实时采集电厂数据的垃圾焚烧远方服务终端及其通讯方法与流程

本发明属于数据采集技术领域，具体涉及一种实时采集电厂数据的垃圾焚烧远方服务终端及其通讯方法。

背景技术：

为引导垃圾焚烧发电企业健康发展，促进资源节约和环境保护，国家发展和改革委员会下发文件《国家发展改革委关于完善垃圾焚烧发电价格政策的通知》(发改价格[2012]801号)，进一步完善了垃圾焚烧发电价格政策。通知指出：以生活垃圾为原料的垃圾焚烧发电项目，均先按其入厂垃圾处理量折算成上网电量进行结算，每吨生活垃圾折算上网电量暂定为280千瓦时，并执行全国统一垃圾发电标杆电价每千瓦时0.65元(含税)；其余上网电量执行当地同类燃煤发电机组上网电价。

目前，垃圾焚烧电厂垃圾量数据未实现与省物价局等主管部门的数据联网，垃圾量审核及电量确认工作处于人工统计阶段，因此，亟须对电厂垃圾量数据实现实时采集，最终实现垃圾量数据的自动统计。

此前，为了实现江苏省热电联产机组供热数据的实时采集，江苏方天电力技术有限公司研制了热电数据采集方法，采用4-20ma硬接线方式，实现对热电联产机组供热相关数据的实时采集。通过调研了解，热电数据采集方法针对垃圾电厂存在如下弊端：

(1)输出信号不一致。垃圾焚烧电厂垃圾量数据主要是电厂地磅称重系统结果数据，电厂地磅称重系统不支持输出4-20ma信号，无法采用硬接线方式进行采集；

(2)数据频率不一致。垃圾量数据非连续性测量数据，存在时间差异和时间不确定性，热电数据采集方法适用于采集连续型结果数据，因此，无法适应垃圾量数据的测量环境。

因此，必须研制全新的、适用于垃圾焚烧电厂垃圾量特有属性的数据采集方法。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种实时采集电厂数据的垃圾焚烧远方服务终端及其通讯方法，该垃圾焚烧远方服务终端包含数据采集、数据存储及数据传输为一体，并定义特定的通讯协议格式，按照通讯协议格式开发数据传输程序，将垃圾量数据实时传输至垃圾焚烧远方服务终端，并最终发送至主站系统。该实时采集电厂数据的垃圾焚烧远方服务终端及其通讯方法，实现垃圾焚烧电厂垃圾量数据实时采集与传输，丰富和完善政府部门、电力公司对垃圾焚烧电厂垃圾量数据审核、电量确认以及电费结算的技术手段，具有良好的应用前景，值得推广。

为解决上述问题，本发明具体采用以下技术方案：

一种实时采集电厂数据的垃圾焚烧远方服务终端，该垃圾焚烧远方服务终端分别与地磅称重系统和主站数据库进行连接，其特征在于，包括电源模块、数据处理和存储模块以及gprs传输模块，所述电源模块提供给终端工作电源，所述数据处理和存储模块实现数据接收、处理和存储，所述数据处理和存储模块与地磅称重系统相连接进行数据交互，所述gprs传输模块实现与主站数据库的实时通讯。

前述的一种实时采集电厂数据的垃圾焚烧远方服务终端，其特征在于，所述数据处理和存储模块与地磅称重系统采用232-485串口连接方式进行数据交互，接收从地磅称重系统传输过来的实时数据，对发送报文解析处理后进行存储，数据存储后等待主站数据库的召测。

前述的一种实时采集电厂数据的垃圾焚烧远方服务终端，其特征在于，所述数据处理和存储模块采用arm+x86双处理器的架构。

前述的一种实时采集电厂数据的垃圾焚烧远方服务终端的通讯方法，其特征在于，所述垃圾焚烧远方服务终端按照ft_gdtw通讯规约与地磅称重系统进行数据传输，与主站数据库连接采用gprs传输方式。

前述的一种实时采集电厂数据的垃圾焚烧远方服务终端的通讯方法，其特征在于，所述ft_gdtw通讯规约包括字节格式、规约帧格式、帧格式说明以及帧传输说明，所述帧格式说明包括帧起始符68h、数据长度、地址码、数据域、控制码、类型码、校验码cs以及结束符号16h，所述帧传输说明包括传输次序、传输响应、差错控制、传输速率、时间格式以及数据域格式。

前述的一种实时采集电厂数据的垃圾焚烧远方服务终端的通讯方法，其特征在于，所述ft_gdtw通讯规约中字节格式具体为：每字节含8位二进制码，传输时加上一个起始位(0)、一个偶校验位和一个停止位(1)共11位，d0是字节的最低有效位，d7是字节的最高有效位，先传低位，后传高位。

前述的一种实时采集电厂数据的垃圾焚烧远方服务终端的通讯方法，其特征在于，所述ft_gdtw通讯规约中规约帧格式具体如下表所示：

前述的一种实时采集电厂数据的垃圾焚烧远方服务终端的通讯方法，其特征在于，所述ft_gdtw通讯规约中帧格式说明具体为：

帧起始符68h：标识一帧信息的开始，其值为68h＝01101000b；

数据长度：l为数据域的字节数，l＝0表示无数据域，l分为两个字节，其中低位在前，高位在后，长度为从第一个帧起始符开始到校验码之前的所有各字节；

地址码：地址码由1个字节构成，采用16进制编码，表示范围：0-255；

数据域：数据域包括数据标识和数据、密码，其结构随控制码的功能而改变；

控制码：控制操作的方向、操作功能及操作过程，

(1)发送实时垃圾量数据

上行默认值：a0h

下行默认值：a1h

(2)对(读)时间

上行默认值：91h

下行默认值：90h

类型码：与控制码一起表示控制码的具体操作内容，其结构随控制码而改变；

默认值：00h

校验码cs：从第一个帧起始符开始到校验码之前的所有各字节的模256的和；

结束符号16h：标识一帧信息的结束，其值为16h＝00010110b。

前述的一种实时采集电厂数据的垃圾焚烧远方服务终端的通讯方法，其特征在于，所述ft_gdtw通讯规约中帧格式说明具体为：

传输次序：所有数据项均先传送低位字节，后传送高位字节；

传输响应：每次通信都是由主站数据库按信息帧地址域选择的从站发出请求命令帧开始，被请求的从站根据命令帧中控制码的要求作出响应；

收到命令帧后的响应延时td:1s≤td≤10s；

字节之间停顿时间tb:tb≤500ms；

差错控制：按收方检测到cs校验出错，放弃该信息帧，不予响应；

传输速率：9600,n,8,1；

时间格式：时间块共7个字节，表示yyyy-mm-ddhh:mm:ss低位在前；

数据域格式：数据域的数据为16进制编码，低字节在前，数据域的数据由功能码与类型码而改变，上行为地磅称重系统发送数据至垃圾焚烧远方服务终端，下行为垃圾焚烧远方服务终端返回数据至地磅称重系统，发送实时垃圾量数据时，上行报文格式为：68h，len_low，len_high，68h，address，a0,00，数据时间，数据项，checksum，16h，下行报文格式为：68h，len_low，len_high，68h，address，a1,80h(ok)/81h(error),checksum，16h，对(读)时间时，下行报文格式为：68h，len_low，len_high，68h，address，90h,00h(read)/01h(write),主站时间,checksum，16h；上行报文格式为：68h，len_low，len_high，68h，address，91h,80h(ok)/81h(error)，终端时间,checksum，16h。

前述的一种实时采集电厂数据的垃圾焚烧远方服务终端的通讯方法，其特征在于，垃圾焚烧远方服务终端按照ft_gdtw通讯规约与地磅称重系统进行数据传输的发送流程包括数据列表和数据发送，数据列表具体为：(1)地磅称重系统称重垃圾量数据，每有一条新的数据，增加到数据列表中，发送标志为“未发送(0)”，(2)新数据增加到数据列表中时，严格按时间顺序先后排列，(3)数据列表支持存储至少3个月数据的功能；数据发送程序从数据列表中读取时间最早一条“未发送”数据并发送给垃圾焚烧远方服务终端，垃圾焚烧远方服务终端返回“确认”指令后，发送程序在此条记录状态从“未发送(0)”置为“发送成功(1)”，(2)若发送成功后，查看是否有下一条记录待发送，有则立即发送，无则等待新的数据记录，(3)如果数据发送给终端未成功或终端未返回“确认”，则数据发送程序每隔5分钟进行一次发送尝试，直到发送成功；若一直不成功，则数据发送程序会一直发送该条数据，且该条数据之后的所有新数据的标志都为“未发送(0)”。

本发明的有益效果：

(1)实现垃圾焚烧电厂垃圾量实时采集，本发明能有效实现对垃圾焚烧电厂垃圾量数据的实时采集，并且采集数据按照车次依次进行，数据真实、可靠；

(2)可扩展性好，由于采用串口连接和软件发送的数据采集方式，规避了硬接线方式所带来的测点数量限制问题，因此，该采集方式可应用于垃圾焚烧电厂其他参数的采集工作，具备良好的可扩展性；

(3)现场实施和日常维护简单，由于事先对通讯方式和通讯协议进行了约定，现场调试工作相对简单，无需进行电缆铺设等复杂准备工作，日常维护也更加便捷。

说明书附图

附图1为本发明的数据采集与传输逻辑结构图；

附图2为本发明的数据发送流程图；

附图3为本发明的垃圾焚烧远方服务终端的结构示意图；

附图4为本发明的字节格式示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

一种实时采集电厂数据的垃圾焚烧远方服务终端，采用标准2u机箱，如图3所示，终端编号为ft-8103，该垃圾焚烧远方服务终端分别与电厂地磅称重系统和主站数据库进行连接，其包括电源模块、数据处理和存储模块以及gprs传输模块，所述电源模块提供给终端工作电源，所述数据处理和存储模块实现数据接收、处理和存储，所述数据处理和存储模块与地磅称重系统相连接进行数据交互，所述gprs传输模块实现与主站数据库的实时通讯，终端与主站之间定义了专用的gprs数据传输协议，如图1所示。所述数据处理和存储模块是终端的核心部件，采用arm+x86双处理器的架构，与地磅称重系统采用232-485串口连接方式进行数据交互，接收从地磅称重系统传输过来的实时数据，对发送报文解析处理后进行存储，一般可保存三个月采集数据，数据存储后等待主站数据库的召测。gprs传输模块依托于中国移动gprs无线数据网络，通过配置模块的端口、ip等信息，与主站实现数据通讯，传输方式为主站侧主动向终端进行数据召测，召测频率为3分钟，终端接收到主站端召测指令后，将召测周期内存储的实时数据发送至主站侧。

进一步的，所述垃圾焚烧远方服务终端按照ft_gdtw通讯规约与地磅称重系统进行数据传输，与主站数据库连接采用gprs传输方式。该规约采用16进制报文格式进行数据格式约定，传输内容包括数据所属时间、数据内容，并对传输数据进行校验。数据传输采用上行报文和下行报文方式进行，上行报文即从地磅称重系统发送至终端，下行报文即从终端返回至地磅称重系统，上行报文传输数据内容，下行报文根据上行报文格式及内容返回数据接收正常与否信息。此外，数据发送方式也进行了约定，数据发送流程图如附图2所示。地磅称重系统数据按垃圾运输车次进行称重和存储，要求存储列表严格按照时间顺序排列，并设置发送状态；数据发送程序按照发送状态，对列表中数据进行发送，终端会返回接收指令至发送程序，发送程序根据接收到的终端返回指令对列表中的发送状态进行更改。

具体的，所述ft_gdtw通讯规约包括：

1、字节格式：

每字节含8位二进制码，传输时加上一个起始位(0)、一个偶校验位和一个停止位(1)共11位。其传输序列如附图4。d0是字节的最低有效位，d7是字节的最高有效位。先传低位，后传高位。

2、规约帧格式：

3、帧格式说明：

帧起始符68h：标识一帧信息的开始，其值为68h＝01101000b。

数据长度：l为数据域的字节数，l＝0表示无数据域，l分为两个字节，其中低位在前，高位在后。长度为从第一个帧起始符开始到校验码之前的所有各字节。

地址码：地址码由1个字节构成，采用16进制编码，表示范围：0-255。

数据域：数据域包括数据标识和数据、密码等，其结构随控制码的功能而改变。

控制码：控制操作的方向操作功能及操作过程。

(1)发送实时垃圾量数据：

上行默认值：a0h

下行默认值：a1h

(2)对(读)时间：

上行默认值：91h

下行默认值：90h

类型码:与控制码一起表示控制码的具体操作内容，其结构随控制码而改变。

默认值：00h

校验码cs：从第一个帧起始符开始到校验码之前的所有各字节的模256的和，即各字节二进制算术和，不计超过256的溢出值。

结束符号16h：标识一帧信息的结束，其值为16h＝00010110b。

4、帧传输说明：

传输次序：

所有数据项均先传送低位字节，后传送高位字节。

传输响应：

每次通信都是由主站按信息帧地址域选择的从站发出请求命令帧开始，被请求的从站根据命令帧中控制码的要求作出响应。

收到命令帧后的响应延时td:1s≤td≤10s.

字节之间停顿时间tb:tb≤500ms.

差错控制：

按收方检测到cs校验出错，放弃该信息帧，不予响应。

传输速率：

9600,n,8,1。

时间格式：

时间块(timeblock)共7个字节，表示yyyy-mm-ddhh:mm:ss低位在前。

如：2010-03-0423:59:12表示为：

数据域格式：

数据域的数据为16进制编码，低字节在前，数据域的数据由功能码与类型码而改变。

上行：地磅→终端

下行：终端→地磅

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********发送实时垃圾量数据：********************************************

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上行报文：

68h，len_low，len_high，68h，address，a0,00，数据时间，数据项，checksum，16h。

下行报文：

68h，len_low，len_high，68h，address，a1,80h(ok)/81h(error),checksum，16h。

数据时间:

数据项结构：

终端在接收到地磅称重系统发送的一帧数据时，判断此帧数据时间是否大于前一帧的数据时间，如果大于侧返回确认(80h)，否则返回error(81h)

地址默认为0

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************************对(读)时间

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下行报文：

68h，len_low，len_high，68h，address，90h,00h(read)/01h(write),主站时间,checksum，16h。

上行报文：

68h，len_low，len_high，68h，address，91h,80h(ok)/81h(error)，终端时间,checksum，16h。

时间结构

进一步的，垃圾焚烧远方服务终端按照ft_gdtw通讯规约与地磅称重系统进行数据传输的发送流程包括数据列表和数据发送，

1、数据列表

(1)地磅称重垃圾量数据，每有一条新的数据，增加到数据列表中，发送标志为“未发送(0)”；

(2)新数据增加到数据列表中时，严格按时间顺序先后排列；

(3)数据列表支持存储至少3个月数据的功能。

2、数据发送

(1)数据发送程序从数据列表中读取时间最早一条“未发送”数据，通过485发送给终端，终端返回“确认”指令后，发送程序在此条记录状态从“未发送(0)”置为“发送成功(1)”；

(2)若发送成功后，查看是否有下一条记录待发送，有则立即发送，无则等待新的数据记录；

(3)如果数据发送给终端未成功或终端未返回“确认”，则数据发送程序每隔5分钟进行一次发送尝试，直到发送成功；若一直不成功，则数据发送程序会一直发送该条数据，且该条数据之后的所有新数据的标志都为“未发送(0)”。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。