一种通信链路异常点检测系统及方法与流程

本发明涉及灯光控制，具体是一种通信链路异常点检测系统及方法。

背景技术：

1、国内外灯光引导系统大多采用窄带电力载波通信技术实现场面灯光监视控制，信号传输往往受到灯光回路施工工艺、隔离变压器、一次电缆线缆、回路绝缘电阻、接地和调光器输出谐波等多方面影响，灯光回路通信质量下降，将出现灯具状态误报和灯具控制准确率较低等问题。

2、受限于窄带电力载波通信方式的灯光引导系统，无法达到灯光引导系统对灯光控制的要求，严重制约灯光引导系统的发展，提出基于宽带电力载波通信技术的助航灯光监控系统，相关技术有cn 209980452u公布的一种基于电力载波通信技术的助航灯光监控系统和cn 210202159u公布的一种plc-iot信号耦合电路。

3、基于宽带电力载波的灯光引导系统的载波信号传输途径为一次电缆主芯和一次电缆屏蔽线，一次电缆主芯串接电力隔离变压器，因隔离变压器对宽带电力载波信号的衰减较大，且一次电缆主芯和一次电缆屏蔽层间存在高压，需要配套使用信号耦合装置，既可以降低载波信号在一次电缆主芯中传播的衰减，也可实现单个节点信号在主芯和屏蔽层的耦合。

4、灯光引导系统采用宽带电力载波技术，可以极大提高单灯监控系统的通信性能，并且满足灯光引导系统单灯引导需求。虽然提高了单灯监控系统的通信性能，但也存在如下缺点：由于引入无源信号耦合器和一次电缆屏蔽层，当某个节点的通信链路异常影响单灯监控系统通信能力时，无法检测和定位出通信链路异常点位的位置。

技术实现思路

1、为克服现有技术的不足，本发明提供了一种通信链路异常点检测系统及方法，解决现有技术存在的以下问题：由于引入无源信号耦合器和一次电缆屏蔽层，当某个节点的通信链路异常影响单灯监控系统通信能力时，无法检测和定位出通信链路异常点位的位置。

2、本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

3、一种通信链路异常点检测系统，使用回路集中控制器、多个单灯监控器，通过对回路集中控制器与单灯监控器、单灯监控器与单灯监控器之间的通信链路的衰减和信噪比数据进行采集、处理、分析，从而检测通信链路异常点。

4、作为一种优选的技术方案，包括检测软件平台、回路集中控制器、头端信号耦合器、n个单灯监控单元；

5、每个单灯监控单元包括依次串联的尾端信号耦合器、隔离变压器、单灯监控器、助航灯具，检测软件平台、回路集中控制器、头端信号耦合器依次串联，头端信号耦合器与各个尾端信号耦合器分别电连接；

6、n个单灯监控单元从与头端信号耦合器的距离由远及近依次从小到大编号为1～m，头端信号耦合器与第1单灯监控单元中的尾端信号耦合器电连接，相邻的尾端信号耦合器电连接，每个单灯监控单元中的单灯监控器与尾端信号耦合器电连接；其中，m≥1且m为整数。

7、作为一种优选的技术方案，还包括助航灯光监控软件平台，回路集中控制器与单灯监控器电连接，回路集中控制器与助航灯光监控软件平台电连接。

8、作为一种优选的技术方案，尾端信号耦合器包括保险管fn_1、耦合电容cn_2、耦合电容cn_1、信号变压器tn_2、保险管fn_2、耦合电容cn_3，tn_2的主边、单灯监控器的通信模组dn_plc、单灯监控器的主控模块dn依次电连接，隔离变压器的一次侧的一端、fn_1、cn_2、cn_1、tn_2的副边依次电连接，隔离变压器的一次侧的另一端、fn_2、耦合电容cn_3、隔离变压器的一次侧的一端依次电连接；其中，1≤n≤m且n为正整数。

9、作为一种优选的技术方案，头端信号耦合器包括保险管f0_1、耦合电容c0_2、耦合电容c0_1、信号变压器t0，f0_1、c0_2、c0_1、t0的副边依次电连接，t0的主边与回路集中控制器电连接。

10、作为一种优选的技术方案，单灯监控器包括相互通信连接的plc通信模组dn_plc、主控模块dn。

11、作为一种优选的技术方案，恒流调光器，恒流调光器与头端信号耦合器、尾端信号耦合器分别电连接。

12、一种通信链路异常点检测方法，使用所述的一种通信链路异常点检测系统进行通信链路异常点检测。

13、作为一种优选的技术方案，进行横向数据采集策略和分析，包括以下步骤：

14、a1，检测软件平台提供参数配置界面，依据配置界面的信息动态计算选择点位xp，并形成初始测试点位列表list_tn；

15、a2，初始测试点位列表list_tn自动生成测试点位指令列表list_tn_comd，检测软件平台依据测试点位指令列表list_tn_comd向回路集中控制器下发测试指令lp；其中，lp表示第p节点的测试指令，0≤p≤m且p为整数；

16、a3，回路集中控制器接收到测试指令lp时，首先进行测试点位判断：如果p＝0，是回路集中控制器的测试指令，则跳转至步骤a4；如果p≥1，是单灯监控器的测试指令，则回路集中控制器将测试指令lp下发给单灯监控器，跳转至步骤a5；

17、a4，回路集中控制器采集自身到自身能感知节点的衰减、信噪比参数，并输出测试参数结果rp_list，并将测试参数结果rp_list上传至软件检测平台，跳转至步骤a7；其中，rp_list表示第p节点至第p节点自身能感知到的其余节点的参数结果列表；

18、a5，单灯监控器收到测试指令lp后，采集自身到自身能感知节点的衰减、信噪比参数，并输出测试参数结果rp_list，并将采集参数测试结果rp_list上传给回路集中控制器；

19、a6，回路集中控制器接收到参数测试结果rp_list后，再将rp_list上传至检测软件平台；

20、a7，检测软件平台接收到参数测试结果rp_list后，判断测试结果rp_list是否为空，如果为空，则进入步骤a8；如果不为空，则跳转进入步骤a10；

21、a8，当检测到参数测试结果rp_list为空时，检测软件平台再次向回路集中控制器下发测试指令lp，并重复步骤a3至步骤a7；若重复设定次数后，测试结果rp_list均为空，进入步骤a9重选点位；

22、a9，依据测试点的三次测试参数结果均为空，按照相邻交替选择策略，优先选择点位xp+1进行测试，重复步骤a3至步骤a7，如果测试结果rp_list为空，则选择点位xp-1进行测试；左右交替选择进行测试，直至测试至其他被选点测试成功，或者整个预设区间[p-i,p+j]点被测试完，但仍未发现测试成功点，则进入步骤a10；其中，i表示预设区间的左偏移量，j表示预设区间的右偏移量，p-i∈[1,m],p+j∈[1,m]；

23、a10，进入下一点测试，当整个测试点位列表list_tn被测试完，则进入下一阶段，进行横向数据处理分析；

24、a11，当完成整个测试点位列表list_tn测试，以测试指定点位xp反馈衰减和信噪比参数后，再依据物理位置连接顺序列表list对测试数据list(p)进行排序；

25、a12，以测试点位xp为中心点，检索p点左右两侧的有效区间范围，确认左端头位置xl、右端头位置xr，此处定义l<p为左侧点位，定义r>p为右侧点位；其中，r<n+1,l>0；具体的，向左侧检索过程中，发现空心点位，则选择下一点位进行判断，当出现连续设定数量断点时或者检索至左侧端头1位置时，记该点位为左侧端头位置xl；同理，发现空心点位，则对下一点位进行判断，当出现连续设定数量断点或检索至右侧端头n位置时，记该点位为右侧端头位置xr；

26、a13，以测试点为中心点xp,计算左侧端点xl至中心点xp的距离为dl＝|p-l|，计算出右侧端点至xr至中心点xp距离为dr＝|p-r|；

27、a14，判断左右两侧端点至中心点的长度，当dl>限值th1时，dl＝th1；否则，dl保持当前值；当dr>限值th1时,dr＝th1；否则，dr保持当前值；再确认以xp为中心的有效区间边界，区间左边界为l＝p-dl,区间右边界为r＝p+dr，更新以xp点为测试点的有效区间为[l,r]；

28、a15，依据中心点xp的有效区间[l,r]，按照k(q,q+1)＝[x(q+1)-x(q)]/[(q+1)-q],且q∈[l,r],计算出[l,r]区间范围内的相邻两点间的斜率k,得到以xp为中心点的斜率列表list(xp,k(q,q+1))，每个测试点xp位对应一个斜率列表list(xp,k(q,q+1))；

29、a16，根据list-tp测试点位列表，再对所有测试点对应的斜率列表list(xn,k)进行数据融合，形成单个斜率列表list(k)；融合过程中，当某相邻两点间有n个斜率值，可采用k(xp,xp+1)＝[|k1(xp,xp+1)|+|k2(xp,xp+1)|+|k3(xp,xp+1)|+……+|kn(xp,xp+1)|]/[n*(p+1-p)]；

30、a17，根据融合数据的列表list(k),list(k)＝{k(0,1),k(1,2),k(2,3),……,k(p-1,p),k(p,p+1),……,k(n-2,n-1),k(n-1,n),k(0,n)}，再依据设定阈值区间[0，k_th1]，[k_th1,k_th2],[k_th2,∞)进行异常点位筛选；

31、a18，提取出异常点位，再结合各中心点附近的信噪比进行判断，是否存在较大的跳变，进行二次复核，从而判断出异常通信点位；其中，附近的范围、较大的范围提前设定。

32、作为一种优选的技术方案，进行纵向数据采集策略和分析，包括以下步骤：

33、b1，回路集中控制器与单灯监控器首次组网,检测软件平台提供参数配置界面，并轮询检测回路集中控制器和单灯监控器的组网状态，并判断网络收敛成功标识evaluated；

34、b2，当检测到网络收敛成功标识evaluated后，检测软件平台优先下发中继等级指令topo_c；

35、b3，回路集中控制器接收到中继等级采集指令topo_c，采集中继等级测试结果list_topo，再将中继等级测试结果list_topo上传给检测软件平台；

36、b4，检测软件平台接收到中继等级测试结果list_topo后，存储至待待分析的缓存队列中queue_topo；

37、b5，待完成中继等级测试结果采集后，依据物理连接顺序列表list，检测软件平台依次下发各点单灯监控器的衰减和信噪比采集命令linkquality_cp；

38、b6，回路集中控制器接收到衰减和信噪比采集指令linkquality_cp时，首先进行测试点判断：如果p＝0，是回路集中控制器的测试指令，则跳转至步骤b7；如果p≥1，是单灯监控器的测试指令，则回路集中控制器将测试指令linkquality_cp下发给单灯监控器，跳转至步骤b8；其中，p代表指定点位的采集命令，0≤p≤m且p为整数；

39、b7，回路集中控制器采集自身到自身能感知节点的衰减和信噪比参数，输出测试参数结果rp_linkquality_list，并将采集参数测试结果rp_linkquality_list上传给检测软件平台，跳转至步骤b10；其中，rp_linkquality_list代表回路集中控制器到各点的参数测试结果列表,且p＝0；

40、b8，单灯监控器收到测试指令linkquality_cp后，采集自身到自身能感知节点的衰减和信噪比参数，输出测试参数结果rp_linkquality_list，并将采集参数测试结果rp_linkquality_list上传给回路集中控制器；其中，rp_linkquality_list表示第p节点至各点的参数结果列表，1≤p≤m且p为整数；

41、b9，回路集中控制器接收到测试参数结果rp_linkquality_list，将采集参数测试结果rp_linkquality_list上传给检测软件平台；

42、b10，检测软件平台接收到rp_linkquality_list并存储至队列queue_linkquality，再进入下一点位测试，重复步骤b5至步骤b10，直至物理位置连接顺序列表list被测完，则进入下一阶段纵向数据处理分析；

43、b11，依据物理位置连接顺序列表list，处理中继等级的缓存队列queue_topo中数据，依次排序中继等级测试结果生成列表topo_nt，其中，topo_nt代表在时刻nt下的回路集中控制器下管理的单灯监控器的中继等级分布情况；

44、b12，依据物理连接顺序列表list，处理衰减和信噪比的缓存队列queue_linkquality中的数据，将rp_linkquality_list排序形成attu_nt(nm)和sn_nt(nm)，直至n∈[0,m]区间范围内的所有点位被处理完；其中，attu_nt(nm)代表nt时刻下的第m个节点的衰减列表，sn_nt(nm)代表nt时刻下的第m个节点的信噪比列表；

45、b13，在初始0时刻下，重复步骤b1至b12，形成的数据为中继等级topo_0、衰减attu_0(nm)、信噪比sn_0(nm)，并存储至检测软件平台，标记为初始参考值；

46、b14，依据配置参数周期t，检测软件平台以周期性nt采集处理分析中继等级、衰减和信噪比，形成中继等级测试结果topo_nt、衰减测试结果attu_nt(nm)、信噪比测试结果sn_nt(nm)，其中n≥1,且n为整数；

47、b15，以0时刻下测试结果为参考值，检测软件平台将nt时刻下的测试结果、(n-1)t时刻下和0时刻下测试结果对比，给出不同时间下的中继等级、衰减和信噪参数差异值。

48、本发明相比于现有技术，具有以下有益效果：

49、在基于宽带电力载波通信的单灯监控系统基础上，使用回路集中控制器和单灯监控器的中继等级、衰减和信噪比采集功能，通过对中继等级、衰减和信噪比数据采集、处理、分析，解决通信链路异常点难以发现和定位的问题，再结合现场故障排查，可以进一步区分异常点位中的故障部件，提高系统安全性和可维护性。