，形成新的分段采集时段区间，并将新的分段采集时段区间的边界以及纳入时间采集点的相邻分段采集时段区间的边界调整到最近的采集时间点上；当相邻的分段采集时段区间中的采集时间点的数量存在ni＜α，且目标区间中ni-2α数量的时间采集点纳入相邻分段采集时段区间后满足相邻分段采集时段区间中的采集时间点的数量仍超过数量限制阈值α，则直接对目标区间进行的平均划分形成新的分段采集时段区间，并将新的分段采集时段区间的边界调整到最近的采集时间点上，其中表示对进行取整；当相邻的分段采集时段区间中的采集时间点的数量不存在ni＜α，则直接对目标区间进行的平均划分形成新的分段采集时段区间，并将新的分段采集时段区间的边界调整到最近的采集时间点上，其中表示对进行取整；结合调整后的所有分段采集时段区间，形成调整分段采集时段数据。

12、在本发明中，在基于数量限制阈值的判断下，提供一种对分段区间再次进行分段调整的方式。即对于数量处于2倍的数量限制阈值时，进行平均划分形成两个新的分段区间，当然，对于存在奇数数目的采集时间点，可以根据需要将多余的数量随机分配到新划分的分段区间中。对于采集时间点的数量超过了2倍的数量限制阈值，则采用考虑能否将超过两倍的部分纳入相邻的分段区间后继续利用平均划分的方式进行新分段区间的确定。如果不能够进行则考虑进行直接按照基于数量限制阈值倍数的数量划分出对应数量的分段区间。同样，对于存在每个新划分出的区间都无法做到数量均匀时，考虑随机的将多余的数量分配到这些新划分的分段区间中。

13、作为一种可能的实现方式，根据调整分段采集时段数据，对每个调整时段区间进行负荷曲线的拟合处理，形成区间负荷曲线信息，包括：基于时间维度顺序，在调整分段采集时段数据中的每个调整分段采集区间内获取每个采集时间点上的实时负荷值；对每个调整分段采集区间进行基于实时负荷值的曲线拟合，形成对应的负荷拟合曲线fk(t:[tk,tk+1])，其中，k为调整分段采集时段数据中调整分段采集区间的顺序编号，[tk,tk+1]表示负荷拟合曲线对应的采集时间区间。

14、在本发明中，曲线拟合时，要充分保证拟合的曲线涵盖了对应的所有采集时间点上获取的负荷数据。这样，上位数据中心在获取简单的拟合曲线函数后，就可以根据定义的采集间隔不变的采集时间点和对应的采集周期长度来确定出每个采集时间点上的负荷数据，进而可以再次自行进行更加准确的数据处理，也可以利用这些分段的拟合曲线进行进一步的分析处理。

15、作为一种可能的实现方式，对每个调整分段采集区间进行基于实时负荷值的曲线拟合，形成对应的负荷拟合曲线fk(t:[tk,tk+1])，包括：确定调整分段采集区间上采集时间点的数量m，并建立对应次幂的曲线方程：fk＝a1tm-1+a2tm-2+…+am-1t1+am，其中，am为曲线方程中每个幂次对应的参数；将采集时间点对应的实时负荷值以及时间点作为曲线方程的解，建立方程组确定曲线方程的参数，形成负荷拟合曲线fk(t:[tk,tk+1])。

16、在本发明中，为了使拟合的曲线函数包含所有对应的采集时间点上的负荷数据，采用与采集时间点数量对应的次幂方程来建立拟合曲线函数。由于在前的区间分段上已经进行了采集时间点在每个区间段的数量简化，因而次幂方程的求解复杂度也大大降低，能够快速高效的获取准确的拟合曲线函数。

17、作为一种可能的实现方式，将区间负荷曲线信息按顺序进行基于信息传输确认的暂缓存储处理，包括：将负荷拟合曲线fk(t:[tk,tk+1])最为上传数据，按照时间维度顺序进行上传；将调整分段采集时段数据对应的所有负荷拟合曲线fk(t:[tk,tk+1])进行基于下传确定信息的暂存。

18、在本发明中，hplc技术具有数据传输量大、高效及时，且能够充分保证数据传输的完整性和实时性。因而在进行负荷数据的传输时，一方面仅是以拟合曲线函数进行传输，能够拓宽传输的数据量，在一个并行的传输路径上可以容纳更多的用户负荷数据，另一方面对于进行上传后的数据仅进行简单的暂存，当获取到传输确认的信号后即可传输，暂存的时间是十分短暂的，可以充分降低本地的存储空间，缩小存储单元的资源消耗。

19、作为一种可能的实现方式，将调整分段采集时段数据对应的所有负荷拟合曲线fk(t:[tk,tk+1])进行基于下传确定信息的暂存，包括：将调整分段采集时段数据对应的所有负荷拟合曲线fk(t:[tk,tk+1])进行本地暂存，并根据以下情况进行暂存的处理判断：若获取到下传确认接收信息，则将对应暂存的调整分段采集时段数据删除；若暂存数据超过存储空间的存储量，则按照暂存时间有长到短的顺序将暂存的调整分段采集时段数据自动执行一次上传后删除。

20、在本发明中，对于暂存的处理通常是以获取确认信息后进行删除，这样上位的处理中心已经获取到了对应的数据，不会发生数据的丢失。对于为获取到上传确认的信息，则以本地存储空间的大小为限定，在存储空间满时，将最早存储的数据在再次发送后删除，上位处理中心可以通过建立针对这些再次发送的数据的存储站来进行处理。当然，由于hplc传输的实时性基本上未收到上传确认信息的情况是极少的，而且删除的数据也是从最早的开始且在存储空间不足时发生，这样可以进一步保证数据的完整性。

21、第二方面，本发明提供一种具备负荷曲线采集与存储的电能表hplc模块，应用于第一方面所说的一种采集存储方法，包括数据采集单元，用于采集实时负荷数据；上传下载单元，用于获取实时分段指标数据和下传确认接收信息，用于上传负荷拟合曲线数据；曲线拟合单元，用于获取数据采集单元采集的采集实时负荷数据进行负荷拟合曲线的处理，用于获取上传下载单元下载的实时分段指标数据，进行采集时段区间的调整，形成调整分段采集时段数据；缓存单元，用于对曲线拟合单元形成的负荷拟合曲线数据进行暂存以及获取上传下载单元的下传确认接收信息对暂存数据进行删除，用于在缓存空间不足时向上传下载单元发送负荷拟合曲线数据并进行删除。

22、在本发明中，该模块通过数据采集单元、上传下载单元、曲线拟合单元以及缓存单元形成简单且高效的负荷曲线采集和存储系统，并充分结合hplc技术的特点，实时降低采集后进行传输的负荷曲线数据，同时完成本地数据短时的缓存，降低了系统在数据采集和存储上的资源使用量。

23、本发明提供的一种具备负荷曲线采集与存储的电能表hplc模块及采集存储方法的有益效果有：

24、该方法通过获取上位系统单元提供的实时分段指标数据来进行基于本地负荷曲线数据变化的分段采集时段的区间，进而为后续对整个采集周期上的负荷曲线进行合理的分段拟合提供适应本地负荷变化的合理分段区间，降低曲线拟合的复杂度。同时，考虑曲线拟合是基于均匀间隔的时间采集点上获取的负荷数据进行的，因而针对区间内的采集点数量进行区间的细分，进一步降低曲线拟合的复杂度。这样的区间划分均是为了获取能够包含多有时间采集点上获取的负荷数据的负荷曲线函数，并仅以负荷曲线函数作为负荷曲线数据发送的基础数据，相比将时间采集点的负荷数据进行整体发送的方式，大大简化了数据的传输量。另外，获取的负荷曲线函数在形成后实时利用hplc进行上传，并基于传输信号的回馈来对传输后暂存的数据进行删除，由于hplc所具有的稳定高效的传输特点，可以大大减低本地数据的存储量，减少本地设备在数据存储上的资源使用。整个采集存储方式与hplc技术所展现的高效稳定保证数据的完整性和实时性上相互匹配，优化了负荷曲线数据采集存储的形式。

25、该模块通过数据采集单元、上传下载单元、曲线拟合单元以及缓存单元形成简单且高效的负荷曲线采集和存储系统，并充分结合hplc技术的特点，实时降低采集后进行传输的负荷曲线数据，同时完成本地数据短时的缓存，降低了系统在数据采集和存储上的资源使用量。