本发明涉及中压载波通信，具体的，涉及基于中压载波技术的偏远山区组网规划方法及系统。
背景技术：
1、偏远地区由于负荷过于分散，供电负荷小，10kv供电半径较长，线路距离长，长期以来，偏远农牧区受当地通信和自然环境条件影响，建设光纤投资过于巨大，无线4g信号覆盖范围有限，偏远农牧区从10kv线路到配电台区，电网自动化程度不高，数据采集、状态感知不全面、不及时，导致偏远农牧区电网的自动化、信息化和智能化水平不足，供电可靠性和运行维护效率低下，偏远地区供电公司集中器、专变终端的上行通信信道均采用无线公网通信，部分偏远地区存在通信基站信号无法覆盖的信号盲区，造成采集终端设备安装后长期无法上线，严重影响采集系统的数据完整性、线路线损计算。随着采集设备已经实现“全覆盖”，综合考虑到正在开发的线损分析系统的数据需求，因通信质量造成的采集缺数问题将更为凸显。为解决无信号和弱信号地区的数据采集问题，需采取其它上行通信方式进行补点。
2、中国专利，公开号：cn112260724a，公开日：2021年1月22日，公开了一种中压电力线载波动态组网方法，通过中压载波主机、两个及以上中压载波从机、与中压载波从机通过网线或串口线所连的终端设备组成的中压载波通信系统实现。中压载波主机实时统计任意中压载波从机之间的可用频段信息。当任意中压载波从机a所连接的终端a准备与其他远端终端b建立通信时，中压载波从机a向中压载波主机申请一个可用且与当前系统不冲突的频段，与终端b所连接的中压载波从机b建立载波通信。当中压载波从机a退出该模式后，通知中压载波主机，进入正常模式。但是并没有考虑到中压载波通信时受到的噪声、阻抗和衰减对信号传输效率的影响。
技术实现思路
1、本发明针对偏远山区通信覆盖率不高，采用中压载波通信容易受到外部影响导致通信质量低的问题，提出了基于中压载波技术的偏远山区组网规划方法，通过根据用户位置安装通信终端，并对通信终端基于与主站的信号传输距离进行编码，再对安装后的组网的拓扑结构、信号衰减以及编码信息进行综合分析，从而找到组网中各个通信终端的最佳工作频段、线路阻抗和通信路径，基于上述最佳条件对组网进行调整得到最佳组网规划方案，通过以中压配电线路的工作频段、阻抗和通信路径综合通信效果最优为目标，充分考虑了多种对组网通信质量产生影响的因素，降低了外部因素对通信的影响，还提高了信号发送的效率和接收效率从而提升了通信质量。
2、第一方面，本发明实施例中提供的一种技术方案是：基于中压载波技术的偏远山区组网规划方法，包括以下步骤：
3、s1、基于用户位置安装若干个通信终端，并基于通信终端在中压配电线路中与主站传输信号的距离对通信终端进行编码；
4、s2、基于通信终端的编码获取载波信号适配不同时域和环境的中压配电线路的工作频段；
5、同步地，基于通信终端的编码和中压配电线路的拓扑结构获取适配不同频率的中压配电线路的线路阻抗；
6、同步地，基于通信终端的编码结合中压配电线路上的线路衰减、多径衰减和分流损耗获取每个通信终端适配不同频段的通信路径；
7、s3、以中压配电线路的工作频段、线路阻抗和通信路径综合通信效果最优为目标对各个通信终端的工作频段、线路阻抗和通信路径进行调整得到最佳组网规划方案。
8、本方案中，为了在偏远山区通信不发达的地区实现通信覆盖，通过在偏远山区区域内铺设若干个通信终端通过通信终端采集地区用电信息，并将用电信息转化为载波信号，将中压配电线路作为载波通信信道来传输载波信号，通过载波通信信道将用电信息加密传输到主站，主站再将用电信息解密得到地区的用电信息，并且在信号传输过程中，由于中压配电线路会受到噪声、阻抗和信号衰减的影响，因此在信号传输时，对噪声进行分析，根据噪声种类和影响自动切换工作频段，并且自适应调节阻抗，使接收端和发送端的阻抗和载波通信信道的阻抗相适配，并且根据信号衰减程度自动寻找最优通信路径，减小信号衰减对通信效率的影响，使偏远山区不仅可以通过中压载波技术实现了通信覆盖，也降低中压载波通信受到噪声的干扰，通过调节阻抗提高了载波信号耦合的效率，提升了载波信号接收效率的最大化，并且降低了信号衰减对信号传输的影响，提升了信号传输的距离。
9、作为优选，s2中，基于通信终端的编码获取载波信号适配不同时域和环境的中压配电线路的工作频段，包括以下步骤：
10、基于通信终端的编码信息获取不同编码通信终端对应的中压配电线路的种类和位置；
11、基于中压配电线路的种类和位置对中压配电线路在不同时间点进行现场测试，采集中压配电线路产生的噪声数据；
12、基于采集到的噪声数据，对噪声种类进行统计和分析，建立中压配电线路产生的噪声的数学模型，以不同噪声种类作为输入，分析各类噪声的频谱特性及对载波信号产生干扰的影响程度；
13、基于分析结果获取不同噪声环境下载波信号受对应种类噪声影响最小的工作频段。
14、本方案中，为了减小噪声对中压配电线路的影响，通过对中压配电线路不同时间点的附近环境进行检测，采集中压配电线路受到的噪声数据，对中压配电线路在不同地点不同种类下受到的噪声进行分类，针对受到噪声的种类进行对应的噪声抑制手段，并划分成若干个工作频段，在不同的工作频段下受到不同噪声影响的程度不同，经过综合考虑，对现场噪声进行分析，选择受到噪声影响最小的工作频段，可以有效的降低噪声对中压载波通信信道的影响，可以提升传输信号的清晰程度，提高提取信息的质量和速率。
15、作为优选，s2中，基于通信终端的编码和中压配电线路的拓扑结构获取适配不同频率的中压配电线路的线路阻抗，包括以下步骤：
16、基于通信终端的编码获取对应的中压配电线路的种类，基于中压配电线路的种类、拓扑结构和负载构建中压载波阻抗评价指标体系；
17、基于中压配电线路传输信号的频率和中压载波阻抗评价指标体系获取在不同频率下的中压配电线路的阻抗。
18、本方案中，为了提升当载波信号发送装置、信道和载波信号接收装置的阻抗匹配程度，通过基于中压配电线路的种类、中压配电线路拓扑结构的种类和中压配电线路上的负载种类建立起载波通信信道阻抗指标体系，基于传输信号的频率计算出在不同频率下载波通信信道阻抗，并对载波信号发送装置和载波信号接收装置的阻抗进行自适应调节，使通信终端的耦合器在不同频率下通过调节使其与载波通信信道阻抗相匹配，使主站的耦合器也同样根据不同频率下载波通信信道的阻抗相匹配，以此提升载波信号发送装置、信道和载波信号接收装置的阻抗匹配程度从而提升信号发送速率和接收速率，减小信号传输过程中的数据损失。
19、作为优选，s2中，基于通信终端的编码结合中压配电线路上的线路衰减、多径衰减和分流损耗获取每个通信终端适配不同频段的通信路径，包括以下步骤：
20、采用传输线理论对载波信号在中压配电线路上的线路衰减进行分析；
21、采用多径拓扑和基尔霍夫电路定律分析载波信号在中压配电线路上的多径衰减和分流损耗；
22、基于载波信号在中压配电线路上的线路衰减、多径衰减和分流损耗以及通信终端的编码信息，获取每个通信终端传输载波信号时的通信路由表，基于通信路由表获取载波信号在中压配电线路的通信路径。
23、本方案中，为了对中压配电线路传输信号时的衰减进行分析，通过传输线理论、多径拓扑分析和基尔霍夫电路定律对中压配电线路的衰减特性进行分析，获取载波信号在中压配电线路上的多径衰减、分流损耗和线路衰减，并采用固定路由法，在每个通信终端节点上生成一个路由表，表中标明对每一个目的地址应走哪条链路进行转发，由于是在系统设计时就规划好的，因此可根据不同阶段的测试结果进行修改，可基于分析出的结果对通信路径或者中继设备进行调整以降低载波信号在中压配电线路上的衰减，提高载波信号的传输距离和传输速率。
24、作为优选，基于载波信号在中压配电线路上的线路衰减、多径衰减和分流损耗以及通信终端的编码信息，获取每个通信终端传输载波信号时的通信路由表，包括以下步骤：
25、基于编码信息获取主站到每个通信终端的所有链路通信成功率的乘积获取主站到每个通信终端的通信权值；
26、将所有通信终端设为从节点，根据通信终端编码信息顺次编号，主站作为主节点，构建通信集合，初始通信集合中只有主节点；
27、基于编码信息获取主节点到每个从节点的所有链路通信成功率的乘积作为通信权值；
28、寻找通信权值最大且不在通信集合n中的从节点，将其并入通信集合中，直至所有从节点都并入通信集合；
29、基于从节点并入通信集合的顺序构建通信路由表。
30、本方案中，为了获取最优通信路径，通过将所有节点沿着某一通路的所有链路通信成功率的乘积进行统计，依次寻找通信成功率最高的链路，将这些链路组合得到衰减最低的通信路径，通过这种方法将线路中任何两个节点之间的最优通信路径先计算好，然后根据这些最短通路制成路由表，统一存入数据库中，在要对数据进行采集时，只需要从路由表中选择最优的通信路径即可，降低了寻找通信路径的工作量，极大的降低了信号衰减对载波信号传输时的影响，提高了载波信号传输的通信成功率和传输路程。
31、作为优选，s3中，以中压配电线路的工作频段、线路阻抗和通信路径综合通信效果最优为目标对各个通信终端的工作频段、线路阻抗和通信路径进行调整得到最佳组网规划方案，包括以下步骤：
32、检测中压配电线路周围的噪声，基于检测到的噪声选择对中压配电线路通信干扰最小的最佳工作频段；
33、获取通信终端耦合点与中压配电线路之间的工作阻抗，调节中压配电线路的线路阻抗使线路阻抗与工作阻抗之间的差值小于等于相差阈值得到最佳线路阻抗；
34、基于编码信息并查询对应编码通信终端传输载波信号时的通信路由表，基于通信路由表获取最佳通信路径；
35、基于最佳工作频段、最佳线路阻抗和最佳通信路径对组网进行规划获取最佳组网规划方案。
36、本方案中，为了对组网进行规划，以组网内通信效果最佳为目标，通过基于对各个通信终端受到噪声的影响，传输信号时的信号衰减以及与主站通信时的阻抗进行动态调整，将三者之间共同作用下达到最佳通信效果时通信终端的工作频段、中压配电线路的线路阻抗以及通信路径作为组网规划时的数据支持，基于上述数据来对组网的建设进行规划，从而保证组网具有最佳的通信效果。
37、第二方面，本发明实施例中提供的一种技术方案是：基于中压载波技术的偏远山区组网规划系统，包括：
38、通信终端：包括主通信终端和从通信终端，所述从通信终端基于在中压配电线路中与主站传输信号的距离对其进行编码，用于采集接收用户的用电信息；所述主通信终端与主站电连接，用于将用电信息传输到主站；
39、中压配电线路：与主通信终端和从通信终端电连接，用于传输用电信息转化的载波信号；
40、主站：用于接收来自通信终端发送的用电信息；
41、所述从通信终端基于编码信息对采集到的用电信息进行加密，主站基于通信终端的编码信息对加密的用电信息解密获取用电信息；
42、所述中压配电线路获取主站到每个从通信终端的信号衰减信息，基于信号衰减信息以及通信终端的编码信息，获取每个从通信终端的通信路由表，基于通信路由表获取中压配电线路的通信路径。
43、本方案中，为了将采集到的用电信息转化为载波信号再将载波信号传输到主站，通过从通信终端采集用户的用电信息，用电信息作为数字信号通过数字信号接口传递给通信模块，通信模块将数字信号转化为载波信号将载波信号传输到中压配电线路，通过中压配电线路将数据传输到从通信终端，再由从通信终端将载波信号转化为数字信号，将数字信号传输给主站，主站对接收到的数据进行处理获取用户的用电信息，只需要通过采用现有的完善的中压配电线路作为信号传输通道，无需再建立新的信号传输线路，实现设备简单，投资成本少。
44、作为优选，所述从通信终端采集用户用电信息并将该从通信终端作为目标通信终端，基于参与通信的从通信终端数量将目标通信终端的编码信息进行拆分；
45、将拆分后的编码信息和采集到的用电信息进行结合加密生成加密信息并通过中压配电线路传输到主站；
46、主站接收加密信息并对其解密，将拆分后的编码信息进行重组解密得到目标通信终端发送的用电信息。
47、本方案中，为了保证在将用电信息转化为载波信号通过中压配电线路传输数据的安全性，通过对从通信终端根据在中压配电线路中与主站传输信号的距离由近及远的顺序进行编码，将采集用电信息的从通信终端作为目标通信终端并根据参与通信的通信终端数量将目标通信终端的编码信息进行拆分，将拆分后的编码信息与采集到的用电信息结合生成加密信息，主站接收到加密信息后对加密信息进行解密，解密过程为将拆分后的编码信息进行重组，根据重组后的编码信息获取用电信息，在信号传输时不仅有中压载波通信信道的保护也有信息上的加密保护，双重保护，保证信息传输的安全。
48、作为优选，所述目标通信终端与主站多次直接通信失败时，基于目标通信终端的编码信息顺次向相邻编码的从通信终端传输采集到的用电信息和目标通信终端的编码信息，将接收到用电信息和目标通信终端编码信息的邻接从通信终端作为中继通信终端；
49、若中继通信终端与主站多次通信失败，则中继通信终端将目标通信终端编码信息和采集的用电信息通过传输给相邻编码的通信终端，直至通信终端将目标通信终端编码信息和采集的用电信息传输给主站，并对通信失败原因进行排查。
50、本方案中，当从通信终端发送用电信息时，如果出现了通信故障，则将这次通信时需要传输的用电信息发送给相邻编码的从通信终端，该从通信终端起到一个中继器的作用，每个从通信终端都具有保存相邻编码从通信终端的编码信息以及传输的用电信息的能力，由中继通信终端帮助出现通信故障的从通信终端来进行信息传输可以很好的防止由于某个从通信终端与主站之间的通信出现故障时而造成的采集信号缺失的问题，可以为工作人员修复通信争取到了时间，保证了组网通信的连续性和有效性，提高了组网系统的适应能力和运行稳定性。
51、作为优选，对通信失败原因进行排查，包括以下步骤：
52、所述主站与目标通信终端多次通信失败时，基于目标通信终端的编码信息发起一次对该目标通信终端的信号衰减分析，基于分析结果对通信路由表进行更新。
53、本方案中，由于从通信终端数量过多，在载波通信过程中不可避免的会出现通信故障，会导致该从通信终端参与的通信链路的通信效果受到影响，因此对该从通信终端重新寻找一条最优通信路径有助于降低由于某个从通信终端出现通信故障而对整体通信链路的通信效果产生的影响，可以在不影响整体链路通信的情况下争取到了维修时间，降低了故障对系统运行的影响，极大的保证了整体通信质量，提高了系统的环境适应能力。
54、本发明的有益效果：（1）本发明通过采集用电信息，将用电信息数字信号转化为载波信号，通过中压配电线路作为通信信道将载波信号传输到主站，解决了偏远山区无线通讯无法覆盖的问题，提高了偏远山区用电信息数据采集的能力；
55、（2）本发明通过对中压配电线路受到的噪声进行分类，并对其频谱进行分析，通过分析不同种类在不同工作频段下对中压配电线路的影响程度，自适应调整中压配电线路传输信号时的工作频段，极大的降低了噪声对传输数据的影响，提高了数据传输的质量；
56、（3）本发明通过对中压配电线路在不同频率的阻抗进行分析，使通信终端和主站接收端的阻抗与中压载波信道的阻抗相适应，提高了信号发送的速率和接收速率；
57、（4）本发明通过对载波信号在中压配电线路上的信号衰减进行分析，自适应寻找最优通信路径，降低了信号衰减对通信的影响，提升了信号的传输距离，也进一步提升了通信质量。
58、上述
技术实现要素：
仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
1.基于中压载波技术的偏远山区组网规划方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于中压载波技术的偏远山区组网规划方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的基于中压载波技术的偏远山区组网规划方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的基于中压载波技术的偏远山区组网规划方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的基于中压载波技术的偏远山区组网规划方法，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的基于中压载波技术的偏远山区组网规划方法，其特征在于：
7.基于中压载波技术的偏远山区组网系统，适用于权利要求1-6任一项所述的基于中压载波技术的偏远山区组网规划方法，其特征在于：包括：
8.根据权利要求7所述的基于中压载波技术的偏远山区组网系统，其特征在于：
9.根据权利要求8所述的基于中压载波技术的偏远山区组网系统，其特征在于：
10.根据权利要求9所述的基于中压载波技术的偏远山区组网系统，其特征在于：
