CN117977815B - 一种带用电预测功能的电能计量采集*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带用电预测功能的电能计量采集***，属于电能计量采集技术领域，包括第一采集终端，第一采集终端通过网络连接到***中，第一采集终端把自身虚拟为多个逻辑设备，虚拟逻辑设备包括设备类型和设备序号，同一种虚拟逻辑设备的设备类型相同，设备类型在第一采集终端设备树中，每个设备树下的设备类型作为根节点，设备序号作为当前设备类型根节点的叶子节点，并且当前设备类型树下的设备序号是唯一的，能够通过第一采集终端对用电信息进行采集，通过建立用电预测模型对用电量进行预测，便于了解用电情况。
Description
技术领域
本发明涉及电能计量采集技术领域，特别涉及一种带用电预测功能的电能计量采集***。
背景技术
电力***正向智能化、网络化发展转型。在这个过程中，传统的电能计量设备无法满足日益增长的数据分析和能源管理需求，为了优化电力资源的分配和使用，提高能源效率，需要一种高度智能化的电能计量采集***。这种***不仅能实时监测和记录电能消耗数据，还能基于历史数据和算法预测未来的用电需求，从而为用户和电力公司提供更精准的能源分配和节能减排策略，实现更高效的能源管理和成本节约。
如公开号为CN115441888A的发明专利申请公开了电能采集终端用无源外置通讯装置、电能采集***和方法，该发明包括外置单元安装在天线附近，进行数字信号和射频信号转换；内置单元与电能采集终端连接替代远程通讯模块，实现数据传输完整性，但是该发明并不能够对采集的用电信息进行预测，并且传输效率差。
发明内容
针对上述技术问题，本发明公开了一种带用电预测功能的电能计量采集***，包括第一采集终端，第一采集终端通过网络连接到***中，第一采集终端把自身虚拟为多个逻辑设备，虚拟逻辑设备包括设备类型和设备序号，同一种虚拟逻辑设备的设备类型相同，设备类型在第一采集终端设备树中，每个设备树下的设备类型作为根节点，设备序号作为当前设备类型根节点的叶子节点，并且当前设备类型树下的设备序号是唯一的。
进一步的，需要建立用电预测模型，建模步骤包括，步骤S1，第一采集终端上电启动后检查网络连接状态，当网络连接正常时，将第一采集终端的设备编码及虚拟逻辑设备的计数变量设备信息帧上传至***，所述的唯一编码为第一采集终端的MAC值的HASH值前12位拼接设备的数字编号，数字编号由“0000”开始编码。
步骤S2，***保存当前时间的第一采集终端的虚拟逻辑设备的改变计数变量，***发送校时指令，同步第一采集终端与***时间。
步骤S3，***发送读取虚拟逻辑设备指令，第一采集终端传输包括虚拟逻辑设备的子设备信息，子设备信息由设备类型和设备编码构成虚拟逻辑设备的唯一编码；每个虚拟逻辑设备包括产生编号的计数变量值，将计数变量值存入***数据库中。
步骤S4，根据每个虚拟逻辑设备下的计数变量值的历史数据，构建第一预测模型，第一预测模型的编号采用虚拟逻辑设备的唯一编码。
步骤S5，对多个第一采集终端下的多个虚拟逻辑设备都建立第一预测模型，将多个第一预测模型进行增强训练，得到第二预测模型。
进一步的，建立第一预测模型的步骤包括，步骤S101，对采集的计数变量值进行数据清晰和标准化处理，计数变量值包括描述用电信息变量和时间戳。
步骤S102，将时间戳根据设定颗粒度进行分解具体的时间特征，设定颗粒度包括年、月、日、时、分、周。
步骤S103，对设定颗粒度的数值数据的历史数据进行第一预测模型，并选择当前第一采集终端不同时段的计数变量值作为测试集进行模型验证，采集的历史数据进行不断训练调优。
进一步的，第一采集终端在数据交互时采用重连机制，所述的重连机制包括，第一重连机制，第一采集终端与***之间构成一发一回机制，当第一采集终端在应用层超过了未响应答复次数，则重新发起连接***指令，所述的答复次数通过提前预置数值；当第一接收终端接收到答复时，答复次数清零，重新开始计数。
第二重连机制，第一采集终端通过主动查询数据链路层连接，如果发现已经断开，则重连***。
第三重连机制，在预设的时间内没有接收到***的任何消息，则重连***。
第四重连机制，在第一采集终端发送数据帧时，产生任何底层错误信息，则重连***。
进一步的，所述的信息帧包括，终端设备信息帧、读取子设备信息帧、校时帧、周期上报帧、消息帧、报警帧、参数设置帧。
终端设备信息帧：包含终端信息的基本信息：唯一编码，厂家类型，固件版本，连接方式。
读取子设备信息帧：用于***主动读取终端的所有设备的虚拟逻辑设备的信息。
校时帧：用于同步***和第一采集终端的时间。
周期上报帧：第一采集终端按约定的时间对采集终端的虚拟逻辑设备的数据进行上报到***。
消息帧：用于第一采集终端连接后，第一次上报***设置参数的信息和当前值，虚拟逻辑设备上线状态，报警状态解除。
报警帧：用于上报虚拟逻辑设备下线状态，警报报警信息的上报。
参数设置帧：用于配置终端设备连接参数。
进一步的，所述的***包括设备维护层，所述的设备维护层用于维护第一采集终端的设备树的建立和虚拟逻辑设备的信息维护，查看设备树结构和子设备的在线状态、当前周期数据和历史数据；***项目层，所述的***项目层基于设备维护层建立可管理的***项目，用于管理设备维护层的数据、对子设备树的数据调用。
进一步的，设备维护层通过下发远程调试信息使指令能够给第一采集终端，第一采集终端开启一个socket连接到设备维护层的调试信息端口服务器。
进一步的，第一采集终端可以虚拟的逻辑设备包括，单相虚拟电表、三相虚拟电表、虚拟终端、虚拟网关；每个虚拟设备的设备类型在整个***内唯一，序号在单个采集终端内唯一。
进一步的，第一采集终端包括多路三相计量模块，当第一采集终端的虚拟逻辑设备类型映射为单相虚拟电表，那么每个三相计量模块可以配置为三个单相虚拟电表；当第一采集终端的虚拟逻辑设备类型映射为三相虚拟电表，每个三相计量模块配置为单个三相虚拟电表。
进一步的，第一采集终端还包括线路板采集单元、温度环境采集单元、烟感采集单元。
进一步的，第一采集终端还包括两路通讯接口，第一通讯接口用于本地数据和设备参数的读取，第二通讯接口用于调试信息和/或网关接口；第二通讯接口的配置信息通过第一路通讯接口配置。
进一步的，第一采集终端在设定时间重新连接，当产生重新连接指令时，触发该第一采集终端在***中的状态信息，用于更新***中第一采集终端的维护信息。
进一步的，所述设定时间为，将24小时进行n等分，按照第一采集终端的唯一编码进行升序排列，且对第一采集终端进行n等分，每个等分数量的第一采集终端映射到n等分的时间内，在对应的时间内进行重新连接。
进一步的，重新连接前判定周期上报数据，若没有完成，等待当前周期上报的数据完成再重新连接。
本发明与现有技术相比的有益效果是：（1）本发明能够通过第一采集终端对用电信息进行采集，通过建立用电预测模型对用电量进行预测，便于了解用电情况；（2）本发明对第一采集终端实现了重连机制，能够有效的减少数据丢失、设备长时间未响应的情况，保证数据交互的可恢复性；（3）通过对***分层，便于对***中接入的采集设备的管理，方便设备的调试。
附图说明
图1为本发明建立用电预测模型的一个示例性步骤。
图2为本发明建立第一预测模型的一个示例性步骤。
具体实施方式
实施例：本实施例中通过第一采集终端对用电信息进行采集，第一采集终端通过网络连接到***中，第一采集终端把自身虚拟为多个逻辑设备，虚拟逻辑设备包括设备类型和设备序号，同一种虚拟逻辑设备的设备类型相同，设备类型在第一采集终端设备树中，每个设备树下的设备类型作为根节点，设备序号作为当前设备类型根节点的叶子节点，并且当前设备类型树下的设备序号是唯一的。
本实施例的用电预测功能通过需要建立用电预测模型，如图1所示，建模步骤包括，
步骤S1，第一采集终端上电启动后检查网络连接状态，当网络连接正常时，将第一采集终端的设备编码及虚拟逻辑设备的计数变量设备信息帧上传至***，唯一编码为第一采集终端的MAC值的HASH值前12位拼接设备的数字编号，数字编号由“0000”开始编码。
步骤S2，***保存当前时间的第一采集终端的虚拟逻辑设备的改变计数变量，***发送校时指令，同步第一采集终端与***时间。
步骤S3，***发送读取虚拟逻辑设备指令，第一采集终端传输包括虚拟逻辑设备的子设备信息，子设备信息由设备类型和设备编码构成虚拟逻辑设备的唯一编码；每个虚拟逻辑设备包括产生编号的计数变量值，将计数变量值存入***数据库中。
步骤S4，根据每个虚拟逻辑设备下的计数变量值的历史数据，构建第一预测模型，第一预测模型的编号采用虚拟逻辑设备的唯一编码。
步骤S5，对多个第一采集终端下的多个虚拟逻辑设备都建立第一预测模型，将多个第一预测模型进行增强训练，得到第二预测模型。
上述步骤中的第一预测模型为单个第一采集终端上建立的预测模型，如图2所示，建立第一预测模型的步骤包括，
步骤S101，对采集的计数变量值进行数据清晰和标准化处理，计数变量值包括描述用电信息变量和时间戳。
步骤S102，将时间戳根据设定颗粒度进行分解具体的时间特征，设定颗粒度包括年、月、日、时、分、周。
步骤S103，对设定颗粒度的数值数据的历史数据进行第一预测模型，并选择当前第一采集终端不同时段的计数变量值作为测试集进行模型验证，采集的历史数据进行不断训练调优。
为了保证数据交互的可恢复性，第一采集终端在数据交互时采用重连机制，重连机制包括，第一重连机制，第一采集终端与***之间构成一发一回机制，当第一采集终端在应用层超过了未响应答复次数，则重新发起连接***指令，答复次数通过提前预置数值；当第一接收终端接收到答复时，答复次数清零，重新开始计数。
第二重连机制，第一采集终端通过主动查询数据链路层连接，如果发现已经断开，则重连***。
第三重连机制，在预设的时间内没有接收到***的任何消息，则重连***。
第四重连机制，在第一采集终端发送数据帧时，产生任何底层错误信息，则重连***。
信息帧包括，终端设备信息帧、读取子设备信息帧、校时帧、周期上报帧、消息帧、报警帧、参数设置帧。
终端设备信息帧：包含终端信息的基本信息：唯一编码，厂家类型，固件版本，连接方式。
读取子设备信息帧：用于***主动读取终端的所有设备的虚拟逻辑设备的信息。
校时帧：用于同步***和第一采集终端的时间。
周期上报帧：第一采集终端按约定的时间对采集终端的虚拟逻辑设备的数据进行上报到***。
消息帧：用于第一采集终端连接后，第一次上报***设置参数的信息和当前值，虚拟逻辑设备上线状态，报警状态解除。
报警帧：用于上报虚拟逻辑设备下线状态，警报报警信息的上报。
参数设置帧：用于配置终端设备连接参数。
本实施例中，为了便于维护设备的信息管理，将***分为设备维护层和***项目层。设备维护层用于维护第一采集终端的设备树的建立和虚拟逻辑设备的信息维护，查看设备树结构和子设备的在线状态、当前周期数据和历史数据；***项目层基于设备维护层建立可管理的***项目，用于管理设备维护层的数据、对子设备树的数据调用。
设备维护层，通过下发远程调试信息，使指令能够给第一采集终端，第一采集终端开启一个socket连接到设备维护层的调试信息端口服务器。
第一采集终端可以虚拟的逻辑设备包括，单相虚拟电表、三相虚拟电表、虚拟终端、虚拟网关；每个虚拟设备的设备类型在整个***内唯一，序号在单个采集终端内唯一。
第一采集终端包括多路三相计量模块，当第一采集终端的虚拟逻辑设备类型映射为单相虚拟电表，那么每个三相计量模块可以配置为三个单相虚拟电表；当第一采集终端的虚拟逻辑设备类型映射为三相虚拟电表，每个三相计量模块配置为单个三相虚拟电表。
第一采集终端还包括线路板采集单元、温度环境采集单元、烟感采集单元。
第一采集终端还包括两路通讯接口，第一通讯接口用于本地数据和设备参数的读取，第二通讯接口用于调试信息和/或网关接口；第二通讯接口的配置信息通过第一路通讯接口配置。
上述通讯接口可以设置为RS485接口或无线网络。
第一采集终端在设定时间重新连接，当产生重新连接指令时，触发该第一采集终端在***中的状态信息，用于更新***中第一采集终端的维护信息。
所述设定时间为，将24小时进行n等分，按照第一采集终端的唯一编码进行升序排列，且对第一采集终端进行n等分，每个等分数量的第一采集终端映射到n等分的时间内，在对应的时间内进行重新连接。
重新连接前判定周期上报数据，若没有完成，等待当前周期上报的数据完成再重新连接。
Claims (6)
1.一种带用电预测功能的电能计量采集***，包括第一采集终端，其特征在于：第一采集终端通过网络连接到***中，第一采集终端把自身虚拟为多个逻辑设备，虚拟逻辑设备包括设备类型和设备序号，同一种虚拟逻辑设备的设备类型相同，设备类型在第一采集终端设备树中，每个设备树下的设备类型作为根节点，设备序号作为当前设备类型根节点的叶子节点，并且当前设备类型树下的设备序号是唯一的；
需要建立用电预测模型，建模步骤包括，
步骤S1，第一采集终端上电启动后检查网络连接状态，当网络连接正常时，将第一采集终端的设备编码及虚拟逻辑设备的计数变量设备信息帧上传至***，所述的设备编码为第一采集终端的MAC值的HASH值前12位拼接设备的数字编号，数字编号由“0000”开始编码；
步骤S2，***保存当前时间的第一采集终端的虚拟逻辑设备的改变计数变量，***发送校时指令，同步第一采集终端与***时间；
步骤S3，***发送读取虚拟逻辑设备指令，第一采集终端传输包括虚拟逻辑设备的子设备信息，由设备类型和设备编码构成虚拟逻辑设备的唯一编码是子设备信息；每个虚拟逻辑设备包括产生编号的计数变量值，将计数变量值存入***数据库中；
步骤S4，根据每个虚拟逻辑设备下的计数变量值的历史数据，构建第一预测模型，第一预测模型的编号采用虚拟逻辑设备的唯一编码；
步骤S5，对多个第一采集终端下的多个虚拟逻辑设备都建立第一预测模型，将多个第一预测模型进行增强训练，得到第二预测模型；
建立第一预测模型的步骤包括，
步骤S101，对采集的计数变量值进行数据清晰和标准化处理，计数变量值包括描述用电信息变量和时间戳；
步骤S102，将时间戳根据设定颗粒度进行分解具体的时间特征，设定颗粒度包括年、月、日、时、分、周；
步骤S103，对设定颗粒度的数值数据的历史数据进行第一预测模型，并选择当前第一采集终端不同时段的计数变量值作为测试集进行模型验证，采集的历史数据进行不断训练调优；
第一采集终端在数据交互时采用重连机制，所述的重连机制包括第一重连机制，第一采集终端与***之间构成一发一回机制，当第一采集终端在应用层超过了未响应答复次数，则重新发起连接***指令，所述的答复次数通过提前预置数值；当第一接收终端接收到答复时，答复次数清零，重新开始计数；
第二重连机制，第一采集终端通过主动查询数据链路层连接，如果发现已经断开，则重连***；
第三重连机制，在预设的时间内没有接收到***的任何消息，则重连***；
第四重连机制，在第一采集终端发送数据帧时，产生任何底层错误信息，则重连***；
所述的信息帧包括，终端设备信息帧、读取子设备信息帧、校时帧、周期上报帧、消息帧、报警帧、参数设置帧；
终端设备信息帧：包含终端信息的基本信息：唯一编码，厂家类型，固件版本，连接方式；
读取子设备信息帧：用于***主动读取终端的所有设备的虚拟逻辑设备的信息；
校时帧：用于同步***和第一采集终端的时间；
周期上报帧：第一采集终端按约定的时间，对采集终端的虚拟逻辑设备的数据进行上报到***；
消息帧：用于第一采集终端连接后第一次上报***设置参数的信息和当前值，虚拟逻辑设备上线状态，报警状态解除；
报警帧：用于上报虚拟逻辑设备下线状态，警报报警信息的上报；
参数设置帧：用于配置终端设备连接参数。
2.根据权利要求1所述的一种带用电预测功能的电能计量采集***，其特征在于：所述的***包括设备维护层，所述的设备维护层用于维护第一采集终端的设备树的建立和虚拟逻辑设备的信息维护，查看设备树结构和子设备的在线状态、当前周期数据和历史数据；***项目层，所述的***项目层基于设备维护层建立可管理的***项目，用于管理设备维护层的数据、对子设备树的数据调用。
3.根据权利要求2所述的一种带用电预测功能的电能计量采集***，其特征在于：设备管理层，通过下发远程调试信息使指令能够给第一采集终端，第一采集终端开启一个socket连接到设备维护层的调试信息端口服务器。
4.根据权利要求1所述的一种带用电预测功能的电能计量采集***，其特征在于：第一采集终端虚拟的逻辑设备包括，单相虚拟电表、三相虚拟电表、虚拟终端、虚拟网关；每个虚拟设备的设备类型在整个***内唯一，序号在单个采集终端内唯一。
5.根据权利要求1所述的一种带用电预测功能的电能计量采集***，其特征在于：第一采集终端包括多路三相计量模块，当第一采集终端的虚拟逻辑设备类型映射为单相虚拟电表，那么每个三相计量模块配置为三个单相虚拟电表；当第一采集终端的虚拟逻辑设备类型映射为三相虚拟电表，每个三相计量模块配置为单个三相虚拟电表；第一采集终端还包括线路板采集单元、温度环境采集单元、烟感采集单元。
6.根据权利要求1所述的一种带用电预测功能的电能计量采集***，其特征在于：第一采集终端还包括两路通讯接口，第一通讯接口用于本地数据和设备参数的读取，第二通讯接口用于调试信息和/或网关接口；第二通讯接口的配置信息通过第一路通讯接口配置；第一采集终端在设定时间重新连接，当产生重新连接指令时，触发该第一采集终端在***中的状态信息，用于更新***中第一采集终端的维护信息；所述设定时间为，将24小时进行n等分，按照第一采集终端的唯一编码进行升序排列，且对第一采集终端进行n等分，每个等分数量的第一采集终端映射到n等分的时间内，在对应的时间内进行重新连接；重新连接前判定周期上报数据，若没有完成，等待当前周期上报的数据完成再重新连接。
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| PB01 | Publication | ||
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