基于云计算的电能计量监测平台及其方法
【专利摘要】本发明公开了基于云计算的电能计量监测平台及其方法，该平台包括服务访问层，其包括若干台并行的前置服务器，前置服务器并行访问并调取电能计量自动化系统、营销管理系统和SCADA系统中的数据；数据接口层，其包括与前置服务器相连的适配器，适配器分别将调取的电能计量自动化系统、营销管理系统和SCADA系统中的数据适配到数据管理层中，实现服务访问层与数据管理层之间的松耦合；数据管理层，其包括主服务器和从服务器，主服务器与从服务器和适配器分别相连；主服务器将接收到的适配器传来数据进行聚类后，分配至相应的从服务器进行存储和处理；应用管理层，其用于接收处理后的电能计量相关数据，并进行发布、查询和预警。
【专利说明】
基于云计算的电能计量监测平台及其方法
技术领域
[0001]本发明属于电能计量监测领域，尤其涉及一种基于云计算的电能计量监测平台及其方法。
【背景技术】
[0002]云计算(CloudComputing)是由分布式计算(Stributed Computing)、并行计算(Parallel Computing)、网格计算(Grid Computing)发展而来的，是一种新兴的商业计算模型。云计算是基于现有技术的开放式的计算模式，是一种对IT资源的使用模式，是利用虚拟化技术对共享的可配置计算资源如网络、服务器、存储、应用和服务为用户提供无处不在的，方便的网络访问。
[0003]对于用户:消除了用户对计算机奔溃，数据丢失的担忧;无论用户的上网设备出现什么故障，云中资源依然保留完好;网络资源的使用者不用再被绑定到一台个人PC、一个物理地点或一个网络范围内；无论身在何处，都能按需访问云端资源和应用;对于群组协作性质的应用而言，云开发模式为其提供在不同终端使用同一平台同步协作的基础，使协同计算具备了可能性，这是一种全新的合作模式。
[0004]对于开发者:云计算为他们所开发的应用提供了更强大的存储和处理能力。云计算也为信息获取、数据分析和处理、用户入网、资源访问和使用提供了新方法新思路。利用云计算可以消除应用开发过程中的局限，开发者不必再忍受物力资源及现有平台的限制。使用云计算，不必考虑将硬件资源安置在公司周围的办公室或数据中心。云计算方法能更有效地缩减资源使用的成本，共享资源。此外，云基础设施可以存放于那些房地产成本和电力成本较低的地区，节省资金投入。而且，由于计算任务可分散到云端的物理设备中，平均分配，所以IT部门不必担心高峰期系统的负荷问题。总之，云总能以更划算的价格提供更强大的计算能力。
[0005]为了实现国网公司提出的“全覆盖、全采集”的目标，我国的电力用户用电信息采集及监测系统得到了快速的发展。但同时也遇到了严峻的问题:电力用户智能电能表的快速増多，超大规模用户的用电信息采集对于现有的系统提出挑战，(I)数据采集的高可靠性，采集数据的正确性是电网经营高效和优质服务的基础，当有海量的数据进行传输、使用时，如何保证数据有着高可靠性是需要解决的面对新形势下营销采集大数据问题；(2)系统的稳定性，当有海量的数据进行传输、操作时，由于系统自身硬件设备和软件设计的不足，会导致系统运行缓慢且不稳定。
[0006]此外，用户用电行为有效合理监控难，很长时间以来，电厂每月一次或多次抄表来检查和计费，如果有电量波动，需要稽查来找出问题再进行电量追退，会延误并少计电量，导致电量统计不准确。人工抄表的方式对客户信息掌握有限(每月只能抄读一次有功电量)，对窃电行为打击力度小。线损统计不准，抄表工作不能同一时刻完成发电量和售电量的统计，人工抄表方式是按照抄表例日和按顺序进行抄表，抄表周期长，售电量统计区段长，发电量与售电量不能同时统计，造成线损统计不准确，线损统计分析和负荷预测是电厂的一项极为重要的经营和管理指标。
[0007]当前电能计量监测平台多采用RDBMS存储和单台高性能计算机计算的方式运行，在面临海量监测数据时，数据的快速查询、快速处理等方面存在瓶颈，也难实现富性能计算和计算资源的广泛和安全共享，传统方式已经不能满足不断发展的电力用户用电信息采集及监测系统的需求，必须建立统一、高效地且能够实现电能计量相关数据采集、存储、计算的监测平台，并可支持各类型高级应用。
【发明内容】
[0008]为了解决现有技术的缺点，本发明提供一种基于云计算的电能计量监测平台及其方法。本发明的基于云计算的电能计量监测平台能够统一、高效地实现电能计量数据采集、存储、计算。
[0009]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0010]一种基于云计算的电能计量监测平台，包括:
[0011]服务访问层，其包括若干台并行的前置服务器，所述前置服务器并行访问并调取电能计量自动化系统、营销管理系统和SCADA系统中的数据；
[0012]数据接口层，其包括与所述前置服务器相连的适配器，所述适配器分别将调取的电能计量自动化系统、营销管理系统和SCADA系统中的数据适配到数据管理层中，实现所述服务访问层与数据管理层之间的松耦合；
[0013]数据管理层，其包括主服务器和从服务器，所述主服务器与从服务器和适配器分别相连;主服务器将接收到的适配器传来数据进行聚类后，分配至相应的从服务器中进行存储以及电量计算和线损计算，得到电能计量相关数据；
[0014]应用管理层，其用于接收数据管理层传送来处理后的电能计量相关数据，并进行发布、查询和预警。
[0015]所述电能计量监测平台还包括:权限管理层，其与服务访问层相连，所述权限管理层配置有登录电能计量监测平台的权限信息。
[0016]所述数据管理层还包括程序链接库，其用于保存从服务器的位置信息以及运行程序读写过程信息；Chubby服务器，其与主服务器、从服务器和程序链接库分别相连，用于保存主服务器信息并保证同一时刻只允许有一台主服务器提供服务。
[0017]所述适配器包括路由模块，提供路径选择、适配的功能，负责分别将调取电能计量自动化系统、营销管理系统和SCADA系统中的数据适配到数据管理层中；
[0018]元数据管理模块，接收由数据管理层中主服务器发送的数据匹配指令，生成元数据，用来管理路由模块对相应数据的正确适配。
[0019]一种基于云计算的电能计量监测平台的监测方法，包括:
[0020]步骤(I):服务访问层中并行的前置服务器接收数据管理层发送的请求，并行访问并调取电能计量自动化系统、营销管理系统和SCADA系统中的数据；
[0021]步骤(2):数据接口层的适配器将调取的电能计量自动化系统、营销管理系统和SCADA系统中的数据适配到数据管理层中，实现服务访问层与数据管理层之间的松耦合；
[0022]步骤(3):数据管理层的主从服务器将接收到的适配器传来数据进行聚类后，分配至相应的从服务器中进行存储以及电量计算和线损计算，得到电能计量相关数据；
[0023]步骤(4):应用管理层接收数据管理层传送来处理后的数据，并进行发布、查询和预警。
[0024]在步骤(I)服务访问层中并行的前置服务器接收数据管理层发送的请求之前，权限管理层进行验证登录电能计量监测平台的权限信息。
[0025]所述步骤(2)中，适配器提供路径选择、适配的功能，负责分别将调取电能计量自动化系统、营销管理系统和SCADA系统中的数据适配到数据管理层中；适配器还接收由数据管理层中主服务器发送的数据匹配指令，生成元数据，用来管理路由模块对相应数据的正确适配。
[0026]在所述步骤(3)中，主服务器采用一致Hash算法来分配存储聚类后数据的从服务器。
[0027]所述步骤(3)还包括:程序链接库保存从服务器的位置信息以及运行程序读写过程信息;Chubby服务保存主服务器信息并保证同一时刻只允许有一台主服务器提供服务。
[0028]当现在运行的主服务器发送故障，则按照其他主服务器在Chubby服务器中注册的运行优先级，选择并启用一个具有高优先级的主服务器，同时修改发生故障的主服务器在Chubby服务器上注册的Master锁。
[0029]本发明的有益效果为:
[0030](I)本发明缓解了计量自动化系统数据压力，解决计量数据对外共享的问题，降低外系统对计量自动化系统运行的影响；
[0031](2)本发明面向快速基本数据查询及高级应用分析功能，采用主服务器与从服务器和适配器分别相连；主服务器将接收到的适配器传来数据进行聚类后，分配至相应的从服务器中进行存储以及电量计算和线损计算，得到电能计量相关数据的结构，快速处理电能计量相关数据，比如电量统计和线损统计；
[0032](3)本发明当现在运行的主服务器发送故障，按照其他主服务器在Chubby服务器中注册的运行优先级，选择并启用一个具有高优先级的主服务器，同时修改发生故障的主服务器在Chubby服务器上注册的Master锁，采用该种故障恢复策略，保证了整个电能计量监测平台的稳定性和可靠性。
【附图说明】
[0033]图1是本发明的基于云计算的电能计量监测平台结构示意图；
[0034]图2是本发明的基于云计算的电能计量监测平台的监测方法流程示意图。
【具体实施方式】
[0035]下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明:
[0036]如图1所示，本发明的基于云计算的电能计量监测平台，从下到上包括以下结构:服务访问层、数据接口层、数据管理层和应用管理层。
[0037](I)服务访问层:
[0038]服务访问层包括若干台并行的前置服务器，前置服务器并行访问并调取电能计量自动化系统、营销管理系统和SCADA系统中的数据。
[0039]服务访问层主要负责数据的同步采集和调取。
[0040](2)数据接口层:
[0041]数据接口层包括与所述前置服务器相连的适配器，适配器分别将调取的电能计量自动化系统、营销管理系统和SCADA系统中的数据适配到数据管理层中，实现所述服务访问层与数据管理层之间的松耦合。
[0042]数据接口层是数据管理层与服务访问层之间的桥梁，为数据管理层获取电能计量自动化系统、营销管理系统和SCADA系统中的数据提供标准接口和数据转化。
[0043](3)数据管理层:
[0044]数据管理层包括主服务器和从服务器，所述主服务器与从服务器和适配器分别相连;主服务器将接收到的适配器传来数据进行聚类后，分配至相应的从服务器中进行存储以及电量计算和线损计算，得到电能计量相关数据；
[0045]数据管理层主要负责对数据进行存储、分析、处理和监控。
[0046](4)应用管理层:
[0047]应用管理层用于接收数据管理层传送来处理后的电能计量相关数据，并进行发布、查询和预警。
[0048]应用管理层主要对电能量数据的应用，负责满足电能量数据中心的管理工作，提供电能量数据的权威发布，实现电能量数据的高级应用分析，也能够对其他应用提供数据支撑。
[0049]进一步地，本发明的电能计量监测平台还包括:权限管理层，其与服务访问层相连，所述权限管理层配置有登录电能计量监测平台的权限信息。
[0050]数据管理层还包括程序链接库，其用于保存从服务器的位置信息以及运行程序读写过程信息；Chubby服务器，其与主服务器、从服务器和程序链接库分别相连，用于保存主服务器信息并保证同一时刻只允许有一台主服务器提供服务。
[0051]由于系统并不是孤立，系统的组成结构层次间相互连通的，但是由于不同层次间关联的信息资源往往存在着分布和异构的特点，层次间必须配合且进行数据适配，才能完成整个系统的功能。因此，本发明为了实现电能计量监测平台的数据整合，设计了如下适配器:
[0052]适配器包括路由模块，提供路径选择、适配的功能，负责分别将调取电能计量自动化系统、营销管理系统和SCADA系统中的数据适配到数据管理层中；
[0053]元数据管理模块，接收由数据管理层中主服务器发送的数据匹配指令，生成元数据，用来管理路由模块对相应数据的正确适配。
[0054]如图2所示，本发明的基于云计算的电能计量监测平台的监测方法，包括步骤(1)-步骤(4)以下步骤:
[0055]步骤(I):服务访问层中并行的前置服务器接收数据管理层发送的请求，并行访问并调取电能计量自动化系统、营销管理系统和SCADA系统中的数据；
[0056]在步骤(I)服务访问层中并行的前置服务器接收数据管理层发送的请求之前，权限管理层进行验证登录电能计量监测平台的权限信息。
[0057]步骤(2):数据接口层的适配器将调取的电能计量自动化系统、营销管理系统和SCADA系统中的数据适配到数据管理层中，实现服务访问层与数据管理层之间的松耦合；
[0058]步骤(2)中，适配器提供路径选择、适配的功能，负责分别将调取电能计量自动化系统、营销管理系统和SCADA系统中的数据适配到数据管理层中；适配器还接收由数据管理层中主服务器发送的数据匹配指令，生成元数据，用来管理路由模块对相应数据的正确适配。
[0059]步骤(3):数据管理层的主从服务器将接收到的适配器传来数据进行聚类后，分配至相应的从服务器中进行存储以及电量计算和线损计算，得到电能计量相关数据；
[0060]在步骤(3)中，主服务器采用一致Hash算法来分配存储聚类后数据的从服务器。
[0061]—致Hash算法具有简单、良好的均衡性、强大的适应性等特点，它还具有很好的动态的自适应性。
[0062]步骤(3)还包括:程序链接库保存从服务器的位置信息以及运行程序读写过程信息;Chubby服务保存主服务器信息并保证同一时刻只允许有一台主服务器提供服务。
[0063]当现在运行的主服务器发送故障，则按照其他主服务器在Chubby服务器中注册的运行优先级，选择并启用一个具有高优先级的主服务器，同时修改发生故障的主服务器在Chubby服务器上注册的Master锁。
[0064]步骤(4):应用管理层接收数据管理层传送来处理后的数据，并进行发布、查询和预警。
[0065]其中，主服务器在Chubby服务器上注册一个唯一的Master锁，用来阻止创建其它的主服务器实例；由于大多数的云存储处理是由主服务器完成的，主服务器故障后无法自行控制，所以在云存储系统初始化时，同时在Chubby服务器中注册多个主服务器实例。
[0066]故障恢复方法:当现在运行的主服务器故障，无法为请求提供服务，其他主服务器实例在轮询Chubby服务器中主服务器的状态时发现它已经故障，则按照其他主服务器在Chubby服务器中注册的运行优先级，选择并启用一个具有高优先级的主服务器实例，同时修改故障主服务器在Chubby服务器上注册的Master锁。
[0067]本发明的基于云计算的电能计量监测平台的监测方法中，在步骤(I)中通过并行访问并调取电能计量自动化系统中的表码和电量数据;从营销管理系统中调取电能计量业务流程数据;从SCADA系统获取与电能计量相关的线路模型数据;通过获取上述数据，数据管理层利用电能量数据的计算关系实现线损及电能质量等的分析。
[0068]步骤(4)中应用管理层用于展现电能量数据的收集情况，能够以多种图形化方式宏观展现电能量综合数据，异常监测情况，异常处理情况，电能量数据的审核发布情况、各类工单的处理情况、报警信息的处理情况、指标考核情况，并可按时间维度、地域维度、行业性质等多个维度对数据进行查询。
[0069]上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
【主权项】
1.一种基于云计算的电能计量监测平台，其特征在于，包括: 服务访问层，其包括若干台并行的前置服务器，所述前置服务器并行访问并调取电能计量自动化系统、营销管理系统和SCADA系统中的数据； 数据接口层，其包括与所述前置服务器相连的适配器，所述适配器分别将调取的电能计量自动化系统、营销管理系统和SCADA系统中的数据适配到数据管理层中，实现所述服务访问层与数据管理层之间的松耦合； 数据管理层，其包括主服务器和从服务器，所述主服务器与从服务器和适配器分别相连;主服务器将接收到的适配器传来数据进行聚类后，分配至相应的从服务器中进行存储以及电量计算和线损计算，得到电能计量相关数据； 应用管理层，其用于接收数据管理层传送来处理后的电能计量相关数据，并进行发布、查询和预警。2.如权利要求1所述的一种基于云计算的电能计量监测平台，其特征在于，所述电能计量监测平台还包括:权限管理层，其与服务访问层相连，所述权限管理层配置有登录电能计量监测平台的权限信息。3.如权利要求1所述的一种基于云计算的电能计量监测平台，其特征在于，所述数据管理层还包括程序链接库，其用于保存从服务器的位置信息以及运行程序读写过程信息；Chubby服务器，其与主服务器、从服务器和程序链接库分别相连，用于保存主服务器信息并保证同一时刻只允许有一台主服务器提供服务。4.如权利要求1所述的一种基于云计算的电能计量监测平台，其特征在于，所述适配器包括路由模块，提供路径选择、适配的功能，负责分别将调取电能计量自动化系统、营销管理系统和SCADA系统中的数据适配到数据管理层中； 元数据管理模块，接收由数据管理层中主服务器发送的数据匹配指令，生成元数据，用来管理路由模块对相应数据的正确适配。5.—种基于如上述任一权利要求所述的云计算的电能计量监测平台的监测方法，其特征在于，包括: 步骤(I):服务访问层中并行的前置服务器接收数据管理层发送的请求，并行访问并调取电能计量自动化系统、营销管理系统和SCADA系统中的数据； 步骤(2):数据接口层的适配器将调取的电能计量自动化系统、营销管理系统和SCADA系统中的数据适配到数据管理层中，实现服务访问层与数据管理层之间的松耦合； 步骤(3):数据管理层的主从服务器将接收到的适配器传来数据进行聚类后，分配至相应的从服务器中进行存储以及电量计算和线损计算，得到电能计量相关数据； 步骤(4):应用管理层接收数据管理层传送来处理后的数据，并进行发布、查询和预警。6.如权利要求5所述的监测方法，其特征在于，在步骤(I)服务访问层中并行的前置服务器接收数据管理层发送的请求之前，权限管理层进行验证登录电能计量监测平台的权限?目息O7.如权利要求5所述的监测方法，其特征在于，所述步骤(2)中，适配器提供路径选择、适配的功能，负责分别将调取电能计量自动化系统、营销管理系统和SCADA系统中的数据适配到数据管理层中；适配器还接收由数据管理层中主服务器发送的数据匹配指令，生成元数据，用来管理路由模块对相应数据的正确适配。8.如权利要求5所述的监测方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，主服务器采用一致Hash算法来分配存储聚类后数据的从服务器。9.如权利要求5所述的监测方法，其特征在于，所述步骤(3)还包括:程序链接库保存从服务器的位置信息以及运行程序读写过程信息;Chubby服务保存主服务器信息并保证同一时刻只允许有一台主服务器提供服务。10.如权利要求9所述的监测方法，其特征在于，当现在运行的主服务器发送故障，则按照其他主服务器在Chubby服务器中注册的运行优先级，选择并启用一个具有高优先级的主服务器，同时修改发生故障的主服务器在Chubby服务器上注册的Master锁。
【文档编号】G06Q50/06GK105825332SQ201610144025
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月14日
【发明人】梁海东, 慕晓, 李雅琴, 程广谦, 李海东, 高阳
【申请人】梁海东