电力营销系统数据流循环冗余校验技术研究.pdf

信息技术 年第 期电力营销系统数据流循环冗余校验技术研究郭佳迪 张 莉 丁毛毛(国家电网有限公司客户服务中心 天津)摘 要:为解决营销系统数据传输的误码以及数据类别混乱的问题设计基于 神经网络的电力营销系统数据流循环冗余校验技术 根据循环冗余原理获得循环冗余校验码设置管理逻辑引入 神经网络实现电力营销系统数据流循环冗余校验 实验结果显示:在可靠度阈值为、高斯噪声信噪比为 的情况下两个子系统与数据库之间数据传输平均比特差错率最低且数据传输迭代时间更短同时数据分类效果更为优异关键词:神经网络 电力营销系统 数据流 循环冗余 校验技术中图分类号:文献标识码:文章编号:():./.作者简介:郭佳迪()女硕士工程师研究方向为电力营销客户服务 ():.:引 言电力营销系统是电力行业必不可少的运行系统该系统的应用极大程度提升了电力行业工作人员的工作效率同时也为市民提供了便捷服务是一种高效的电力营销系统 电力营销系统中数据的传输需要以公共通讯协议为基础传输过程中会受到各种干扰因素影响极其容易出现错误代码情况影响数据传输准确性同时传输速度也与传输准确率有关朱正鹏等人针对较为精密的火箭运行系统提出应用位宽可变的循环冗余校验技术实时校验系统中数据传输误码情况但是由于应用环境对技术精度要求较高不适合大范围推广应用夏伟等人针对城市轨道交通运行控制系统中存在的通讯数据错误问题设计一款冗余编码系统提升了轨道交通控制系统的安全性与故障检测性能但是该方法运行过程较为复杂电力营销系统数据流循环冗余校验技术研究 郭佳迪 等本文将 神经网络引入电力营销系统数据流循环冗余校验系统以此提升电力营销系统中数据传输的质量与速度 电力营销系统数据流循环冗余校验数据流循环冗余校验技术在传输数据时既要保证系统数据传输的速度同时要确保传输准确性 任意选取系统数据传输的字段针对字段开展校验应用多项式获取校验信息结果由此确保数据传输的完整性 该校验技术应用一个二元码经对应数据包发送实现系统数据传输控制 应用该校验技术可及时纠正数据编码发生的错误保证系统正常、高效运行.电力营销系统总体分析电力营销系统除了负责宣传用电安全知识、发布电力政策以外还负责电路故障报修、电力设施安装、电费催缴等工作因此要求电力营销系统具有较高服务质量 本文所研究的电力营销系统根据电力企业对服务管理和服务质量的要求把整个营销系统划分成两个子系统分别为营销管理与客户服务这两个子系统分别具有独立的功能但子系统之间需要互相传输数据传输过程中出现的错误代码则需要应用数据流循环冗余校验技术进行处理 两个子系统中又各自包含数个功能模块系统功能架构见图 图 电力营销系统功能架构电力营销系统除了两个发挥关键作用的子系统以外还包含数据库与模型库系统的网络结构为分布式核心是中心数据除两个子系统之间互相传输数据外还需要与中心数据库互相传输数据通过通讯通道实现数据的传输.循环冗余校验技术.循环冗余校验码原理研究应用循环冗余校验技术纠正数据编码确保数据传输的速度与质量 循环冗余校验()是一种特殊线性代码通常用于校验系统数据传输过程中产生的误码 设计循环冗余校验码需要两部分分别为 位 校验码与 位有效信息数据这两部分结合在一起构成一个长度为 的二进制序列 校验码生成详细过程如下数据多项式()用于描述电力营销系统数据传输的有效信息向左将数据多项式移动 位移动后的数据传输有效信息为()由于移动导致数据多项式右侧 位出现空缺这个空缺也就是 码位置 提前设定 次多项式 运用()与 相除()与()则是相除后获得的商与余数 这个余数也就是校验码:()()()()()()电力营销系统传输数据时将有效数据与余数(校验码)叠加之后构成数据块在电力营销系统中传输该数据块为码元():()()()()多项式()是电力营销系统中接收端所接收的各个码元()与()之间需要整除不产生余数一旦产生余数则表示传输码元时出现错误有时候即使()与()之间整除也存在电力营销系统码元传输错误的情况为降低出现错误的概率可以将冗余位数增加通过提升()校验码多项式的位数降低错误率.确定循环冗余校验管理逻辑确定循环冗余校验码之后对电力营销系统的数据传输进行管理通过上文的除法与余数原理检测出电力营销系统中两个子系统之间以及与数据库之间数据传输时发生的错误 在该方法中码元()实质上是一个二进制数据多项式电力营销系统数据流循环冗余校验技术研究 郭佳迪 等系数为 或 图 为循环冗余对数据传输的校验检测逻辑图 校验检测逻辑从图 中能够看出循环冗余校验码在电力营销系统中循环检测校验对码元()校验码进行计算时要求()比()长同时将 作为()的高或低位 假如 是全新多项式()的阶数在码元()尾部附加 个 此时 表示码元位数用()表示对应的多项式 将与()对应的位于()之内的位串去除去除()中不大于 的位串获得多项式()(码数据块)由此完成错误传输数据的校验.基于 神经网络的循环冗余校验 神经网络普遍应用于医疗器械、航天、数控等多个领域这种网络训练依据误差逆向传播算法不用通过映射关系方程提前确定输入与输出只需要训练网络就能获得最终希望输出的结果依据上文的校验管理逻辑结合 神经网络实现电力营销系统数据流循环冗余校验 神经网络的基本结构见图 神经网络中除了较为基础的输入与输出层之外还有一个隐含层该神经网络工作基本都在隐含层中完成隐含层不但可以是单一的层同时还可以包含多个层 为降低计算复杂性 神经网络只选择一个包含多个神经元的隐含层 通过权值描述各个层之间的连接强度输入层、隐含层、输出层的各个向量以及期望输出向量分别为 、图 神经网络结构、表示输入层至隐含层的权值矩阵该矩阵应用 表示第 个神经元所对应的权值向量表述为 用于描述输出层和隐含层之间的权值矩阵 输出层中第 个神经元权值向量描述为 神经网络的计算过程包括数据正向传播以及误差反向传播 针对正向传播的数据神经元激励函数用()描述隐含层内容为:()()()输出层内容表示为:()()()针对权值校正与误差反向传播问题引入最速下降法权值系数修正依据误差函数负梯度方向 设定 表示误差函数运算过程中期望与实际输出是存在误差的两种输出值的误差平方和就是误差函数:()()()对式()进一步扩展直至延伸至输入层:电力营销系统数据流循环冗余校验技术研究 郭佳迪 等 ()()为了更正误差需要对权值作出调整 误差负梯度和权值调整量之间存在正比例关系:()()利用式()与式()描述梯度下降规律()代表学习率循环调整各个层的权值 调整过程也就是神经网络学习和训练的过程 误差降低的前提是不停调整权值结合上文的校验逻辑应用 神经网络完成电力营销系统数据流循环冗余校验 假设()是生成后的多项式()与()分别是 神经网络的输入与输出 表示数据并行处理位数经过 个时刻实现循环冗余校验利用 神经网络输出 校验码应用基于 神经网络的循环冗余校验技术确保电力营销系统中各个子程序以及数据库之间数据传输的质量与速度保证电力企业可获得较为准确的用户信息同时信息传输也更加安全 实验与结果分析本实验针对某电力公司电力营销系统的数据流以系统平稳运行作为前提应用模拟软件构建试验平台在平台中建立各种实验工况同时安装数据测试软件由此测试不同影响因素之下本文方法对于电力营销系统数据流的循环冗余校验效果 本文循环冗余校验是利用 神经网络神经网络需要通过循环迭代实现校验因此需要设定一个阈值 判断何时停止迭代 实验过程中选取系统传输的 帧数据平均每帧数据的长度为 位其中 位为信息序列其他 位为尾比特 在模拟实验平台中为电力营销系统所传输的数据添加高斯白噪声验证高斯噪声干扰为 不同阈值下校验结果与迭代次数如图 所示图 不同阈值下校验性能比特差错率表示系统传输数据时发生错误数据的比特数占数据总比特数的比例 从图 中能够看出当可靠度阈值小于 时 神经迭代次数适中但是平均比特差错率较高当可靠度阈值大于 时随着帧数增加 神经网络的迭代次数增多同时平均比特差错率呈现上升趋势当可靠度阈值等于 时 神经网络的迭代次数较低而且平均比特差错率也较低说明可靠度阈值为 时电力营销系统数据流出现误码的概率更低在模拟实验平台中确定安全阈值为 设定不同信噪比的高斯白噪声干扰数据传输图 为应用本文方法校验电力营销系统数据流结果电力营销系统数据流循环冗余校验技术研究 郭佳迪 等图 不同信噪比下校验性能从图 中能够看出相同可靠度阈值下信噪比越高校验后平均比特差错率越低迭代次数也越少 信噪比到达 时校验后的平均比特差错率接近于 由此可以证明信噪比为 时电力营销系统数据流的循环冗余校验质量最好 神经网络迭代次数最低校验速度也快具有良好的综合性能在模拟实验平台的电力营销系统内载入本文校验技术分析两个子系统与数据库数据之间的分类情况 为使实验结果具有对比性同时在模拟平台中载入基于位宽可变的循环冗余校验技术(文献)以及冗余编码作为基础的循环冗余校验技术(文献)检验子系统与数据库间的数据结果见图 从图 中能够看出两种对比方法尽管均能实现系统数据流循环冗余校验但是数据分类的效果不如本文方法好这是由于本文方法应用 神经网络在校验过程中不断学习样本分类精度较高图 数据分类结果 结束语本文研究基于 神经网络的电力营销系统数据流循环冗余校验技术通过该技术减少电力营销系统中数据库与子系统之间数据传输时的误电力营销系统数据流循环冗余校验技术研究 郭佳迪 等码 本文所研究技术在安全阈值小于等于 的情况下能够具有较低平均比特差错率为保证在较少迭代次数时实现校验设定安全阈值为 由此确保电力营销系统数据传输时具有较低平均比特差错率降低系统发生误码几率 而且本文技术由于应用 神经网络在系统数据分类方面性能优于同类对比校验技术参 考 文 献:方正云杨捷杨泓等.基于时间序列建模的电力营销客户交易行为分析.沈阳工业大学学报():.张稳盛万兴杜松怀等.基于海量数据的配电网运行分析系统架构与技术实现.电力系统自动化():.左飞飞杜英森刘剑霏.基于递推法的 校验码并行改进算法.探测与控制学报():.陈容陈岚 .基于公式递推法的可变计算位宽的循环冗余校验设计与实现.电子与信息学报():.倪妍红楼向雄包建荣.改进的分段 辅助的删余 译码.电信科学():.朱正鹏朱旭锋李宾等.一种位宽可变的 校验算法及硬件实现.航天控制():.夏伟蒋建金傅林泰等.基于冗余编码系统的循环 冗余校验方法.城市轨道交通研究():.张永刘浩科陈天祯.基于分层校验的多标签数据流概念漂移检测.模式识别与人工智能():.孙昌爱郭新玲张翔宇等.一种基于数据流分析的冗余变异体识别方法.计算机学报():.邓永锦肖振华欧阳斌等.基于 语言 神经网络瓦里安 直线加速器 系统故障预测模型研究.中华放射肿瘤学杂志():.石惠娴孟祥真游煜成等.植物工厂地源热泵系统热负荷 神经网络预测及验证.农业工程学报():.邵俊鹏王伟高炳微.电液位置伺服系统的 神经网络辨识.控制工程():.倪渊李子峰张健.基于 神经网络的网络平台交易环境下数据资源价值评估研究.情报理论与实践():.王宏刚田洪迅李浩松等.考虑小样本统计的 神经网络配电系统可靠性预测方法.电力科学与技术学报():.孔德钱张新燕童涛等.基于差分进化算法与 神经网络的变压器故障诊断.电测与仪表():.(责任编辑:丁晓清)(上接第 页)刘建黄费荣崔纪国.基于 数据的变压器过热故障诊断.水电与新能源():.张镱议焦健汪可等.基于帝国殖民竞争算法优化支持向量机的电力变压器故障诊断模型.电力自动化设备():.冷喜武李平霍雪松等.智能电网监控运行大数据分析系统统一建模方法研究.电力大数据():.(责任编辑:丁晓清)