本發(fā)明屬于電力通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種中壓配網(wǎng)電力線載波通信路由算法。

背景技術(shù)：

中壓配網(wǎng)為35kv及以下的配電網(wǎng)絡(luò)，電力線載波通信是使用現(xiàn)有的電力線作為通信信道，在電力線上加載、接收高頻信號實現(xiàn)通信，利用耦合裝置實現(xiàn)強(qiáng)電與弱電的隔離。在中壓配網(wǎng)配電自動化領(lǐng)域應(yīng)用電力線載波通信(powerlinecommunication，plc)技術(shù)，設(shè)計靈活完善的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)與節(jié)點自組網(wǎng)路由算法是保障plc系統(tǒng)可靠運行的關(guān)鍵。人工智能方法被大量應(yīng)用到低壓plc組網(wǎng)路由算法的研究之中，但該方法實現(xiàn)過程復(fù)雜，尋優(yōu)時間較長。傳統(tǒng)分層搜索算法簡單迅速，但路由優(yōu)化指標(biāo)單一，優(yōu)化結(jié)果不一定最優(yōu)。人工智能算法與分層搜索算均未考慮配網(wǎng)結(jié)構(gòu)特點，導(dǎo)致組網(wǎng)過程具有盲目試探性。基于多叉樹遍歷的組網(wǎng)算法雖然結(jié)合了配網(wǎng)結(jié)構(gòu)，但不夠靈活，當(dāng)配網(wǎng)中有較強(qiáng)干擾時可能導(dǎo)致路由算法失效。

智能電網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展對中壓配網(wǎng)配電自動化通信提出了更高要求，不論直接接入中壓配網(wǎng)的分布式電源還是通過配電變壓器間接接入中壓配網(wǎng)的低壓智能用電負(fù)荷等新興設(shè)備，均需實時傳輸大量配電自動化數(shù)據(jù)。電力線載波通信技術(shù)成本低、組網(wǎng)方式靈活，已成為未來配電自動化通信的首選方式之一。但plc網(wǎng)絡(luò)信道環(huán)境惡劣、干擾嚴(yán)重、時變性大，靈活完善的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)與節(jié)點自組網(wǎng)路由算法是保障中壓配網(wǎng)plc系統(tǒng)可靠運行的關(guān)鍵。

近年來，人工智能與分層搜索方法在plc路由算法中研究較多。蟻群算法、人工蛛網(wǎng)算法、遺傳算法等人工智能方法被大量應(yīng)用到低壓plc組網(wǎng)路由算法的研究之中，這些方法對于低壓抄表系統(tǒng)尚可滿足其集抄需求，但難以滿足中壓配電自動化數(shù)據(jù)傳輸高實時性的應(yīng)用要求。傳統(tǒng)分層搜索算法簡單迅速，可以保證路由中繼跳數(shù)較少，但路由優(yōu)化指標(biāo)單一，搜索結(jié)果不一定最優(yōu)。

基于人工智能的plc路由算法屬于隨機(jī)全局尋優(yōu)算法，實現(xiàn)過程復(fù)雜，占用大量軟硬件資源，尋優(yōu)時間較長，對于低壓抄表系統(tǒng)尚可滿足其集抄需求，但難以滿足中壓配電自動化數(shù)據(jù)傳輸高實時性的應(yīng)用要求。傳統(tǒng)分層搜索算法簡單迅速，可以保證路由中繼跳數(shù)較少，但路由優(yōu)化指標(biāo)單一，搜索結(jié)果不一定最優(yōu)。人工智能算法與分層搜索算均未考慮配網(wǎng)結(jié)構(gòu)特點，導(dǎo)致組網(wǎng)過程具有盲目試探性?；诙嗖鏄浔闅v的組網(wǎng)算法雖然結(jié)合了配網(wǎng)結(jié)構(gòu)，但不夠靈活，當(dāng)配網(wǎng)中有較強(qiáng)干擾時可能導(dǎo)致路由算法失效。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種中壓配網(wǎng)電力線載波通信路由算法，解決了現(xiàn)有的計算方法過于復(fù)雜，路由優(yōu)化指標(biāo)單一，當(dāng)配網(wǎng)中有較強(qiáng)干擾時可能導(dǎo)致路由算法失效的問題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種中壓配網(wǎng)電力線載波通信路由算法，按照以下步驟進(jìn)行：

步驟1：設(shè)置中壓配電網(wǎng)載波通信三級網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；同一變電站中各中壓配電出線的主節(jié)點均直接接入該站的配電自動化系統(tǒng)，構(gòu)成plc變電站區(qū)域網(wǎng)；每條中壓配電出線上的plc節(jié)點形成一個一級子網(wǎng)，每個一級子網(wǎng)中有一個一級子網(wǎng)主節(jié)點與若干個一級子網(wǎng)從節(jié)點；每條分支線路的plc節(jié)點組成一個二級子網(wǎng)，每個二級子網(wǎng)就近選擇主干上的一級子網(wǎng)從節(jié)點作為該二級子網(wǎng)的主節(jié)點，這樣形成區(qū)域網(wǎng)—一級子網(wǎng)—二級子網(wǎng)的三級次plc網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其中一級子網(wǎng)主節(jié)點、二級子網(wǎng)主節(jié)點根據(jù)中壓配網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靜態(tài)指定；

步驟2：子網(wǎng)主節(jié)點廣播搜索從節(jié)點命令，收到該廣播的從節(jié)點以物理id為標(biāo)識，應(yīng)答主節(jié)點，請求注冊入網(wǎng)；

步驟3：主節(jié)點根據(jù)收到的從節(jié)點請求注冊入網(wǎng)信息，向該從節(jié)點返回允許注冊命令以及本子網(wǎng)的標(biāo)識符；經(jīng)過這兩步，搜索到的節(jié)點為第1層節(jié)點，主節(jié)點通過搜索得到第1層節(jié)點，建立鏈路，在建立鏈路同時，根據(jù)雙方的通信情況確定鏈路質(zhì)量q值；

步驟4：第1層節(jié)點按照物理id由小至大分別搜索剩余所有節(jié)點，剩余節(jié)點若能接收到某節(jié)點的搜索信號則應(yīng)答該節(jié)點，第1層節(jié)點記錄應(yīng)答節(jié)點的物理地址與對應(yīng)的鏈路質(zhì)量，并匯報給主節(jié)點，此步驟搜索到的節(jié)點歸為第2層節(jié)點；

步驟5：若某個第2層節(jié)點存在多個第1層中繼節(jié)點，則進(jìn)行層間鏈路優(yōu)化，選定唯一中繼節(jié)點；

步驟6：第2層節(jié)點繼續(xù)向下搜索第3層節(jié)點，并優(yōu)化2、3層之間鏈路，依次類推，直至該子網(wǎng)內(nèi)的所有節(jié)點。

進(jìn)一步，步驟3中，q值越小對應(yīng)的鏈路質(zhì)量越好。

進(jìn)一步，步驟5中的層間鏈路優(yōu)化的算法如下：

1)確定鏈路優(yōu)化前各節(jié)點的負(fù)載數(shù)；

2)確定第2層節(jié)點的入網(wǎng)優(yōu)先級；設(shè)定可選上層中繼個數(shù)較少的節(jié)點具有較高入網(wǎng)優(yōu)先級，若兩個節(jié)點入網(wǎng)優(yōu)先級相同則優(yōu)先使編號較大的節(jié)點入網(wǎng)；

3)將優(yōu)先級最高的第2層節(jié)點按編號由大到小依次入網(wǎng)，形成鏈路，更新第1層中繼節(jié)點的負(fù)載數(shù)；

4)將優(yōu)先級次之的第2層節(jié)點按編號由大到小依次入網(wǎng)，選定此步驟入網(wǎng)節(jié)點的每個節(jié)點鏈路優(yōu)化指數(shù)最小者作為的優(yōu)選鏈路，同時更新優(yōu)選鏈路的中繼節(jié)點負(fù)載數(shù)，完成第2層節(jié)點優(yōu)化入網(wǎng)。

進(jìn)一步，中繼節(jié)點j的負(fù)載數(shù)fj為：

fj＝a+b+c(1)

其中：a為節(jié)點j所接的二級子網(wǎng)節(jié)點數(shù)；b為節(jié)點j已接的下層節(jié)點數(shù)，c為節(jié)點j所接的下層節(jié)點所帶的二級節(jié)點數(shù)；

中繼節(jié)點j與下層節(jié)點k之間的鏈路優(yōu)化指數(shù)yj-k為：

yj-k＝αqj-k+βfj(2)

其中：qj-k為節(jié)點j、k間的鏈路質(zhì)量；α、β分別為鏈路質(zhì)量加權(quán)系數(shù)和負(fù)載均衡度加權(quán)系數(shù)，令α+β＝1，可根據(jù)鏈路質(zhì)量和負(fù)載均衡度的占重比進(jìn)行靈活調(diào)整。

本發(fā)明的有益效果是算法簡單，路由優(yōu)化兼顧鏈路質(zhì)量與中繼負(fù)載均衡，保證組網(wǎng)的靈活性與可靠性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中壓配網(wǎng)拓?fù)鋱D；

圖2是本發(fā)明plc網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是分層優(yōu)化路由算法示意圖；

圖4是無干擾時分層優(yōu)化組網(wǎng)結(jié)果；

圖5是有干擾時的組網(wǎng)結(jié)果。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

1中壓配電網(wǎng)載波通信三級網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

如圖1所示，變電站a的一條出線a-a與變電站b的一條出線b-b在末端由聯(lián)絡(luò)開關(guān)k4相連，出線a-a、b-b的主干線路分別由分段開關(guān)分為3段、2段，各主干分段上接有1～2條分支線路，主干與分支線路上接有配電變壓器、分布式電源等設(shè)備。各分段開關(guān)、聯(lián)絡(luò)開關(guān)的開斷相互配合，以便配網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化或故障時的配網(wǎng)重構(gòu)。與圖1相對應(yīng)，圖2中標(biāo)出了plc節(jié)點的分布情況：線路的出口斷路器以及各個分段開關(guān)、聯(lián)絡(luò)開關(guān)處采用數(shù)字高頻網(wǎng)橋接入plc節(jié)點；各個配變、分布式電源處也均設(shè)置plc節(jié)點，設(shè)定節(jié)點的標(biāo)號為其物理地址。

如圖2的中壓配電網(wǎng)載波通信三級網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)：同一變電站中各中壓配電出線的主節(jié)點均直接接入該站的配電自動化系統(tǒng)，構(gòu)成plc變電站區(qū)域網(wǎng)；每條中壓配電出線上的plc節(jié)點形成一個一級子網(wǎng)，每個一級子網(wǎng)中有一個一級子網(wǎng)主節(jié)點(▲)與若干個一級子網(wǎng)從節(jié)點(●或■)；每條分支線路(如分支a11)的plc節(jié)點組成一個二級子網(wǎng)，每個二級子網(wǎng)就近選擇主干上的一級子網(wǎng)從節(jié)點作為該二級子網(wǎng)的主節(jié)點(■)。這樣形成區(qū)域網(wǎng)—一級子網(wǎng)—二級子網(wǎng)的三級次plc網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其中一級子網(wǎng)主節(jié)點(▲)、二級子網(wǎng)主節(jié)點(■)根據(jù)中壓配網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靜態(tài)指定，每個一級子網(wǎng)或二級子網(wǎng)內(nèi)部由動態(tài)中繼自組網(wǎng)算法完成組網(wǎng)。在這種三級網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，二級子網(wǎng)主節(jié)點也是特殊的一級子網(wǎng)從節(jié)點，負(fù)責(zé)將本二級子網(wǎng)內(nèi)部的信息匯總后與一級子網(wǎng)主節(jié)點進(jìn)行通信。

組網(wǎng)過程中，由于靜態(tài)中繼的存在，各個一、二級子網(wǎng)的組網(wǎng)過程可并行進(jìn)行，加快組網(wǎng)速度。如a-a出線3段主干線路上的所有一級子網(wǎng)節(jié)點組網(wǎng)，與各分支a11、a21、a31、a32上的二級子網(wǎng)節(jié)點組網(wǎng)過程可同時進(jìn)行。網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)過程中，分支上的二級子網(wǎng)內(nèi)部組網(wǎng)形式不變，只需將對應(yīng)的二級子網(wǎng)主節(jié)點接入新的一級子網(wǎng)即可，節(jié)省了分支上各節(jié)點分別入網(wǎng)的時間，加快網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)速度。且二級子網(wǎng)主節(jié)點由于靜態(tài)指定，預(yù)留有較大存儲空間，能夠暫存要上行發(fā)送的數(shù)據(jù)，所以在網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)過程中二級子網(wǎng)從節(jié)點仍可正常向其二級子網(wǎng)主節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)。

2子網(wǎng)內(nèi)部分層優(yōu)化路由算法

2.1算法步驟

與圖2中的一級子網(wǎng)a-a相對應(yīng)，圖3給出了分層優(yōu)化路由算法示意圖，其中節(jié)點編號為物理地址，物理地址在plc系統(tǒng)中具有唯一性。

1)子網(wǎng)主節(jié)點廣播搜索從節(jié)點命令，收到該廣播的從節(jié)點以物理id為標(biāo)識，應(yīng)答主節(jié)點，請求注冊入網(wǎng)。

2)主節(jié)點根據(jù)收到的從節(jié)點請求注冊入網(wǎng)信息，向該從節(jié)點返回允許注冊命令以及本子網(wǎng)的標(biāo)識符。經(jīng)過這兩步，搜索到的節(jié)點為第1層節(jié)點。主節(jié)點通過搜索得到第1層節(jié)點1、2、3，建立鏈路0-1，0-2，0-3。在建立鏈路同時，根據(jù)雙方的通信情況確定鏈路質(zhì)量q值(本發(fā)明假定q值越小對應(yīng)的鏈路質(zhì)量越好)。由于主節(jié)點到第1層節(jié)點之間的鏈路唯一，故無需優(yōu)化。

3)第1層節(jié)點按照物理id由小至大分別搜索剩余所有節(jié)點，剩余節(jié)點若能接收到某節(jié)點的搜索信號則應(yīng)答該節(jié)點，第1層節(jié)點記錄應(yīng)答節(jié)點的物理地址與對應(yīng)的鏈路質(zhì)量，并匯報給主節(jié)點。此步驟搜索到的節(jié)點歸為第2層節(jié)點。如節(jié)點1搜索到3個節(jié)點，得到鏈路1-4，1-5，1-6的鏈路質(zhì)量q1-4，q1-5，q1-6。

4)若某個第2層節(jié)點存在多個第1層中繼節(jié)點，則進(jìn)行層間鏈路優(yōu)化，選定唯一中繼節(jié)點。

5)第2層節(jié)點繼續(xù)向下搜索第3層節(jié)點，并優(yōu)化2、3層之間鏈路。依次類推，直至該子網(wǎng)內(nèi)的所有節(jié)點。

2.2層間鏈路優(yōu)化算法

設(shè)定可選上層中繼個數(shù)較少的節(jié)點具有較高入網(wǎng)優(yōu)先級，若兩個節(jié)點入網(wǎng)優(yōu)先級相同則優(yōu)先使編號較大的節(jié)點入網(wǎng)。層間鏈路優(yōu)化過程中，按照下層節(jié)點的入網(wǎng)優(yōu)先級由高至低依次將各節(jié)點接入網(wǎng)絡(luò)。

考慮中繼節(jié)點的負(fù)載均衡性，定義中繼節(jié)點j的負(fù)載數(shù)fj為：

fj＝a+b+c(1)

其中：a為節(jié)點j所接的二級子網(wǎng)節(jié)點數(shù)；b為節(jié)點j已接的下層節(jié)點數(shù)，c為節(jié)點j所接的下層節(jié)點所帶的二級節(jié)點數(shù)。以節(jié)點3為例，在優(yōu)化前未接第2層負(fù)載，此時a＝2、b＝0、c＝0，節(jié)點負(fù)載數(shù)f3＝2；鏈路優(yōu)化過程中先后接入了節(jié)點9、8，形成鏈路3-9、3-8，此時a＝2、b＝2、c＝3，f3＝7。優(yōu)化過程中每接入一個下層節(jié)點則需對其所接入的上層節(jié)點的負(fù)載數(shù)進(jìn)行更新。

定義中繼節(jié)點j與下層節(jié)點k之間的鏈路優(yōu)化指數(shù)yj-k為：

yj-k＝αqj-k+βfj(2)

其中：qj-k為節(jié)點j、k間的鏈路質(zhì)量；α、β分別為鏈路質(zhì)量加權(quán)系數(shù)和負(fù)載均衡度加權(quán)系數(shù)，令α+β＝1，可根據(jù)鏈路質(zhì)量和負(fù)載均衡度的占重比進(jìn)行靈活調(diào)整。

以圖3中第1層節(jié)點與第2層節(jié)點間的鏈路優(yōu)化為例，闡述層間鏈路優(yōu)化步驟：

1)確定鏈路優(yōu)化前各節(jié)點的負(fù)載數(shù)。第2層節(jié)點入網(wǎng)前，已知第1層節(jié)點的負(fù)載數(shù)f1＝0，f2＝0，f3＝2，第2層節(jié)點的負(fù)載數(shù)f4＝f5＝…＝f8＝0，f9＝3。

2)確定第2層節(jié)點的入網(wǎng)優(yōu)先級。節(jié)點4、8、9只有一個上層中繼，優(yōu)先級最高；節(jié)點5、7具有兩個上層中繼，優(yōu)先級次之；節(jié)點6有3個上層中繼，優(yōu)先級最低。

3)將優(yōu)先級最高的第2層節(jié)點按編號由大到小(9，8，4)依次入網(wǎng)，形成鏈路3-9，3-8，1-4，更新第1層中繼節(jié)點的負(fù)載數(shù)f1＝1，f3＝7。

4)將優(yōu)先級次之的第2層節(jié)點按編號由大到小(7，5)依次入網(wǎng)。節(jié)點7具有2個上層中繼，故分別求取鏈路優(yōu)化指數(shù)y2-7、y3-7，選定鏈路優(yōu)化指數(shù)最小者y2-7作為節(jié)點7的優(yōu)選鏈路，即節(jié)點7通過中繼節(jié)點2完成入網(wǎng)，同時更新節(jié)點2的負(fù)載數(shù)f2＝1。節(jié)點5入網(wǎng)優(yōu)化過程相同，通過中繼節(jié)點1完成入網(wǎng)，同時更新f1＝2。

5)節(jié)點6入網(wǎng)優(yōu)選鏈路過程與步驟4)相同。分別求取y1-6、y2-6、y3-6，選定鏈路優(yōu)化指數(shù)最小者y2-6作為節(jié)點6的優(yōu)選鏈路，即節(jié)點6通過中繼節(jié)點2完成入網(wǎng)，同時更新f2＝2。至此第2層節(jié)點優(yōu)化入網(wǎng)完畢。

上述層間優(yōu)化算法同時考慮了鏈路質(zhì)量與負(fù)載均衡，較高的鏈路質(zhì)量能保證節(jié)點間通信可靠性，減少錯誤幀重發(fā)次數(shù)，負(fù)載均衡可以避免個別節(jié)點數(shù)據(jù)流量過大而產(chǎn)生較高時延，二者對于提高中壓配網(wǎng)plc系統(tǒng)的實時性與可靠性均具有重要意義。

3仿真驗證

3.1無干擾時組網(wǎng)路由優(yōu)化結(jié)果

以圖2出線a-a的一級子網(wǎng)為例仿真驗證其組網(wǎng)過程。結(jié)合出線a-a的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，設(shè)其一級子網(wǎng)主節(jié)點物理地址為0，從節(jié)點共20個，物理地址分別為1～20，其中一級子網(wǎng)從節(jié)點3，9，14，17分別為二級子網(wǎng)a11，a21，a31，a32的二級子網(wǎng)主節(jié)點。在xoy平面上，將一級子網(wǎng)主節(jié)點放置于坐標(biāo)原點，由于城市配電網(wǎng)臺區(qū)半徑通常小于5km，故由坐標(biāo)點(0,0)到(50,50)(單位：百米)由近及遠(yuǎn)依次生成20個坐標(biāo)點代表一級子網(wǎng)中的各個從節(jié)點。對于任意兩點j、k，取信道質(zhì)量qj-k等于兩點間距離d，仿真中以qj-k≤25作為兩節(jié)點間能夠建立鏈路的標(biāo)準(zhǔn)。

鏈路質(zhì)量加權(quán)系數(shù)α＝0.1，負(fù)載均衡度加權(quán)系數(shù)β＝0.9時，組網(wǎng)優(yōu)化結(jié)果如圖4所示。由圖4可見，分層優(yōu)化路由算法將20個一級子網(wǎng)從節(jié)點全部接入網(wǎng)絡(luò)中，路由優(yōu)化結(jié)果保證了中繼節(jié)點負(fù)載較為均衡。如第1層節(jié)點5、7均可作為節(jié)點10的中繼，由于節(jié)點7已接有較多負(fù)載，節(jié)點10自動選擇距離較遠(yuǎn)但尚未接負(fù)載的節(jié)點5作為其中繼。算法中的加權(quán)系數(shù)α、β均可調(diào)節(jié)，實際應(yīng)用中，在鏈路容量寬裕的情況下優(yōu)化應(yīng)側(cè)重鏈路質(zhì)量以保證通信可靠性，當(dāng)鏈路容量緊張時，優(yōu)化則需側(cè)重負(fù)載均衡性，避免因部分節(jié)點負(fù)載過多而數(shù)據(jù)傳輸時延增大。3.2有干擾情況下路由組網(wǎng)結(jié)果

為驗證算法在有干擾信道環(huán)境下的組網(wǎng)能力，在區(qū)域內(nèi)定義一條斜率為-1的干擾界限l(由于節(jié)點沿斜率為1的方向分布，在節(jié)點間引入的干擾源則相當(dāng)于一條斜率為-1的干擾界限)，節(jié)點j、k間連線中點到l的距離r越小qj-k越大，對應(yīng)的鏈路質(zhì)量越差?？紤]干擾情況下，設(shè)qj-k＝d+e，為引入干擾源后的附加q值增量。e值的引入模擬了實際plc節(jié)點在不同方向通信距離不同的情況，靠近干擾源時r值減小，e值增大，信道質(zhì)量變差，節(jié)點間通信距離較短，反之則通信距離較長。

在節(jié)點3、4之間設(shè)置干擾界限，其余參數(shù)與圖4相同，組網(wǎng)結(jié)果如圖5。圖5與圖4相比，雖然各節(jié)點位置未變，但干擾源的引入導(dǎo)致信道質(zhì)量發(fā)生變化，路由組網(wǎng)結(jié)果隨之改變。plc網(wǎng)絡(luò)由4層增加為7層。由于節(jié)點3、4之間的干擾，節(jié)點4～7不再能與主節(jié)點0直接通信，需通過節(jié)點3接入網(wǎng)絡(luò)。在干擾界限附近，算法以較短的節(jié)點間通信距離保證鏈路質(zhì)量，遠(yuǎn)離干擾時通信距離增大?？梢娝崴惴ㄔ诖嬖诟蓴_的信道環(huán)境下也能夠自適應(yīng)組網(wǎng)。

3.3分級分層路由算法與蟻群路由算法對比

針對圖2中壓配電網(wǎng)出線a-a情況，表1給出了分級分層路由算法與蟻群路由算法的對比分析。

表1本文算法與蟻群算法對比

估算采用蟻群算法組建網(wǎng)絡(luò)所需的節(jié)點間通信次數(shù)。在沒有進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分級情況下，圖2中出線a-a上的plc從節(jié)點共31個，則每次迭代最大螞蟻數(shù)為62。設(shè)每個從節(jié)點平均需進(jìn)行20次迭代搜索得到最優(yōu)路徑，每只螞蟻平均經(jīng)過2.5次中繼到達(dá)目標(biāo)節(jié)點，考慮到螞蟻到達(dá)目標(biāo)節(jié)點后需沿原路徑返回主節(jié)點，則組網(wǎng)時共需進(jìn)行的節(jié)點間通信次數(shù)約為n1＝62×20×31×2.5×2＝192200次。而本發(fā)明所提路由算法在網(wǎng)絡(luò)分級結(jié)構(gòu)下，一級子網(wǎng)與二級子網(wǎng)組網(wǎng)過程并行進(jìn)行，組網(wǎng)時間由所需通信次數(shù)較多的一級子網(wǎng)組網(wǎng)過程決定。依據(jù)2.1節(jié)所述，上層節(jié)點每搜尋到一個下層節(jié)點需要與之交互通信3次，圖4出線a-a的一級子網(wǎng)中共有20個從節(jié)點，分層搜索組網(wǎng)后得到的1～4層節(jié)點數(shù)分別為：7、6、6、1，則建立網(wǎng)絡(luò)共需進(jìn)行的節(jié)點間通信次數(shù)約為n2＝(7+7×6+6×6+6×1)×3＝273次，對于圖5也可進(jìn)行類似估算。由表1兩種算法的對比結(jié)果可見：對于同樣的組網(wǎng)規(guī)模，分級分層組網(wǎng)算法將整個網(wǎng)絡(luò)劃分成多個子網(wǎng)，減少了子網(wǎng)內(nèi)節(jié)點數(shù)，組網(wǎng)所需的節(jié)點間通信次數(shù)遠(yuǎn)小于蟻群算法。

本發(fā)明在分析中壓配網(wǎng)結(jié)構(gòu)特點基礎(chǔ)上，提出一種具有區(qū)域網(wǎng)、一級子網(wǎng)、二級子網(wǎng)的三級次plc網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，采用靜態(tài)中繼法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)級次劃分，各級子網(wǎng)內(nèi)部采用動態(tài)中繼法進(jìn)行分層自適應(yīng)組網(wǎng)。這種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)組網(wǎng)過程的并行進(jìn)行，且重構(gòu)過程中二級子網(wǎng)可以整體轉(zhuǎn)移，提高plc網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)與重構(gòu)速度。針對中壓配網(wǎng)plc網(wǎng)絡(luò)在分級架構(gòu)下子網(wǎng)內(nèi)節(jié)點數(shù)較少但對實時性要求較高的特點，提出一種改進(jìn)分層優(yōu)化路由算法?？筛鶕?jù)網(wǎng)絡(luò)信道環(huán)境進(jìn)行自適應(yīng)組網(wǎng)，路由優(yōu)化靈活，兼顧鏈路質(zhì)量與負(fù)載均衡，計算量小，需要的節(jié)點間通信次數(shù)較少。本發(fā)明在分析中壓配網(wǎng)結(jié)構(gòu)特點基礎(chǔ)上組織plc網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，使用靜態(tài)中繼將plc網(wǎng)絡(luò)分為區(qū)域網(wǎng)、一級子網(wǎng)、二級子網(wǎng)共三個級次，保證了網(wǎng)絡(luò)邏輯結(jié)構(gòu)與配網(wǎng)物理結(jié)構(gòu)大致相符，加快組網(wǎng)與重構(gòu)速度。本發(fā)明提出的改進(jìn)分層搜索路由算法根據(jù)鏈路質(zhì)量與負(fù)載均衡性綜合優(yōu)化鏈路，通過調(diào)整算法中的權(quán)重參數(shù)，可靈活滿足組網(wǎng)對可靠性與實時性的不同要求。

以上所述僅是對本發(fā)明的較佳實施方式而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施方式所做的任何簡單修改，等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。