用电信息数据处理方法、用电信息采集系统及智能电表与流程

本发明涉及一种用电信息数据处理方法、用电信息采集系统及智能电表，属于用电信息采集系统数据分布式运算技术领域。

背景技术：

为满足大型电力公司集约化管理的需求，减少用电信息采集系统的运营成本，各省电力公司的用电信息采集系统一般都采取集中部署的模式，把全省的智能电表都集中接入到省电力公司总部进行统一处理，而不是分散到各个地市级电力公司。按现在各省公司的用户规模，用电信息采集系统需要连接的智能电表数量，一般都在数百万甚至上千万只。考虑到智能电表每15分钟上送一次数据，每天将产生几十亿行记录，1年大约会产生200TB的数据。另外，为了对设备状态和电网运行情况进行分析和追溯，一般电表的历史数据需要保存5-7年。对于这种高密度、长时间跨度的基础数据进行运算和分析需要耗费大量的时间和运算资源，如何合理利用有限的运算资源、开发用电信息采集系统空闲运算资源是非常困难的事情。

在现有的用电信息采集系统中，数据处理主要依靠性能强大的分布式集群完成；分布式集群所处理的数据都是由用电采集信息系统完成解析、入库后存储在数据存储中的数据，在数据处理过程中，需要完成大量的硬盘读写、数据库读写过程，极大的降低了用电采集信息系统处理数据的效率。最为重要的是，智能电表所存储的测量点种类和数量非常有限，而用电信息采集系统所用用到的大量数据都需要依靠采集回来的基础数据进行运算得到；而运算中相当部分的运算仅限于单个电表数据的简单四则运算，这些简单运算消耗了大量的集群运算资源。有限的运算资源需要经过不断的软硬件升级才能满足用电信息采集系统采集数据量的不断增长，由此带来的用电信息采集系统的成本投入，维护费用等也水涨船高。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用电信息数据处理方法，以解决目前用电信息数据处理速度慢、运算压力大以及软硬件资源耗费大的问题。同时还提供了一种用电信息采集系统及智能电表。

本发明为解决上述技术问题而提供了一种用电信息数据处理方法，该数据处理方法包括：

用电信息采集系统对用电信息数据的运算任务进行拆解和筛选，以筛选出仅需要单个智能电表冻结数据进行四则运算的任务；

用电信息采集系统将筛选出的上述任务依据规约组成任务报文下发给每一块智能电表，以指示智能电表利用自身所冻结、存储的基础数据完成任务数据的运算；

用电信息采集系统收集各智能电表的上报的运算结果报文，解析并入库。

进一步地，用电信息采集系统是采用广播方式将任务报文下发给每一块智能电表。

进一步地，所述用电信息采集系统是在网络空闲时段收集智能电表上报的运算结果报文。

本发明还提供了一种用电信息数据处理方法，该数据处理方法包括：

智能电表在接收到用电信息采集系统下发的任务报文后，对任务报文进行解析，并利用智能电表自身所冻结、存储的基础数据完成任务数据的运算；

智能电表将获得运算结果按照规约组成运算结果报文上报至用电信息采集系统。

进一步地，所述智能电表在空闲时段完成任务数据的分布式运算。

本发明还提供了一种用电信息采集系统，该采集系统包括筛选模块、下发模块和收集模块，

所述筛选模块用于对用电信息数据的运算任务进行拆解和筛选，以筛选出仅需要单个智能电表冻结数据进行四则运算的任务；

所述下发模块用于将筛选出的上述任务依据规约组成任务报文下发给每一块智能电表，以指示智能电表利用自身所冻结、存储的基础数据完成任务数据的运算；

所述收集模块用于收集各智能电表的上报的运算结果报文，解析并入库。

进一步地，所述下发模块是采用广播方式将任务报文下发给每一块智能电表。

进一步地，所述的收集模块是在网络空闲时段收集智能电表上报的运算结果报文。

本发明还提供了一种智能电表，该智能电表包括运算模块和上报模块，

所述的运算模块用于在接收到用电信息采集系统下发的任务报文后，对任务报文进行解析，并利用智能电表自身所冻结、存储的基础数据完成任务数据的运算；

所述的上报模块用于将获得运算结果按照规约组成运算结果报文上报至用电信息采集系统。

进一步地，所述的运算模块是在空闲时段完成任务数据的分布式运算。

本发明的有益效果是:本发明通过对运算任务进行拆解，把简单四则运算任务筛选出来，由原来的集中运算改为发散到智能电表下的分布式运算，释放了用电信息采集系统部分的运算资源用于以多智能电表数据为基础的复杂运算，减少了进行基础运算时大量的数据库读写、磁盘读写，降低了用电信息采集系统的运算压力；同时利用智能电表完成下发的分布式数据处理任务，能够更加有效的利用智能电表的空闲CPU时间、网络IO等，提升了用电信息采集系统的数据运算能力。

附图说明

图1是用电信息采集系统的结构示意图；

图2是本发明用电信息数据处理方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。

智能电表其功能主要侧重于状态监视、数据采集等，其CPU、网络IO等长时间处于空闲；数以万计的智能电表的空闲运算资源集合起来能够完成相当庞大的数据运算。本发明在不影响智能电表正常运行任务的前提下，对用电信息采集系统的运算任务进行筛选，将仅需要单个智能电表冻结数据的四则运算任务下发给智能电表，并通过网络闲时带宽把运算结果主动上报至用电信息采集系统，实现了对智能电表的空闲运算资源、网络带宽资源的合理利用。所涉及的用电信息采集系统数据处理原理如图1所示，各分布式智能电表通过路由器与用电信息采集系统通信连接，将所采集到的用电信息发送给用电信息采集系统，用电信息采集系统将收到的数据存储到分布式数据库中，通过分布式数据处理集群实现用电信息的处理。其中所涉及的智能电表能够接收某种规约格式的任务报文、解析报文并完成相应的数据运算任务；并且智能电表的CPU占用拥有优先级控制的功能。

本发明用电信息数据处理方法的实施例一

1.分布式运算任务的筛选。

用电信息采集系统的数据处理所涉及的运算有的需要联合数个智能电表数据才能完成，或是需要进行复杂的相关性、聚合等运算分析等；而有些过程性的基础运算任务仅仅需要单个智能电表的冻结数据经过简单的四则运算即可完成，这类简单的数据运算任务就是本发明所要筛选的主要对象。

下面以按照阶梯电价计算电费的数据处理过程为例进行说明。按照阶梯电价计算电费是用电信息采集系统中重要的业务数据，需要对所采集基础数据中计费周期首尾两天的日冻结电量进行减法并分段乘以阶梯电价后求和得到。当系统需要使用阶梯电费数据时，首先由用电采集系统发起运算任务，其中计费周期内的用电量运算任务需要获取该计费周期首尾两天的日冻结电量并做减法运算获得，属于本发明要筛选的简单运算任务，即对于按照阶梯电价计算电费的数据处理而言，其筛选出的运算任务是用电量的运算。

2.分布式运算任务的下发。

用电信息采集系统将筛选出的上述任务依据规约组成任务报文下发给每一块智能电表，以指示智能电表利用自身所冻结、存储的基础数据完成任务数据的运算，这里任务报文的下发可采用广播的形式。本实施例中用电信息采集系统将筛选出来的用电量运算任务依据规约组成任务报文，以广播方式下发给各智能电表。

3.运算结果的收集。

用电信息采集系统收集所有主动上报的运算结果报文，解析并入库，完成用电量的运算。本实施例在用电量运算任务广播下发分布式运算期间，用电信息采集系统以一定的时间间隔去查询用电量数据是否完成，待查询到已入库的用电量数据，可以根据已入库的用电量数据进行阶梯电费的运算。

本发明的用电信息数据处理方法中用电信息采集系统通过对运算任务进行拆解，把简单四则运算任务筛选出来，由原来的集中运算改为发散到智能电表下的分布式运算，释放了用电信息采集系统部分的运算资源用于以多智能电表数据为基础的复杂运算，同时用电信息采集系统只完成了一次任务下发过程，还有一次数据采集、入库过程，而非现有的用电信息采集系统，完成了基础数据的采集过程后，还需要读出基础数据、在内存中运算、写入运算结果等多次数据库读写和硬盘读写操作，有效降低了用电信息采集系统的运算资源消耗。

本发明用电信息数据处理方法的实施例二

1.进行任务数据运算。

智能电表在接收到用电信息采集系统下发的任务报文后，对任务报文进行解析，并利用智能电表自身所冻结、存储的基础数据完成任务数据的运算。在分布式任务的运算过程中，智能电表剩余的运算资源足够响应智能电表原有功能的执行和运算；其关键点在于各个智能电表依据任务在空闲时段完成数据的分布式运算。

对于按照阶梯电价计算电费任务而言，智能电表作为用电信息采集系统中最重要的智能设备之一，在每天的固定时间点冻结智能电表当前电能示值作为日冻结电量，并存储于智能电表中；所有收到该报文的智能电表会对任务报文进行解析，并从智能电表的数据存储中直接获取计费周期首尾两天的日冻结电量数据，并做减法运算

2.信息上报。

智能电表将获得运算结果按照规约组成运算结果报文上报至用电信息采集系统，在上报过程中，智能电表在网络空闲时段将运算结果报文上报至用电信息采集系统，对本实施例而言，各智能电表将自身运算得到用电量数据通过报文的形式上报给用电信息采集系统。

智能电表依据接收到的分布式运算任务，利用自身所冻结、存储的基础数据完成任务数据的运算，并在网络空闲时段主动上报，在分布式任务的运算过程中，智能电表剩余的运算资源足够响应智能电表原有功能的执行和运算。本发明通过完成下发的分布式数据处理任务，能够更加有效的利用智能电表的空闲CPU时间、网络IO等，提升用电信息采集系统的数据运算能力。

本发明用电信息采集系统的实施例

本实施例中的用电信息采集系统包括筛选模块、下发模块和收集模块，筛选模块用于对用电信息数据的运算任务进行拆解和筛选，以筛选出仅需要单个智能电表冻结数据进行四则运算的任务；下发模块用于将筛选出的上述任务依据规约组成任务报文下发给每一块智能电表，以指示智能电表利用自身所冻结、存储的基础数据完成任务数据的运算；收集模块用于收集各智能电表的上报的运算结果报文，解析并入库。优选地，下发模块是采用广播方式将任务报文下发给每一块智能电表。优选地，收集模块是在网络空闲时段收集智能电表上报的运算结果报文。

本发明用电信息采集系统的实施例

本发明的智能电表包括运算模块和上报模块，运算模块用于在接收到用电信息采集系统下发的任务报文后，对任务报文进行解析，并利用智能电表自身所冻结、存储的基础数据完成任务数据的运算；上报模块用于将获得运算结果按照规约组成运算结果报文上报至用电信息采集系统。优选地，运算模块是在空闲时段完成任务数据的分布式运算。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说明，本发明可以有各种更改和变化。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，均包含在本发明的权利要求保护范围之内。