一种基于电力线的网络通信系统、方法及装置与流程
本发明属于电力通信技术领域，具体涉及一种基于电力线的网络通信系统、方法及装置。
背景技术：
电力通信网是为了保证电力系统的安全稳定运行而应运而生的。它同电力系统的继电保护及安全稳定控制系统、调度自动化系统被人们合称为电力系统安全稳定运行的三大支柱。目前，它更是电网调度自动化、网络运营市场化和管理现代化的基础；是确保电网安全、稳定、经济运行的重要手段；是电力系统的重要基础设施。由于电力通信网对通信的可靠性、保护控制信息传送的快速性和准确性具有及严格的要求，并且电力部门拥有发展通信的特殊资源优势，因此，世界上大多数国家的电力公司都以自建为主的方式建立了电力系统专用通信网。
电力通信在80年代初期曾经创造过辉煌，但到了90年代末，电力通信的技术水平已经比较落后。因此，技术创新被列为电力通信发展的重中之重，并确定了电力通信的技术发展方向：在传输方面，电力通信将重点发展光纤通信，使电网蕴藏的丰富通信资源能够有效运用，并适时采用wdm和dwdm技术。同时充分利用现有微波通信基础设施，进行必要的技术改造，使电力通信传输网架更加完善。在业务网方面，采用atm和ip技术建设电力数据网络综合业务平台，为电力市场、生产调度和电力工业信息化提供业务支撑与服务。与此同时，电力通信还将跟踪ip技术在传送电力关键运行业务方面的发展，关注利用电力配电线路传输数据的相关技术。国家电力公司系统在建opgw光缆近1万千米，包括北京—沈阳—哈尔滨、龙泉—武汉—上海、龙泉—郑州—石家庄—北京等线路。预计到2005年左右，将建成“三纵四横”光纤主干通信网架。
电力系统发展电信具有潜力和资源优势。潜力即电力通信拥有覆盖全国电力系统的专用通信网，拥有丰富的通信网络基础设施。资源优势，首先体现在长途传输方面，利用输电线路敷设地线缠绕光缆(gwwop)、自承式光缆(adss)、地线复合光缆(opgw)等电力特殊光缆可迅速形成长途通信能力。电力特殊光缆受外力破坏的可能性小，可靠性高，而且技术已经成熟，特别是opgw技术，在国内已经广泛应用。其次体现在本地传输方面，城市内电力系统的杆路、沟道可用于通信服务，在宽带接入网方面发挥重要作用。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于电力线的网络通信系统、方法及装置，具有抗干扰能力强和传输效率高的优点。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于电力线的网络通信系统，所述系统包括：电站、电力网络、传输网络、变压器、服务器、网关、计算器、调制解调器、用户终端和滤波器；所述变压器设置于所述电站与电力网络之间，连接电站和电力网络；所述电力网络和传输网络之间设置有网关；所述计算器设置于电力网络上，计量电力消耗；所述服务器设置于传输网络上，提供网络服务；所述调制解调器分别设置于服务器与传输网络之间，以及传输网络与用户终端之间，进行信号的调制与解调；所述电力网络与传输网络之间，在网关之前，靠近电力网络处，设置有第一滤波器；所述传输网络与用户终端之间，在调制解调器之前，靠近传输网络处，设置有第二滤波器；所述第一滤波器通过建立反馈滤波模型，生成抗干扰器，进而生成反馈控制器，进行反馈控制滤波；所述第二滤波器通过循环计算网络偏差补偿，进行滤波；通过第一滤波器滤波后的，降低了系统中的谐波；通过第二滤波器的滤波降低系统中的噪声。
进一步的，所述第一滤波器进行滤波时，通过如下公式建立反馈滤波模型：
进一步的，所述抗干扰器通过如下公式生成：
进一步的，所述通过循环计算网络偏差补偿，进行滤波的方法执行以下步骤：
步骤s1：采用如下公式，进行输出噪声估算：
步骤s2：通过计算得出的输出噪声估算，计算网络偏差补偿，包括以下步骤：采用偏差补偿的归一化最小均方误差准则分别对小步长自适应滤波器权重向量和大步长自适应滤波器权重向量进行更新；其中，小步长自适应滤波器权重向量的更新采用如下公式：
步骤s3：循环执行步骤s2，得到平均值，最终的结果即为偏差补偿的结果，使用偏差补偿的结果进行滤波。
进一步的，所述调制解调器设置于服务器与传输网络之间，进行信号的调制方法执行以下步骤：使用如下公式，对输入信号
进一步的，所述调制解调器设置于传输网络与用户终端之间，进行信号的解调的方法执行以下步骤：执行调制信号的逆过程，进行信号的解调。
一种基于电力线的网络通信方法，所述系统包括：电站、电力网络、传输网络、变压器、服务器、网关、计算器、调制解调器、用户终端和滤波器；所述方法执行以下步骤：所述电力网络与传输网络之间，在网关之前，靠近电力网络处，设置有第一滤波器；所述传输网络与用户终端之间，在调制解调器之前，靠近传输网络处，设置有第二滤波器；所述第一滤波器通过建立反馈滤波模型，生成抗干扰器，进而生成反馈控制器，进行反馈控制滤波；所述第二滤波器通过循环计算网络偏差补偿，进行滤波；通过第一滤波器滤波后的，降低了系统中的谐波；通过第二滤波器的滤波降低系统中的噪声。
进一步的，所述第一滤波器进行滤波时，通过如下公式建立反馈滤波模型：
进一步的，所述抗干扰器通过如下公式生成：
一种基于电力线的网络通信装置，所述装置包括：电站、电力网络、传输网络、变压器、服务器、网关、计算器、调制解调器、用户终端和滤波器；所述变压器设置于所述电站与电力网络之间，连接电站和电力网络；所述电力网络和传输网络之间设置有网关；所述计算器设置于电力网络上，计量电力消耗；所述服务器设置于传输网络上，提供网络服务；所述调制解调器分别设置于服务器与传输网络之间，以及传输网络与用户终端之间，进行信号的调制与解调；其特征在于，所述电力网络与传输网络之间，在网关之前，靠近电力网络处，设置有第一滤波器；所述传输网络与用户终端之间，在调制解调器之前，靠近传输网络处，设置有第二滤波器；所述第一滤波器通过建立反馈滤波模型，生成抗干扰器，进而生成反馈控制器，进行反馈控制滤波；所述第二滤波器通过循环计算网络偏差补偿，进行滤波；通过第一滤波器滤波后的，降低了系统中的谐波；通过第二滤波器的滤波降低系统中的噪声。
本发明的一种基于电力线的网络通信系统、方法及装置，具有如下有益效果：本发明通过第一次滤波，降低了输入信号的谐波，通过第二次滤波，降低了输出信号的噪声，有效降低了信号的误码率，提升了电力系统信号传输的准确性。同时对输入信号和输出信号进行调制传输，又有效提升了系统信号传输的有效性。
附图说明
图1为本发明的实施例提供的基于电力线的网络通信系统的系统结构示意图；
图2为本发明的实施例提供的基于电力线的网络通信方法的方法流程示意图；
图3为本发明的实施例提供的基于电力线的网络通信系统的系统的信号误码率与现有技术通信系统的信号误码率的对比试验效果示意图。
其中，1-本发明的信号误码率实验曲线，2-现有技术的信号误码率实验曲线。
具体实施方式
下面结合附图及本发明的实施例对本发明的方法作进一步详细的说明。
实施例1
一种基于电力线的网络通信系统，所述系统包括：电站、电力网络、传输网络、变压器、服务器、网关、计算器、调制解调器、用户终端和滤波器；所述变压器设置于所述电站与电力网络之间，连接电站和电力网络；所述电力网络和传输网络之间设置有网关；所述计算器设置于电力网络上，计量电力消耗；所述服务器设置于传输网络上，提供网络服务；所述调制解调器分别设置于服务器与传输网络之间，以及传输网络与用户终端之间，进行信号的调制与解调；所述电力网络与传输网络之间，在网关之前，靠近电力网络处，设置有第一滤波器；所述传输网络与用户终端之间，在调制解调器之前，靠近传输网络处，设置有第二滤波器；所述第一滤波器通过建立反馈滤波模型，生成抗干扰器，进而生成反馈控制器，进行反馈控制滤波；所述第二滤波器通过循环计算网络偏差补偿，进行滤波；通过第一滤波器滤波后的，降低了系统中的谐波；通过第二滤波器的滤波降低系统中的噪声。
具体的，计算器可以进一步设有朝向最终用户器具的通信接口诸如、例如局域网接口、无线接口(例如蓝牙)、家庭电力线通信接口或者其它。以此方式，例如电力分电器能够经由家电诸如、例如电锅炉、加热装置、洗衣机、干燥器等或者其它器具而实现控制，并且根据给定的定时方案开/关它们。这能够导致总体上更加适度的电力消耗，根据电力生产、输送和分配的观点，这是有益的。接口还能够被用于连接其它消耗计算器诸如、例如水和燃气消耗计算器，从而也使得能够远程地读出这些装置。
在上一实施例的基础上，所述第一滤波器进行滤波时，通过如下公式建立反馈滤波模型：
具体的，滤波是只允许一定频率范围内的信号成分正常通过，而阻止另一部分频率成分通过的电路，叫做经典滤波器或滤波电路。实际上，任何一个电子系统都具有自己的频带宽度(对信号最高频率的限制)，频率特性反映出了电子系统的这个基本特点。而滤波器，则是根据电路参数对电路频带宽度的影响而设计出来的工程应用电路。
在上一实施例的基础上，所述抗干扰器通过如下公式生成：
具体的，进行滤波时，当流过电感的电流变化时，电感线圈中产生的感应电动势将阻止电流的变化。当通过电感线圈的电流增大时，电感线圈产生的自感电动势与电流方向相反，阻止电流的增加，同时将一部分电能转化成磁场能存储于电感之中；当通过电感线圈的电流减小时，自感电动势与电流方向相同，阻止电流的减小，同时释放出存储的能量，以补偿电流的减小。因此经电感滤波后，不但负载电流及电压的脉动减小，波形变得平滑，而且整流二极管的导通角增大。在电感线圈不变的情况下，负载电阻愈小，输出电压的交流分量愈小。只有在rl>>ωl时才能获得较好的滤波效果。l愈大，滤波效果愈好。另外，由于滤波电感电动势的作用，可以使二极管的导通角接近π，减小了二极管的冲击电流，平滑了流过二极管的电流，从而延长了整流二极管的寿命。
在上一实施例的基础上，所述通过循环计算网络偏差补偿，进行滤波的方法执行以下步骤：
步骤s1：采用如下公式，进行输出噪声估算：
步骤s2：通过计算得出的输出噪声估算，计算网络偏差补偿，包括以下步骤：采用偏差补偿的归一化最小均方误差准则分别对小步长自适应滤波器权重向量和大步长自适应滤波器权重向量进行更新；其中，小步长自适应滤波器权重向量的更新采用如下公式：
步骤s3：循环执行步骤s2，得到平均值，最终的结果即为偏差补偿的结果，使用偏差补偿的结果进行滤波。
具体的，信噪比，英文名称叫做snr或s/n(signal-noiseratio)，又称为讯噪比。是指一个电子设备或者电子系统中信号与噪声的比例。这里面的信号指的是来自设备外部需要通过这台设备进行处理的电子信号，噪声是指经过该设备后产生的原信号中并不存在的无规则的额外信号(或信息)，并且该种信号并不随原信号的变化而变化。同样是“原信号不存在”还有一种东西叫“失真”，失真和噪声实际上有一定关系，二者的不同是失真是有规律的，而噪声则是无规律的。
信噪比的计量单位是db，其计算方法是10lg(ps/pn)，其中ps和pn分别代表信号和噪声的有效功率，也可以换算成电压幅值的比率关系：20lg(vs/vn)，vs和vn分别代表信号和噪声电压的“有效值”。在音频放大器中，我们希望的是该放大器除了放大信号外，不应该添加任何其它额外的东西。因此，信噪比应该越高越好。
狭义来讲是指放大器的输出信号的功率与同时输出的噪声功率的比，常常用分贝数表示，设备的信噪比越高表明它产生的噪声越少。一般来说，信噪比越大，说明混在信号里的噪声越小，声音回放的音质量越高，否则相反。信噪比一般不应该低于70db，高保真音箱的信噪比应达到110db以上。
在上一实施例的基础上，所述调制解调器设置于服务器与传输网络之间，进行信号的调制方法执行以下步骤：使用如下公式，对输入信号
具体的，调制的目的是把要传输的模拟信号或数字信号变换成适合信道传输的信号，这就意味着把基带信号(信源)转变为一个相对基带频率而言频率非常高的带通信号。该信号称为已调信号，而基带信号称为调制信号。调制可以通过使高频载波随信号幅度的变化而改变载波的幅度、相位或者频率来实现。调制过程用于通信系统的发端。在接收端需将已调信号还原成要传输的原始信号，也就是将基带信号从载波中提取出来以便预定的接受者(信宿)处理和理解的过程。该过程称为解调。
具体的，调制的种类很多，分类方法也不一致。按调制信号的形式可分为模拟调制和数字调制。用模拟信号调制称为模拟调制；用数据或数字信号调制称为数字调制。按被调信号的种类可分为脉冲调制、正弦波调制和强度调制(如对非相干光调制)等。调制的载波分别是脉冲，正弦波和光波等。正弦波调制有幅度调制、频率调制和相位调制三种基本方式，后两者合称为角度调制。此外还有一些变异的调制，如单边带调幅、残留边带调幅等。脉冲调制也可以按类似的方法分类。此外还有复合调制和多重调制等。不同的调制方式有不同的特点和性能。
在上一实施例的基础上，所述调制解调器设置于传输网络与用户终端之间，进行信号的解调的方法执行以下步骤：执行调制信号的逆过程，进行信号的解调。
一种基于电力线的网络通信方法，所述系统包括：电站、电力网络、传输网络、变压器、服务器、网关、计算器、调制解调器、用户终端和滤波器；所述方法执行以下步骤：所述电力网络与传输网络之间，在网关之前，靠近电力网络处，设置有第一滤波器；所述传输网络与用户终端之间，在调制解调器之前，靠近传输网络处，设置有第二滤波器；所述第一滤波器通过建立反馈滤波模型，生成抗干扰器，进而生成反馈控制器，进行反馈控制滤波；所述第二滤波器通过循环计算网络偏差补偿，进行滤波；通过第一滤波器滤波后的，降低了系统中的谐波；通过第二滤波器的滤波降低系统中的噪声。
在上一实施例的基础上，所述第一滤波器进行滤波时，通过如下公式建立反馈滤波模型：
在上一实施例的基础上，所述抗干扰器通过如下公式生成：
具体的，随着社会的进步和发展，人们的生活水平日益提高，大量的用电设备投入到日常的生产生活中，随之而来的就是，电网中出现大量的谐波和无功功率的污染，这严重影响着电能的质量。电网中存在谐波电压或谐波电流会增加电力系统设备的附加损耗，导致测量和自动控制仪器失灵等问题，影响了设备的使用效率，严重时可能会因线路过热引起火灾。
目前主要采用外部谐波补偿装置来补偿谐波，滤波器分为无源滤波器和有源滤波器两种。无源滤波器对谐波的控制效果受系统的阻抗特性影响很大，极易受到温度、谐波和非线性负载变化的影响，其滤波性能不稳定。除此之外，无源滤波器只能滤除特定阶次的谐波，因此并不适用于谐波情况复杂的场所。存在只能补偿特定谐波等缺陷，所以现在对电能问题的治理主要集中在有源滤波器。相比于无源滤波器，有源滤波器实现了动态补偿，响应速度快；所需储能元件容量不大；受电网阻抗的影响不大，不会和电网阻抗发生谐振等。
一种基于电力线的网络通信装置，所述装置包括：电站、电力网络、传输网络、变压器、服务器、网关、计算器、调制解调器、用户终端和滤波器；所述变压器设置于所述电站与电力网络之间，连接电站和电力网络；所述电力网络和传输网络之间设置有网关；所述计算器设置于电力网络上，计量电力消耗；所述服务器设置于传输网络上，提供网络服务；所述调制解调器分别设置于服务器与传输网络之间，以及传输网络与用户终端之间，进行信号的调制与解调；其特征在于，所述电力网络与传输网络之间，在网关之前，靠近电力网络处，设置有第一滤波器；所述传输网络与用户终端之间，在调制解调器之前，靠近传输网络处，设置有第二滤波器；所述第一滤波器通过建立反馈滤波模型，生成抗干扰器，进而生成反馈控制器，进行反馈控制滤波；所述第二滤波器通过循环计算网络偏差补偿，进行滤波；通过第一滤波器滤波后的，降低了系统中的谐波；通过第二滤波器的滤波降低系统中的噪声。
以上所述仅为本发明的一个实施例子，但不能以此限制本发明的范围，凡依据本发明所做的结构上的变化，只要不失本发明的要义所在，都应视为落入本发明保护范围之内受到制约。
所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
需要说明的是，上述实施例提供的系统，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块来完成，即将本发明实施例中的模块或者步骤再分解或者组合，例如，上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本发明实施例中涉及的模块、步骤的名称，仅仅是为了区分各个模块或者步骤，不视为对本发明的不当限定。
所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的存储装置、处理装置的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块、方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，软件模块、方法步骤对应的程序可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序。
术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！