CN111314408B - 一种基于通信层多数据项缓存任务的本地边缘计算和物联管理方法 - Google Patents

一种基于通信层多数据项缓存任务的本地边缘计算和物联管理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于通信层多数据项缓存任务的本地边缘计算和物联管理方法，令电表载波模块按照设定的周期，周期性地同电表进行交互，用以进行数据内容的本地边缘计算和数据管理；其中所述交互包括读数据与缓存数据任务管理。本发明通过对主站请求帧、从站应答帧中的数据域进行拓展，能够让载波模块具备边缘计算、数据管理功能，充分挖掘载波模块的资源，提高数据利用率，支持各种业务发展的需求。

Description

一种基于通信层多数据项缓存任务的本地边缘计算和物联管 理方法
技术领域
本发明涉及表计通信技术领域，特别是一种基于通信层多数据项缓存任务的本地边缘计算和物联管理方法。
背景技术
现有电能表主要采用电力线载波模块来实现数据的采集，通信协议DL/T645-2007，根据该协议，只是将需要抄读的数据传送至集中器路由模块，不具备数据管理、数据处理的功能。采用DL/T645-2007协议，电力线载波模块仅仅作为数据传输通道和介质，无法挖掘载波模块数据处理和物联管理的功能，无法满足泛在电力物联网业务发展需求。
帧是电能表传送信息的基本单元。帧格式如下表所示：
Figure BDA0002288012330000011
根据DL/T645-2007协议规定，主站读数据请求帧如下：
帧格式1：
Figure BDA0002288012330000021
帧格式2：
Figure BDA0002288012330000022
帧格式3：
Figure BDA0002288012330000023
以上帧格式可以看出目前的技术只是根据原有的数据标识进行抄读，仅作为数据传输通道，无法对数据进行处理。
现场本地信道架构如图1所示，一般工作模式为终端通过载波模块发送下行数据至电力线载波，电力线载波将下行数据传输至电表载波模块，电表载波模块接收后，电能表将响应数据传至电能表载波模块，电能表载波模块再将上行数据发送至电力线载波，电力线载波传输上行数据至终端载波模块，终端载波模块接收上行数据。
可见，目前数据项抄读方式仅仅将载波模块当做数据传输中间通道，不具备数据处理能力，无法对抄读的数据内容进行判断和处理，没有充分发挥和利用载波模块的功能，不能满足各种业务发展的需求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提出一种基于通信层多数据项缓存任务的本地边缘计算和物联管理方法，通过对主站请求帧、从站应答帧中的数据域进行拓展，能够让载波模块具备边缘计算、数据管理功能，充分挖掘载波模块的资源，提高数据利用率，支持各种业务发展的需求。
本发明采用以下方案实现：一种基于通信层多数据项缓存任务的本地边缘计算和物联管理方法，令电表载波模块按照设定的周期，周期性地同电表进行交互，用以进行数据内容的本地边缘计算和数据管理；其中所述交互包括读数据与缓存数据任务管理。
进一步地，在读数据时，对原来的主站请求帧中的数据域进行扩展，扩展后的主站请求帧数据域从左至右依次包括通信层多数据项组合抄读标识符、本组任务抄读数据标识个数、数据预读缓存周期、第1个数据项数据标示至第n个数据项数据标示，以及包括分别设置在两个数据项数据标示之间的组合抄读数据块分隔符。
进一步地，在读数据时，对原来的从站正常应答帧中的数据域进行扩展，扩展后的从站正常应答帧数据域从左至右依次包括多数据项组合抄读标识符、本次响应的数据项、第一个数据项至第N个数据项，还包括分别设置在两个数据项之间的组合抄读数据块分隔符；每个数据项依次包括当前数据项长度、当前数据项标示以及当前数据项内容。
进一步地，在读数据时，将原来的从站异常应答帧中的数据域改为错误信息字。
进一步地，在缓存数据任务管理时，对原来的主站请求帧中的数据域进行扩展，扩展后的主站请求帧数据域从左至右依次包括通信层多数据项组合抄读标识符、操作类型以及操作内容；其中操作类型包括清除所有缓存任务、缓存任务配置情况请求、停电任务保存、主动上报条件策略配置以及保留；其中对应所述停电任务保存、主动上报条件策略配置的操作类型的操作内容包括：停电后缓存任务是否保存的任务组别、报文不一致是否主动上报的任务组别、对应数据标识越上限主动上报的任务组别、对应数据标识越下限主动上报的任务组别、越上限判断次数、越上限判断的数据标识、越上限判断阈值、越下限判断次数、越下限判断的数据标识、以及越下限判断阈值。
其中，停电后重新上电时，首轮次读取的数据不进行报文一致性比对，后续成功读取缓存数据且与上一次读取的内容不一致时才按要求进行主动上报。
其中，越限主动上报判断逻辑为：由合格范围变为越限时或由越限范围变为合格范围时。连续越限达到设定次数后，进行主动上报；电表载波模块对任务数据进行缓存过程中，判断对应数据标识的数据是否超限，超限的则将对应缓存任务的数据组进行主动上报。
其中，为防止由于频繁主动上报导致网络拥堵问题，电表载波模块对主动上报次数进行限制，一组任务24小时最多上报24次，超过该次数的自动暂停因缓存数据触发的主动上报行为。
进一步地，在缓存数据任务管理时，对原来的从站正常应答帧中的数据域进行扩展，扩展后的从站正常应答帧的数据域包括以下几种情况：
当主站请求帧中的操作类型为清除所有缓存任务时，从站正常应答帧的数据域从左至右依次包括通信层多数据项组合抄读标识符与操作类型，该操作类型即为清楚所有缓存任务；
当主站请求帧中的操作类型为缓存任务配置情况请求时，从站正常应答帧的数据域从左至右依次包括通信层多数据项组合抄读标识符、操作类型、本模块支持的数据缓存任务组数、第1组任务抄读数据标识个数至第n组任务抄读数据标识个数，在每组任务抄读数据标识个数的后面还包括该组的数据预读缓存周期；
当主站请求帧中的操作类型为停电任务保存、主动上报条件策略配置时，从站正常应答帧的数据域与主站请求帧中的数据域相同。
进一步地，在缓存数据任务管理时，将原来的从站异常应答帧中的数据域改为错误信息字。
与现有技术相比，本发明有以下有益效果：本发明通过对主站请求帧、从站应答帧中的数据域进行拓展，能够让载波模块具备边缘计算、数据管理功能；通过让载波模块按照设定的周期，周期性的同电表进行交互，实现数据内容的本地边缘计算和数据管理，充分挖掘载波模块的资源，提高数据利用率，支持各种业务发展的需求。
附图说明
图1为现场本地信道架构示意图。
图2为本发明实施例的读数据时的主站请求帧格式。
图3为本发明实施例的读数据时的从站正常应答帧格式。
图4为本发明实施例的读数据时的从站异常应答帧格式。
图5为本发明实施例的在缓存数据任务管理时主站请求帧格式。
图6为本发明实施例的在缓存数据任务管理时当操作类型对应停电任务保存、主动上报条件策略配置时的主站请求帧数据域。
图7为本发明实施例的在缓存数据任务管理时从站正常应答帧格式。
图8为本发明实施例的在缓存数据任务管理时对应主站请求帧中的操作类型为清除所有缓存任务(00)时的从站正常应答帧的数据域。
图9为本发明实施例的在缓存数据任务管理时对应主站请求帧中的操作类型为缓存任务配置情况请求(01)时的从站正常应答帧的数据域。
图10为本发明实施例的在缓存数据任务管理时从站异常应答帧格式。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本实施例提供了一种基于通信层多数据项缓存任务的本地边缘计算和物联管理方法，令电表载波模块按照设定的周期，周期性地同电表进行交互，用以进行数据内容的本地边缘计算和数据管理；其中所述交互包括读数据与缓存数据任务管理。
在本实施例中，在读数据时，对原来的主站请求帧中的数据域进行扩展，扩展后的主站请求帧数据域从左至右依次包括通信层多数据项组合抄读标识符、本组任务抄读数据标识个数、数据预读缓存周期、第1个数据项数据标示至第n个数据项数据标示，以及包括分别设置在两个数据项数据标示之间的组合抄读数据块分隔符。
读数据时的主站请求帧格式如图2所示，其中，图2实现的功能为缓存表计数据操作，控制码C＝11H，数据域长度：L＝5*n+6(其中n为要抄读的数据项(块)标识个数)，组合抄读数据块分隔符为BB。
在本实施例中，在读数据时，对原来的从站正常应答帧中的数据域进行扩展，扩展后的从站正常应答帧数据域从左至右依次包括多数据项组合抄读标识符、本次响应的数据项、第一个数据项至第N个数据项，还包括分别设置在两个数据项之间的组合抄读数据块分隔符；每个数据项依次包括当前数据项长度、当前数据项标示以及当前数据项内容。
如图3所示，在读数据时，从站正常应答帧包括两种情况，无后续帧(即无事件需要上报)与有后续帧(即有事件需要上报)。
在本实施例中，在读数据时，将原来的从站异常应答帧中的数据域改为错误信息字。
在读数据时，从站异常应答帧如图4所示，其中控制码C＝D1H，数据域长度L＝01H。
在本实施例中，在缓存数据任务管理时，对原来的主站请求帧中的数据域进行扩展，扩展后的主站请求帧数据域从左至右依次包括通信层多数据项组合抄读标识符、操作类型以及操作内容；其中操作类型包括清除所有缓存任务、缓存任务配置情况请求、停电任务保存、主动上报条件策略配置以及保留；其中对应所述停电任务保存、主动上报条件策略配置的操作类型的操作内容包括：停电后缓存任务是否保存的任务组别、报文不一致是否主动上报的任务组别、对应数据标识越上限主动上报的任务组别、对应数据标识越下限主动上报的任务组别、越上限判断次数、越上限判断的数据标识、越上限判断阈值、越下限判断次数、越下限判断的数据标识、以及越下限判断阈值。
在缓存数据任务管理时，主站请求帧的格式如图5所示，改图示例所实现的功能为缓存表计数据任务管理，控制码C＝11H，数据域长度L根据操作类型定义。当操作类型对应停电任务保存、主动上报条件策略配置时的数据域如图6所示。
其中，“停电后缓存任务是否保存”的任务组别、“报文不一致是否主动上报”的任务组别、“对应数据标识越上限主动上报”的任务组别、“对应数据标识越下限主动上报”的任务组别按位表示对应任务组别配置是否保存或上报(即最多对应32组，对应任务组别置1时有效)，第1组对应最低位，第32组对应最高位。未配置的缓存任务组默认停电不保存、不进行报文一致性比对主动上报、不越限主动上报。
其中，停电后重新上电时，首轮次读取的数据不进行报文一致性比对，后续成功读取缓存数据且与上一次读取的内容不一致时才按要求进行主动上报。
其中，越限主动上报判断逻辑为：由合格范围变为越限时或由越限范围变为合格范围时。连续越限达到设定次数后，进行主动上报；电表载波模块对任务数据进行缓存过程中，判断对应数据标识的数据是否超限，超限的则将对应缓存任务的数据组进行主动上报。
其中，为防止由于频繁主动上报导致网络拥堵问题，电表载波模块对主动上报次数进行限制，一组任务24小时最多上报24次，超过该次数的自动暂停因缓存数据触发的主动上报行为。
其中，主动上报控制字为81H。
在本实施例中，在缓存数据任务管理时，对原来的从站正常应答帧中的数据域进行扩展，如图7所示，扩展后的从站正常应答帧的数据域包括以下几种情况：
当主站请求帧中的操作类型为清除所有缓存任务(00)时，数据域长度：L＝5，从站正常应答帧的数据域从左至右依次包括通信层多数据项组合抄读标识符与操作类型，该操作类型即为清楚所有缓存任务，如图8所示，
当主站请求帧中的操作类型为缓存任务配置情况请求(01)时，数据域长度：L＝n*3+6，从站正常应答帧的数据域从左至右依次包括通信层多数据项组合抄读标识符、操作类型、本模块支持的数据缓存任务组数、第1组任务抄读数据标识个数至第n组任务抄读数据标识个数，在每组任务抄读数据标识个数的后面还包括该组的数据预读缓存周期，如图9所示；
当主站请求帧中的操作类型为停电任务保存、主动上报条件策略配置(02)时，从站正常应答帧的数据域与主站请求帧中的数据域相同。
在本实施例中，在缓存数据任务管理时，将原来的从站异常应答帧中的数据域改为错误信息字。其中，控制码C＝D1H，数据域长度L＝01H，格式如图10所示。
特别的，为简化电能表程序处理，本实施例的协议不考虑分帧情况。当返回的数据域超过200字节或不支持该方式抄读时，电能表应采用异常应答，且不出现死机等工作异常情况。错误信息字ERR为“其他错误”，即01H。
特别的，“后续帧(有事件需要上报)返回组合抄读数据”格式仅适用于已经开启了后续帧主动上报且有事件需要上报时的情况。终端或主站在后续主动上报请求时应直接请求事件主动上报状态字，不再用组合抄读方式请求后续帧。
特别的，请求的部分数据项(块)不支持时(即表计回否认或超时时)应采用数据标识加空数据内容方式，即不支持的对应数据项(块)数据内容相应为空，数据长度Ln为4。全部数据项都不支持时，自动取消本组数据任务。首次读取时，由于通信模块尚未缓存相应数据，对应数据均为空，采用数据标识加空数据内容方式响应。下一次收到数据标识为EEEEEFNN的命令时，将缓存的数据项按请求顺序组合后返回主站(上一层通信设备)。
特别的，数据预读缓存功能掉电默认不保存，有配置相应组别停电保存的才保存任务，重新上电后，立即缓存数据。当收到本组缓存任务数据项个数为0时，通信层应停止本组任务的周期预读缓存数据操作。当收到的本组数据任务缓存周期或数据内容有更改，通信层应立即开始按新的任务参数进行数据缓存。
特别的，缓存数据周期刷新时，应采用全部读取完本组缓存任务的所有数据项后再一次性刷新本组数据内容方式。
特别的，当读取缓存数据过程中收到临时数据请求报文时，应暂停缓存数据读取，立即开始当前数据请求(因此为减少冲突，运用时预读缓存的分帧请求数据内容不宜过长)，临时数据请求停止后能继续完成剩余任务数据缓存。
特别的，请求的数据项(块)个数NN为BCD码格式，最大不超过20，通信层响应时间应能和上层通信设备配合。
特别的，数据预读缓存周期XXXX为十六进制，最高两位bit15、bit14表示单位，bit13～bit0表示周期数值。bit15、bit14为00代表分钟；01代表小时；10代表日；11代表秒。最小有效周期为15秒，为0分钟时只缓存一次。缓存任务组别NN为BIN格式，通信模块应至少支持4组(即数据标识分别为EEEEEF01，EEEEEF02，EEEEEF03，EEEEEF04)任务。
特别的，通信层应能支持地址为广播地址(999999999999)的多数据项组合抄读指令，收到后不应答，并立即开始数据预读处理流程。
较佳的，采用本实施例的技术方案，基于现有协议，为尽量减少***改动和电能表、终端等设备的开发工作量，提出以现有电表载波模块为硬件平台和不同设备属性的物联管理载体，实现基于通信层多数据项缓存任务的本地边缘计算和物联管理技术的概念。本实施例可以按相应任务组别(最多32组)设置“停电后缓存任务是否保存”的任务组别、“报文不一致是否主动上报”的任务组别、“对应数据标识越上限主动上报”的任务组别、“对应数据标识越下限主动上报”的任务组别。同时，本实施例可以根据需求对不同的组别设定相应的缓存周期对需要边缘计算处理的数据内容，按照设定的计算方式(报文不一致比对或越上/下限比对)，进行周期性的处理，极具灵活性。同时，当电能表载波模块按照设定方式进行本地计算，产生相应结果后，会以功能码81H的645报文主动上报至主站。本实施例利用多数据项组合抄读标识符鲜明的区分普通多数据项组合抄读和单一数据项抄读，有利于程序的编程及解读，不增加电能表及采集终端、主站等负担。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于通信层多数据项缓存任务的本地边缘计算和物联管理方法，其特征在于，令电表载波模块按照设定的周期，周期性地同电表进行交互，用以进行数据内容的本地边缘计算和数据管理；其中所述交互包括读数据与缓存数据任务管理；
在读数据时，对原来的主站请求帧中的数据域进行扩展，扩展后的主站请求帧数据域从左至右依次包括通信层多数据项组合抄读标识符、本组任务抄读数据标识个数、数据预读缓存周期、第1个数据项数据标示至第n个数据项数据标示，以及包括分别设置在两个数据项数据标示之间的组合抄读数据块分隔符；
在读数据时，对原来的从站正常应答帧中的数据域进行扩展，扩展后的从站正常应答帧数据域从左至右依次包括多数据项组合抄读标识符、本次响应的数据项、第一个数据项至第N个数据项，还包括分别设置在两个数据项之间的组合抄读数据块分隔符；每个数据项依次包括当前数据项长度、当前数据项标示以及当前数据项内容；
在缓存数据任务管理时，对原来的主站请求帧中的数据域进行扩展，扩展后的主站请求帧数据域从左至右依次包括通信层多数据项组合抄读标识符、操作类型以及操作内容；其中操作类型包括清除所有缓存任务、缓存任务配置情况请求、停电任务保存、主动上报条件策略配置以及保留；其中对应所述停电任务保存、主动上报条件策略配置的操作类型的操作内容包括：停电后缓存任务是否保存的任务组别、报文不一致是否主动上报的任务组别、对应数据标识越上限主动上报的任务组别、对应数据标识越下限主动上报的任务组别、越上限判断次数、越上限判断的数据标识、越上限判断阈值、越下限判断次数、越下限判断的数据标识、以及越下限判断阈值；
在缓存数据任务管理时，对原来的从站正常应答帧中的数据域进行扩展，扩展后的从站正常应答帧的数据域包括以下几种情况：
当主站请求帧中的操作类型为清除所有缓存任务时，从站正常应答帧的数据域从左至右依次包括通信层多数据项组合抄读标识符与操作类型，该操作类型即为清楚所有缓存任务；
当主站请求帧中的操作类型为缓存任务配置情况请求时，从站正常应答帧的数据域从左至右依次包括通信层多数据项组合抄读标识符、操作类型、本模块支持的数据缓存任务组数、第1组任务抄读数据标识个数至第n组任务抄读数据标识个数，在每组任务抄读数据标识个数的后面还包括该组的数据预读缓存周期；
当主站请求帧中的操作类型为停电任务保存、主动上报条件策略配置时，从站正常应答帧的数据域与主站请求帧中的数据域相同。
2.根据权利要求1所述的一种基于通信层多数据项缓存任务的本地边缘计算和物联管理方法，其特征在于，在读数据时，将原来的从站异常应答帧中的数据域改为错误信息字。
3.根据权利要求1所述的一种基于通信层多数据项缓存任务的本地边缘计算和物联管理方法，其特征在于，停电后重新上电时，首轮次读取的数据不进行报文一致性比对，后续成功读取缓存数据且与上一次读取的内容不一致时才按要求进行主动上报。
4.根据权利要求1所述的一种基于通信层多数据项缓存任务的本地边缘计算和物联管理方法，其特征在于，越限主动上报判断逻辑为：由合格范围变为越限时或由越限范围变为合格范围时；
连续越限达到设定次数后，进行主动上报；电表载波模块对任务数据进行缓存过程中，判断对应数据标识的数据是否超限，超限的则将对应缓存任务的数据组进行主动上报。
5.根据权利要求1所述的一种基于通信层多数据项缓存任务的本地边缘计算和物联管理方法，其特征在于，为防止由于频繁主动上报导致网络拥堵问题，电表载波模块对主动上报次数进行限制，一组任务24小时最多上报24次，超过该次数的自动暂停因缓存数据触发的主动上报行为。
6.根据权利要求1所述的一种基于通信层多数据项缓存任务的本地边缘计算和物联管理方法，其特征在于，在缓存数据任务管理时，将原来的从站异常应答帧中的数据域改为错误信息字。
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