0  引言

    数据压缩技术是指在保证现有信息不丢失的情况下， 采取有效的措施对数据量进行相应的缩减，从而有效减少存储空间，提高数据信息传输效率。在一般情况下，为了保证视频、语音、图像信息的真实，人们一般会选择应用有损压缩方式。在社会经济和科技的不断发展下，电网建设不断深化，电力行业得到了长远发展。人类社会发展对电力信息需求提升，为了更好地管理用电信息，怎样开采和应用电力信息成为相关人员关注的重点，用电信息采集远程通信在此背景下得到了长远发展。数据压缩技术在用电信息采集远程通信中的应用一方面提高了用电信息采集效率，另外一个方面进一步完善了用电信息采集系统。为此，本文就数据压缩在用电信息采集远程通信中的应用问题展开探讨。

1  用电信息采集系统及远程通信概述

    用电信息采集系统是电力企业用来采集电力用户用电信息的重要系统。随着社会的不断发展，用电信息采集系统的构成变得日益复杂，用电信息需要借助远程通信进行信息的传输。从实际应用上看，用电信息采集远程通信系统主要包括信息采集系统、信息传输系统、信息收集和处理系统。大部分的信息集中在用户端，由电能表、载波表和集中器共同组成，能够对用户用电情况进行全面的记录，并借助集中器以远程通信的形式进行数据信息的传播。远程通信对保证用电信息的安全、真实，起到了十分重要的作用，是电力企业长远、可持续发展的重要影响因素。

2  数据压缩在用电信息采集远程通信中的作用

2.1  能够有效降低用电信息远程通信成本费用

    在用电信息传输的过程中，远程通信一般是在用电信息采集站主要站点和终点站之间进行数据信息的传输。在信息传输过程中需要应用的通信设施包括光纤、无线公网等。在多种通信设施中，无线公网是最为有效的方式，对人力、物力、财力的需求比较小，且维护起来比较方便，因而， 在现阶段的用电信息采集远程通信中主要应用无线公网方式进行数据信息的传输。需要注意的是，在应用无线公网的时候需要各个网络通道之间的互相连接，由此对信息运营商发展带来了一定的经济负担。在这样情况下，怎样通过数据压缩来降低信息通信成本成为有关人员需要思考和解决的问题。

2.2  能够有效提高用电信息的传递效率

    社会经济的快速发展使得人们的用电需求增加，同时，在电力系统的深化发展下，用电信息采集数据类型增多、操作也变得复杂。在用电信息采集站主要站点和终点站上， 用点信息终点站所需要的实时数据数量和类型比较庞大，无形中增加了用电数据的数量。在用电数据数量的增多下， 逐渐显示出用电系统和社会经济发展的不适应，无法实现对电力系统资源的合理、高效利用。数据压缩技术在用电信息采集远程通信中能够将采集到的数据信息进行有效压缩处理，由此提升了数据信息的压缩采集效率，能够更好地促进用电信息采集远程通信发展。

3  用电信息采集远程通信基本报文结构

    用电信息采集远程通信系统需要保障基本报文结构的完整、安全、稳定。为了保证数据信息的安全、有效，一般会选择无损压缩方式进行数据压缩操作。在应用无损压缩时，需要结合实际情况在对整个用电信息采集远程通信报文结构了解的基础上，选择恰当的压缩方法和算法。在进行用电信息采集站主站和终端数据信息传输的时候，需要在一定的通信协议下进行，按照协议的要求来确定信息传输方式。通信协议规范了用电信息采集站主站和终端数据信息传输的数据格式、编码和传输规则。比如以国家电网发布的Q/GDW 376.1-2009 协议为例，相应的帧格式具体如图1所示。

    帧是通信报文的基础，一般由多个字节数据按照一定的顺序排列，不同的字节数据在通信协议中代表不同的含义。在Q/GDW 376.1-2009 协议帧格式中，帧的开始是以字符68H为标志，之后的“长度L”字符包含的信息是通信报文常用协议信息，具体包括用户数据区长度、协议版本信息等。在第二个字符串“68H”的后面是控制域“C”，代表的是通信报文信息的传输方向和数据传输服务类型。地址域“A”是用电信息采集终端系统地址信息。这些数据信息在应用时通过链路用户数据来进行连接。

4  用电信息采集远程通信报文信息冗余度分析

    经过大量的分析和研究发现，数据能够被压缩，对于信息量比较大的数据，可以应用一些物理量来表示，物理量越小则证明数据信息量越小，数据信息量越小，越适合应用二进制位表示，数据信息被准确表示的可能性就会越高。在一般情况下，数据是由多个字符组成的，字符是由多个不同长度的二进制位组成，这些字符在数据中出现的可能性不同，如果将字符用S表示，字符S相对应的概率是P，字符S的物理量E被定义为：

    在公式中，E代表的是以2为底P的对数，基本单位是二进制位。受负号的影响，概率p越大，E就越小。在字符S出现的次数逐渐增多下，S所含有的信息量也会相应的减少。为了进一步验证用电信息采集远程通信报文信息的冗余度问题，列举出某电能量数据报文信息情况如表一所示。E是根据公式（1）中的字符量来确定的，在理论上代表这个字符表示所需要的二进制位数。在理论上想要表现表一中的报文信息，最多需要186个二进制位，但是表1中数据信息实际冗余度是（432-186）/432×100%=56.94%,可见，在理论上对用电信息采集远程通信报文进行压缩操作具有可行意义。

5  用电信息采集远程通信基本报文数据压缩分析

    现阶段，用电信息采集远程通信基本报文数据压缩常常应用无损压缩方式，即LZ77算法。在应用LZ77算法时还需要建立相应的字典模型，并借助缩略词的形式对这个模型对相应的数据信息进行压缩处理，从而在对数据信息正确理解的基础上达到通信目的，保证通信数据信息的准确有效，提高数据解压效率。

5.1  应用LZ77进行用电信息采集远程通信基本报文数据压缩编码

    用电信息采集远程通信基本报文数据压缩在应用LZ77的时候，需要按照字典的规则要求，通过字符索引将相关数据的长字符进行压缩处理，并通过窗口滑动和预留区域来完成编码操作。在实际的用电信息采集远程通信基本报文数据压缩中首先需要进入到预置区，其次在进入到滑动窗口，在滑动窗口建立相应的数据索引，将预置区和滑动窗户口区域范围内的数据进行比较分析，找到和字符相匹配的字段，完成数据压缩操作。文章主要以字符串“ababcabd”为例，具体说明怎样应用LZ77进行用电信息采集远程通信基本报文数据压缩，具体操作流程如表2所示。在表2中，第一行是数据刚开始压缩时候的状态，数据信息被流在“预置区”。数据压缩在第二行的时候正式开始，由于滑动窗口不存在数据信息，也不具备能够匹配的字符串，因此将保留的字符a作为数据信息压缩结果，并将压缩之后的数据向前移动一个字符。在第三行区域的时候，预置区数据字符串是bab，相应匹配数据串是是（b，ba，bab），在滑动窗口区域内，字符a在不需要匹配的情况下就能进行比较，因此，可以将b作为压缩结果。在第四行区域中，预置区数据字符串是abc，在滑动窗口区域内，区域范围内数据字符串是ab，相匹配的字符串组合是（a，ab），最长匹配的字符串是ab。以此类推，在预置区内没有可以匹配数据的时候，数据压缩操作结束。通过这一系列操作发现，LZ77算法中涉及到的字典索引有两种形式，在没有匹配字符串的时候，字典索引是原来的字符，在有匹配字符串的时候，字典索引由长度、第一个字符共同组成。　

5.2  应用LZ77进行用电信息采集远程通信基本报文数据压缩解码

    在应用LZ77进行用电信息采集远程通信基本报文数据压缩解码操作时主要应用的是滑动窗口数据信息，数据解压操作原则是对单个字符段的数据直接读取，对于匹配字符段的数据要根据实际长度、首字母、偏移量等进行字符还原操作。根据上文中提到的压缩例子为例，LZ77算法的具体解码操作如表3所示。根据表3发现，第一行数据是解压开始状态，压缩结果中的字符代表的是单个字符，能够将a直接读入到滑动窗口中。在数据压缩第二行，压缩结果字符b也是单独的字符，能够被直接读入到滑动窗口中。在第三行数据信息中，压缩结果是匹配字符段的字典索引，总体偏移量是3，长度是2。在应用的时候需要在滑动窗口中找到相应的匹配字符串，在解压之后将字符串放置到滑动窗口中。以此类推，在第五行的时候，所有数据信息得到压缩还原，数据解压操作结束。

6  结束语

    综上所述，社会经济和科技的发展带动了电力系统的进步，在新的历史时期，为了能够更好地促进电力事业发展，满足人类社会发展对电力系统的需求，需要相关人员进一步完善用电信息采集远程通信系统，应用数据压缩技术来处理各类用电信息采集远程通信系统信息，并对相应的信息进行检验处理，提高用电信息传输效率，为电力系统的深化发展提供更多支持。

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作者信息：

杜锦阳，谷海彤，赵  颖，刘  毅，蔡秀玲

（广州供电局有限公司，广东 广州 510000）