一种电力远程集抄系统的远程无线通道监测方法与流程

本发明涉及配电网领域，更具体地，涉及一种电力远程集抄系统的远程无线通道监测方法。

背景技术：

电力配网监测和营销系统通常需要有远程集抄系统获得现场的实时数据，如图1所示，集抄系统一般由“企业内部信息主站”、“现场信息采集总线”和“远程无线传输网”构成，对应的通信网包含三段网络：主站网、远程无线通道和现场网。其中“企业内部信息主站”、“现场信息采集总线”属于电力企业内部网络(简称内网，由业务主站、业务终端等数据处理组件，以及主站网、现场网等通信网络组成)，而远程无线传输通道则通常属于企业外部公网(简称外网，由电信运营商无线网络或者企业远程无线传输通道，通过前置机和无线终端分别于内网的业务主站和业务终端连接)。从网络协议层次角度，远程集抄系统由负责电力业务报文传输的业务层与负责通信数据包传输的通信传输层构成。内网主要实现电力业务层互联功能，而外网则主要完成通信传输层功能。电力远程集抄系统为了保证其电力业务层的可靠通信，电力内网需要获得通信传输层的实时工作状况(正常连接、或中断)。但是，由于通信传输层的远程无线通道属于外网，使得主站网络和现场网组成的内网无法从外网(电信运营商)获得远程无线通道的实时状态信息；另一方面，由于电力企业安全要求，远程无线通道不能解析电力应用层的电力业务报文信息，所以内网的电力业务层心跳检测机制只能监控电力业务层(业务主站与业务终端之间)的会话连接状态，而外网的通信传输层采用的icmp或无线终端状态监测机制只能监测(前置机与无线终端之间的)无线通道连接状态。总之，电力内网(业务主站、前置机和业务终端)与外网(运营商无线传输网络、无线终端)之间既工作在不同网络，不能直接获得外网远程无线通道状态信息，也不在相同的网络协议层次，就不能相互解析，也就电力业务层不能通过相互发送“应答机制”报文来实现通信传输层的远程无线通道状态监测。从而造成电力内网无法进行远程无线通道的实时容错控制，也不能根据远程无线通道的状态重构电力内网的工作逻辑。

技术实现要素：

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种电力远程集抄系统的远程无线通道监测方法，通过在业务主站与前置机的协议层之间、无线终端与业务终端的之间，分别设置一对远程无线通道监测功能单元，实现电力内网对外网的远程无线传输通道的跨协议层次监测；在不依赖于远程无线通道的网络运营商协助条件下，内网的主站网与现场网自主实现远程无线通道的状态的监测和判决，尤其是判断通道断开状态，因为断开状态下主站网与现场网无法实现通道对端监控信息的交换。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种电力远程集抄系统的远程无线通道监测方法，包括企业内部信息主站、现场信息采集总线和远程无线传输网，对应的通信网包含主站网、远程无线通道和现场网三段网络；通过在内网的业务主站与前置机之间增加主站监测网元和在内网的无线终端与业务终端之间增加终端监测网元，实现电力内网对外网的远程无线传输通道的跨协议层次监测，在不依赖于远程无线通道的网络运营商协助条件下，内网的主站网与现场网自主实现远程无线通道的状态的监测和判决。

在一种优选的方案中，所述的主站监测网元的探针功能实现针对由某一现场网络业务终端发送的电力业务报文统计；

所述的主站监测网元采用设定的检验方法判决业务主站与某一现场网络业务终端的会话连接，从而判断与该现场网络连接的的远程无线通道的工作状态；

所述的主站监测网元依据设定的检验判决规则主动发送用于某一现场网络进行无线远程通道监测所使用的(无需应答)心跳业务报文。

在一种优选的方案中，所述的终端监测网元的探针功能实现针对由主站网络的前置机发送的与业务报文所对应的通信数据包统计；

所述的终端监测网元采用设定的检验方法判决无线终端与前置机之间的远程无线通道的工作状态；

所述的终端监测网元依据设定的检验判决规则主动发送用于主站网络进行通道监测使用的通信数据包(无需对端应答)。

在一种优选的方案中，所述的设定的检验方法为假设检验。

在一种优选的方案中，采用分布式监测业务报文或通信数据包预测方式，为了检测对端通道的“中断状态”，双端基于对端的假设检验所需要的通道中断状态(h0)的判决概率调整发送主动与被动监测报文，当本端在规定时间内未收到与对端所约定数量的电力业务报文或通信数据包数量，则依据假设检验判决参数判定与对端相联系的远程无线通道断开。

在一种优选的方案中，所述的设定的检验判决规则为为主站监测网元侦听电力业务层的由业务终端发送的业务报文，检测是否有电力业务报文在发送；在电力业务延迟要求的响应时间内业务终端如果无通信数据包发送，则由终端监测网元发送空通信数据包以提供主站监测网元进行测试。

在一种优选的方案中，所述的设定的检验判决规则为终端监测网元侦听通信传输层的由前置机发送的通信数据包，检测是否有通信数据包在发送；在电力业务延迟要求的响应时间内业务主站如果无电力业务报文发送，则由主站监测网元发送空电力业务报文以提供终端监测网元进行测试。

在一种优选的方案中，为减少本端发送用于对端进行远程无线通道状态监测目的的业务报文(心跳报文)或通信数据包(通道状态数据包)数量，在保障判决准确性条件下节约远程传输通道带宽，无线远程通道两端点均采用主动发测量报文或通信数据包，叠加(被动测量)发送正常的业务报文/通信数据包的模式，且在确定的判决时间内，本端发送的主/被动测量报文/数据包之和大于对端测量判决精度所要求的业务报文或数据包数量。在一种优选的方案中，采用分布式监测业务报文和数据包预测方式，为了便于对端检测远程无线通道的中断状态，双端基于对端的假设检验所需要的通道中断状态的判决概率调整发送主动与被动监测业务报文和数据包数量，当本端在规定时间门限内未收到与对端所约定数量的电力业务报文或通信数据包数量，则依据假设检验判决参数判定与对端相联系的远程无线通道断开，基于电力业务等级的动态门限，根据传输业务可靠性和时延调整报文数量和时间门限。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：一种电力远程集抄系统的远程无线通道监测方法，包括企业内部信息主站、现场信息采集总线和远程无线传输网络，对应的通信网包含主站网、远程无线通道和现场网三段网络；通过在内网的业务主站与前置机之间增加主站监测网元和在内网的无线终端与业务终端之间增加终端监测网元，实现电力内网对外网的远程无线传输通道的跨协议层次监测，在不依赖于远程无线通道的网络运营商协助条件下，内网的主站网与现场网自主实现远程无线通道的状态的监测和判决，获得现场的实时数据，并根据远程无线通道的容错控制以及重构电力内网的工作逻辑。

附图说明

图1为背景技术的远程集抄系统结构图。

图2为本发明实施例1的远程集抄系统监测结构图。

图3为本发明实施例1的监测网元的参数配置流程图。

图4为本发明实施例1的假设检验的概率分布图。

图5为本发明实施例1的监测网元的执行流程图。

图6为本发明实施例1的主被动测试业务报文/数据包合并图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

如图2所示，一种电力远程集抄系统的远程无线通道监测方法，包括企业内部主站、现场信息采集总线和远程无线传输网络，对应的通信网包含主站网、远程无线通道和现场网三段网络；通过在内网的业务主站与前置机之间增加主站监测网元和在内网的无线终端与业务终端之间增加终端监测网元，实现电力内网对外网的远程无线传输通道的跨协议层次监测。

如图3所示，主站监控网元和终端监控网元的参数配置如下：

(1)远程无线通道故障判决理论依据：假设检验原理

为提高测量样本的可靠性，不仅在不同时间、频率、空间多处采样，而且把多重检测样本，再进行假设检验，得到高可靠性的判决结果。如图4所示，多次测量，观测测量值落在拒绝域还是接收域。

假设h0：x＝0表示无检测信号，为“断”状态；h1：x≠0表示有检测信号，为“通”状态。

(2)电力内网对于外网的远程通道判决的时间和精度要求

电力通信网络要求通信可靠性指标，例如限定某类丢包率门限小于10^–4。另外的指标就是检测通道故障的时间限制，例如某类电力业务要求时延是delay＝10ms，则通常需要在小于一个时间数量级的时间段t内检测出通信通道故障，如t＝delay/10＝1ms以内。根据电力业务可靠性和时延的要求，拒绝概率用α表示，监测响应时间用t表示。

(3)远程通道断开假设检验“真”与没有接收到的报文/数据包数目

主站监测网元没有侦听到的报文并不一定属于远程通道断开状态，也可能是报文在远程无线网络的缓存队列中；同样，终端监测网元没有侦听到的数据包并不一定属于远程通道断开状态，也可能是与远程无线网络的拥塞控制中。因此，本端所没有侦听到的业务报文或通信数据包分别具有各自的置信概率p，即本端所没有侦听到的业务报文或通信数据包是由于远程通道断开的概率，对于信道“断开”的置信概率分别为主站网p＝pa和现场网p＝pt。假设检验确定是否为“真”的置信空间，所需确定收到对端发送的业务报文或通信数据包的个数，例如：主站监测网元应当侦听对端发送的报文数量n＝100个报文，本端侦听报文可能小于对端发送报文，当本端实践上只发现recieve＝10个报文，则判定远程无线通道已断开。

判定没有收到报文或数据包，通道“断”状态h0为真，假设发送探测报文或数据包的个数为n，则n需满足以下公式：

1-α≥1-(1-p)ⁿ

(4)电力业务层的业务报文、传输层的数据包分类

在检测时间t内，本端必须向对端发送n个电力业务报文或通信数据包数，然而对端侦听到的分别对于是通信数据包或业务报文，由于通信协议层间封装规则以及控制管理信令的不对等，则各端点侦听数量不等于n(业务层na≠传输层nt)。因此，需要进行换算。假设主站端na个业务报文对应于终端nt个数据包，其中另外，主站监测网元与终端监测网元所发送的业务报文和通信数据包由“主动+被动”组成。

如图5所示，主站监控网元和终端监控网元执行流程为：

s1：参数配置；

s2：侦听，发送；

s3：判决；

s4：通道切换/故障本端上报。

在具体实施过程中，所述的主站监测网元的探针功能实现针对由某一现场网络业务终端发送的电力业务报文统计；

所述的主站监测网元采用设定的检验方法判决主站前置机与某一现场网络(与业务终端连接的)无线终端之间的远程无线通道的工作状态；

所述的主站监测网元依据设定的检验判决规则主动发送用于某一现场网络进行通道监测所使用的(无需应答)心跳报文。

在具体实施过程中，所述的终端监测网元的探针功能实现针对由主站前置机发送的与业务报文对应的通信数据包统计；

所述的终端监测网元采用设定的检验方法判决无线终端与主站前置机之间的远程无线通道的工作状态；

所述的终端监测网元依据设定的检验判决规则主动发送用于主站网络进行通道监测使用的通信数据包(无需对端应答)。

在具体实施过程中，采用分布式监测报文/通信数据包预测方式，为了检测对端通道的“断状态”，双端基于对端的假设检验所需要的通道中断状态(h0)的判决概率调整发送主被动监测报文，当本端在规定时间内未收到与对端所约定数量的电力业务报文或通信数据包数量，则依据假设检验判决参数判定与对端相联系的远程无线通道断开。

在具体实施过程中，所述的设定的检验判决规则为侦听链路状态，检测链路是否有通信数据包在发送；在响应时间t内无通信数据包发送，则发送空通信数据包测试，仍无响应，判决本次检测链路断开；采用空间上的多元检测，即跨层次跨区域的多次测量；测量次数由电力业务模型决定；主站和终端均能发出侦听检测，进行判决。

在具体实施过程中，为减少本端发送用于对端进行远程无线通道状态监测目的的报文(心跳报文)或通信数据包(通道状态数据包)数量，在保障判决准确性条件下节约远程传输通道带宽，无线远程通道两端点均采用主动发测量报文/通信数据包加(被动测量)发送正常的业务报文/通信数据包的模式，且在确定的判决时间内，本端发送的主/被动测量报文/数据包之和大于对端测量判决精度所要求的报文/数据包数量。

在具体实施过程中，基于电力业务等级的动态门限，根据传输业务可靠性和时延调整报文数量和时间门限，从拒绝概率α、和周期t计算本端发送的测试“时间序列”。某t内测量判决精度应收敛到设定的阈值，否则增加主动测试报文发送。

如图6所示，以配电通信网异构无线网为例，内网的前置机和无线终端实时监控当前的远程无线通道状态，当判定当前远程无线通道已断开，则可以在不需要与外网运营商协商，直接将当前远程通道切换到其他运营商的备用远程无线通道，实现远程无线通道容错控制。另一方面，当远程无线通道出现大规模故障而无法恢复时，可以将通信通道故障及时通知电力主站网络和现场网络，以便两端的电力业务系统实现脱机或者孤岛运行，降低了故障的危害程度，提高了电力网络运行的可靠性。

相同或相似的标号对应相同或相似的部件；

附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。