蜂巢结构动态算法在智能用电信息管理系统中的应用方法
【专利摘要】蜂巢结构动态算法在智能用电信息管理系统中的应用方法，涉及一种网络通信中不同业务的优先级算法。智能用电信息管理系统包括主站服务器、光纤智能用电管理终端和智能光纤电能表，光纤智能用电管理终端设置OLT功能模块，内置蜂巢结构动态算法模块，该算法应用包括以下步骤：首先确定算法模型，然后将算法模型固化到光纤智能用电管理终端的蜂巢结构动态算法模块中，在实际应用中，光纤智能用电管理终端接收业务信息，经过蜂巢结构动态算法计算，输出对应业务带宽分配的优先级并以此为依据，分配带宽。采用本发明提供的算法，在智能用电信息管理系统中，可以大大降低业务数据的传输延迟和丢包率高，保证业务数据的正常传输。
【专利说明】蜂巢结构动态算法在智能用电信息管理系统中的应用方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种网络通信中不同业务的优先级算法，特别是在借助光纤组成的智 能用电信息管理系统中，根据不同的业务，计算出优先级，为动态带宽分配提供依据。
【背景技术】
[0002] 用电信息管理系统在电力系统起着举足轻重的作用，目前国内的用电信息管理系 统主要有RS-485方式抄表、电力线载波方式抄表、微功率无线方式抄表等几种方案。随着 光纤入户的普及，采用光纤作为信息传输通道的用电信息管理系统已经成为可能。本申请 人的《一种基于光纤通讯的智能用电信息管理系统》（申请号：201420105337. 4)披露了米 用光纤作为信息传输通道的一个系统。
[0003] 随之产生的是网络的通信质量问题：现在市场上0LT ( optical line terminal, 光线路终端)设备采用的QoS算法是神经网络算法、粒子群算法、数据副本放置算法等，这些 算法主要是针对一般的应用，并没有考虑用电信息采集领域的特殊性：一般应用具备视频、 语音等业务的处理，而这些在用电信息采集领域中不涉及，其涉及的通信业务包括终端抄 表、主站远程维护、居民用户远程登录主站进行业务处理(例如电量查询、远程缴费）等。在 实践中，如果不考虑用电信息采集领域的特殊性，根据上述算法做出的带宽分配在数据传 输中主要表现在误差大、稳定性差、线路延迟时间长、丢包率高等方面。这些缺陷导致不能 建立一个有保证的传输系统，正常的业务数据不能可靠地传输。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述问题，本发明提出了一种算法，根据用电信息采集的不同业务种类 和当前网络状况，计算出对应的优先级，并以此为依据进行动态带宽分配。
[0005] 为实现发明目的，本发明采用的技术方案是：蜂巢结构动态算法在智能用电信息 管理系统中的应用方法，智能用电信息管理系统包括主站服务器、光纤智能用电管理终端 和智能光纤电能表。
[0006] 主站服务器与光纤智能用电管理终端的GEP0N接口通过光纤连接，这里主站服务 器是0LT端，进行光通讯的管理，光纤智能用电管理终端是0NU端；光纤智能用电管理终端 的P0N接口和智能光纤电能表借助分光器通过光纤连接，或直接通过光纤连接。光纤智能 用电管理终端设置了 0LT功能模块，在这里是0LT端，智能光纤电能表是0NU端。
[0007] 光纤智能用电管理终端具有多个连接智能光纤电能表的P0N 口，所有P0N 口同时 工作，并且光纤智能用电管理终端需要进行多种业务处理，包括终端抄表、主站远程维护、 用户远程登录主站进行业务处理等，需要针对业务的优先级别完成动态分配带宽。光纤智 能用电管理终端内置的蜂巢结构动态算法模块辅助完成上述功能，蜂巢结构动态算法应用 于智能用电信息管理系统包括以下步骤： A、 根据已有的经验数据优化蜂巢结构动态算法中的参数，确定算法模型； B、 将算法模型固化到光纤智能用电管理终端的蜂巢结构动态算法模块中； C、 在实际应用中，光纤智能用电管理终端接收业务信息，经过蜂巢结构动态算法计算， 输出对应业务带宽分配的优先级； D、 将得到的优先级作为动态带宽分配的依据，分配带宽； 其中，所述步骤A包括以下步骤： A1、确定输入节点数及输出节点数，并据此计算出蜂巢结构动态算法中处理层数的范 围； A2、针对每一个处理层数，将经验数据输入蜂巢结构动态算法中，根据输出的最优结果 确定算法采用的处理层数； A3、蜂巢结构动态算法中的处理层数设置为上述步骤确定的处理层数，将经验数据输 入蜂巢结构动态算法中，通过计算来确定算法中的权值； 步骤A2和步骤A3所述蜂巢结构动态算法包括以下步骤： 51、 对输入信号进行归一化处理； 52、 初始化权值，将各权值设置为小于1非零随机数； 53、 选择传递函数； 54、 设置误差期望值和误差函数； 55、 将对应的权值和输入信号代入传递函数进行运算； 56、 将步骤S5的输出代入误差函数计算误差，如果误差满足需求条件，转到步骤SE，否 贝U，执行步骤S7 ; 57、 修正权值，转到步骤S5 ; SE、保存各权值，确定算法模型。
[0008] 首先根据输入输出节点数、大量的经验数据、实验数据或实际数据，输入算法得到 最佳处理层数，然后根据最佳处理层数得到各节点的权值，也就是得到了最优的蜂巢结构 算法。将最优的蜂巢结构算法固化到光纤智能用电管理终端中。在实际应用中，将现场不同 的输入数据利用蜂巢结构算法进行优化处理，得到优先级，为动态分配带宽提供前提条件。
[0009] 蜂巢结构动态优化算法采用6角形的蜂巢稳定结构，对QoS进行算法优化。其流程 是对输入信号进行处理，在满足延迟条件下找到满足最小耗费、最小丢包率的最优解结论。
[0010] 蜂巢结构动态算法的步骤如下： 步骤一：对网络输入信息进行归一化预处理，即将其对应处理为0-1的数，因为若数据 的范围较大，不利于蜂巢结构算法的学习，故将输入数据都置于0-1范围内，具体公式为：
【权利要求】
1. 蜂巢结构动态算法在智能用电信息管理系统中的应用方法，智能用电信息管理系统 包括主站服务器、光纤智能用电管理终端和智能光纤电能表，主站服务器通过光纤与光纤 智能用电管理终端连接，智能用电管理终端通过光纤与智能光纤电能表连接，其特征在于： 光纤智能用电管理终端设置OLT功能模块，并且内置蜂巢结构动态算法模块，蜂巢结构动 态算法应用于智能用电信息管理系统包括以下步骤： A、 根据已有的经验数据优化蜂巢结构动态算法中的参数，确定算法模型； B、 将算法模型固化到光纤智能用电管理终端的蜂巢结构动态算法模块中； C、 在实际应用中，光纤智能用电管理终端接收业务信息，经过蜂巢结构动态算法计算， 输出对应业务带宽分配的优先级； D、 将得到的优先级作为动态带宽分配的依据，分配带宽； 其中，所述步骤A包括以下步骤： A1、确定输入节点数及输出节点数，并据此计算出蜂巢结构动态算法中处理层数的范 围； A2、针对每一个处理层数，将经验数据输入蜂巢结构动态算法中，根据输出的最优结果 确定算法采用的处理层数； A3、蜂巢结构动态算法中的处理层数设置为上述步骤确定的处理层数，将经验数据输 入蜂巢结构动态算法中，通过计算来确定算法中的权值； 步骤A2和步骤A3所述蜂巢结构动态算法包括以下步骤： 51、 对输入信号进行归一化处理； 52、 初始化权值，将各权值设置为小于1的非零随机数； 53、 选择传递函数； 54、 设置误差期望值和误差函数； 55、 将对应的权值和输入信号代入传递函数进行运算； 56、 将步骤S5的输出代入误差函数计算误差，如果误差满足需求条件，转到步骤SE，否 贝U，执行步骤S7 ; 57、 修正权值，转到步骤S5 ; SE、保存各权值，确定算法模型。
2. 根据权利要求1所述的蜂巢结构动态算法在智能用电信息管理系统中的应用方法， 其特征在于：在步骤A1中，计算蜂巢结构动态算法中处理层数的范围由以下公式确定：
，其中nl为处理层数，m为输出层节点数，n为输入层节点数，a为[3, 12]之 间的常数。
3. 根据权利要求1所述的蜂巢结构动态算法在智能用电信息管理系统中的应用方法， 其特征在于：在步骤S3中，采用高斯型传递函数。
4. 根据权利要求1所述的蜂巢结构动态算法在智能用电信息管理系统中的应用方法， 其特征在于：在步骤S4中，误差函数为期望输出和实际输出之差的3/2次平方和。
5. 根据权利要求1所述的蜂巢结构动态算法在智能用电信息管理系统中的应用方法， 其特征在于：在步骤S7中，权值的修改公式如下：
其中，7即步长，取值范围为0. 1-0. 4 ;a为权值系数修正常数，取值范围为0. 7-0. 9。
【文档编号】H04Q11/00GK104346655SQ201410523535
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年10月8日 优先权日:2014年10月8日
【发明者】李春海, 陈洪雨, 陈贺, 芦斌, 常生强, 侯志卫, 赵宏杰 申请人:石家庄科林电气股份有限公司