摘 要 隨著現(xiàn)代信息技術的高速發(fā)展，尤其現(xiàn)在用戶對電能的大力需求，每天采集的數(shù)據(jù)量也是相當大，這些數(shù)據(jù)如果不經過處理就進行采集傳給中央控制中心，將需要很大的帶寬來進行傳輸而造成帶寬擁擠。由于現(xiàn)代數(shù)據(jù)壓縮處理技術的快速發(fā)展，很快這一技術在電力通信系統(tǒng)中得到了應用，并解決了帶寬的問題。本文主要介紹了數(shù)據(jù)壓縮技術的原理及分類，并指出電力系統(tǒng)通信中數(shù)據(jù)壓縮技術的實現(xiàn)方法及設計原理，僅供學習和參考。

關鍵詞 電力通信；電力數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理；數(shù)據(jù)壓縮技術；數(shù)據(jù)壓縮方法

中圖分類號 TN915 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)052-0160-01

隨著現(xiàn)代計算機處理技術與通信技術的快速發(fā)展，最初的信息傳輸方式已經遠遠不能滿足電力系統(tǒng)通信的傳輸，人們開始探究其他的技術應用，其中數(shù)據(jù)壓縮技術的發(fā)展很快在電力系統(tǒng)通信的領域中嶄露頭角，這種技術的應用不僅給電力通信的傳輸帶來了革命性的改變，而且現(xiàn)在各種壓縮算法也存在差異，所以要想在應用中得到良好的綜合壓縮性能，還是必須針對各種因素進行比較分析而確定哪一種算法適合在電力系統(tǒng)通信中的應用。

1 數(shù)據(jù)壓縮的原理

數(shù)據(jù)壓縮不僅要求降低數(shù)字化的信息冗余，而且還要能保證信號的質量。數(shù)據(jù)壓縮技術主要是依據(jù)信號源的特征及特性來進行處理，其中必須擁有三個方面的特性才能進行數(shù)據(jù)壓縮處理。

1）信息量。并不是所有的信號都需要進行壓縮處理，一般針對于占用空間較大的數(shù)據(jù)才采用這一技術處理來完成所需要的轉換過程。主要將占用空間較大的數(shù)據(jù)進行切塊壓縮編碼，到最后處理占用較少的帶寬而完成數(shù)據(jù)的傳輸，不僅保證了信號的質量還提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2）冗余度。若信號源的實際熵小于信號源編碼的熵，那么這種信號源中存在冗余度，冗余度包括時間冗余、空間冗余、視覺冗余和聽覺冗余等等。壓縮技術就是利用這些冗余量，將信號整合得到一種占用較小的空間里，而滿足用戶的更多需求。

3）編碼模型。熵編碼模型是整個壓縮技術的狠心部分，只有擁有這種編碼模型才能進行數(shù)據(jù)的處理。

2 數(shù)據(jù)壓縮技術的分類

目前數(shù)據(jù)壓縮主要有兩大分類，無損壓縮與有損壓縮兩種種類，下面就兩種類型進行簡要的分析說明，便于后期我們選擇

使用。

2.1 無損壓縮技術

無損壓縮技術，主要利用數(shù)據(jù)冗余進行壓縮而成，而且將信號進行壓縮達到沒有損失的，使信號具有高保證的效果。目前無損壓縮方法主要有HUFFMAN編碼、LZW編碼、霍夫曼編碼、游程編碼和算術編碼等等。這種壓縮技術具有以下幾大特點。

1）信號保存完整，沒有任何信號的損失。

2）不守信號源的干擾，而且音質高保真。

3）信號轉換方便，不需要二次轉換。

4）整體壓縮占用空間大，效果比例不高。

5）硬件支持較少。

2.2 有損壓縮技術

有損壓縮技術，主要是針對圖像以及聲波中的一些不敏感的特性作出壓縮處理，這種技術不能完全對原始信號源進行恢復，但是卻擁有較大的壓縮比。目前這種壓縮技術有兩種機制。第一種，變換編解碼；第二種，預測編解碼。前者主要是將圖像與聲音進行采集，然后進行切塊分類重新變換一個新的空間與量化，最后進行量化值的熵編碼。而后者主要是利用先前的數(shù)據(jù)和后來解碼的數(shù)據(jù)進行預測當前的聲音、圖像幀，根據(jù)預測數(shù)據(jù)與實際數(shù)據(jù)之間的誤差，然后對于重現(xiàn)的預測信息量化編碼。在實際應用中主要常見有預測編碼、統(tǒng)計編碼、變換編碼、矢量量化和子帶編碼等幾種方法。有損壓縮技術具有以下幾個特點。

1）在運用這種技術之后，我們就能夠很好的獲取比無損壓縮之后更大的文件，而且還能滿足系統(tǒng)需求。

2）如果需要進行視頻或者是影像的處理，通過這種方法也可以很好的進行解決，而且它被經常的在壓縮聲音和圖像等視頻中應用。

3）對于有損壓縮技術來說，它一般都具有較大的壓縮比，這是它的一個顯著特點。

4）相對于其他的壓縮技術來說，有損壓縮技術重要的就是體現(xiàn)在有損上，也就是說它在對原文件進行相關的解壓之后，一般都會具有較大的信號損失，對此需要引起我們的注意。

2.3 對比分析

這兩者都有自己的特點，而且使用的范疇也是不盡相同。如果應用的話一般根據(jù)需要來綜合考慮，尤其在電力系統(tǒng)通信中顯得尤為重要。主要從壓縮性能、信號質量、比特率、數(shù)據(jù)壓縮系統(tǒng)的復雜性以及編譯碼延時等幾個方面來入手。

3 電力系統(tǒng)的硬件設計

由于電力系統(tǒng)不同于其他系統(tǒng)，所以再設計時必須滿足對本身硬件的設計。目前比較成熟和傳統(tǒng)的應用就是靜態(tài)哈夫曼數(shù)據(jù)壓縮方法，本方法主要采用DSP TMS320F2812的處理器，主要因為這種處理器精度高、集成度高以及速度快等特點。而且這種處理器主頻達到了150 MHz，不僅功耗低，而且高度集成了128KB的Flash 存儲器與4KB的引導只讀內存和2KB的OTP ROM，而且大大的該變了應用的靈活性。不僅擁有128位的密碼保護機制，而且還具有兩個時間管理模塊為電機與功率控制提供良好的運行環(huán)境，同時實現(xiàn)了信號雙通道的采集。

對于傳輸方式，我們采取全雙工的模式進行信號收發(fā)功能，對于網絡接口芯片的選擇需要選擇支持以太網和IEEE 802.3，而且傳輸速率能達到10 Mbit/s以上，同時能支持UTP、AUI和BNC等相關性檢測和自動校正功能，至少能允許4個LED的診斷引腳編程的輸出。

4 電力系統(tǒng)的軟件設計

電力系統(tǒng)通信的核心是軟件的設計，重點是數(shù)據(jù)編譯碼的過程，針對于現(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展，怎樣的設計才能達到電力系統(tǒng)通信的要求，就這一問題進行簡要的分析說明。由于電力系統(tǒng)通信的特殊性，哈夫曼編碼是在整個電力系統(tǒng)中應用比較成熟的

方法。

4.1 哈夫曼編碼程序

統(tǒng)計字符出現(xiàn)的概率。編碼的第一步就是進行統(tǒng)計字符，整個編碼中為了保存統(tǒng)計數(shù)據(jù)結果，必須要建立由256個元素的長度數(shù)組來進行統(tǒng)計數(shù)值，做好后面其他工作的重要依據(jù)。

二叉樹的構造。首先將壓縮的字符進行排序，主要按照字符的出現(xiàn)頻率而定。然后進行概率組合相加得到新的概率，直到概率為1.0為止。最后就是對信號源符號進行排序，從而得到哈夫曼碼。

生成符號代碼表格進行數(shù)據(jù)壓縮。這一過程需要得出每個字符所對應的編碼才能進行壓縮，根據(jù)樹形結構，計算出所需要的代碼表，然后進行整合，完成所有的代碼的構造。編碼需要從數(shù)據(jù)源的每一個字符進行，直到所有讀取完成后才算整個數(shù)據(jù)壓縮。

4.2 哈夫曼解碼程序

解碼首先需要讀出壓縮文件開頭字符出現(xiàn)概率，然后從樹根讀入數(shù)據(jù)的第一位是0就進行下一分支讀取，如果是1就進行上一分支讀取。整個解碼過程只針對字符概率做出統(tǒng)計，得到了與編碼相同的哈夫曼樹。同時需要保存數(shù)據(jù)源的大小，以保證整個解碼過程準確性。

5 結論

本文主要通過介紹了目前數(shù)據(jù)壓縮技術的方法與原理，簡要闡述了電力系統(tǒng)中數(shù)據(jù)壓縮技術的應用，包括從硬件到軟件做出了詳細的說明，做好數(shù)據(jù)壓縮技術在電力系統(tǒng)通信的應用不僅熟悉其分類與方法，最重要還要加強這方面人才的培養(yǎng)。

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