CN113423082A - 一种高效采集ami***终端数据的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高效采集AMI***终端数据的方法,涉及AMI***技术领域。该种高效采集AMI***终端数据的方法,包括以下具体内容:第一阶段:Push模式:包括3G、G3‑PLC和RS485三种通讯方式,具体内容如下:a)3G:实时上报月结数据、日结数据、负荷曲线数据和部分事件给HES,由于3G是蜂窝网络技术,通讯效果非常好,极少情况失效;b)G3‑PLC:实时上报月结数据、日结数据、负荷曲线数据和部分事件给集中器/网关,集中器/网关转发上报数据给HES,并且暂存一段时间电表上报的数据。通过在不同的数据采集时段和场景下,利用不同的通讯技术和通讯协议进行数据采集,定义***中各单元在各阶段应该如何互相配合,大大的提高了数据采集的完整率和实时率。
Description
技术领域
本发明涉及AMI***技术领域,具体为一种高效采集AMI***终端数据的方法。
背景技术
AMI***的数据采集完整率一直是评价整个***是优劣的关键KPI指标,随着智能电表的普及,电力局已经不再满足于一个月只抄读一个月结算电能数据用来结算,越来越多的要求抄读每日00:00的日冻结数据、15分钟负荷曲线数据、电表事件。并且要求这些数据能够实时的或者准实时的抄读到***中。这些新的需求,推动了整个行业智能电表的发展,各种通讯技术应用到了智能电表行业,但是数据抄读100%完整率和实时率一直是个行业难题,无法得到很好的解决。
15分钟曲线数据电力局官方要求24小时99.5%,但是如何能够实现这个指标,目前行业内厂家能达到500终端15分钟曲线数据99.5%的完整率的寥寥无几,而且这是在24小时内不限次数的抄读的条件下完成的,是无法保证实时性的,目前影响AMI***的数据采集完整率达到100%的主要因素如下:
1、15分钟负荷曲线,数据量很大,按照每个台区普遍有500块表的情况下,一天24小时的时间内,集中器在9600波特率之下,很难通过Pull抄读方式(请求+应答双程)来抄读完全天的数据,因为导致时间不够;
2、G3-PLC或者RF相关技术也无法保证100%能通上;
3、由于抄读效率低,导致数据采集的实时性较差。
由此可以看出,预达到实时的负荷曲线数据采集100%难度较大,为此,我们研发出了新的一种高效采集AMI***终端数据的方法。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足,本发明提供了一种高效采集AMI***终端数据的方法,解决了目前行业内厂家设计的AMI***的数据采集完整率无法达到100%,抄读效率低,导致数据采集的实时性较的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:一种高效采集AMI***终端数据的方法,包括以下具体内容:
第一阶段:Push模式
Push是DLMS/COSEM标准协议中的内容,该种数据上报的方式的好处是,数据可以更加实时的上报到主站,这种实时性大大提高了用户体验,降低了数据采集的复杂性,最大限度的避免数据补采的发生,在这个阶段,大约99%以上的数据将通过push实时上报的,Push主要在0-24小时这段时间发生。
Push模式包括3G、G3-PLC和RS485三种通讯方式,具体内容如下:
a)3G:实时上报月结数据、日结数据、负荷曲线数据和部分事件给HES,由于3G是蜂窝网络技术,通讯效果非常好,极少情况失效;
b)G3-PLC:实时上报月结数据、日结数据、负荷曲线数据和部分事件给集中器/网关,集中器/网关转发上报数据给HES,并且暂存一段时间电表上报的数据;
c)RS485:电表的月结数据、日结数据、负荷曲线数据是通过集中器定时进行采集然后push到HES,事件是采用跟随上报方式(采用跟随上报方式是为了避免数据通讯在RS485上互相冲撞,当集中器通过HDLC通讯协议的MAC地址和某一块电表进行通讯时,其他电表是不能应答的,那么这时该电表的事件会先上报给集中器然后才是电能数据,该种事件上报的方式不是能实时,但相较集中器定期查询方式要更加实时)。
电表周期性的冻结并保存电能数据(月结、日结、负荷曲线、事件)到EEPROM&Flash中,例如,负荷曲线数据(8通道15分钟间隔)可以保存45天。电表是第一级历史数据缓存,这样集中器和HES可以进行数据补采。集中器可以将采集到的电表数据保存在Flash中(存储时间长短依据集中器Flash大小),集中器是第二级历史数据缓存,HES可以直接从集中器中抄读电表的历史数据,而不必直接抄读电表中的数据。这三个阶段,每一个阶段都在特定时间段进行数据完整率分析,只对缺失的数据进行数据补采,从而保证避免重复读取相同的电表数据,避免重复消耗蜂窝网络通讯流量,降低了成本,同时可以有效的降低带宽的压力。
在电表数据主动Push数据的情况下,为了避免同时造成网络拥堵的发生,数据上报时刻采用随机时间窗口来避免拥堵情况(比如全城停电,所有电表要上报“掉电”事件,电表采用错峰算法,随机上报,就不会造成网络拥堵)的发生,从而避免带宽耗尽。如果电表Push数据失败,电表将会等待一段时间,另择时机再次上报数据,直到成功,这种机制极大地保证了数据的完整性。
电表错峰算法,随机上报定义:
T0:电表负荷曲线数据冻结时刻,比如:00:00,00:15,,,01:00,,,02:45,,,
Twin:上报时间窗口(0<Twin<X秒,例如:X=900秒)
Random(0~1):0~1之间的随机小数,例如:0.1,0.01,0.99,0.0678,……
N:上报次数(若上报失败则重新上报)
Tpush:随机上报时刻
Tpush=T0+Twin*(N-1)+Twin*Random(0~1)
第二阶段:集中器补采数据
第一阶段电表数据上报给集中器后,集中器会先将这些上报的数据进行保存然后push到HES,这些数据能够保存的天数依赖于集中器flash存储的大小;集中器对其所管理的电表数据进行完整率分析,时间范围是前24*1小时->24*7小时这段时间的数据,数据如果不完整,则开始进行深度分析,得出缺失数据的时间点+表号+数据类型,并且生成一个数据补采任务到数据采集队列中去,当这些采集任务执行后,采集到的数据将被再次Push到HES***中,Push的时候采用随机窗口择机上报机制,避免网络造成拥塞,在这个阶段,大约1%的数据将通过集中器补采然后上报给HES。
第三阶段:HES补采数据
HES内部分析任务运行,分析24小时*7->24小时*15这段时间的数据缺失情况,如果发现有数据缺失,则生成一条数据补采任务到HES的任务采集模块,这个任务缺省重试三次,在该阶段,大约1%的数据将通过HES进行补采。
优选的,所述Push模式中G3-PLC通讯方式保存时间长短需根据集中器内部存储的容量来确定。
优选的,所述集中器Flash存储可存储负荷曲线天数的计算方法如下:
假设集中器Flash存储大小为128MBytes,集中器使用SQLite数据库存储负荷曲线数据,假设电表的每个冻结时间点的负荷曲线占用Flash 100个Bytes,负荷曲线周期是15分钟,则一天会有96个负荷曲线数据点,如果集中器管理500个电表,则可以计算出集中器最大可以存储的负荷曲线的天数为:128000000/500/100/96=约27天。
优选的,所述集中器判断数据不完整的算法如下:
集中器使用SQLite数据库存储电表电能数据,若电表的负荷曲线周期为15分钟,则每个电表每天应该有96条负荷曲线数据,集中器首先用SQL语句Count(*)计算出一天的数据个数,判断是否等于96,若<96则表明数据不全,则进一步触发深度数据分析过程:查询所有已有数据的冻结时间,找出缺失数据的冻结时间点,若存在缺失数据的冻结时间点,则生成一条补采这个电表这个冻结时间点负荷曲线数据的采集任务到集中器的SQLite数据库的采集任务表中。
优选的,所述HES补采数据阶段中任务缺省重试次数可以根据需要进行配置。
电表在经历了以上三种数据采集方式,仍然有数据缺失时,通常该电表可能存在故障或损坏,需要进行维修。
(三)有益效果
本发明提供了一种高效采集AMI***终端数据的方法。具备以下有益效果:
1、该一种高效采集AMI***终端数据的方法,通过在不同的数据采集时段和场景下,利用不同的通讯技术和通讯协议进行数据采集,定义***中各单元(HES、集中器、通讯网络、电表)在各阶段应该如何互相配合,可以大大的提高数据采集的完整率和实时率,解决了行业中长期存在的难题。
2、该一种高效采集AMI***终端数据的方法,通过采用科学、***性的数据采集方法,大大提升了AMI***的整体价值,同时可以达到电力局要求的100%数据完整率和实时性的需求,从而使其整体的效率大大提高。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例:
本发明实施例提供一种高效采集AMI***终端数据的方法,包括以下具体内容:
第一阶段:Push模式
Push是DLMS/COSEM标准协议中的内容,该种数据上报的方式的好处是,数据可以更加实时的上报到主站,这种实时性大大提高了用户体验,降低了数据采集的复杂性,最大限度的避免数据补采的发生,在这个阶段,大约99%以上的数据将通过push实时上报的,Push主要在0-24小时这段时间发生。
Push模式包括3G、G3-PLC和RS485三种通讯方式,具体内容如下:
a)3G:实时上报月结数据、日结数据、负荷曲线数据和部分事件给HES,由于3G是蜂窝网络技术,通讯效果非常好,极少情况失效;
b)G3-PLC:实时上报月结数据、日结数据、负荷曲线数据和部分事件给集中器/网关,集中器/网关转发上报数据给HES,并且暂存一段时间电表上报的数据;Push模式中G3-PLC通讯方式保存时间长短需根据集中器内部存储的容量来确定;
c)RS485:电表的月结数据、日结数据、负荷曲线数据是通过集中器定时进行采集然后push到HES,事件是采用跟随上报方式(采用跟随上报方式是为了避免数据通讯在RS485上互相冲撞,当集中器通过HDLC通讯协议的MAC地址和某一块电表进行通讯时,其他电表是不能应答的,那么这时该电表的事件会先上报给集中器然后才是电能数据,该种事件上报的方式不是能实时,但是比起集中器定期查询方式要实时更多)。
集中器Flash存储可存储负荷曲线天数的计算方法如下:
假设集中器Flash存储大小为128MBytes,集中器使用SQLite数据库存储负荷曲线数据,假设电表的每个冻结时间点的负荷曲线占用Flash 100个Bytes,负荷曲线周期是15分钟,则一天会有96个负荷曲线数据点,如果集中器管理500个电表,则可以计算出集中器最大可以存储的负荷曲线的天数为:128000000/500/100/96=约27天。
电表周期性的冻结并保存电能数据(月结、日结、负荷曲线、事件)到EEPROM&Flash中,例如,负荷曲线数据(8通道15分钟间隔)可以保存45天。电表是第一级历史数据缓存,这样集中器和HES可以进行数据补采。集中器可以将采集到的电表数据保存在Flash中(存储时间长短依据集中器Flash大小),集中器是第二级历史数据缓存,HES可以直接从集中器中抄读电表的历史数据,而不必直接抄读电表中的数据。这三个阶段,每一个阶段都在特定时间段进行数据完整率分析,只对缺失的数据进行数据补采,从而保证避免重复读取相同的电表数据,避免重复消耗蜂窝网络通讯流量,降低了成本,同时可以有效的降低带宽的压力。
在电表数据主动Push数据的情况下,为了避免同时造成网络拥堵的发生,数据上报时刻采用随机时间窗口来避免拥堵情况(比如全城停电,所有电表要上报“掉电”事件,电表采用错峰算法,随机上报,就不会造成网络拥堵)的发生,从而避免带宽耗尽。如果电表Push数据失败,电表将会等待一段时间,另择时机再次上报数据,直到成功,这种机制极大地保证了数据的完整性。
电表错峰算法,随机上报定义:
T0:电表负荷曲线数据冻结时刻,比如:00:00,00:15,,,01:00,,,02:45,,,
Twin:上报时间窗口(0<Twin<X秒,例如:X=900秒)
Random(0~1):0~1之间的随机小数,例如:0.1,0.01,0.99,0.0678,……
N:上报次数(若上报失败则重新上报)
Tpush:随机上报时刻
Tpush=T0+Twin*(N-1)+Twin*Random(0~1)
第二阶段:集中器补采数据
第一阶段电表数据上报给集中器后,集中器会先将这些上报的数据进行保存然后push到HES,这些数据能够保存的天数依赖于集中器flash存储的大小;集中器对其所管理的电表数据进行完整率分析,时间范围是前24*1小时->24*7小时这段时间的数据,数据如果不完整,则开始进行深度分析,得出缺失数据的时间点+表号+数据类型,并且生成一个数据补采任务到数据采集队列中去,当这些采集任务执行后,采集到的数据将被再次Push到HES***中,Push的时候采用随机窗口择机上报机制,避免网络造成拥塞,在这个阶段,大约1%的数据将通过集中器补采然后上报给HES。
集中器判断数据不完整的算法如下:
集中器使用SQLite数据库存储电表电能数据,若电表的负荷曲线周期为15分钟,则每个电表每天应该有96条负荷曲线数据,集中器首先用SQL语句Count(*)计算出一天的数据个数,判断是否等于96,若<96则表明数据不全,则进一步触发深度数据分析过程:查询所有已有数据的冻结时间,找出缺失数据的冻结时间点,若存在缺失数据的冻结时间点,则生成一条补采这个电表这个冻结时间点负荷曲线数据的采集任务到集中器的SQLite数据库的采集任务表中。
第三阶段:HES补采数据
HES内部分析任务运行,分析24小时*7->24小时*15这段时间的数据缺失情况,如果发现有数据缺失,则生成一条数据补采任务到HES的任务采集模块,这个任务缺省重试三次,在该阶段,大约1%的数据将通过HES进行补采,HES补采数据阶段中任务缺省重试次数可以根据需要进行配置。
电表在经历了以上三种数据采集方式,仍然有数据缺失时,通常该电表可能存在故障或损坏,需要进行维修。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种高效采集AMI***终端数据的方法,其特征在于:包括以下具体内容:
第一阶段:Push模式
包括3G、G3-PLC和RS485三种通讯方式,具体内容如下:
a)3G:实时上报月结数据、日结数据、负荷曲线数据和部分事件给HES,由于3G是蜂窝网络技术,通讯效果非常好,极少情况失效;
b)G3-PLC:实时上报月结数据、日结数据、负荷曲线数据和部分事件给集中器/网关,集中器/网关转发上报数据给HES,并且暂存一段时间电表上报的数据;
c)RS485:电表的月结数据、日结数据、负荷曲线数据是通过集中器定时进行采集然后push到HES,事件是采用跟随上报方式。
第二阶段:集中器补采数据
第一阶段电表数据上报给集中器后,集中器会先将这些上报的数据进行保存然后push到HES;集中器对其所管理的电表数据进行完整率分析,时间范围是前24*1小时->24*7小时这段时间的数据,数据如果不完整,则开始进行深度分析,得出缺失数据的时间点+表号+数据类型,并且生成一个数据补采任务到数据采集队列中去,当这些采集任务执行后,采集到的数据将被再次Push到HES***中,Push的时候采用随机窗口择机上报机制,避免网络造成拥塞。
第三阶段:HES补采数据
HES内部分析任务运行,分析24小时*7->24小时*15这段时间的数据缺失情况,如果发现有数据缺失,则生成一条数据补采任务到HES的任务采集模块,这个任务缺省重试三次。
2.根据权利要求1所述的一种高效采集AMI***终端数据的方法,其特征在于:所述Push模式中G3-PLC通讯方式保存时间长短需根据集中器内部存储的容量来确定。
3.根据权利要求2所述的一种高效采集AMI***终端数据的方法,其特征在于,所述集中器Flash存储可存储负荷曲线天数的计算方法如下:
假设集中器Flash存储大小为128MBytes,集中器使用SQLite数据库存储负荷曲线数据,假设电表的每个冻结时间点的负荷曲线占用Flash 100个Bytes,负荷曲线周期是15分钟,则一天会有96个负荷曲线数据点,如果集中器管理500个电表,则可以计算出集中器最大可以存储的负荷曲线的天数为:128000000/500/100/96=约27天。
4.根据权利要求1所述的一种高效采集AMI***终端数据的方法,其特征在于:所述集中器判断数据不完整的算法如下:
集中器使用SQLite数据库存储电表电能数据,若电表的负荷曲线周期为15分钟,则每个电表每天应该有96条负荷曲线数据,集中器首先用SQL语句Count(*)计算出一天的数据个数,判断是否等于96,若<96则表明数据不全,则进一步触发深度数据分析过程:查询所有已有数据的冻结时间,找出缺失数据的冻结时间点,若存在缺失数据的冻结时间点,则生成一条补采这个电表这个冻结时间点负荷曲线数据的采集任务到集中器的SQLite数据库的采集任务表中。
5.根据权利要求1所述的一种高效采集AMI***终端数据的方法,其特征在于:所述HES补采数据阶段中任务缺省重试次数可以根据需要进行配置。
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