CN116828412A - 一种新能源汽车充换电箱变机柜无线通信*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新能源汽车充换电箱变机柜无线通信***，涉及无线数据通信技术领域，解决的问题是在新能源应用环境下，箱变机柜无线通信滞后，采用的方案是：一种新能源汽车充换电箱变机柜无线通信***，通过设置箱变设备层、数据通信层和终端交互层以提高箱变机无线通信能力，在数据通信层中，其包括信息传递监测模块、无线信息传输网络、协议分发模块和传递接口，其中信息传递监测模块包括主控模块、和与所述主控模块连接的通信节点最优搜索模块、通信协议配置模块、通信载波功率分配算法模块、通信误差计算模块和预警模块，大大提高通信能力，提高箱变机柜无线通信的稳定性。
Description
技术领域
本发明属于无线数据通信技术领域，更具体地说涉及一种新能源汽车充换电箱变机柜无线通信***。
背景技术
随着新能源(NE)的兴起，新能源逐步代替传统能源，而新能源(NE)又称非常规能源，是指传统能源之外的各种能源形式，指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。这些新能源是可循环利用的清洁能源，新能源产业的发展既是整个能源供应***的有效补充手段，也是环境治理和生态保护的重要措施，是满足人类社会可持续发展需要的最终能源选择。而箱式箱变机柜(简称箱变)通常位于户外或野外，其外部环境多变，如高温、日晒、低温、雨雪，同时内部密封胶条易老化、防火泥易干裂和动物破坏，都会导致箱变内潮湿、过温等造成的故障，严重时闪络放电击穿、放炮，甚至烧毁。箱变机柜在具体应用中通常安装在野外，箱变机柜在实现数据信息交互时，常规方法通过有线通信方式，这种方式不仅增加通信难度，还容易由于线路的存在导致箱变机柜存在交互滞后等问题，一旦通信线缆出现问题，将导致数据通信存在严重问题，这就需要一种无线通信的方式改善箱变机柜的通信。现有技术中，箱变机柜数据通信过程中，容易存在***网络模块优化网络覆盖范围面积小、抗干扰能力滞后、网络结构复杂，无线数据通信容量小，
基于新能源在应用过程中存在资源丰富、普遍性强等问题，在进行无线数据信息传递过程中，箱变机柜无线通信容易存在通信不稳定、传输效率不高等问题。如何提高箱变机柜无线通信能力就成为亟待解决的问题。
发明内容
针对上述技术的不足，本发明公开一种新能源汽车充换电箱变机柜无线通信***，能够大大提高网络覆盖和高效率传输能力。***网络模块进行优化，对***网络进行优化，优化网络覆盖范围、抗干扰功能进行优化、网络结构优化和容量优化。箱变机柜无线通信的方法无线通信功能更稳定，传输效率更高。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种新能源汽车充换电箱变机柜无线通信***，其中包括：
箱变设备层，包括箱变机柜机组、故障检测模块、数据通信网关和信息隔离模块，其中所述箱变机柜机组与故障检测模块连接，所述故障检测模块与数据通信网关连接，所述数据通信网关与信息隔离模块连接；其中所述箱变机柜机组用于在新能源应用环境下提供箱变机工作过程中输出的电压、电流、额定容量、空载损耗、负载损耗、高压回路信息、低压回路信息、雷击耐压数据信息和热稳定性数据信息，所述故障检测模块用于检测箱变机柜机组的工作状态，数据通信网关用于传递箱变机柜机组工作的数据信息状态，所述信息隔离模块用于隔离箱变机柜机组工作过程中传递的数据信息；
数据通信层，包括信息传递监测模块、无线信息传输网络、协议分发模块和传递接口，其中所述信息传递监测模块用于实现箱变机柜在数据传输过程中的信息监测，无线信息传输网络用于传递箱变机柜的数据信息，协议分发模块通过设置中继节点和通信协议实现箱变机柜的数据信息的分发，所述传递接口用于将箱变机柜的数据信息分发到终端交互层；其中信息传递监测模块包括主控模块、和与所述主控模块连接的通信节点最优搜索模块、通信协议配置模块、通信载波功率分配算法模块、通信误差计算模块和预警模块，其中主控模块用于控制箱变设备层中不同的数据信息处于控制状态，通信节点最优搜索模块用于搜索箱变机柜在无线通信下信息交互节点或者协议，通信协议配置模块用于配置箱变机柜发出的数据信息，通信载波功率分配算法模块用于评估箱变机柜在无线通信下交互的信息噪声和发送数据异常；通信误差计算模块用于计算箱变机柜在无线通信下的通信信息，预警模块用于对评估出的控制箱变设备层不同数据信息进行预警；其中无线信息传输网络包含RS485通信模块、GPRS通信模块、CDMA通信模块或者CDPD通信模块；其中协议分发模块包括协议识别模块、编码模块和分发排序模块，其中所述协议识别模块的输出端与编码模块的输入端连接，所述编码模块的输出端与分发排序模块的输入端连接；
终端交互层，包括信息计算分析模块和与所述信息计算分析模块连接的信息存储模块和可视化显示模块，其中所述信息计算分析模块用于分析箱变机柜输出的数据信息，信息存储模块用于存储接收到的箱变机柜的数据信息，所述可视化显示模块用于将箱变机柜的数据信息的显示出来；
其中所述箱变设备层的输出端与数据通信层的输入端连接，所述数据通信层的输出端与终端交互层的输入端连接。
作为本发明进一步的技术方案，故障检测模块包括中央处理器、信息采集模块、A/D转换模块、D/A转换模块、采集接口、电源模块、SPI总线模块、数据显示单元、外部扩展电路模块、数据转接口、无线数据接口、上位机、信息过滤模块和继电器开关电路，其中信息采集模块与采集接口连接，采集接口与A/D转换模块和D/A转换模块连接，中央处理器与A/D转换模块、D/A转换模块、数据转接口、SPI总线模块和无线数据接口连接，SPI总线模块与数据显示单元和外部扩展电路模块连接，外部扩展电路模块与信息过滤模块连接，信息过滤模块与继电器开关电路连接，无线数据接口与上位机连接。
作为本发明进一步的技术方案，信息隔离模块包含PFGA主控模块和与所述PFGA主控模块连接的数据滤波器。
作为本发明进一步的技术方案，主控模块包括STM32F103单片机、和与所述STM32F103单片机连接的嵌入式存储器、RS485模块、GPRS模块、WiFi模块和SPI接口。
作为本发明进一步的技术方案，通信节点最优搜索模块采用大数据模型进行信息搜索，工作方法为：
步骤一、构建具有大数据模型的人工鱼模型，
通过大数据模型的人工鱼模型实现箱变机柜通信协议的感知，感知模型记作为：
Xv＝X+Visual×Rand()max E (1)
在公式(1)中，Rand()表示为0-1之间的随机数，X表示为箱变机柜数据的状态，Xv表示为通信过程中所定义的个体鱼群的当前位置，Visual表示箱变机柜无线通信过程中协议识别的人工鱼视野；
其中人工鱼模型中个体鱼群更新函数记作为：
在公式(2)中，Step表示为模型步长，Xnext表示无线通信过程中箱变机柜运行状态更新状态函数；max E表示无线通信过程箱变机柜运行状态目标数据信息；
其中max E的函数表示为：
在公式(1)-(3)中，M为箱变机柜无线通信过程的信息控制节点数，T为通信过程中总时间段，km为误差系数，Qm为提取信息引用体量，为初始信息；Δt表示不同时间段的通信时差；t表示通信的具体时间，m表示无线通信的信息标识；
步骤二：设置初始化参数
假设人工鱼的总数表示为N，Try-number表示为AFS算法迭代的次数，δ表示为拥挤度因子，dij＝||xi-xj||表示为个体鱼i和j之间的距离，聚群行为表示为Swarm()，Swarm()表示不同数目之间信息汇集程度，追尾行为表示为Follow()，Follow()表示不同箱变机柜数据之间信息交互程度，随机行为表示为Move()，Move()表示为不同箱变机柜数据信息的随机交互能力，觅食行为表示为Prey()，Prey()表示通过一种数据信息检索另一种数据信息的能力，行为评价函数表示为Evaluate()，Yi＝f(Xi)表示目标函数；随机行为Move()，随机行为Move()函数表示式为：
在公式(4)中，无线通信数据信息为nc，中心状态为Xc，Yc/nc表示拥挤度，Xi表示人工鱼信息在可感觉范围内所任意选取的形态，Xj表示无线通信过程中最佳状态Xj；
觅食函数方程式为：
在公式(5)中，不同箱变机柜数据信息在觅食过程中，
觅食更新函数方程式为：
在上述(4)～(6)公式中，若未能满足终止条件，则寻不到最优解通信节点，通过执行K-means行为，对鱼群追尾的粒子群函数表示式为：
在公式(7)中，Yi＝f(Xi)表示目标函数，Xi表示人工鱼当前所在的位置，Rand()表示0～1之间的随机数，Step表示步长，Xj表示视野范围内一个新的状态。
随机函数方程式为：
Xi/next＝Xi+Rand(0，1)×Step×max E (8)
在公式(8)中，Xi/next表示AFS当前位置或下一步位置；
步骤三：无线通信协议的输出；
计算每条人工鱼的最优适应度，并重复执行步骤二，直到满足终止条件。
作为本发明进一步的技术方案，通信协议配置模块通过协议内容、协议地址或者协议格式实现数据信息的匹配。
作为本发明进一步的技术方案，通信载波功率分配算法模块包含注水算法模型，其中注水算法模型的工作方法为：
步骤(1)、在箱变机柜通信过程中，通信在总功率中，通过注水算法对通信总功率子载波进行功率分配，通过公式(9)计算每个无线通信子信道内子载波所分配的功率Si，所分配的功率的函数为：
Si＝λ-γi -1，i＝1，2，...，N (9)
在公式(9)中，λ＝1/(l·ln 2)表示注水门限，Si≥0；
箱变机柜无线通信通过中子载波实际分配的功率函数记作为：
Si＝max{0，λ-γi -1}，i＝1，2，...，N (10)
步骤(2)、对箱变机柜通信协议数据进行初始化处理，令箱变机柜通信协议信道外的功率泄露J＝0，子信道内功率泄露矩阵J(i，j)＝1；每个箱变机柜通信协议子信道的实际发射功率置零，然后计算在不考虑子信道外子载波的功率泄露矩阵下，箱变机柜通信实际发射功率F＝J×Si′；
步骤(3)、设置约束条件以提高箱变机通信配置能力，由子载波实际分配的功率函数得出子信道的增益幅度h(i，j)，然后根据子信道增益得出子信道的功率约束值G，通过比较理论功率约束值F与G的大小；
步骤(4)、箱变机柜通信协议数据排序，选出功率不受限参数A与功率受限参数D中子载波的对应信道载噪比，并对箱变机柜通信协议或者功率进行排序；
步骤(5)、箱变机柜通信功率分配，最后对功率不受限参数A和功率受限参数D中满足子信道功率约束的子载波分别进行功率分配，对功率不受限参数A中的子载波以实际发射功率进行分配，对功率受限参数D中的子载波以实际约束功率进行功率分配，则信道容量函数公式为：
计算箱变机柜通信功率分配所分配的信道容量,公式(11)中，PT(fn)、h(fn)、NR(fn)分别表示子信道的分配功率、频率响应和噪声功率。
作为本发明进一步的技术方案，通信误差计算模块包括ARM32位CortexTM-M4处理器和与处理器连接的模拟量采集电路和误差计算芯片。
作为本发明进一步的技术方案，所述信息传递监测模块包括异常报警模块。
本发明有益的积极效果在于：
通过设置箱变设备层、数据通信层和终端交互层以提高箱变机无线通信能力，在数据通信层中，其包括信息传递监测模块、无线信息传输网络、协议分发模块和传递接口，其中信息传递监测模块包括主控模块、和与所述主控模块连接的通信节点最优搜索模块、通信协议配置模块、通信载波功率分配算法模块、通信误差计算模块和预警模块，通过这种方法提高箱变机柜应用过程中的能力，通过终端交互层，提高通信数据信息的计算能力、存储能力和可视化显示，在新能源应用环境下，能够提高通信能力，提高网络的稳定性。
附图说明
为更直观了解本发明***技术方案，现对***的模块组成或技术描述中所需要使用的附图进行简单介绍，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：
图1为本发明***的整体架构示意图；
图2为本发明信息传递监测模块的结构示意图；
图3为本发明故障检测模块的结构示意图；
图4为本发明模拟量采集电路示意图。
具体实施方式
有其他实施例为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所，都属于本发明保护的范围。
如图1-图4所示，一种新能源汽车充换电箱变机柜无线通信***，包括：
箱变设备层，包括箱变机柜机组、故障检测模块、数据通信网关和信息隔离模块，其中所述箱变机柜机组与故障检测模块连接，所述故障检测模块与数据通信网关连接，所述数据通信网关与信息隔离模块连接；其中所述箱变机柜机组用于在新能源应用环境下提供箱变机工作过程中输出的电压、电流、额定容量、空载损耗、负载损耗、高压回路信息、低压回路信息、雷击耐压数据信息和热稳定性数据信息，所述故障检测模块用于检测箱变机柜机组的工作状态，数据通信网关用于传递箱变机柜机组工作的数据信息状态，所述信息隔离模块用于隔离箱变机柜机组工作过程中传递的数据信息；
数据通信层，包括信息传递监测模块、无线信息传输网络、协议分发模块和传递接口，其中所述信息传递监测模块用于实现箱变机柜在数据传输过程中的信息监测，无线信息传输网络用于传递箱变机柜的数据信息，协议分发模块通过设置中继节点和通信协议实现箱变机柜的数据信息的分发，所述传递接口用于将箱变机柜的数据信息分发到终端交互层；其中信息传递监测模块包括主控模块、和与所述主控模块连接的通信节点最优搜索模块、通信协议配置模块、通信载波功率分配算法模块、通信误差计算模块和预警模块，其中主控模块用于控制箱变设备层中不同的数据信息处于控制状态，通信节点最优搜索模块用于搜索箱变机柜在无线通信下信息交互节点或者协议，通信协议配置模块用于配置箱变机柜发出的数据信息，通信载波功率分配算法模块用于评估箱变机柜在无线通信下交互的信息噪声和发送数据异常；通信误差计算模块用于计算箱变机柜在无线通信下的通信信息，预警模块用于对评估出的控制箱变设备层不同数据信息进行预警；其中无线信息传输网络包含RS485通信模块、GPRS通信模块、CDMA通信模块或者CDPD通信模块；其中协议分发模块包括协议识别模块、编码模块和分发排序模块，其中所述协议识别模块的输出端与编码模块的输入端连接，所述编码模块的输出端与分发排序模块的输入端连接；
终端交互层，包括信息计算分析模块和与所述信息计算分析模块连接的信息存储模块和可视化显示模块，其中所述信息计算分析模块用于分析箱变机柜输出的数据信息，信息存储模块用于存储接收到的箱变机柜的数据信息，所述可视化显示模块用于将箱变机柜的数据信息的显示出来；
其中所述箱变设备层的输出端与数据通信层的输入端连接，所述数据通信层的输出端与终端交互层的输入端连接。
在具体实施例中，如图3所示，故障检测模块包括中央处理器、信息采集模块、A/D转换模块、D/A转换模块、采集接口、电源模块、SPI总线模块、数据显示单元、外部扩展电路模块、数据转接口、无线数据接口、上位机、信息过滤模块和继电器开关电路，其中信息采集模块与采集接口连接，采集接口与A/D转换模块和D/A转换模块连接，中央处理器与A/D转换模块、D/A转换模块、数据转接口、SPI总线模块和无线数据接口连接，SPI总线模块与数据显示单元和外部扩展电路模块连接，外部扩展电路模块与信息过滤模块连接，信息过滤模块与继电器开关电路连接，无线数据接口与上位机连接。
在具体实施例中，故障检测模块采用嵌入式检测***，通过设置控制嵌入式运行的中央处理器、对数据信息进行存储的存储器、对数据信息进行计算的计算器、和数据信息进行控制的控制器、实现模拟和数字转换的A/D转换模块、实现数字和模拟信号转换的D/A转换模块、对不同数据信息进行数据传递的多路传感器接口、实现嵌入式检测电源充电的电源模块、实现数据交互的SPI总线、实现无线数据通信和交互的无线数据传输模块、RS232转USB数据接口等。其中ADXL345作为振动传感器感测箱变机柜在运行过程中，箱变机柜在工作过程中的数据信息，这些传感器能够该数据信息传递到数据转换模块，再通过中央处理器对数据信息进行处理。嵌入式***设计中，中央处理器在设计时采用具有Cortex-R和Cortex-M内核的处理器，本发明采用型号为S3C6410的内核为ARM11的处理器，该芯片具有较强的数据处理能力。数据信息通过该数据接口传递到PC上位机，进而实现各种数据信息传输。
在预警模块中，在具体实施例中，比如采用8031单片机及存储器电路采用AD8031单片机，能够实现箱变机柜数据信息的反馈与计算，在数据存储时，通过RAM数据存储模块和程序存储器ROM存储模块，还使用ROM用来存储***程序，用来存储控制电路所需的控制信号，RAM用来存储历史故障报警参数，用来记录故障发生的时间、故障发生的原因以及故障发生的频率等。语音发生器采用了VP-1600语音处理器芯片，该芯片具有处理长时间的语音功能，通过微处理器向VP-1600发送语音信号，然后检测VP-1600的工作状态，VP-1600接收到微处理器发出的语音信号后，并反馈BUSY状态信号给微处理器，将该数据送入D/A转换器，转换成语音信号通过报警器播放出，再将BUSY信号撤销，实现换流阀元件故障报警的功能。显示器采用的是5001的液晶显示器，该显示器本身带有显示控制器和显示存储器，当要显示数据或者汉字时，微处理器通过I/O口向显示器发送显示地址，然后向存储器发送将要显示的内容，显示器上将会以之前设置的格式显示将要显示的内容。在该***上还安装有按键及指示灯，指示灯用来提示箱变机柜管理人员关注箱变机的工作状态，是否出现故障；按键用来调节***的参数以及模式。
在具体实施例中，信息隔离模块包含PFGA主控模块和与所述PFGA主控模块连接的数据滤波器。
在具体实施例中，在箱变机柜运行过程中，还可以采用正向和反向隔离装置，在满足***快速实时的通信需求的同时，需要能够支持多种网络通信协议，保证箱变机柜监控数据能够准确发送和接收，并且***内网与外部网络实现单向通信，并支持箱变机柜运行过程中报文指令的监控隔离。本发明以PFGA作为隔离主控，能够具有更快地运算速度，主控频率可高达200MHz，不同的逻辑块之间并行执行和并行运算，在处理网络通信时具有更好的并行处理能力，且内部资源丰富，具有数百个I/O口，根据***的通信需求方便灵活调度内部资源。本发明使用EP4CE115F29C7N作为隔离装置的主控芯片，具有594个嵌入式存储器，全局时钟网络高达20个，并搭载了2个通信网络接口。应用数据滤波器对箱变机柜输出数据信息进行过滤，并将输出的电压、电流、额定容量、空载损耗、负载损耗、高压回路信息、低压回路信息、雷击耐压数据信息和热稳定性数据信息通过一定的数据信息属性进行设置或者筛选。
在具体实施例中，主控模块包括STM32F103单片机、和与所述STM32F103单片机连接的嵌入式存储器、RS485模块、GPRS模块、WiFi模块和SPI接口。
本发明采用的主控模块使用STM32F103单片机和AM49587解调器芯片，该模块具有240个物理中断，ISA支持Thumb和Thumb-2。在具体实施例中，主控模块能够进行加密操作，实现与管理中心和控制中心的数据透明传输，处理器把程序加密后通过SPI接口将其存储在片外FLASH中。电源模块使用了高效率线性稳压电源AMS1117-3.3进行电压转换，能够将基准电压误差控制在1.5％之内，使电源电路的超载压力降低。在具体实施例中，该***监测装置硬件结构包括RS485模块、控制通信模块、处理器、GPRS模块和WIFI模块，控制通信模块与GPRS模块通过串行接口相连。并在控制***监测电路中加入了模拟开关，控制通信模块能够根据网络实际情况选择通信方式，添加了电平转换模块匹配GRPS模块与控制单元的电平，控制单元使用AT指令驱动其他模块。
在具体实施例中，通信节点最优搜索模块采用大数据模型进行信息搜索的工作方法为：
步骤一、构建具有大数据模型的人工鱼模型，本发明将箱变机柜数据信息处理过程以人工鱼作为类比，采用视觉方法进行外界事物的感知，感知的目的是实现无线通信过程中箱变机柜的检索和目标推荐，通过大数据模型的人工鱼模型实现箱变机柜通信协议的感知，感知模型记作为：
Xv＝X+Visual×Rand()max E (1)
在公式(1)中，Rand()表示为0-1之间的随机数，X表示为箱变机柜数据的状态，Xv表示为通信过程中所定义的个体鱼群(在具体实施例中，个体鱼群表示箱变机柜运行过程中具体数据信息，比如GPRS模块、WIFI模块、WLAN模块、UWB模块、ZigBee模块、LORA模块、NB-IOT模块、ZIGBEE模块不同模块的协议)的当前位置，Visual表示箱变机柜无线通信过程中协议识别的人工鱼视野；
在具体实施例中，箱式变电站主要由多回路高压开关***、铠装母线、变电站综合自动化***、通讯、远动、计量、电容补偿及直流电源等电气单元组合而成，安装在一个防潮、防锈、防尘、防鼠、防火、防盗、隔热、全封闭、可移动的钢结构箱体内，机电一体化，全封闭运行。箱式变电站由于结构比较紧凑，每个箱均构成一个独立***，这就使得组合方式灵活多变，一方面，可以全部采用箱式，也就是说，35kv及10kv设备全部箱内安装，组成全箱式变电站。也可以仅用10kv开关箱，35kv设备室外安装，10kv设备及控保***箱内安装，对于这种组合方式，特别适用于农网改造中的旧站改造，即原有35kv设备不动，仅安装一个10kv开关箱即可达到无人值守的要求。在进行无线数据通信时，可以采用多种不同形式的通信形式，比如GPRS模块、WIFI模块、WLAN模块、UWB模块、ZigBee模块、LORA模块、NB-IOT模块、ZIGBEE模块、蜂窝等多种数据信息，在应用不同的方式过程中，需要对通信协议进行感知，以提高不同模块的通信匹配能力。在感知箱变机柜通信协议时，需要实时更新信通信过程，这就需要更新个体鱼群在感知过程中的数据信息。
其中人工鱼模型中个体鱼群更新函数记作为：
在公式(2)中，Step表示为模型步长，Xnext表示无线通信过程中箱变机柜运行状态更新状态函数；max E表示无线通信过程箱变机柜运行状态目标数据信息；
在具体实施例中，可以根据通信状态、通信位置、通信协议等不同内容即使更新箱变机机柜发出的通信数据。
其中max E的函数表示为：
在公式(1)-(3)中，M为箱变机柜无线通信过程的信息控制节点数，T为通信过程中总时间段，km为误差系数，Qm为提取信息引用体量，为初始信息；Δt表示不同时间段的通信时差；t表示通信的具体时间，m表示无线通信的信息标识；
步骤二：设置初始化参数
假设人工鱼(箱变机柜通信节点或者通信协议的数据信息)的总数表示为N，Try-number表示为AFS算法迭代的次数，δ表示为拥挤度因子，dij＝||xi-xj||表示为个体鱼i和j之间的距离，同一种检索条件下不同属性之间的关系远近，聚群行为表示为Swarm()，Swarm()表示不同数目之间信息汇集程度，追尾行为表示为Follow()，Follow()表示不同箱变机柜数据之间信息交互程度，随机行为表示为Move()，Move()表示为不同箱变机柜数据信息的随机交互能力，觅食行为表示为Prey()，Prey()表示通过一种数据信息检索另一种数据信息的能力，行为评价函数表示为Evaluate()，Yi＝f(Xi)表示目标函数；
通过上述假设进行初始化参数，假设某人工鱼当前位置为X，当人工鱼在可感觉的范围内能够任意选取一个形态，表示为Xi，在可观察的范围内再选取一个新的形态，表示为Xj，若新的形态比原先的形态更加优越，此时人工鱼前进一步，若不行继续搜索，如果使用Try-number后仍然未能找到适合的形态，则转到随机行为Move()，随机行为Move()函数表示式为：
在公式(4)中，无线通信数据信息为nc，中心状态为Xc，Yc/nc表示拥挤度，Xi表示人工鱼信息在可感觉范围内所任意选取的形态，Xj表示无线通信过程中最佳状态Xj；
当人工鱼在可清晰观察的范围内寻找到附近的同类为nc，并得到中心状态为Xc，同时AFS的拥挤度小于δ，此时进一步，否则转为觅食的行为，该函数中，觅食函数方程式为：
在公式(5)中，不同箱变机柜数据信息在觅食过程中，可清晰观察的范围内寻找到附近的同类，并且获得最佳的状态为Xj，此时该状态比初始状态优越，并且拥挤度小于δ，就向前一步，否则转为觅食行为，觅食更新函数方程式为：
在上述(4)～(6)公式中，若未能满足终止条件，则寻不到最优解通信节点，通过执行K-means行为，对鱼群追尾的粒子群函数表示式为：
在公式(7)中，Yi＝f(Xi)表示目标函数，Xi表示人工鱼当前所在的位置，Rand()表示0～1之间的随机数，Step表示步长，Xj表示视野范围内一个新的状态。
在具体的实施例中，若该值不符合鱼群追尾的粒子群函数鱼群，则可以进行鱼群觅食，若人鱼鱼群追尾一粒子群策略，进行鱼群聚群，同时进行计算鱼群觅食。若鱼群觅食结束，则同样进行鱼群聚群计算，鱼群聚群符合寻找最优解的条件，则进行更新公告板，否则进行鱼群觅食，同时鱼群觅食符合条件时，也进行更新聚群参数。如在此刻状态下未能寻找到最佳的行为，采用跳出局部寻找，则采取随机行为，随机函数方程式为：
Xi/next＝Xi+Rand(0，1)×Step×max E (8)在公式(8)中，Xi/next表示AFS当前位置或下一步位置；
步骤三：无线通信协议的输出；
计算每条人工鱼的最优适应度，并重复执行步骤二，直到满足终止条件。
通过上述方法能够实现箱变机柜数据信息的检索、监控和管理，大大提高了箱变机柜数据信息交互能力；
在上述实施例中，通信协议配置模块通过协议内容、协议地址或者协议格式实现数据信息的匹配。
在具体实施例中，在通过TCP/IP协议进行配置时，比如IP地址、子网掩码、默认网关、DNS服务器或者协议地址(Protocol address)等不同内容进行信息设置，其中TCP/IP协议是最广泛支持的通信协议集合，能够提高数据通信能力。
在具体实施例中，通信载波功率分配算法模块包含注水算法模型，其中注水算法模型的工作方法为：
步骤(1)、在箱变机柜通信过程中，通信在总功率中，通过注水算法对通信总功率子载波进行功率分配，通过公式(9)计算每个无线通信子信道内子载波所分配的功率Si，所分配的功率的函数为：
Si＝λ-γi -1，i＝1，2，...，N (9)
在公式(9)中，λ＝1/(l·ln 2)表示注水门限，Si≥0；在具体应用中，注水(waterinjection)，为了保持油层压力和提高油层采收率，由地面把经过净化的水注入油层的措施，应用在通信技术领域中，表示箱变机柜通信中不同节点中释放的功率极限。由(9)式得到的Si有可能小于零，箱变机柜无线通信通过中子载波实际分配的功率函数记作为：
Si＝max{0，λ-γi -1}，i＝1，2，...，N (10)
步骤(2)、对箱变机柜通信协议数据进行初始化处理，令箱变机柜通信协议信道外的功率泄露J＝0，子信道内功率泄露矩阵J(i，j)＝1；每个箱变机柜通信协议子信道的实际发射功率置零，然后计算在不考虑子信道外子载波的功率泄露矩阵下，箱变机柜通信实际发射功率F＝J×Si′；
步骤(3)、设置约束条件以提高箱变机通信配置能力，由子载波实际分配的功率函数得出子信道的增益幅度h(i，j)，然后根据子信道增益得出子信道的功率约束值G，通过比较理论功率约束值F与G的大小；
步骤(4)、箱变机柜通信协议数据排序，选出功率不受限参数A与功率受限参数D中子载波的对应信道载噪比，并对箱变机柜通信协议或者功率进行排序；
步骤(5)、箱变机柜通信功率分配，最后对功率不受限参数A和功率受限参数D中满足子信道功率约束的子载波分别进行功率分配，对功率不受限参数A中的子载波以实际发射功率进行分配，对功率受限参数D中的子载波以实际约束功率进行功率分配，则信道容量函数公式为：
计算箱变机柜通信功率分配所分配的信道容量,公式(11)中，PT(fn)、h(fn)、NR(fn)分别表示子信道的分配功率、频率响应和噪声功率；
在对比实施例中，注水算法是在功率有限的前提下根据信道增益来给子载波分配功率，改进后的迭代分块约束注水算法是在经典注水算法的基础上对注水门限值的改进，同样在输入功率恒定的前提下，更优的对箱变机柜子信道上的载波功率进行再次分配，有效提高信道容量。迭代分块约束注水算法的实现过程为：将通过信道的多个子载波先均分为几个子载波组，即进行分块处理，然后每组对应一个子信道，每个子信道内保证子载波数目相等，结合各个子信道的功率约束条件，对满足条件的载波进行功率分配，对不满足条件的子载波不分配功率，实现功率的有效合理分配。子信道的发射功率约束条件由子信道的增益幅度来决定，通过这种方法进而提高箱变机柜无线通信能力。
在具体实施例中，通信误差计算模块包括ARM32位Cortex TM-M4处理器和与处理器连接的模拟量采集电路和误差计算芯片。
在具体实施例中，通信误差计算模块在具体应用中，使用控制芯片为STM32F429ZET6单片机，采用的是ARM32位的Cortex TM-M4的处理器内核，具有12通道的DMA和112个快速I/O端口等。通信误差模块还可以使用Exynos4412，主频范围为1.4～1.6GHZ。感知单元具有多个模拟参数信号输入接口，能够与网络中多个类型的网络设备进行适配，经过放大、滤波、数字化处理后，将感知到网络设备运行状态和网络参数等数据打包处理通过无线传输模式上传到监控服务器。
如图4所示，其中无线通信模块使用USR-G806路由器，WiFi信号可达到100M，采用3dbi高增益天线，支持多种加密传输。时钟模块使用了DS1337芯片，时钟模块的X1引脚接入32.7KHz的石英晶振，提供外部振荡信号源，SCL为串行时钟输入，用来同步总线数据传输，SDA接口连接LCD引脚输出时钟数据，可通过配置时钟模块内部的时间寄存器控制时钟和信号输出。其中在输入通道1中，由R1、R2、D1共同组成采集电路的输入集，R1、R2的电阻值分别为100Ω、150Ω，实现输入电流和电压的转换。其中二极管D2型号为SS34，实现了输入端反接保护，使最大正向导通压降为0.5V。模拟开关U2和运算放大器U1构成了采集电路的中间级，开关输出端级联一个电压跟随器，减小导通支路电流，同时减小中间级输出电压误差。
在具体实施例中，信息计算分析模块时，
在具体实施例中，信息传递监测模块包括异常报警模块，在具体实施例中，异常报警模块用于检测电路工作异常位置或预测电路是否出现故障，故障方式是它们的数据信号返回时和正常情况下返回的数据信号是否一样。异常报警模块包括探测模块和控制处理模块。探测模块采集***各处的信息，并与正常信息检测，相差超过一定阈值，探测模块将分析到的异常信息地址传送到报警控制器，控制器将异常信息进行判别后进行处理上报。
在具体实施例中，协议识别模块通过对协议进行识别以提高数据通信能力，编码模块通过数据编码对不同信道进行编码，以提高通信能力，通过分发排序模块对箱变机无线通信过程中不同通信节点的分发能力和应用能力。
在其他实施例中，无线通信模块还可以基于单片机为控制核心进行无线通信控制，所述无线通信模块包括编码模块、解码模块、数据传输单元(Data Terminal unit,DTU)监控模块、分组无线服务技术(General Packet Radio Service,GPRS)模块和无线数传模块。所述编码模块通过编码库将发送的信息转换为编码语言，编码模块对要发送的信号进行编码，将信号编成数据帧形式，以前导码、数据包、同步码和间隔保护的形式排列，其中前一半的数据包是信号的低速率数据包，后一半则是高速率数据包。所述解码模块与编码模块共用一种编码库，解码模块将捕获到的数据帧形式的信号，分析判断信号前导码是否是目的信号的前导码；如果是目的信号，继续向下捕获分析低速率数据包，低速率数据包信号较强；对低速率数据包进行信道分析，推算高频率数据包的频偏和码相位，捕获高频率数据包。所述数据传输单元监控模块通过控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)总线集成各设备功能，内部集成传输控制/因特网互联(Transmission Control Protocol/Internet Protocol,TCP/IP)协议栈，支持双通道传输数据所述分组无线服务技术模块采用分组交换技术快速高效传输信息。所述传输控制/因特网互联协议是因特网的基本协议。其中传输控制协议共有四个层，链路层、网络层、传输层和应用层，链路层定义数据帧，数据帧包括写入源、目标地址、数据和校验位；网络层根据用户定义网络地址，区分网段；传输层实现端口与端口之间通信，在数据通过网络层进入到传输层时，应用程序在传输层定义逻辑端口，确认身份后将数据交给应用程序；应用层以统一规定的协议格式解读从传输层传输到应用程序的数据。因特网互联协议定义了寻址方法和数据报封装结构，报文格式包括报头和数据，数据报的地址格式保证了每个计算机分配的详细地址的唯一，根据源主机和目的主机地址传送数据。所述无线数传模块采用数字信号处理(Digital SignalProcessing,DSP)模块,与所述数字信号处理模块连接的无线电模块实现高性能专业数据的计算与传输。所述数字信号处理模块包括处理模块、编解码模块和对外接口，处理模块接收、处理和发送数据信息，编解码模块解译通信信息帧的帧头，读取信息，将要发送的进行编译，以信息帧的形式传输。数字信号处理技术以数字运算的方式实现对信号的变换、滤波、检测、调制解调和快速算法的处理过程。
在其他实施例中，所述数据传输单元监控模块基于广域网进行无线长数据传输，获取数据后无线传输到数据中心，数据传输单元监控模块包括中央处理器(CentralProcessing Unit,CPU)控制模块、无线数据采集模块、电源模块和长期演进技术(LongTerm Evolution,LTE)模块。中央处理器控制模块处理控制数据传输单元监控模块开关，控制数据传输单元监控模块工作模式。无线数据采集模块包括采集模块和无线传输模块，其中采集模块包括可编程控制器件(Programmale Logic Controller,PLC)、采集卡和模数转换器，无线传输模块使用无线数据传输网络进行设备与主机的信息传输。其中可编程控制器件采用可编程存储器，执行逻辑运算、顺序控制、定时与算数操作的指令，通过数字或模拟形式输入或输出控制各种类型的机械过程，，通过采集***中的数据判断***的正常运行，可以通过采集信息计算逻辑组态输出计算结果。其中采集卡，捕获模拟信号将其通过无线传输模块传输到主机。电源模块为负载供电。长期演进技术模块用于数据传输单元监控模块与外部通信，接收、处理并发送信息到控制模块或外部通信。长期演进技术模块是4G网络技术引用了正交频分复用和多输入多输出关键技术，增加了频谱效率和数据传输速率带宽。正交频分复用技术将可用的频谱分成多个子载波，每个子载波都可以传送低速资料序列，由于子载波带宽小，频率不易衰弱；多输入多输出技术是增加输入端输出端的天线基站，改善通信质量，增加了信道容量增加了频谱效率和数据传输速率带宽。
在具体实施例中，信息计算分析模块用于分析新能源汽车充换电箱变机柜的无线通信，所述信息计算分析模块包括控制单元、运算单元、分析模块和存储单元。控制单元采用嵌入式技术用于信息的集中和决策，将信息暂存到存储单元。存储单元用于存储控制单元传输的信息和运算单元分析的数据结果。运算单元接收存储单元信息并进行数据分析，运算单元的分析结果存储到存储单元。
在具体实施例中，发射模块用于发射总体无线通信模块电磁波。发射模块含有射频调节器、功率放大器、天线耦合电路和低噪放大模块，发射模块发射信息有两种发射模式，第一发射模式发射调节器调节过的变频模拟信号的坐标；第二发射模式是发射坐标信号生成的复式被调节的上变频信号和被调节的上变频信号。所述发射模块用射频模块将要传输的信号变为有足够强度的高频电震荡，发射时将高频振荡转变为电磁波，电磁波可在传输媒介中自由传播，发射信号以电磁波的形式传输到目标信号。
在具体实施例中，信号接收模块用于接收、识别或发送所接收到的数据信息。所述信号接收模块包括天线、接收模块、数据采样模块和基准电压发生模块。电磁波找到目标信号会带着目标信号的信息返回，需要用天线接收返回的电磁波，将电磁波转换成高频电震荡，再经过接收模块将高频电震荡转换成数据信号，数据采样模块采集输入信号，采用基准电压差法确定输入信号位值。所述基准电压发生模块执行预调谐操作和后调谐操作产生基准电压，所述调谐是将信号频率调节到所需频率。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种新能源汽车充换电箱变机柜无线通信***，其特征在于：包括：
箱变设备层，包括箱变机柜机组、故障检测模块、数据通信网关和信息隔离模块，其中所述箱变机柜机组与故障检测模块连接，所述故障检测模块与数据通信网关连接，所述数据通信网关与信息隔离模块连接；其中所述箱变机柜机组用于在新能源应用环境下提供箱变机工作过程中输出的电压、电流、额定容量、空载损耗、负载损耗、高压回路信息、低压回路信息、雷击耐压数据信息和热稳定性数据信息，所述故障检测模块用于检测箱变机柜机组的工作状态，数据通信网关用于传递箱变机柜机组工作的数据信息状态，所述信息隔离模块用于隔离箱变机柜机组工作过程中传递的数据信息；
数据通信层，包括信息传递监测模块、无线信息传输网络、协议分发模块和传递接口，其中所述信息传递监测模块用于实现箱变机柜在数据传输过程中的信息监测，无线信息传输网络用于传递箱变机柜的数据信息，协议分发模块通过设置中继节点和通信协议实现箱变机柜的数据信息的分发，所述传递接口用于将箱变机柜的数据信息分发到终端交互层；其中信息传递监测模块包括主控模块、和与所述主控模块连接的通信节点最优搜索模块、通信协议配置模块、通信载波功率分配算法模块、通信误差计算模块和预警模块，其中主控模块用于控制箱变设备层中不同的数据信息处于控制状态，通信节点最优搜索模块用于搜索箱变机柜在无线通信下信息交互节点或者协议，通信协议配置模块用于配置箱变机柜发出的数据信息，通信载波功率分配算法模块用于评估箱变机柜在无线通信下交互的信息噪声和发送数据异常；通信误差计算模块用于计算箱变机柜在无线通信下的通信信息，预警模块用于对评估出的控制箱变设备层不同数据信息进行预警；其中无线信息传输网络包含RS485通信模块、GPRS通信模块、CDMA通信模块或者CDPD通信模块；其中协议分发模块包括协议识别模块、编码模块和分发排序模块，其中所述协议识别模块的输出端与编码模块的输入端连接，所述编码模块的输出端与分发排序模块的输入端连接；
终端交互层，包括信息计算分析模块和与所述信息计算分析模块连接的信息存储模块和可视化显示模块，其中所述信息计算分析模块用于分析箱变机柜输出的数据信息，信息存储模块用于存储接收到的箱变机柜的数据信息，所述可视化显示模块用于将箱变机柜的数据信息的显示出来；
其中所述箱变设备层的输出端与数据通信层的输入端连接，所述数据通信层的输出端与终端交互层的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车充换电箱变机柜无线通信***，其特征在于：故障检测模块包括中央处理器、信息采集模块、A/D转换模块、D/A转换模块、采集接口、电源模块、SPI总线模块、数据显示单元、外部扩展电路模块、数据转接口、无线数据接口、上位机、信息过滤模块和继电器开关电路，其中信息采集模块与采集接口连接，采集接口与A/D转换模块和D/A转换模块连接，中央处理器与A/D转换模块、D/A转换模块、数据转接口、SPI总线模块和无线数据接口连接，SPI总线模块与数据显示单元和外部扩展电路模块连接，外部扩展电路模块与信息过滤模块连接，信息过滤模块与继电器开关电路连接，无线数据接口与上位机连接。
3.根据权利要求1所述的一种新能源汽车充换电箱变机柜无线通信***，其特征在于：信息隔离模块包含PFGA主控模块和与所述PFGA主控模块连接的数据滤波器。
4.根据权利要求1所述的一种新能源汽车充换电箱变机柜无线通信***，其特征在于：主控模块包括STM32F103单片机、和与所述STM32F103单片机连接的嵌入式存储器、RS485模块、GPRS模块、WiFi模块和SPI接口。
5.根据权利要求1所述的一种新能源汽车充换电箱变机柜无线通信***，其特征在于：通信节点最优搜索模块采用大数据模型进行信息搜索，工作方法为：
步骤一、构建具有大数据模型的人工鱼模型，
通过大数据模型的人工鱼模型实现箱变机柜通信协议的感知，感知模型记作为：
Xv＝X+Visual×Rand( )max E (1)
在公式(1)中，Rand()表示为0-1之间的随机数，X表示为箱变机柜数据的状态，Xv表示为通信过程中所定义的个体鱼群的当前位置，Visual表示箱变机柜无线通信过程中协议识别的人工鱼视野；
其中人工鱼模型中个体鱼群更新函数记作为：
在公式(2)中，Step表示为模型步长，Xnext表示无线通信过程中箱变机柜运行状态更新状态函数；max E表示无线通信过程箱变机柜运行状态目标数据信息；
其中max E的函数表示为：
在公式(1)-(3)中，M为箱变机柜无线通信过程的信息控制节点数，T为通信过程中总时间段，km为误差系数，Qm为提取信息引用体量，为初始信息；Δt表示不同时间段的通信时差；t表示通信的具体时间，m表示无线通信的信息标识；
步骤二：设置初始化参数
假设人工鱼的总数表示为N，Try-number表示为AFS算法迭代的次数，δ表示为拥挤度因子，dij＝||xi-xj||表示为个体鱼i和j之间的距离，聚群行为表示为Swarm()，Swarm()表示不同数目之间信息汇集程度，追尾行为表示为Follow()，Follow()表示不同箱变机柜数据之间信息交互程度，随机行为表示为Move()，Move()表示为不同箱变机柜数据信息的随机交互能力，觅食行为表示为Prey()，Prey()表示通过一种数据信息检索另一种数据信息的能力，行为评价函数表示为Evaluate()，Yi＝f(Xi)表示目标函数；随机行为Move()，随机行为Move()函数表示式为：
在公式(4)中，无线通信数据信息为nc，中心状态为Xc，Yc/nc表示拥挤度，Xi表示人工鱼信息在可感觉范围内所任意选取的形态，Xj表示无线通信过程中最佳状态；
觅食函数方程式为：
在公式(5)中，不同箱变机柜数据信息在觅食过程中，觅食更新函数方程式为：
在上述(4)～(6)公式中，若未能满足终止条件，则寻不到最优解通信节点，通过执行K-means行为，对鱼群追尾的粒子群函数表示式为：
在公式(7)中，Yi＝f(Xi)表示目标函数，Xi表示人工鱼当前所在的位置，Rand()表示0～1之间的随机数，Step表示步长，Xj表示视野范围内一个新的状态。
随机函数方程式为：
Xi/next＝Xi+Rand(0，1)×Step×max E (8)
在公式(8)中，Xi/next表示AFS当前位置或下一步位置；
步骤三：无线通信协议的输出；
计算每条人工鱼的最优适应度，并重复执行步骤二，直到满足终止条件。
6.根据权利要求1所述的一种新能源汽车充换电箱变机柜无线通信***，其特征在于：通信协议配置模块通过协议内容、协议地址或者协议格式实现数据信息的匹配。
7.根据权利要求1所述的一种新能源汽车充换电箱变机柜无线通信***，其特征在于：通信载波功率分配算法模块包含注水算法模型，其中注水算法模型的工作方法为：
步骤(1)、在箱变机柜通信过程中，通信在总功率中，通过注水算法对通信总功率子载波进行功率分配，通过公式(9)计算每个无线通信子信道内子载波所分配的功率Si，所分配的功率的函数为：
Si＝λ-γi -1，i＝1，2，...，N (9)
在公式(9)中，λ＝1/(l·ln 2)表示注水门限，Si≥0；
箱变机柜无线通信通过中子载波实际分配的功率函数记作为：
Si＝max{0，λ-γi -1}，i＝1，2，...，N (10)
步骤(2)、对箱变机柜通信协议数据进行初始化处理，令箱变机柜通信协议信道外的功率泄露J＝0,子信道内功率泄露矩阵J(i,j)＝1；每个箱变机柜通信协议子信道的实际发射功率置零，然后计算在不考虑子信道外子载波的功率泄露矩阵下，箱变机柜通信实际发射功率F＝J×Si＇；
步骤(3)、设置约束条件以提高箱变机通信配置能力，由子载波实际分配的功率函数得出子信道的增益幅度h(i,j)，然后根据子信道增益得出子信道的功率约束值G，通过比较理论功率约束值F与G的大小；
步骤(4)、箱变机柜通信协议数据排序，选出功率不受限参数A与功率受限参数D中子载波的对应信道载噪比，并对箱变机柜通信协议或者功率进行排序；
步骤(5)、箱变机柜通信功率分配，最后对功率不受限参数A和功率受限参数D中满足子信道功率约束的子载波分别进行功率分配，对功率不受限参数A中的子载波以实际发射功率进行分配，对功率受限参数D中的子载波以实际约束功率进行功率分配，则信道容量函数公式为：
计算箱变机柜通信功率分配所分配的信道容量,公式(11)中，PT(fn)、h(fn)、NR(fn)分别表示子信道的分配功率、频率响应和噪声功率。
8.根据权利要求1所述的一种新能源汽车充换电箱变机柜无线通信***，其特征在于：通信误差计算模块包括ARM32位Cortex TM-M4处理器和与处理器连接的模拟量采集电路和误差计算芯片。
9.根据权利要求1所述的一种新能源汽车充换电箱变机柜无线通信***，其特征在于：所述信息传递监测模块包括异常报警模块。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117118807A (zh) * | 2023-10-09 | 2023-11-24 | 北京九建科技有限公司 | 一种基于人工智能的数据分析方法及*** |
| CN117915476A (zh) * | 2024-03-13 | 2024-04-19 | 南京大学 | 一种信息集成***处理方法及*** |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102149225A (zh) * | 2011-04-28 | 2011-08-10 | 北京交通大学 | 动车组状态监测***及其多功能混合网关 |
| CN110417124A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-11-05 | 东华理工大学 | 一种基于无线通信总路和多分路独立的远程控制智能电箱 |
| CN114659666A (zh) * | 2022-05-25 | 2022-06-24 | 山东省地质矿产勘查开发局八〇一水文地质工程地质大队(山东省地矿工程勘察院) | 一种根据温度变化自动预警的浅层地温能冷堆积监测*** |
| CN114734677A (zh) * | 2022-06-09 | 2022-07-12 | 深圳市纬华机械有限公司 | 一种无线通信网络的信息化智能纸箱加工设备 |
| CN115643592A (zh) * | 2022-09-14 | 2023-01-24 | 西北大学 | 基于改进的人工鱼群算法和K-means算法的无线网络AP优化方法 |
-
2023
- 2023-07-31 CN CN202310946302.7A patent/CN116828412B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102149225A (zh) * | 2011-04-28 | 2011-08-10 | 北京交通大学 | 动车组状态监测***及其多功能混合网关 |
| CN110417124A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-11-05 | 东华理工大学 | 一种基于无线通信总路和多分路独立的远程控制智能电箱 |
| CN114659666A (zh) * | 2022-05-25 | 2022-06-24 | 山东省地质矿产勘查开发局八〇一水文地质工程地质大队(山东省地矿工程勘察院) | 一种根据温度变化自动预警的浅层地温能冷堆积监测*** |
| CN114734677A (zh) * | 2022-06-09 | 2022-07-12 | 深圳市纬华机械有限公司 | 一种无线通信网络的信息化智能纸箱加工设备 |
| CN115643592A (zh) * | 2022-09-14 | 2023-01-24 | 西北大学 | 基于改进的人工鱼群算法和K-means算法的无线网络AP优化方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 陈书会: "人工鱼群和K-means相结合的聚类算法研究与分布式实现", 硕士学位论文 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117118807A (zh) * | 2023-10-09 | 2023-11-24 | 北京九建科技有限公司 | 一种基于人工智能的数据分析方法及*** |
| CN117118807B (zh) * | 2023-10-09 | 2024-01-02 | 北京九建科技有限公司 | 一种基于人工智能的数据分析方法及*** |
| CN117915476A (zh) * | 2024-03-13 | 2024-04-19 | 南京大学 | 一种信息集成***处理方法及*** |
| CN117915476B (zh) * | 2024-03-13 | 2024-05-14 | 南京大学 | 一种信息集成***处理方法及*** |
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