一种用电采集终端抄表稳定性的自动化测试方法、系统与流程

1.本发明属于电力设备领域，具体涉及一种用电采集终端抄表稳定性的自动化测试方法，以及实施该方法的系统及其终端。


背景技术：

2.用电采集终端是一种用于采集用户端的用电信息的数据采集设备，用电采集终端的一端连接着各个用电节点上的智能电能表，另一端连接后台的数据主站。用电采集终端可以在台区中大规模的用电节点上实现自动抄表，因而是电网中实现电力信息采集自动化的核心设备。因此，用电采集终端抄表性能的稳定性，对电网的负荷管理、配变监测、电能质量监测等方法工作均具有重大影响。
3.目前，各个产品厂家均具有对台区用电信息自动化采集系统中的各个用电采集终端的抄表稳定性进行评估测试的方法。方便测试的方法有模拟表系统、小主站工具软件等。但是，大部分的抄表稳定性评估方法均依赖人工对产品进行多方面的测试，测试过程费时费力。此外，由于测试任务可能会对终端正在执行的数据采集任务造成影响，部分测试任务完成过程还可能需要对终端设备进行离线；因而导致无法在设备的运行现场完成所有测试任务。而这些最终都导致了用电采集终端抄表稳定性的测试难度和测试成本大幅度提升。


技术实现要素：

4.为了解决现有用电采集终端的抄表稳定性测试难度大，测试效率低，且测试成本高昂的问题；本发明提供一种用电采集终端抄表稳定性的自动化测试装置方法，以及实施该方法的系统及其终端。
5.本发明采用以下技术方案实现：一种用电采集终端抄表稳定性的自动化测试方法，该自动化测试方法应用于由主站、用电采集终端和电能表构成的台区用电信息自动化采集系统内。在自动化采集系统中，主站与用电采集终端通过以太网连接，用电采集终端通过rs485连接电能表rs485端子。
6.其中，该方法完成的抄表稳定性的测试项目包括定时透抄测试项目和任务抄表测试项目。
7.具体地，定时透抄测试项目的测试过程如下：（1）主站根据一个预设的定时透抄测试程序随机生成多个透抄测试指令；该透抄测试指令中包含待透抄的数据类型标志以及透抄时间。
8.（2）主站将当前测试周期内的各个透抄测试指令对应的报文发送到用电采集终端。
9.（3）用电采集终端根据接收到的报文解析出所有待透抄的数据类型标志以及透抄时间，然后在每个透抄测试指令的透抄时间到达时，向电能表下达相应类型数据的抄表指令。
10.（4）电能表在接收到抄表指令后，将采集到的相应类型的数据以报文的形式发送
到用电采集终端。
11.（5）用电采集终端接收到返回的报文后，不对报文内容进行解析，直接通过以太网透传到主站。
12.（6）主站在当前测试周期结束时，分别统计发送报文条数ns和接受报文条数nr，以及发送的每条报文字节数bsi和接受的每条报文字节数bri，进而计算出用电采集终端的数据传输稳定性ts。
13.其中，任务抄表测试项目的测试过程如下：（
ⅰ
）主站接收由测试人员人工配置的任务采集方案，然后根据任务采集方案自动生成相应的任务测试指令。任务测试指令中包含待测试的任务类型标志以及执行频率。
14.（
ⅱ
）主站将当前任务采集方案中的各个任务测试指令对应的报文发送到用电采集终端。
15.（
ⅲ
）用电采集终端根据接收到的报文解析出所有待测试的任务类型标志以及执行频率，然后根据执行频率以及任务类型，周期性向电能表下达相关任务所需的所有类型数据的采集指令。
16.（
ⅳ
）电能表在接收到采集指令后，将采集到的相应类型的数据以报文的形式发送到用电采集终端。
17.（
ⅴ
）用电采集终端接收到返回的报文后，对报文内容进行解析，然后根据解析出的原始数据，处理得到所需的任务执行结果，并将任务执行结果发送到主站。
18.（
ⅵ
）主站根据任务执行频率定期接收用电采集终端上传的任务处理结果，并分析每个任务处理结果的准确性。进而计算出用电采集终端的任务执行完成度mc。
19.本发明中，主站根据各个用电采集终端在测试周期内的数据传输稳定性ts和任务执行完成度mc的评估值，综合分析出各个用电采集终端的抄表稳定性cs的评估值。
20.作为本发明进一步的改进，主站还根据台区用电信息自动化采集系统的拓扑结构，在各个用电采集终端及其连接的电能表间建立一个映射关系表。映射关系表中包含各个用电采集终端的设备识别号，以及每个用电采集终端连接的电能表的设备识别号。此外，主站中还存储有用电采集终端和电能表的设备识别号与相应的物理地址的对照表。
21.作为本发明进一步的改进，透抄测试指令和/或任务测试指令还包括相应的电能表的设备识别号。
22.主站根据生成的透抄测试指令和/或任务测试指令中的电能表的设备识别号查询映射关系表。进而得到负责该电能表的用电采集终端的设备识别号，然后将透抄测试指令和/或任务测试指令下发到相应的用电采集终端。
23.作为本发明进一步的改进，用电采集终端透传到主站的采集数据的报文，以及传输到主站的任务执行结果的报文中均包含数据来源对应的电能表的设备识别号。主站分别按照电能表的设备识别号对各个用电采集终端的测试数据和和结果进行分类存储和分析。
24.作为本发明进一步的改进，在定时透抄测试项目中，主站下发的要求定时透传的数据类型包括：（一）电能量类数据对象标识，包括：组合有功电能、正向有功电能、反向有功电能、组合无功1电能、组合无功2电能、第一象限无功电能、第二象限无功电能、第三象限无功电能、第四象限无功电能等。（二）最大需量类数据对象标识，包括：正向有功最大需量、反向有功最大需量、组合无功1最大需量、组合无功2最大需量、第一象限最大需量、第二象限
最大需量、第三象限最大需量、第四象限最大需量等。
25.作为本发明进一步的改进，在任务抄表测试项目中，主站下发的要求执行的任务类型包括：用电量实时数据的采集任务，目标时段的电力数据的曲线生成任务，以及数据冻结任务等。
26.作为本发明进一步的改进，数据传输稳定性ts的计算公式如下：
27.任务执行完成度mc的计算公式如下：mc=（当前周期内准确完成的总任务数／任务采集方案中待完成的总任务数）
×
100%
28.作为本发明进一步的改进，抄表稳定性cs的计算公式如下：cs=α
·
ts+β
·
mcα+β=1上式中，α表示数据传输稳定性对抄表稳定性评估结果的影响权重；β表示任务完成度对抄表稳定性评估结果的影响权重。
29.本发明还包括一种用电采集终端抄表稳定性的自动化测试系统，该系统用于采用如前述的用电采集终端抄表稳定性的自动化测试方法；对台区内与主站通讯连接的各个用电采集终端定期进行定时透抄测试和任务抄表测试，进而得出各个用电采集终端在测试周期内的抄表稳定性的评估结果。该自动化测试系统包括：定时透抄测试模块，任务抄表测试模块，以及评估结果生成模块。
30.该系统中，定时透抄测试模块包括透抄测试指令生成单元、查询单元、指令发送单元，表数据接收单元和数据处理单元。
31.其中，透抄测试指令生成单元用于随机生成多个透抄测试指令；透抄测试指令中包含待透抄的数据类型标志、执行透抄任务的电能表的设备识别号，以及透抄时间。查询单元用于根据执行透抄任务的电能表的设备识别号查询一个预设的映射关系表，确定负责该电能表的用电采集终端的设备识别号。指令发送单元用于将透抄测试指令发送到由查询单元确定的用电采集终端。表数据接收单元用于接收由用电采集终端透传的电能表直接采集到的表测数据。数据处理单元用于根据透抄测试指令和表测数据解析出测试周期内的发送报文条数ns和接受报文条数nr，以及发送的每条报文字节数bsi和接受报文字节数bri，进而计算出用电采集终端的数据传输稳定性ts。
32.该系统中，任务抄表测试模块包括方案获取单元、任务测试指令生成单元、查询单元、指令发送单元、端数据接收单元和任务执行完成度计算单元。
33.其中，方案获取单元用于获取由测试人员人工配置的任务采集方案。任务测试指令生成单元用于根据任务采集方案自动生成相应的任务测试指令。任务测试指令中包含待测试的任务类型标志、执行任务测试指令的电能表的设备识别号，以及执行频率。查询单元用于根据执行透抄任务的电能表的设备识别号查询一个预设的映射关系表，确定负责该电能表的用电采集终端的设备识别号。指令发送单元用于将任务测试指令发送到由查询单元确定的用电采集终端。端数据接收单元用于接收由用电采集终端处理得到的任务处理结果。任务执行完成度计算单元用于评估任务采集方案中的每个任务处理结果的准确性，进而计算出用电采集终端的任务执行完成度mc。
34.评估结果生成模块用于根据任意用电采集终端在测试周期内的数据传输稳定性ts和任务执行完成度mc评估值，计算出该用电采集终端的抄表稳定性cs的评估值。
35.本发明还包括一种用电采集终端抄表稳定性的自动化测试装置，该装置包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序。处理器执行程序时实现如前述的用电采集终端抄表稳定性的自动化测试方法的步骤。
36.本发明提供的技术方案，具有如下有益效果：本发明设计的用电采集终端的抄读稳定性测试方法可以直接应用在现有的台区用电信息自动化采集系统上，无需要增加任何新的硬件，因此可以降低测试任务的执行成本。该测试方法可以在系统本地实现用电采集设备抄表稳定性的在线测量，不同测试项目均由主站自动执行，无需人工进行数据抄读或管理，因此可以大幅提高测试任务的工作效率。
37.该测试方法的执行过程可以独立于系统的正常采集任务之外进行，也可以利用正常采集任务采集到的数据完成。即：测试任务的执行与系统现有的采集任务并行开展，相互不会产生干扰。且在该方法中，不同终端和设备之间采用以太网或rs485总线进行数据传输，数据传输通道的带宽足够大；即使在进行大容量的数据并行传输时，也不会造成数据拥堵或出错。
38.本发明提供的方法相对于现有方法而言具有数据准确，可靠性高；测试过程的自动化程度高，测试效率高，操作过程简单的优点。
附图说明
39.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：图1为本发明实施例1中提供的一种用电采集终端抄表稳定性的自动化测试方法的步骤流程图。
40.图2为本发明实施例1中定时透抄测试项目的测试过程的流程图。
41.图3为本发明实施例1中任务抄表测试项目的测试过程的流程图。
42.图4为本发明实施例2中提供的一种用电采集终端抄表稳定性的自动化测试系统的模块示意图。
具体实施方式
43.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
44.实施例1本实施例提供一种用电采集终端抄表稳定性的自动化测试方法，该自动化测试方法应用于如图1所示的由主站、用电采集终端和电能表构成的台区用电信息自动化采集系统内。在自动化采集系统中，主站的服务器或计算机与用电采集终端（即集中器）之间通过以太网连接，用电采集终端通过rs485连接电能表rs485端子。主站通过以太网将各个数据采集任务下发用电采集终端，用电采集终端将主站要求的数据通过以太网发送到主站，由于采用以太网进行通讯，主站和用电采集终端可以实现一对多的远距离通讯连接。用电采集终端根据主站下发的任务向电能表发出相应的数据请求；电能表响应请求后，将采集到的相应的统计数据发送给用电采集终端。用电采集终端和各个电能表之间采用rs485总线进行通讯连接，因而可以实现高保真的快速通讯，保证传输数据的实时性和准确性。
45.本实施例采用的方法中，完成的测试项目包括定时透抄测试项目和任务抄表测试项目两类。然后根据两类任务的测试结果对用电采集终端的抄表稳定性进行综合评估。
46.具体地，如图2所示，定时透抄测试项目的测试过程如下：（1）主站根据一个预设的定时透抄测试程序随机生成多个透抄测试指令；该透抄测试指令中包含待透抄的数据类型标志以及透抄时间。
47.（2）主站将当前测试周期内的各个透抄测试指令对应的报文发送到用电采集终端。
48.（3）用电采集终端根据接收到的报文解析出所有待透抄的数据类型标志以及透抄时间，然后在每个透抄测试指令的透抄时间到达时，向电能表下达相应类型数据的抄表指令。
49.（4）电能表在接收到抄表指令后，将采集到的相应类型的数据以报文的形式发送到用电采集终端。
50.（5）用电采集终端接收到返回的报文后，不对报文内容进行解析，直接通过以太网透传到主站。
51.（6）主站在当前测试周期结束时，分别统计发送报文条数ns和接受报文条数nr，以及发送的每条报文字节数bsi和接受的每条报文字节数bri，进而计算出用电采集终端的数据传输稳定性ts。
52.数据传输稳定性ts的计算公式如下：
53.其中，如图3所示，任务抄表测试项目的测试过程如下：（
ⅰ
）主站接收由测试人员人工配置的任务采集方案，然后根据任务采集方案自动生成相应的任务测试指令。任务测试指令中包含待测试的任务类型标志以及执行频率。
54.（
ⅱ
）主站将当前任务采集方案中的各个任务测试指令对应的报文发送到用电采集终端。
55.（
ⅲ
）用电采集终端根据接收到的报文解析出所有待测试的任务类型标志以及执行频率，然后根据执行频率以及任务类型，周期性向电能表下达相关任务所需的所有类型数据的采集指令。
56.（
ⅳ
）电能表在接收到采集指令后，将采集到的相应类型的数据以报文的形式发送到用电采集终端。
57.（
ⅴ
）用电采集终端接收到返回的报文后，对报文内容进行解析，然后根据解析出的原始数据，处理得到所需的任务执行结果，并将任务执行结果发送到主站。
58.（
ⅵ
）主站根据任务执行频率定期接收用电采集终端上传的任务处理结果，并分析每个任务处理结果的准确性。进而计算出用电采集终端的任务执行完成度mc。
59.任务执行完成度mc的计算公式如下：mc=（当前周期内准确完成的总任务数／任务采集方案中待完成的总任务数）
×
100%
60.本发明中，主站根据各个用电采集终端在测试周期内的数据传输稳定性ts和任务执行完成度mc的评估值，综合分析出各个用电采集终端的抄表稳定性cs的评估值。
61.抄表稳定性cs的计算公式如下：cs=α
·
ts+β
·
mcα+β=1上式中，α表示数据传输稳定性对抄表稳定性评估结果的影响权重；β表示任务完成度对抄表稳定性评估结果的影响权重。
62.在本实例中，测试任务主要由主站下发到各个用电采集终端，因此主站需要明确每个任务的下发对象，任务下发对象由最终的数据采集对象决定。当某些数据采集过程由电能表a实际完成，那个主站就需要将该数据采集任务下发到管理该电能表a和用电采集终端b上。然后由用电采集终端下发相应的数据采集指令。
63.因此，为了实现对任务进行准确下发，本实施例中的主站还根据台区用电信息自动化采集系统的拓扑结构，在各个用电采集终端及其连接的电能表间建立一个映射关系表。映射关系表中包含各个用电采集终端的设备识别号，以及每个用电采集终端连接的电能表的设备识别号。在映射关系表中每个电能表的设备识别号对应一个唯一的用电采集终端的设备识别号；而每个用电采集终端的设备识别号对应一个或多个电能表的设备识别号。此外，主站中还存储有用电采集终端和电能表的设备识别号与相应的物理地址的对照表。
64.本实施例中，透抄测试指令和/或任务测试指令还包括相应的电能表的设备识别号。主站根据生成的透抄测试指令和/或任务测试指令中的电能表的设备识别号查询映射关系表。进而得到负责该电能表的用电采集终端的设备识别号，然后根据设备识别号对应的物理地址将透抄测试指令和/或任务测试指令下发到相应的用电采集终端上。
65.在本实施例的方法中，用电采集终端透传到主站的采集数据的报文，以及传输到主站的任务执行结果的报文中均包含数据来源对应的电能表的设备识别号。主站分别按照电能表的设备识别号对各个用电采集终端的测试数据和和结果进行分类存储。进而便于对数据进行科学管理，为数据在不同任务中的应用奠定基础。
66.需要说明的是：在定时透抄测试项目中，主站下发的要求定时透传的数据类型包括：（一）电能量类数据对象标识，包括：组合有功电能、正向有功电能、反向有功电能、组合无功1电能、组合无功2电能、第一象限无功电能、第二象限无功电能、第三象限无功电能、第四象限无功电能等。（二）最大需量类数据对象标识，包括：正向有功最大需量、反向有功最大需量、组合无功1最大需量、组合无功2最大需量、第一象限最大需量、第二象限最大需量、第三象限最大需量、第四象限最大需量等。
67.在任务抄表测试项目中，主站下发的要求执行的任务类型包括：用电量实时数据的采集任务，目标时段的电力数据的曲线生成任务，以及数据冻结任务等。
68.在本实施例中，假设透抄数据选择正向有功电能量。主站根据表地址和需要透抄表的数据项（正向有功电能量），按面向对象协议自组报文。主站配置电量类数据标识，确定定时发送时间为15分钟/次，即可执行定时发送透传报文至用电采集终端。用电采集终端通过rs485发送抄表报文至电表，并统计对比发送报文条数、接受报文条数，发送报文字节数、接收报文字节数。当发送报文条数与接收报文条数相等，且发送报文字节数与接收报文字节数均相等时，判断用电采集终端的数据传输稳定性良好。
69.本实施例中，假设主站配置的任务是每日冻结电表数据一次。该任务报文由主站下发至用电采集终端。用电采集终端按照报文，每日冻结电表数据一次，并存储至用电采集终端存储单元内。系统会适配任务执行频率，即每日一次，对用电采集终端数据进行召测，并统计分析该数据是否符合任务要求。若用电采集终端可成功执行每日冻结一次电表数据，则判断用电采集终端的任务执行完成度正常。
70.分析本实施例提供的方法可以发现，本实施例的方法直接应用在现有的台区用电信息自动化采集系统上，无需要增加任何新的硬件，因此可以降低测试任务的执行成本。同时，该测试方法的执行过程可以独立于系统的正常采集任务之外进行，也可以利用正常采集任务采集到的数据完成。即：测试任务的执行与系统现有的采集任务并行开展，相互不会产生干扰。且在该方法中，不同终端和设备之间采用以太网或rs485总线进行数据传输，数
据传输通道的带宽足够大；即使在进行大容量的数据并行传输时，也不会造成数据拥堵或出错。
71.本实施例提供的方法可以在系统本地实现用电采集设备抄表稳定性的在线测量，不同测试项目均由主站自动执行，无需人工进行数据抄读或管理，因此可以大幅提高测试任务的执行效率，节省测试任务的人工成本。
72.实施例2本实施例提供一种用电采集终端抄表稳定性的自动化测试系统，该系统用于采用如实施例1中的用电采集终端抄表稳定性的自动化测试方法；对台区内与主站通讯连接的各个用电采集终端定期进行定时透抄测试和任务抄表测试，进而得出各个用电采集终端在测试周期内的抄表稳定性的评估结果。
73.如图4所示，该自动化测试系统包括：定时透抄测试模块，任务抄表测试模块，以及评估结果生成模块。
74.该系统中，定时透抄测试模块包括透抄测试指令生成单元、查询单元、指令发送单元，表数据接收单元和数据处理单元。
75.其中，透抄测试指令生成单元用于随机生成多个透抄测试指令；透抄测试指令中包含待透抄的数据类型标志、执行透抄任务的电能表的设备识别号，以及透抄时间。查询单元用于根据执行透抄任务的电能表的设备识别号查询一个预设的映射关系表，确定负责该电能表的用电采集终端的设备识别号。指令发送单元用于将透抄测试指令发送到由查询单元确定的用电采集终端。表数据接收单元用于接收由用电采集终端透传的电能表直接采集到的表测数据。数据处理单元用于根据透抄测试指令和表测数据解析出测试周期内的发送报文条数ns和接受报文条数nr，以及发送的每条报文字节数bsi和接受报文字节数bri，进而计算出用电采集终端的数据传输稳定性ts。
76.该系统中，任务抄表测试模块包括方案获取单元、任务测试指令生成单元、查询单元、指令发送单元、端数据接收单元和任务执行完成度计算单元。
77.其中，方案获取单元用于获取由测试人员人工配置的任务采集方案。任务测试指令生成单元用于根据任务采集方案自动生成相应的任务测试指令。任务测试指令中包含待测试的任务类型标志、执行任务测试指令的电能表的设备识别号，以及执行频率。查询单元用于根据执行透抄任务的电能表的设备识别号查询一个预设的映射关系表，确定负责该电能表的用电采集终端的设备识别号。指令发送单元用于将任务测试指令发送到由查询单元确定的用电采集终端。端数据接收单元用于接收由用电采集终端处理得到的任务处理结果。任务执行完成度计算单元用于评估任务采集方案中的每个任务处理结果的准确性，进而计算出用电采集终端的任务执行完成度mc。
78.评估结果生成模块用于根据任意用电采集终端在测试周期内的数据传输稳定性ts和任务执行完成度mc评估值，计算出该用电采集终端的抄表稳定性cs的评估值。
79.实施例3本实施例提供一种用电采集终端抄表稳定性的自动化测试装置，该装置包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序。处理器执行程序时实现如实施例1中的用电采集终端抄表稳定性的自动化测试方法的步骤。
80.该计算机设备可以是可以执行程序的智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式计算
机、机架式服务器、刀片式服务器、塔式服务器或机柜式服务器(包括独立的服务器，或者多个服务器所组成的服务器集群)等。本实施例的计算机设备至少包括但不限于：可通过系统总线相互通信连接的存储器、处理器。
81.本实施例中，存储器(即可读存储介质)包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，sd或dx存储器等)、随机访问存储器(ram)、静态随机访问存储器(sram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、可编程只读存储器(prom)、磁性存储器、磁盘、光盘等。在一些实施例中，存储器可以是计算机设备的内部存储单元，例如该计算机设备的硬盘或内存。在另一些实施例中，存储器也可以是计算机设备的外部存储设备，例如该计算机设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card ,smc)，安全数字(secure digital ,sd)卡，闪存卡(flash card)等。当然，存储器还可以既包括计算机设备的内部存储单元也包括其外部存储设备。本实施例中，存储器通常用于存储安装于计算机设备的操作系统和各类应用软件等。此外，存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的各类数据。
82.处理器在一些实施例中可以是中央处理器(central processing unit，cpu)、控制器、微控制器、微处理器、或其他数据处理芯片。该处理器通常用于控制计算机设备的总体操作。本实施例中，处理器用于运行存储器中存储的程序代码或者处理数据，以实现前述实施例1中用电采集终端抄表稳定性的自动化测试的处理过程，进而对用电采集终端进行定时透抄测试和任务抄表测试，并根据测试结果评估用电采集终端的抄表稳定性。
83.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。