应用于智能配电网数据采集服务总线系统及其实现方法
【专利摘要】本发明涉及电力系统领域的总线系统及其实现方法，具体涉及一种应用于智能配电网数据采集服务总线系统及其实现方法。在数据采集现场，安装多台数据采集终端及一台或多台总线集中器，总线集中器将与之相连接的采集终端的数据报文进行实时缓存，在统一数据采集服务总线主站进行数据召测时，将缓存的采集数据进行封装上传；在总线主站侧，总线系统接收到集中器的封装报文后，进行解包，并进行规约识别解析存库。本发明的提出，能够保证接收数据的实时性，提高数据采集的可靠性，并可支持多种不同规约的采集终端的同时接入。
【专利说明】应用于智能配电网数据采集服务总线系统及其实现方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统领域的总线系统及其实现方法，具体涉及一种应用于智能配电网数据采集服务总线系统及其实现方法。
【背景技术】
[0002]目前，电力系统中数据采集服务应用越来越广，数据采集技术已经越来越成熟，但仍存在一些问题。
[0003]一方面，现有的数据采集，一般均采用主站定时召测或采集终端主动上送，都是主站与各采集终端之间进行直接交互，但是由于现场环境的复杂性，很容易造成通信延迟或中断，影响数据采集的可靠性。
[0004]另一方面，数据采集时报文的传输必须遵循一定的通讯规约，而不同采集终端的生产厂家由于技术或利益上的原因，通讯规约暂时无法实现统一。因此，在实际采集过程中，由于通讯规约的局限，导致实施过程中采集终端的选型限制及主站系统报文解析难度增加。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种应用于智能配电网数据采集服务总线系统及其实现方法，本发明能够保证接收数据的实时性，提高数据采集的可靠性，并可支持多种不同规约的采集终端的同时接入，可以很好的解决在配电网数据采集过程中采集终端的选型限制及主站系统报文解析难度增加问题。
[0006]本发明的目的是采用下述技术方案实现的:
[0007]本发明提供一种应用于智能配电网数据采集服务总线系统，其改进之处在于，所述系统包括依次连接的现场侧和主站侧，所述现场侧包括总线集中器，所述总线集中器通过下行信道与采集终端连接，所述总线侧包括总线主站，所述总线主站与总线集中器连接。
[0008]进一步地，所述采集终端的台数至少一台，所述总线集中器的台数至少一台，包括召测接收报文模块和报文封装及缓存模块；
[0009]所述召测接收报文模块用于向各采集终端进行召测，接收采集终端报文，并将接收的报文传送给报文封装及缓存模块；
[0010]所述报文封装及缓存模块用于将接收到的采集终端报文进行缓存，在收到总线主站侧召测报文时，将缓存中的采集终端报文进行封装上传。
[0011]进一步地，所述总线主站包括解析存库模块、消息解包模块和规约智能识别模块；
[0012]所述消息解包模块用于将采集终端报文进行报文解包，获取采集终端报文块集合，并将采集终端报文块上传至规约智能识别模块；
[0013]所述规约智能识别模块用于对采集终端报文块进行规约智能识别，并将识别后的报文上传至解析存库模块；[0014]所述解析存库模块用于对识别后的报文进行解析存库。
[0015]本发明还提供一种应用于智能配电网数据采集服务总线系统的实现方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤:
[0016](I)总线集中器的召测接收报文模块通过下行信道与各采集终端进行数据交互，以最小时间间隔向各采集终端进行召测，接收采集终端报文，并将接收的报文传送给报文封装及缓存模块；
[0017](2)采用具有时效性的报文缓存及封装方案，将最新的采集终端报文进行缓存，在收到主站侧召测报文时，将缓存中的采集终端报文进行封装上传；
[0018](3)总线主站接收到总线集中器报文后，其消息解包模块将采集终端报文进行报文解包，获取采集终端报文块集合，并将采集终端报文块上传至规约智能识别模块；
[0019](4)规约智能识别模块对采集终端报文块进行规约智能识别，并将识别后的报文上传至解析存库模块；
[0020](5)解析存库模块用于对识别后的报文进行解析存库。
[0021]进一步地，所述步骤(2)中，具有时效性的报文缓存及封装方案包括下述步骤:
[0022]〈1>在总线集中器中设置缓存区，接收到一条采集终端报文后，首先根据终端地址按照先入先出原则检索缓存区中是否存在采集终端报文块；
[0023]<2>如果不存在，将终端地址、终端报文、终端状态(接收到报文，表示该终端状态为联通)以及当前时间戳封装为报文块，存入缓存区；
[0024]〈3>如果存在，取出相应的采集终端报文块(在缓存区中，是以报文块形式进行存储的，该报文块是将采集终端报文、终端状态和时间戳进行封装后得到的)，校验时间戳，封装替换采集终端报文、终端状态和时间戳，并重新存入缓存区；
[0025]〈4>定时对缓存区中采集终端进行状态再校验，将各采集终端报文块时间戳进行比对，对于长时间未接收报文的采集终端状态置为断开；
[0026]〈5>接收到总线主站的召测报文后，将总线采集器地址、采集终端报文数量、所有终端报文块再封装为长报文，并上传至总线主站。
[0027]进一步地，所述总线集中器对采集终端的召测为定时顺序召测，采用先入先出FIFO式实时缓存用于提高缓冲区检索效率。
[0028]进一步地，所述步骤(4)中，所述总线主站中，包括一张终端规约映射表，用于存放终端地址及其相应规约，以及一张规约特征表，用于存放各种规约识别特征；规约智能识别模块对采集终端报文块进行规约智能识别包括下述步骤:
[0029]①总线主站接收到总线集中器报文后，首先进行报文解包，获取到采集终端报文块集合，然后分别对各个采集终端报文块进行规约智能识别；根据终端报文块中的终端地址，检索终端规约映射表中是否存在终端地址；
[0030]②如果不存在，则需要将终端报文与规约特征表中的规约特征进行规约特征匹配，如果匹配成功，则调用匹配规约进行解析存库，同时更新终端规约映射表；如果匹配失败或者调用匹配规约进行解析失败，则对将终端报文块进行记录，并发送提醒，由维护人员根据需要进行规约增加；
[0031]③如果存在，则调用相应规约进行解析存库，若解析失败，则步骤②。
[0032]与现有技术比，本发明达到的有益效果是:[0033]1、本发明能够保证接收数据的实时性，提高数据采集的可靠性，并可支持多种不同规约的采集终端的同时接入，可以很好的解决在配电网数据采集过程中采集终端的选型限制及主站系统报文解析难度增加问题。
[0034]2、本发明采用具有时效性的报文缓存及封装方法，可提高数据采集的实时性和可
靠性；
[0035]3、本发明采用规约智能识别方法，可以避免由于规约不统一导致的采集终端选型限制，并提高主站侧规约解析效率和准确度。
【专利附图】
【附图说明】
[0036]图1是本发明提供的应用于智能配电网数据采集服务总线系统的结构示意图；
[0037]图2是本发明提供的具有时效性的报文缓存及封装方法(MCET)过程图；
[0038]图3是本发明提供的规约智能识别(PIR)过程图。
【具体实施方式】
[0039]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0040]针对现有技术存在的问题和缺点，本发明提供一种应用于智能配电网统一数据采集服务总线系统及其实现方法，可以很好的解决在配电网数据采集过程中的采集终端的选型限制及主站系统报文解析难度增加问题。
[0041]本发明根据配电网采集服务的实施现状，提供一种应用于智能配电网数据采集服务总线系统，其结构示意图如图1所示，包括依次连接的现场侧和主站侧两个部分。现场侧包括总线集中器，总线集中器通过下行信道与采集终端连接，所述总线侧包括总线主站，所述总线主站与总线集中器连接。
[0042]采集终端的台数为多台，总线集中器为一台或多台，包括召测接收报文模块和报文封装及缓存模块；所述召测接收报文模块用于向各采集终端进行召测，接收采集终端报文，并将接收的报文传送给报文封装及缓存模块；报文封装及缓存模块用于将接收到的采集终端报文进行缓存，在收到总线主站侧召测报文时，将缓存中的采集终端报文进行封装上传。
[0043]总线主站包括解析存库模块、消息解包模块和规约智能识别模块；消息解包模块用于将采集终端报文进行报文解包，获取采集终端报文块集合，并将采集终端报文块上传至规约智能识别模块；规约智能识别模块用于对采集终端报文块进行规约智能识别，并将识别后的报文上传至解析存库模块；解析存库模块用于对识别后的报文进行解析存库。
[0044]本发明还提供一种应用于智能配电网数据采集服务总线系统的实现方法，包括下述步骤:
[0045]( I)在现场侧，总线集中器的召测接收报文模块通过下行信道与各采集终端进行数据交互，以最小时间间隔向各采集终端进行召测，接收采集终端报文，并将接收的报文传送给报文封装及缓存模块；
[0046](2)报文封装及缓存模块采用具有时效性的报文缓存及封装方案(MCET，MessageCached and Encapsulated with Timeliness),将最新的采集终端报文进行缓存,在收到主站侧召测报文时，将缓存中的采集终端报文进行封装上传；这样，就可以保证一次性将总线集中器下的所有采集终端数据同时上传至主站侧，避免了由于通信等原因导致的数据延迟或丢失，从而提高了数据采集的可靠性。
[0047](3)在主站侧，总线主站接收到总线集中器报文后，其消息解包模块将采集终端报文进行报文解包，获取采集终端报文块集合，并将采集终端报文块上传至规约智能识别模块；
[0048](4)规约智能识别模块对采集终端报文块进行规约智能识别(PIR，ProtocolIntelligent Recognition),并将识别后的报文上传至解析存库模块；规约智能识别可以对各种规约进行智能识别解析，并可进行扩展，从而避免了由于规约不统一导致的采集终端选型限制，并提高了主站侧规约解析效率。
[0049](5)解析存库模块用于对识别后的报文进行解析存库。
[0050]其中步骤(2)具有时效性的报文缓存及封装方案(MCET，Message Cached andEncapsulated with Timeliness)的过程图如图2所不，包括:
[0051]具有时效性的报文缓存及封装方案主要是将各采集终端的报文及终端状态等封装并进行先入先出(FIFO)式实时缓存，并在接收到总线主站召测报文时，将所有终端报文等进行再封装为一条长报文。具体实现方式如下:
[0052]<1>在总线集中器中，存在一个缓存区，接收到一条终端报文后，首先根据终端地址按照先入先出原则检索缓存区中是否存在该终端报文；
[0053]<2>如果不存在，将终端地址、终端报文、终端状态(接收到报文，表示该终端状态为联通)以及当前时间戳封装为报文块，存入缓存区；
[0054]<3>如果存在，取出该报文块，校验时间戳，封装替换终端报文、终端状态和时间戳，并重新存入缓存区。
[0055]<4>同时，还会定时对缓存区中终端进行状态再校验，将各终端报文块时间戳进行比对，对于长时间未接收报文的终端状态置为断开。通过时间戳严格校验及状态再校验，保证了终端报文的实时性。
[0056]〈5>接收到总线主站的召测报文后，将总线采集器地址、终端报文数量、所有终端报文块等再封装为长报文，上传至总线主站。通过一次性上传，保证了数据采集的可靠性。
[0057]在此值得提到的是，由于总线集中器对采集终端的召测为定时顺序召测，因此采用先入先出(FIFO)式实时缓存可以提高缓冲区检索效率，从而提高报文块封装替换和终端状态再校验速率。
[0058]其中步骤(4)规约智能识别(PIR,Protocol Intelligent Recognition)的过程图如图3所示,包括:
[0059]规约智能识别主要是智能识别终端报文的规约类型，并进行解析。该方法前提为在总线主站系统中，存在一张终端规约映射表，用于存放终端地址及其相应规约，以及一张规约特征表，用于存放各种规约识别特征。具体实现为:
[0060]①总线主站系统接收到总线集中器报文后，首先进行报文解包，获取到终端报文块集合，然后分别对各个终端报文块进行规约智能识别。根据终端报文块中的终端地址，检索终端规约映射表中是否存在该终端地址:
[0061]②如果不存在，则需要将终端报文与规约特征表中的规约特征进行规约特征匹配，如果匹配成功，则调用匹配规约进行解析存库，同时更新终端规约映射表；如果匹配失败或者调用匹配规约进行解析失败，则对将终端报文块进行记录，并发送提醒，可由维护人员根据需要进行规约增加；
[0062]③如果存在，则调用相应规约进行解析存库，若解析失败，则进行步骤②。
[0063]在此值得提到的是，通讯规约可以根据需要进行灵活扩展，只需提供规约特征及相应的规约解析算法即可。
[0064]本发明提供的一种应用于智能配电网统一数据采集服务总线系统及其实现方法。在数据采集现场，安装多台数据采集终端及一台或多台总线集中器，总线集中器将与之相连接的采集终端的数据报文进行实时缓存，在统一数据采集服务总线主站进行数据召测时，将缓存的采集数据进行封装上传；在总线主站侧，总线系统接收到集中器的封装报文后，进行解包，并进行规约识别解析存库。本发明的提出，能够保证接收数据的实时性，提高数据采集的可靠性，并可支持多种不同规约的采集终端的同时接入。
[0065]最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种应用于智能配电网数据采集服务总线系统，其特征在于，所述系统包括依次连接的现场侧和主站侧，所述现场侧包括总线集中器，所述总线集中器通过下行信道与采集终端连接，所述总线侧包括总线主站，所述总线主站与总线集中器连接。
2.如权利要求1所述的数据采集服务总线系统，其特征在于，所述采集终端的台数至少一台，所述总线集中器的台数至少一台，包括召测接收报文模块和报文封装及缓存模块； 所述召测接收报文模块用于向各采集终端进行召测，接收采集终端报文，并将接收的报文传送给报文封装及缓存模块； 所述报文封装及缓存模块用于将接收到的采集终端报文进行缓存，在收到总线主站侧召测报文时，将缓存中的采集终端报文进行封装上传。
3.如权利要求1所述的数据采集服务总线系统，其特征在于，所述总线主站包括解析存库模块、消息解包模块和规约智能识别模块； 所述消息解包模块用于将采集终端报文进行报文解包，获取采集终端报文块集合，并将采集终端报文块上传至规约智能识别模块； 所述规约智能识别模块用于对采集终端报文块进行规约智能识别，并将识别后的报文上传至解析存库模块； 所述解析存库模块用于对识别后的报文进行解析存库。
4.一种应用于智能配电网数据采集服务总线系统的实现方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤: (O总线集中器的召测接收报文模块通过下行信道与各采集终端进行数据交互，以最小时间间隔向各采集终端进行 召测，接收采集终端报文，并将接收的报文传送给报文封装及缓存模块； (2)采用具有时效性的报文缓存及封装方案，将最新的采集终端报文进行缓存，在收到主站侧召测报文时，将缓存中的采集终端报文进行封装上传； (3)总线主站接收到总线集中器报文后，其消息解包模块将采集终端报文进行报文解包，获取采集终端报文块集合，并将采集终端报文块上传至规约智能识别模块； (4)规约智能识别模块对采集终端报文块进行规约智能识别，并将识别后的报文上传至解析存库模块； (5 )解析存库模块用于对识别后的报文进行解析存库。
5.如权利要求4所述的实现方法，其特征在于，所述步骤(2)中，具有时效性的报文缓存及封装方案包括下述步骤: 〈1>在总线集中器中设置缓存区，接收到一条采集终端报文后，首先根据终端地址按照先入先出原则检索缓存区中是否存在采集终端报文块； <2>如果不存在，将终端地址、终端报文、终端状态(接收到报文，表示该终端状态为联通)以及当前时间戳封装为报文块，存入缓存区； 〈3>如果存在，取出相应的采集终端报文块，校验时间戳，封装替换采集终端报文、终端状态和时间戳，并重新存入缓存区； 〈4>定时对缓存区中采集终端进行状态再校验，将各采集终端报文块时间戳进行比对，对于长时间未接收报文的采集终端状态置为断开；〈5>接收到总线主站的召测报文后，将总线采集器地址、采集终端报文数量、所有终端报文块再封装为长报文，并上传至总线主站。
6.如权利要求4所述的实现方法，其特征在于，所述总线集中器对采集终端的召测为定时顺序召测，采用先入先出FIFO式实时缓存用于提高缓冲区检索效率。
7.如权利要求4所述的实现方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述总线主站中，包括一张终端规约映射表，用于存放终端地址及其相应规约，以及一张规约特征表，用于存放各种规约识别特征；规约智能识别模块对采集终端报文块进行规约智能识别包括下述步骤: ①总线主站接收到总线集中器报文后，首先进行报文解包，获取到采集终端报文块集合，然后分别对各个采集终端报文块进行规约智能识别；根据终端报文块中的终端地址，检索终端规约映射表中是否存在终端地址； ②如果不存在，则需要将终端报文与规约特征表中的规约特征进行规约特征匹配，如果匹配成功，则调用匹配规约进行解析存库，同时更新终端规约映射表；如果匹配失败或者调用匹配规约进行解析失败，则对将终端报文块进行记录，并发送提醒，由维护人员根据需要进行规约增加； ③如果存在，则调用相应规约进行解析存库，若解析`失败，则步骤②。
【文档编号】H04L12/861GK103746937SQ201310641593
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月3日 优先权日:2013年12月3日
【发明者】冯德志, 段祥俊, 苏培栋, 李运硕, 杨红磊, 宋祺鹏 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院, 国网山东省电力公司