一种电力物联网节点的时间协同同步方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电力物联网节点的时间协同同步方法及装置，该方法通过对一般生成树的根节点逐层进行扫描，如果当前叶子节点的下一跳节点的入度大于协作同步节点数N，则将该下一跳节点作为虚拟节点，连接与其父节点的父节点生成一条虚拟边，最终生成虚拟生成树；基于该虚拟生成树逐层对各节点采用协作同步机制进行时间同步。本发明专利技术实现了利用部分节点的协作同步优化多跳电力物联网节点时间同步算法中由于跳数增加带来的时间同步误差累积。法中由于跳数增加带来的时间同步误差累积。法中由于跳数增加带来的时间同步误差累积。

【技术实现步骤摘要】
一种电力物联网节点的时间协同同步方法及装置


[0001]本专利技术涉及一种电力物联网节点的时间协同同步方法及装置，属于物联网通信


技术介绍

[0002]电力物联网(Electric Internet of Things)融合通信、传感、自动化、云计算等技术，在电力生产、输送、变电、配电、高度等各环节，采用各种智能设备和IP标准协议，实现相关信息的安全可靠传输处理，从而实现电网运行和企业管理全过程的全景全息感知、互联互通及无缝整合。随着智能电网的全面建设，物联网技术在各业务环节得到广泛应用。电力物联网以国家电网公司SG
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ERP信息系统总体架构为基础，包括感知层、网络层和应用层，并且形成了基于统信息模型、统一通信规约、统一数据服务和统一应用服务的电力物联网体系架构。随着电力物联网不断深化应用，日益增多的传感器数量及种类将导致多种传感技术及规范的同时使用，由此导致各种采集数据的数据表达(语义、数据表达格式等)无法统一。因此，需建立传感设备信息交互的统一信息模型，以规范电力物联网应用的建设，指导信息模型及数据接入规范的制定，达到高效的应用集成和数据共享的目的。在互联网(Internet)技术中，时间同步问题已经有了成熟的协议，可以精确的实现当前互联网中的时间同步问题。有代表性的有:NTP(Network Time Protocol)时间同步协议”；利用GPS(Global Position System)时间同步技术。
[0003]由于电力物联网自身的特点，其中的时间同步问题不能直接采用Internet中的技术，如NTP时间同步协议并不适合网络不稳定、网络拓扑结构经常改变的电力物联网。GPS需要专门的设备进行时间同步，而电力物联网的功能受限、成本受限的环境往往不能单独配备相关的设备。
[0004]电力物联网节点由于其拓扑结构复杂，基本上可以把以上各种方案分为两大类，一种是以时间同步根节点为中心，根据同步目标节点到时间同步的根节点的路径上的跳数而分层同步的集中式时间同步模型，另一种是以相邻节点先同步而最后达到整个网络同步的分簇式的自组织时间同步模型。在实际应用中，集中式时间同步模型的应用较为广泛，而对于集中式时间同步模型中一个重要的步骤就是建立层次结构。由于目标节点到生成树根节点的跳数与生成树的深度成正比，所以跳数的增加也会带来误差的积累。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种电力物联网节点的时间协同同步方法及装置，通过对时间同步集中式时间同步模型进行优化，结合协作时间同步技术，利用部分节点的协作时间同步降低时间同步中生成树的深度，从而降低时间同步过程中的误差累积。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]本专利技术提供一种电力物联网节点的时间协同同步方法，包括：
[0008]基于电力物联网拓扑结构建立一般生成树；
[0009]从一般生成树的根节点逐层进行扫描，如果当前叶子节点的下一跳节点的入度大于N，则该下一跳节点为虚拟生成树中的虚拟节点，连接该虚拟节点与其父节点的父节点生成一条虚拟边；直至扫描完一般生成树的所有节点，得到虚拟生成树；所述N为预设的协作同步的最少节点数；
[0010]基于所述虚拟生成树逐层对各节点进行时间协同同步；其中每层节点进行时间协同同步中，采用非虚拟节点直接接收同步脉冲进行时间校正，虚拟节点基于非虚拟节点或者虚拟节点转发的同步脉冲进行时间同步的方式。
[0011]进一步的，还包括：
[0012]每层扫描完后，标记虚拟节点实际跳数与所在的虚拟生成树深度，并把虚拟节点实际跳数发布给本层所有节点。
[0013]进一步的，包括：
[0014]通过根节点发布时间同步脉冲；
[0015]虚拟生成树的第1层节点如果标注跳数与自身所处层数相同则为非虚拟节点，则直接利用接收到的根节点发送的时间同步脉冲进行时间校正；如果标注跳数与自身所处层数不同则为虚拟节点，则非虚拟节点接收所有时间同步脉冲结束后，转发时间同步脉冲至非虚拟节点，非虚拟节点采用接收到的所有时间同步脉冲的平均值进行时间校正，完成第1层节点的时间同步；
[0016]虚拟生成树的第1层的所有节点同时向与之连接的第2层节点发送时间同步脉冲，第2层节点根据其自身为虚拟节点或非虚拟节点进行时间校正，以此类推，直至完成整个虚拟生成树的时间同步。
[0017]进一步的，根节点每次发送m个时间同步脉冲，间隔时间为d。
[0018]进一步的，各节点接收时间同步脉冲的误差服从均值为0的正态分布。
[0019]进一步的，
[0020]如果存在多个第i层节点向第i+1层第k个节点同时发送时间同步脉冲，则第i+1层第k个节点的时钟取所接收到的时间同步脉冲的平均值。
[0021]进一步的，所述N为2。
[0022]本专利技术还提供一种电力物联网节点的时间协同同步装置，包括：
[0023]构建模块，用于基于电力物联网拓扑结构建立一般生成树；从一般生成树的根节点逐层进行扫描，如果当前叶子节点的下一跳节点的入度大于N，则该下一跳节点为虚拟生成树中的虚拟节点，连接该虚拟节点与其父节点的父节点生成一条虚拟边；直至扫描完一般生成树的所有节点，得到虚拟生成树；所述N为预设的协作同步的最少节点数；
[0024]和，
[0025]同步模块，用于基于虚拟生成树逐层对各节点进行时间协同同步，其中每层节点进行时间协同同步中，采用非虚拟节点直接接收同步脉冲进行时间校正，虚拟节点基于非虚拟节点或者虚拟节点转发的同步脉冲进行时间同步的方式。
[0026]进一步的，所述构建模块还用于，
[0027]每层扫描完后，标记虚拟节点实际跳数与所在的虚拟生成树深度，并把虚拟节点实际跳数发布给本层所有节点。
[0028]进一步的，所述同步模块具体用于，
[0029]通过根节点发布时间同步脉冲；
[0030]虚拟生成树的第1层节点如果标注跳数与自身所处层数相同则为非虚拟节点，则直接利用接收到的根节点发送的时间同步脉冲进行时间校正；如果标注跳数与自身所处层数不同则为虚拟节点，则非虚拟节点接收所有时间同步脉冲结束后，转发时间同步脉冲至非虚拟节点，非虚拟节点采用接收到的所有时间同步脉冲的平均值进行时间校正，完成第1层节点的时间同步；
[0031]虚拟生成树的第1层的所有节点同时向与之连接的第2层节点发送时间同步脉冲，第2层节点根据其自身为虚拟节点或非虚拟节点进行时间校正，以此类推，直至完成整个虚拟生成树的时间同步。
[0032]本专利技术的有益效果为：
[0033]本专利技术提供一种电力物联网节点的时间协同同步方法，通过建立虚拟生成树，基于虚拟生成树逐层对各节点进行时间同步，实现了利用部分节点的协作同步优化多跳电力物联网节点时间同步算法中由于跳数增加带来的时间同步误差累积。
附图说明
[0034]图1为本专利技术实施例中电力物联网拓扑一般生成树结构；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力物联网节点的时间协同同步方法，其特征在于，包括：基于电力物联网拓扑结构建立一般生成树；从一般生成树的根节点逐层进行扫描，如果当前叶子节点的下一跳节点的入度大于N，则该下一跳节点为虚拟生成树中的虚拟节点，连接该虚拟节点与其父节点的父节点生成一条虚拟边；直至扫描完一般生成树的所有节点，得到虚拟生成树；所述N为预设的协作同步的最少节点数；基于所述虚拟生成树逐层对各节点进行时间协同同步；其中每层节点进行时间协同同步中，采用非虚拟节点直接接收同步脉冲进行时间校正，虚拟节点基于非虚拟节点或者虚拟节点转发的同步脉冲进行时间同步的方式。2.根据权利要求1所述的一种电力物联网节点的时间协同同步方法，其特征在于，还包括：每层扫描完后，标记虚拟节点实际跳数与所在的虚拟生成树深度，并把虚拟节点实际跳数发布给本层所有节点。3.根据权利要求2所述的一种电力物联网节点的时间协同同步方法，其特征在于，所述基于虚拟生成树逐层对各节点进行时间同步，包括：通过根节点发布时间同步脉冲；虚拟生成树的第1层节点如果标注跳数与自身所处层数相同则为非虚拟节点，则直接利用接收到的根节点发送的时间同步脉冲进行时间校正；如果标注跳数与自身所处层数不同则为虚拟节点，则非虚拟节点接收所有时间同步脉冲结束后，转发时间同步脉冲至非虚拟节点，非虚拟节点采用接收到的所有时间同步脉冲的平均值进行时间校正，完成第1层节点的时间同步；虚拟生成树的第1层的所有节点同时向与之连接的第2层节点发送时间同步脉冲，第2层节点根据其自身为虚拟节点或非虚拟节点进行时间校正，以此类推，直至完成整个虚拟生成树的时间同步。4.根据权利要求3所述的一种电力物联网节点的时间协同同步方法，其特征在于，根节点每次发送m个时间同步脉冲，间隔时间为d。5.根据权利要求3所述的一种电力物联网节点的时间协同同步方法，其特征在于，各节点接收时间同步脉冲的误差服从均值为0的正态分布。6.根据权利要求3所述的一种电力物联网节点...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦剑华，路永玲，胡成博，杨景刚，刘子全，王真，朱雪琼，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司江苏省电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：