CN115225429A - 一种基于服务隧道的电能表实时数据采集方法 - Google Patents

一种基于服务隧道的电能表实时数据采集方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于服务隧道的电能表实时数据采集方法，包括采集终端采集电能表数据；采集终端获得数据之后根据不同业务主站的订阅，按需将同一响应格式的数据通过服务隧道模式推送到前置代理服务器；所述前置代理服务器接收到数据后将数据进行存储，并通过解析所述采集终端发布的数据，得到相关数据的主题和有效信息；当业务主站发起请求获取数据时，代理端直接将数据发送给在线请求的业务客户端，并更新数据库。本发明所述方法通过采集终端和前置代理服务器之间的服务隧道，将采集终端收集的现场侧包含时空信息的数据存储到前置代理数据库中，当业务应用需要数据时可直接获取，无须和现场侧来回召测，确保数据的时效性。

Description

一种基于服务隧道的电能表实时数据采集方法
技术领域
本发明涉及实时数据采集技术领域，特别是一种基于服务隧道的电能表实时数据采集方法。
背景技术
当前计量采集***获取用户负荷数据时，一般是采用时间间隔为15min，一天24小时96个点的采集频率，定时向主站上报数据的方式。实际上主站或采集终端获取的是电能表的离线历史统计量数据，导致无法实时掌握用电状态。此外，由于645协议明确规定了不同数据项的格式，无法从中灵活配置以及提取采集数据项。原有主站(客户端)和采集/计量终端(服务器)之间采用轮询的数据采集方式，现场侧的数据上传到主站的时延会根据不同的轮询周期产生不同的时延，导致数据的时效性较差。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有的基于服务隧道的电能表实时数据采集方法中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明所要解决的问题在于如何提供一种基于服务隧道的电能表实时数据采集方法。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于服务隧道的电能表实时数据采集方法，其包括，采集终端采集电能表数据；采集终端获得数据之后根据不同业务主站的订阅，按需将同一响应格式的数据通过服务隧道模式推送到前置代理服务器；所述前置代理服务器接收到数据后将数据进行存储，并通过解析所述采集终端发布的数据，得到相关数据的主题和有效信息；当业务主站发起请求获取数据时，代理端直接将数据发送给在线请求的业务客户端，并更新数据库；业务主站获取现场实时数据之后进行数据处理，得到高质量数据。
作为本发明所述基于服务隧道的电能表实时数据采集方法的一种优选方案，其中：将数据通过服务隧道推送到前置代理服务器时，通过MQTT业务层进行传输。
作为本发明所述基于服务隧道的电能表实时数据采集方法的一种优选方案，其中：所述数据处理包括采集终端通过获取电能表时间和精准无线通信模块的基站时间，对比两者之间的差值，如果差值超出业务需求规定的范围，需要进行时间矫正。
作为本发明所述基于服务隧道的电能表实时数据采集方法的一种优选方案，其中：所述时间矫正包括如下步骤，计算电能表和采集终端之间的时间偏差d；如果d≥1s时，则利用网络时间，获取准确时间T0，对电能表进行校时处理；如果时间偏差值d<1s秒时，则无需时间同步。
作为本发明所述基于服务隧道的电能表实时数据采集方法的一种优选方案，其中：若采集终端在获取无线通信模块的时间时，超过1秒钟没有给出响应，则可利用本地时间作为电能表数据的时间标记；若响应时间不超过1秒钟，则时间有效可用，可作为校正时间的参考时间。
作为本发明所述基于服务隧道的电能表实时数据采集方法的一种优选方案，其中：采集终端利用网络时间下发准确时间的对时报文给电能表，进行时间同步；在校正过程中，采集终端等待几秒然后再次获取电能表时间进一步判断是否准确，如果准确则将正确时间数据发送给主站，主站经过解析后存入数据库。
作为本发明所述基于服务隧道的电能表实时数据采集方法的一种优选方案，其中：通过如下步骤计算时间偏差d，
计算报文从采集终端下发到电能表所需要的时间d1，
d1＝L1×N/V
式中，L1为下发的报文长度，N为每个字节映射到链路中的PDU编码长度，V为经过RS485总线的传输波特率；
计算电能表响应采集请求将数据发送给终端传输时延d2，
d2＝L2×N/V
式中，L2为电能表响应采集请求的报文长度；
计算电能表处理报文所需时间为d4，
d4＝d3-d2-d1
式中，采集终端发送和接收报文所需的总时间d3＝T2-T1，T1为采集终端发送的时刻，T2为采集终端接收报文的时刻；
计算电能表和采集终端之间的时间偏差为d，
d＝T3+d2-T2
式中，T3为将电能表时间报文数据解析出来，获取电能表数据时间。
作为本发明所述基于服务隧道的电能表实时数据采集方法的一种优选方案，其中：采集终端采集电能表数据时，针对不同的数据项采用不同的采集频度。
作为本发明所述基于服务隧道的电能表实时数据采集方法的一种优选方案，其中：所述采集频度至少包括1s、1min、5min、10min和15min的采集时间间隔。
作为本发明所述基于服务隧道的电能表实时数据采集方法的一种优选方案，其中：所述服务隧道模式为PUSH推送。
本发明有益效果为：通过采集终端和前置代理服务器之间的服务隧道，将采集终端收集的现场侧包含时空信息的数据存储到前置代理数据库中，当业务应用需要数据时可直接获取，无须和现场侧来回召测，确保数据的时效性，结合MQTT协议保证推送过程的可靠性，十分适用于精准负控、实时电价以及智能巡检等注重数据时效性的业务。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为实施例1中基于服务隧道的电能表实时数据采集方法的示意图。
图2为实施例1中基于服务隧道的电能表实时数据采集方法的数据推送服务示意图。
图3为实施例1中基于服务隧道的电能表实时数据采集方法的整体流程图。
图4为实施例1中基于服务隧道的电能表实时数据采集方法的时间校正过程示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1
参照图1～图4，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种基于服务隧道的电能表实时数据采集方法，基于服务隧道的电能表实时数据采集方法包括如下步骤：
S1、采集终端采集电能表数据；
S2、采集终端获得数据之后根据不同业务主站的订阅，按需将同一响应格式的数据通过服务隧道模式推送到前置代理服务器，实现数据的即走即发，保障数据的实时性；
S3、所述前置代理服务器接收到数据后将数据进行存储，并通过解析所述采集终端发布的数据，得到相关数据的主题和有效信息；
S4、当业务主站发起请求获取数据时，代理端直接将数据发送给在线请求的业务客户端，并更新数据库，这样业务主站可直接从前置代理处获得数据，提升了数据的时效性；
S5、业务主站获取现场实时数据之后进行数据处理，得到高质量数据。
在步骤S1中，采集终端可以设定不同的采集频度，如1s、1min、5min、10min和15min，快速的采集下挂的电能表数据。针对不同的数据项采用不同的采集频度，如正反向有功总电能采用1s采集一次的频度；瞬时三相电压、电流以及电网频率等数据可采用1min的采集时间间隔；采集频度为15min/次的数据项为正反向有功最大需量以及最大需量发生的时间数据；1天采集1次的数据项有电能表设备信息(版本号、厂商信息)、掉电次数和时间和电能表日期等。
在步骤S2中，将数据通过服务隧道推送到前置代理服务器时，通过MQTT业务层进行传输，MQTT协议通过代理服务器解耦了客户端和服务器一对一实时交互的绑定关系，实现应用和承载传输分离。当QoS为1时，可以保证消息至少送达一次。MQTT通过简单的ACK机制来保证QoS 1。发布者会发布消息，并等待接收者的PUBACK报文的应答，如果在规定的时间内没有收到PUBACK的应答，发布者会将消息的DUP置为1并重发消息。接收者接收到QoS为1的消息时应该回应PUBACK报文，接收者可能会多次接受同一个消息，无论DUP标志如何，接收者都会将收到的消息当作一个新的消息并发送PUBACK报文应答。
而所述服务隧道模式为PUSH推送，本实施例中结合主站对现场以及网络设备的实时故障监测，给出具体的PUSH模式的实现方案。假设网络中有一台数据采集终端设备，来获取被监测的设备状态的实时信息数据；有台服务器设备对外提供网络服务；有若干个主站业务客户端平台，通过图形界面实时监测设备的状态，给操作人员提供辅助决策的信息。此时，服务器至少提供“现场侧数据实时接收”服务和“实时数据推送”服务。实际接收服务被采集终端设备调用，服务器接收来自现场侧的告警和事件以及用电信息等数据；服务器的实时发送服务，用于向客户端推送实时数据。如图3所示。
当业务主站(客户端)需要获取实时现场数据时，利用网络服务的数据推送模式先访问服务器端的“通知发送网关”。网关在两者之间建立连接，当现场侧的数据采集终端设备采集到实时数据后，调用服务器的“实时数据接收”网络服务，将数据传送到服务器。
服务器接收到事件告警数据后，借助“网关”建立的C/S连接，向客户端发送一个通知，告知业务主站服务器已经接收到实时事件告警数据。客户端收到通知后，调用server的“实时数据发送”服务，获取服务器端推送的数据。
通过采用数据推送模式的数据采集过程保障了数据传输的时效性，对于精准负控、实时电价以及智能巡检等业务来说，高实时的数据是业务运行分析、执行过程的基础。推送数据模式利用客户端和服务器之间建立的长连接，服务方数据有更新会立即推送到客户端，提升主站分析决策时效性和准确性。
在步骤S5中，所述数据处理包括采集终端通过获取电能表时间和精准无线通信模块的基站时间，对比两者之间的差值，如果差值超出业务需求规定的范围，需要进行时间矫正。
如图4所示，时间矫正过程包括如下步骤，
(1)计算电能表和采集终端之间的时间偏差d；
(2)如果d≥1s时，则利用网络时间，获取准确时间T0，对电能表进行校时处理，T0为采集终端通过4G通信模块向基站获取的绝对时间；
(3)如果时间偏差值d<1s秒时，则无需时间同步。
(4)若采集终端在获取无线通信模块的时间时，超过1秒钟没有给出响应，则可利用本地时间作为电能表数据的时间标记；若响应时间不超过1秒钟，则时间有效可用，可作为校正时间的参考时间。
(5)采集终端利用网络时间下发准确时间的对时报文给电能表，进行时间同步；在校正过程中，采集终端等待几秒然后再次获取电能表时间进一步判断是否准确，如果准确则将正确时间数据发送给主站，主站经过解析后存入数据库。
其中，通过如下步骤计算时间偏差d，
计算报文从采集终端下发到电能表所需要的时间d1，
d1＝L1×N/V
式中，L1为下发的报文长度，N为每个字节映射到链路中的PDU编码长度，V为经过RS485总线的传输波特率(645协议给出一般电能表的通信波特率为2400bps)。
计算电能表响应采集请求将数据发送给终端传输时延d2，
d2＝L2×N/V
式中，L2为电能表响应采集请求的报文长度。
计算电能表处理报文所需时间为d4，
d4＝d3-d2-d1
式中，采集终端发送和接收报文所需的总时间d3＝T2-T1，T1为采集终端发送的时刻，T2为采集终端接收报文的时刻。
计算电能表和采集终端之间的时间偏差为d，
d＝T3+d2-T2
式中，T3为将电能表时间报文数据解析出来，获取电能表数据时间。
综上所述，本发明所述方法通过采集终端和前置代理服务器之间的服务隧道，将采集终端收集的现场侧包含时空信息的数据存储到前置代理数据库中，当业务应用需要数据时可直接获取，无须和现场侧来回召测，确保数据的时效性，结合MQTT协议保证推送过程的可靠性，十分适用于精准负控、实时电价以及智能巡检等注重数据时效性的业务。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种基于服务隧道的电能表实时数据采集方法，其特征在于：包括，
采集终端采集电能表数据；
采集终端获得数据之后根据不同业务主站的订阅，按需将同一响应格式的数据通过服务隧道模式推送到前置代理服务器；
所述前置代理服务器接收到数据后将数据进行存储，并通过解析所述采集终端发布的数据，得到相关数据的主题和有效信息；
当业务主站发起请求获取数据时，代理端直接将数据发送给在线请求的业务客户端，并更新数据库；
业务主站获取现场实时数据之后进行数据处理，得到高质量数据。
2.如权利要求1所述的基于服务隧道的电能表实时数据采集方法，其特征在于：将数据通过服务隧道推送到前置代理服务器时，通过MQTT业务层进行传输。
3.如权利要求1或2所述的基于服务隧道的电能表实时数据采集方法，其特征在于：所述数据处理包括采集终端通过获取电能表时间和精准无线通信模块的基站时间，对比两者之间的差值，如果差值超出业务需求规定的范围，需要进行时间矫正。
4.如权利要求3所述的基于服务隧道的电能表实时数据采集方法，其特征在于：所述时间矫正包括如下步骤，
计算电能表和采集终端之间的时间偏差d；
如果d≥1s时，则利用网络时间，获取准确时间T0，对电能表进行校时处理；
如果时间偏差值d<1s秒时，则无需时间同步。
5.如权利要求4所述的基于服务隧道的电能表实时数据采集方法，其特征在于：若采集终端在获取无线通信模块的时间时，超过1秒钟没有给出响应，则可利用本地时间作为电能表数据的时间标记；若响应时间不超过1秒钟，则时间有效可用，可作为校正时间的参考时间。
6.如权利要求5所述的基于服务隧道的电能表实时数据采集方法，其特征在于：采集终端利用网络时间下发准确时间的对时报文给电能表，进行时间同步；在校正过程中，采集终端等待几秒然后再次获取电能表时间进一步判断是否准确，如果准确则将正确时间数据发送给主站，主站经过解析后存入数据库。
7.如权利要求4～6任一所述的基于服务隧道的电能表实时数据采集方法，其特征在于：通过如下步骤计算时间偏差d，
计算报文从采集终端下发到电能表所需要的时间d1，
d1＝L1×N/V
式中，L1为下发的报文长度，N为每个字节映射到链路中的PDU编码长度，V为经过RS485总线的传输波特率；
计算电能表响应采集请求将数据发送给终端传输时延d2，
d2＝L2×N/V
式中，L2为电能表响应采集请求的报文长度；
计算电能表处理报文所需时间为d4，
d4＝d3-d2-d1
式中，采集终端发送和接收报文所需的总时间d3＝T2-T1，T1为采集终端发送的时刻，T2为采集终端接收报文的时刻；
计算电能表和采集终端之间的时间偏差为d，
d＝T3+d2-T2
式中，T3为将电能表时间报文数据解析出来，获取电能表数据时间。
8.如权利要求7所述的基于服务隧道的电能表实时数据采集方法，其特征在于：采集终端采集电能表数据时，针对不同的数据项采用不同的采集频度。
9.如权利要求8所述的基于服务隧道的电能表实时数据采集方法，其特征在于：所述采集频度至少包括1s、1min、5min、10min和15min的采集时间间隔。
10.如权利要求1、8和9任一所述的基于服务隧道的电能表实时数据采集方法，其特征在于：所述服务隧道模式为PUSH推送。
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