CN107565695A - 基于pcie‑ssd环境的用电信息采集*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于PCIE‑SSD环境的用电信息采集***，包括：数据采集设备，用于采集用电信息；数据存储设备，与数据采集设备连接，用于存储用电信息；数据传输设备，分别与数据存储设备、数据计算设备和数据显示设备连接，用于将数据存储设备存储的用电信息传输至数据计算设备和数据显示设备；数据计算设备，用于对用电信息进行计算分析；数据显示设备，用于显示用电信息；其中，数据传输设备基于PCIE进行数据交换；数据存储设备包括SSD。本发明可以提高用电信息采集***运行速度及稳定性，快速实时地对用电信息进行计算分析。
Description
技术领域
本发明涉及电力技术领域，尤其涉及基于PCIE-SSD环境的用电信息采集***。
背景技术
根据《国家电网公司“十一五”电力营销发展规划》总体目标，为了加快营销计量、抄表、收费标准化建设和公司信息化建设，进一步提升公司集约化、精益化和标准化管理水平，必须全面建设用电信息采集***，实现公司***范围内电力用户的“全覆盖、全采集、全费控”。
用电信息采集***共涉及9个业务类，***的核心业务是“用电信息采集”业务类(主要包括数据的采集管理及控制业务等)，通过“用电信息采集”业务类，支撑“有序用电管理”、“电费收缴及账务管理”、“计量点管理”、“线损管理”、“配变运行监测”、“市场管理”、“分布式电源并网管理”、“非统调电厂监测”等8个业务类，具体如图1所示。
用电信息采集***是“SG186”营销业务应用***的重要组成部分，既可通过中间库、WebService方式为“SG186”营销业务应用提供数据支撑，同时也可独立运行，完成数据采集管理、有序用电、费控管理、线损分析等功能。可以从主站、信道、设备等几个层面对用电信息采集***进行逻辑分类，电网用电信息采集***的逻辑架构图可以如图2所示。
此外，如图3所示，用电信息采集***可以采用省公司集中部署模式，省、地、县、所四级应用。集中式部署使***汇集了各地市采集的数据，集中统计分析全公司的用电信息数据，省公司或各地市可通过***主站完成功能应用。用电信息采集***可以采用成熟、标准的J2EE(Java 2Enterprise Edition)企业平台架构搭建，采用多层的分布式应用模型、组件再用、一致化的安全模型及灵活的事务控制，使其具有更好的移植性，以适应采集应用环境复杂、业务规则多变、信息发布的需要，以及将来扩展的需要。
用电信息采集***技术路线清单可以如表1所示：
表1用电信息采集***技术路线清单
用电信息采集***为营销抄表核算、预付费管理等业务提供了较好支撑。但由于***架构等方面设计不足，仍然存在着不少问题及风险，具体如下：
1、快速增长的采集用户与设备给***带来巨大压力
用电信息采集***建设提速，接入用电信息采集***的用户、终端、表计快速增长，采集数据项根据业务要求不断增加，对用电信息采集***的设备接入与并发处理能力带来巨大压力，部分网省公司的用电信息采集***在高峰期间运行速度受到影响。同时，采集的数据在实时费控、电费抄核收、电能质量在线监测、供电电压监测等业务的深化应用，要求用电信息采集***在7×24小时稳定运行，但部分网省公司的用电信息采集***出现因故障影响数据采集应用的情况，***运行稳定性与业务需求存在一定差距。
2、海量采集数据的深化应用分析存在困难
自用电信息采集***建设以来，积累了海量用电信息。目前，用电信息采集***无法快速、实时地统计分析海量数据，不能满足营销业务需求，无法支撑深化应用需求。
发明内容
本发明实施例提供一种基于PCIE-SSD环境的用电信息采集***，用以提高用电信息采集***运行速度及稳定性，快速实时地对用电信息进行计算分析，该用电信息采集***包括：
数据采集设备，用于采集用电信息；
数据存储设备，与数据采集设备连接，用于存储用电信息；
数据传输设备，分别与数据存储设备、数据计算设备和数据显示设备连接，用于将数据存储设备存储的用电信息传输至数据计算设备和数据显示设备；
数据计算设备，用于对用电信息进行计算分析；
数据显示设备，用于显示用电信息；
其中，数据传输设备基于PCIE(Peripheral Component Interconnect Express，快速外设组件互连)进行数据交换；数据存储设备包括SSD(Solid State Drives，固态硬盘)。
在本发明实施例中，基于PCIE-SSD环境的用电信息采集***基于PCIE进行数据交换，数据存储设备包括SSD，能够实现用电信息的高速传输，提高用电信息采集***的运行速度，即使在用电高峰期，用电信息采集***的运行速度也不会受到影响；并且，基于PCIE的数据交换方式，数据存储设备包括SSD，在确保用电信息高速传输的同时，也可以提高用电信息采集***的运行稳定性，使***运行稳定性与业务需求相适应；此外，在基于PCIE进行数据交换，数据存储设备包括SSD的条件下，对用电信息进行计算分析，也可以实现快速实时地统计分析海量数据，满足营销业务需求，支撑深化应用需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为现有技术中电网用电信息采集***的业务架构示例图；
图2为现有技术中电网用电信息采集***的逻辑架构示例图；
图3为现有技术中电网用电信息采集***的部署拓扑示例图；
图4为本发明实施例中基于PCIE-SSD环境的用电信息采集***的示意图；
图5为本发明实施例中基于PCIE-SSD环境的用电信息采集***进行数据交换的示例图；
图6为本发明实施例中基于PCIE-SSD环境的用电信息采集***数据存储与分布的示例图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
发明人考虑到，为了提高用电信息采集***运行速度及稳定性，并实现快速实时地对用电信息进行计算分析，可以在用电信息采集***中应用PCIE进行数据交换，并采用SSD进行数据存储。
PCIE是一种高速串行计算机扩展总线标准，属于高速串行点对点双通道高带宽传输，所连接的设备分配独享通道带宽，不共享总线带宽，主要支持主动电源管理，错误报告，端对端的可靠性传输，热插拔以及服务质量(QOS)等功能。PCIE的主要优势就是数据传输速率高，并且能够改善数据传输和数据保护性能。针对海量的数据增长，用户对规模更大、可扩展性更强的用电信息采集***的需求，PCIE可以实现更大的***设计灵活性。基于此，在用电信息采集***中应用PCIE进行数据交换，可以提高用电信息采集***运行速度及稳定性，并实现快速实时地对用电信息进行计算分析。
图4为本发明实施例中基于PCIE-SSD环境的用电信息采集***的示意图，如图4所示，该***可以包括：
数据采集设备41，用于采集用电信息；
数据存储设备42，与数据采集设备连接，用于存储用电信息；
数据传输设备43，分别与数据存储设备、数据计算设备和数据显示设备连接，用于将数据存储设备存储的用电信息传输至数据计算设备和数据显示设备；
数据计算设备44，用于对用电信息进行计算分析；
数据显示设备45，用于显示用电信息；
其中，数据传输设备43基于PCIE进行数据交换；数据存储设备包括SSD。
由图1所示结构可以得知，在本发明实施例中，基于PCIE-SSD环境的用电信息采集***基于PCIE进行数据交换，数据存储设备包括SSD，能够实现用电信息的高速传输，提高用电信息采集***的运行速度，即使在用电高峰期，用电信息采集***的运行速度也不会受到影响；并且，基于PCIE的数据交换方式，数据存储设备包括SSD，在确保用电信息高速传输的同时，也可以提高用电信息采集***的运行稳定性，使***运行稳定性与业务需求相适应；此外，在基于PCIE进行数据交换，数据存储设备包括SSD的条件下，对用电信息进行计算分析，也可以实现快速实时地统计分析海量数据，满足营销业务需求，支撑深化应用需求。
本发明实施例的基于PCIE-SSD环境的用电信息采集***中，数据传输设备是基于PCIE进行数据交换。在实施例中，数据传输设备例如可以包括：显卡插槽和PCIE交换机；数据显示设备连接至显卡插槽，显卡插槽连接至PCIE交换机，PCIE交换机连接至数据存储设备。具体的连接方式例如可以是：用电信息采集***采用PC机实现，例如数据计算设备设于PC机的主机内；数据传输设备实现为PC机箱里显卡插槽和机箱外的PCIE交换机，显示插槽速度极高，例如可以高达128Gb/s，将显卡插槽的高速信号，用高速电缆引到机箱外面，连到PCIE交换机上，PCIE交换机两点间通信速率高，例如最快可达128G b/s，并支持远端内存直接读写，IO速度快，延迟小。
除PCIE交换机外，数据传输设备也可以采用PCIE总线。例如在上例中，逻辑上所有外部设备，包括数据存储设备都平等的连接在主机的PCIE总线上，设备都映射到主机的地址空间。每个板卡(外部设备)就是一个数组或指针。主机对各板卡的读和写，都是以简单的赋值语句实现，而不需要通过驱动程序，也就不需要主机在核心态和用户态间进行切换，节省了大量时间，极大提高效率。当然，可以理解的是，在实施例中可以使用仿真TCP/IP接口，实现IP over PCIE，不改变原有用电信息采集***软件架构，完全仿真TCP/IP接口，对上层应用***透明。
实施例中，本着坚持信息资源优化整合和业务应用深度集成的原则，用电信息采集***以PCIE数据传输为基础，支撑用电信息数据传输，事实上实现了用电信息采集数据业务一体机，该一体机由于仿真实现了TCP/IP接口，所以可以无缝移植。
实施例中，数据采集设备采集用电信息。用电信息例如可以包括：电网运行数据、电网负荷数据、用户电量数据、自动化抄表数据、线损统计数据、窃电嫌疑数据、电网档案数据其中之一或任意组合。当然此处列举出的这些用电信息仅为举例，实施时可以根据实际需求采集其它类型的用户信息，相关的变化例均应落入本发明的保护范围。
数据存储设备存储用电信息。数据存储设备可以包括多种类型的用于存储数据的设备。例如，数据存储设备可以包括SSD。当然，数据存储设备还可以包括其它设备，例如在图5中给出了数据存储设备的其它一些例子。图5中给出了以PCIE总线方式进行数据交换的例子。如图5所示，例如可以由主机与中心FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)实现数据计算设备的部分功能，由PCIE总线实现数据传输设备的功能，由FPGA+TOE(TCP Offload Engine，TCP卸载引擎)、FPGA+随机读写存储器、FPGA+大内存、GPU(Graphics Processing Unit，图形处理器)和SSD作为主机的外部设备，实现数据计算设备、数据存储设备、数据显示设备的部分功能。实施例中还可以由PC服务器配置Flash卡和SAS磁盘(Serial Attached SCSI，串行连接SCSI)，提供数据存储服务。
数据计算设备用于对用电信息进行计算分析。在实施例中可以由PC服务器运行Oracle11g R2，支持单实例和RAC(Real Application Clusters，实时应用集群)架构，提供数据运算服务。实施例中，数据计算设备还可以用于将用电信息的计算分析结果提供给数据传输设备；数据传输设备还可以用于将计算分析结果提供给数据存储设备和数据显示设备；数据存储设备还可以用于存储计算分析结果；数据显示设备还可以用于显示计算分析结果。
在实施例中，数据存储设备可以以数据库的形式来存储用电信息。例如，数据存储设备可以包括：采集数据库，用于存储数据采集设备采集的用电信息；历史数据库，用于存储超过设定期限的历史用电信息；计算数据库，用于存储用电信息的计算分析结果。实施例中，还可以包括一实时数据库，用于存储用户终端主动或被动上报的时间序列数据。
根据上面对数据库的细分，以及根据数据实时性、数据海量存储的技术特点，用电信息采集***的数据架构可以设计为四个存储区：采集数据存储区(采集数据库)，历史数据存储区(历史数据库)、计算数据存储区(计算数据库)以及实时数据存储区(实时数据库)。
图6给出了本发明实施例中数据存储与分布的一种示例图。如图6所示，在本例中：
采集数据存储区：主要存储在采集数据库，可以用于存储用电信息中用户终端主动或被动上报的曲线数据、日月数据等，或者是电网档案数据以及通过计算产生的统计汇总数据等。
历史数据存储区：主要存储在历史数据库，用于存储采集数据库中超过规定年限的历史数据。
计算数据存储区：主要存储在计算数据库，用于存储分析计算统计报表数据的原始数据及采集报表结果数据。
实时数据存储区：主要存储在实时数据库，用于存储终端主动或被动上报的时间序列数据。
以上四个数据存储区的内容与技术特性，可以如表2所示：
表2：数据存储特性
综上所述，在本发明实施例中，基于PCIE-SSD环境的用电信息采集***基于PCIE进行数据交换，数据存储设备包括SSD，能够实现用电信息的高速传输，提高用电信息采集***的运行速度，即使在用电高峰期，用电信息采集***的运行速度也不会受到影响；并且，基于PCIE的数据交换方式，数据存储设备包括SSD，在确保用电信息高速传输的同时，也可以提高用电信息采集***的运行稳定性，使***运行稳定性与业务需求相适应；此外，在基于PCIE进行数据交换，数据存储设备包括SSD的条件下，对用电信息进行计算分析，也可以实现快速实时地统计分析海量数据，满足营销业务需求，支撑深化应用需求。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于PCIE-SSD环境的用电信息采集***，其特征在于，包括：
数据采集设备，用于采集用电信息；
数据存储设备，与数据采集设备连接，用于存储用电信息；
数据传输设备，分别与数据存储设备、数据计算设备和数据显示设备连接，用于将数据存储设备存储的用电信息传输至数据计算设备和数据显示设备；
数据计算设备，用于对用电信息进行计算分析；
数据显示设备，用于显示用电信息；
其中，数据传输设备基于快速外设组件互连PCIE进行数据交换；数据存储设备包括固态硬盘SSD。
2.如权利要求1所述的基于PCIE-SSD环境的用电信息采集***，其特征在于，数据传输设备包括：
显卡插槽和PCIE交换机；数据显示设备连接至显卡插槽，显卡插槽连接至PCIE交换机，PCIE交换机连接至数据存储设备。
3.如权利要求1所述的基于PCIE-SSD环境的用电信息采集***，其特征在于，数据存储设备包括采集数据库，用于存储数据采集设备采集的用电信息。
4.如权利要求1所述的基于PCIE-SSD环境的用电信息采集***，其特征在于，数据存储设备包括历史数据库，用于存储超过设定期限的历史用电信息。
5.如权利要求1所述的基于PCIE-SSD环境的用电信息采集***，其特征在于，数据计算设备还用于将用电信息的计算分析结果提供给数据传输设备；数据传输设备还用于将计算分析结果提供给数据存储设备和数据显示设备；数据存储设备还用于存储计算分析结果；数据显示设备还用于显示计算分析结果。
6.如权利要求5所述的基于PCIE-SSD环境的用电信息采集***，其特征在于，数据存储设备包括计算数据库，用于存储用电信息的计算分析结果。
7.如权利要求1至6任一项所述的基于PCIE-SSD环境的用电信息采集***，其特征在于，用电信息包括：电网运行数据、电网负荷数据、用户电量数据、自动化抄表数据、线损统计数据、窃电嫌疑数据、电网档案数据其中之一或任意组合。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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