电能表广播升级方法与流程

本发明涉及一种电能表的升级方法。

背景技术：

1、固件升级功能是海外ami系统中电能表运维过程的重要组成部分。海外的ami系统用户在设备已经安装并运行的情况下，经常需要对电能表的功能进行调整或增加，此时就需要对电能表进行固件升级。

2、为了提高升级效率，通常采用广播方式对电能表进行升级，即先将电能表的固件保存到集中采集设备(简称dcu)，然后dcu通过通信模块，例如电力线载波(plc)、微功率无线(rf)等，将固件分包以广播的方式下发到每个电能表。但是实际的广播升级效果受现场供电质量和通信效率的影响很大，主要体现在以下两个方面：

3、1、在供电质量较差的场景下，电能表可能会频繁停电，导致接收数据丢失。

4、2、受现场实际环境影响，通信质量可能会不稳定，出现随机通信延迟或数据丢包的情况。

5、因此，在供电质量和通信效率不理想的情况下，电能表接收到的固件数据包会出现随机丢失的问题。即使经过多轮广播，也难以保证所有的电能表接收到完整的数据包，从而降低了广播升级的效率和成功率。

技术实现思路

1、本发明提出了一种电能表广播升级方法，其目的是：解决电能表广播升级效率和成功率较低的问题。

2、本发明技术方案如下：

3、一种电能表广播升级方法，待下发升级的固件被分为若干数据包，本方法包括如下步骤：

4、步骤1、统计单播下发和广播下发的传输性能数据；

5、步骤2、初始化升级缓存矩阵r，所述升级缓存矩阵r用于记录每台电能表中每个数据包的接收情况，升级缓存矩阵r的各行与各电能表一一对应，升级缓存矩阵r的各列与各数据包一一对应；

6、步骤3、根据传输性能数据和升级缓存矩阵r确定本轮中将要下发的数据包以及每个数据包的下发方式；

7、步骤4、执行本轮数据包的下发，并根据下发的情况更新升级缓存矩阵r；

8、步骤5、根据升级缓存矩阵r的当前值确定是否所有电能表都已完成升级，如果都已完成升级则结束，否则返回执行步骤3。

9、作为所述电能表广播升级方法的进一步改进：步骤1中的传输性能数据包括各电能表的单播延迟，以及对所有电能表进行广播时的广播延迟和丢包率。

10、作为所述电能表广播升级方法的进一步改进：第i台电能表的单播延迟的统计方式为：

11、

12、其中，ns表示统计的单播总次数，表示第n次单播的通信延迟时间；

13、对所有电能表进行广播时的广播延迟的定义为：自dcu下发广播命令开始到所有电能表接收到命令所经过的时间，以lb表示；

14、对所有电能表进行广播时的丢包率pb的统计方式为：

15、

16、其中，nm为电能表总数，ci表示第i台电能表未接收到广播命令的次数，cb表示广播命令的总次数。

17、作为所述电能表广播升级方法的进一步改进：升级缓存矩阵r为nm×bt的矩阵形式，nm为电能表总数，bt为数据包总数；

18、升级缓存矩阵r中第i行第j列的元素表示第i台电能表接收第j个数据包的情况，如果值为1表示已接收，如果值为0表示未接收；

19、步骤2中初始化时，升级缓存矩阵r所有元素值均为0。

20、作为所述电能表广播升级方法的进一步改进：步骤3具体包括以下过程：

21、步骤3-1、确定每个数据包本轮的下发方式；

22、步骤3-2、确定升级缓存矩阵r中本轮的下发参考行；

23、步骤3-3、遍历下发参考行中的每一个元素，将所有值为0的元素所对应的数据包都作为本轮待下发的数据包，再根据步骤3-1中确定的各数据包的下发方式确定每个待下发的数据包的下发方式。

24、作为所述电能表广播升级方法的进一步改进：所述步骤3-1的具体过程为：

25、先求出升级缓存矩阵r中每一列当前的单播总延迟：

26、

27、其中，表示升级缓存矩阵r中第j列的单播总延迟，为第i台电能表的单播延迟；

28、对于升级缓存矩阵r中的每一列即每个数据包：

29、如果为0表示所有电能表都已经接收到第j列对应的数据包，第j个数据包不需要下发；

30、如果则进一步确定第j个数据包的下发方式：若则第j个数据包的下发方式为广播，否则为单播，其中lb表示对所有电能表进行广播时的广播延迟，pb表示对所有电能表进行广播时的丢包率。

31、作为所述电能表广播升级方法的进一步改进：所述步骤3-2的具体过程为：

32、先求出升级缓存矩阵r中每一行的元素值的和：

33、

34、表示第i行的元素值的和；

35、找到所有的的最小值所对应的行，将该行作为所述下发参考行。

36、作为所述电能表广播升级方法的进一步改进：步骤4中，依次下发步骤3中选择的待下发的数据包；

37、对于各待下发的数据包：如果数据包的下发方式为单播，则将数据包以单播的形式下发给下发参考行对应的电能表，并将下发参考行中该数据包对应的元素的值置为1；如果数据包的下发方式为广播，则将数据包以广播的形式下发给所有的电能表，并将该数据包对应的升级缓存矩阵r中的列中的所有元素的值都置为1。

38、作为所述电能表广播升级方法的进一步改进，步骤5的具体过程为：

39、步骤5-1、遍历升级缓存矩阵r的各行：如果某一行所有的元素值均为1，则对该行对应的电能表进行抄表，确定该电能表是否已经接收到所有数据包：

40、如果已经接收到所有数据包，则对该电能表下发固件激活命令，并标记该电能表、不再采集该电能表的数据包接收情况，同时将该行从升级缓存矩阵r删除并更新电能表总数nm；

41、如果该电能表没有接收到所有数据包，则将没有接收到的数据包所对应的升级缓存矩阵r中该行中的元素值置为0；

42、步骤5-2、如果升级缓存矩阵r的行数为0，表示所有电能表都已经完成固件激活，升级任务结束；否则表示需要继续下发，返回执行步骤3。

43、作为所述电能表广播升级方法的进一步改进：如果升级任务被中断，则在恢复执行升级任务时从步骤5开始。

44、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

45、本发明构建了升级缓存矩阵对各电能表的接收情况进行记录，并根据升级缓存矩阵的实时值以及通信延迟、丢包率等传输性能数据动态调整升级策略，根据升级情况不断改变数据包的下发方式和优先级，显著提高了升级的效率和成功率。

技术特征：

1.一种电能表广播升级方法，待下发升级的固件被分为若干数据包，其特征在于本方法包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的电能表广播升级方法，其特征在于：步骤1中的传输性能数据包括各电能表的单播延迟，以及对所有电能表进行广播时的广播延迟和丢包率。

3.如权利要求2所述的电能表广播升级方法，其特征在于：第i台电能表的单播延迟的统计方式为：

4.如权利要求2所述的电能表广播升级方法，其特征在于：升级缓存矩阵r为nm×bt的矩阵形式，nm为电能表总数，bt为数据包总数；升级缓存矩阵r中第i行第j列的元素表示第i台电能表接收第j个数据包的情况，如果值为1表示已接收，如果值为0表示未接收；

5.如权利要求4所述的电能表广播升级方法，其特征在于：步骤3具体包括以下过程：

6.如权利要求5所述的电能表广播升级方法，其特征在于：所述步骤3-1的具体过程为：

7.如权利要求5所述的电能表广播升级方法，其特征在于：所述步骤3-2的具体过程为：

8.如权利要求5所述的电能表广播升级方法，其特征在于：步骤4中，依次下发步骤3中选择的待下发的数据包；

9.如权利要求4至8任一所述的电能表广播升级方法，其特征在于，步骤5的具体过程为：

10.如权利要求9所述的电能表广播升级方法，其特征在于：如果升级任务被中断，则在恢复执行升级任务时从步骤5开始。

技术总结
本发明公开了一种电能表广播升级方法，包括：统计单播下发和广播下发的传输性能数据；初始化升级缓存矩阵，用于记录每台电能表中每个数据包的接收情况；根据传输性能数据和升级缓存矩阵确定本轮中将要下发的数据包以及每个数据包的下发方式；执行本轮数据包的下发，并更新升级缓存矩阵；根据升级缓存矩阵的当前值确定是否所有电能表都已完成升级，如果未完成则重复进行下一轮的数据包下发。本发明构建了升级缓存矩阵对各电能表的接收情况进行记录，并根据升级缓存矩阵的实时值以及通信延迟、丢包率等传输性能数据动态调整升级策略，根据升级情况不断改变数据包的下发方式和优先级，显著提高了升级的效率和成功率。

技术研发人员：井维成,王文国,刘笑菲,许芹,石俊峰,宋虎,孙金道,牟金宝,杨云飞,王涛,隋朋洲
受保护的技术使用者：烟台东方威思顿电气有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21