一种电能数据实时采集系统的制作方法

本实用新型属于智能电表电量采集领域，具体地涉及一种基于分布式系统的电能数据实时采集系统。

背景技术：

在目前市场上的电能数据采集系统中，核心控制芯片以集中式处理方式完成电能数据采集、主站查询、人机交互等一系列工作，以文件管理方式存储电能数据，随着电网系统对采集速度要求的不断提高和海量实时数据处理需求的呈现，集中式处理方式的不足越来越明显。

首先，电能数据采集效率不高。由于系统负载能力有限，在轮流抄表机制下，同一个读表口注册的电表越多，后注册的电表抄读延迟越久，这在很大程度上降低了电能数据的实时性和采集效率。其次，文件存储的数据管理方式独立性差，缺少跨系统的数据分布式存储和共享能力。文件管理对应用程序存在很强的依赖性，如果程序在某些环节出现问题，会导致数据的丢失，且得不到及时地恢复；文件只能通过指针对数据进行处理，数据之间并不存在关联，索引速度较慢，易读性不强，对文件进行顺序访问会降低系统的运行效率。

由此看来，传统的电能数据采集系统采集已不能满足整个电力采集系统中海量用电数据的实时处理和分布式存储的需求。

技术实现要素：

为了克服现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种基于分布式系统设计的电能数据实时采集系统，其采集效率高，并且能够分类存储，能够实现电能数据的实时采集。

本实用新型是这样实现的：

具体地，本实用新型提供一种电能数据实时采集系统，其包括主控制器、多个从控制器以及远程控制器，所述多个从控制器的输出端连接所述主控制器的输入端，所述主控制器的输出端连接所述远程控制器的输入端，所述主控制器包括第一壳体、设置在所述第一壳体外部的第一显示屏、第一人机交互模块、设置在所述第一壳体内部的主控处理器、第一数据处理芯片及第一通讯模块，所述从控制器包括第二壳体、设置在所述第二壳体外部的第二显示屏、第二人机交互模块、设置在所述第二壳体内部的从控处理器、存储单元、电能采集单元、第二数据处理芯片及第二通讯模块，所述主控制器的第一数据处理芯片与所述从控制器的第二数据处理芯片通过数据总线连接，所述第一壳体设置有斜面，所述第一显示屏设置在斜面上，所述斜面上还设置有解锁装置，所述第一显示屏与所述解锁装置并排或上下设置，所述第一显示屏设置有供所述数据总线通过的通孔，所述第一壳体的侧部设置有电池仓；所述第二壳体设置有能打开的抽屉模块，所述抽屉模块借助于滑轨能推拉至壳体内部或壳体外部，从控处理器、存储单元、电能采集单元、第二数据处理芯片及第二通讯模块设置在所述抽屉模块内部，所述第一壳体以及第二壳体的壳体外部均安装有电源键以及电源插座，所述第一壳体以及第二壳体的壳体底部均安装有万向轮，所述第一壳体以及第二壳体的壳体顶部均安装有拉手，所述第一壳体以及第二壳体的第一侧壁靠近壳体底部处均设置有第一组通风口，第一壳体以及第二壳体的第二侧壁靠近壳体底部处均设置有第二组通风口，所述第一组通风口与所述第二组通风口之间形成通风通道。

优选地，所述主控制器与所述从控制器的连接采用星型拓扑结构。

优选地，所述第一人机交互模块以及第二人机交互模块均包括外部输入设备以及外部输出设备。

优选地，所述电能采集单元通过与电能表通讯连接获取电能信息数据。

优选地，所述主控制器设置有GPS授时模块及独立实时时钟，所述从控制器设置有独立实时时钟。

优选地，所述解锁装置为指纹解锁装置。

优选地，所述第一壳体的侧部设置有用于容纳电源线的电源线容纳腔。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供了一种基于分布式系统设计的电能数据实时采集系统，包含负责与人机交互的主控制器，与采集、存储数据的从控制器，采用分布式的数据采集方式，每个从控制器均可以独立完成数据采集任务，并且将数据保存至本身的数据库中，通过数据共享协议，主控制器可共享所有从控制器的电能数据，各从控制器可通过主控制器共享其余从控制器的电能数据，有效地提升了数据采集的实时性，提升了数据的安全性和可维护性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的结构示意框图；

图3为本实用新型的第一壳体的结构示意图；

图4为本实用新型的第二壳体的结构示意图；

图5为本实用新型的工作原理示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本实用新型的示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

本实用新型是这样实现的：

本实用新型提供一种电能数据实时采集系统，如图1及图2所示，其包括主控制器1、多个从控制器2以及远程控制器3，所述多个从控制器2的输出端连接所述主控制器1的输入端，所述主控制器1的输出端连接所述远程控制器3的输入端。多个从控制器2采集电能数据后，发送至主控制器1，主控制器1统一发送至远程控制器3。

主控制器1包括第一壳体11、设置在所述第一壳体11外部的第一显示屏12、第一人机交互模块14、设置在所述第一壳体11内部的主控处理器13、第一数据处理芯片15及第一通讯模块16。

所述从控制器2包括第二壳体21、设置在所述第二壳体21外部的第二显示屏22、第二人机交互模块23、设置在所述第二壳体21内部的从控处理器24、存储单元25、电能采集单元26、第二数据处理芯片27及第二通讯模块28。

所述主控制器的第一数据处理芯片15与所述从控制器的第二数据处理芯片27通过数据总线连接。

在实际应用中，第一人机交互模块13可单独设置，也可以与第一显示屏12叠加设置。第二人机交互模块23可单独设置或与第二显示屏22叠加设置。

如图3及图4所示，所述第一壳体11设置有斜面110，所述第一显示屏12设置在斜面110上，所述斜面110上还设置有解锁装置111，所述第一显示屏12与所述解锁装置111并排或上下设置，所述第一显示屏附近设置有供所述数据总线通过的通孔，所述第一壳体的侧部设置有电源仓。

所述第二壳体21设置有能打开的抽屉模块210，所述抽屉模块210借助于滑轨能推拉至壳体21内部或壳体外部，从控处理器24、存储单元25、电能采集单元26、第二数据处理芯片27及第二通讯模块28设置在所述抽屉模块210内部。

所述第一壳体11以及第二壳体21的壳体外部均安装有电源键100以及电源插座101，所第一壳体11以及第二壳体21的壳体底部均安装有万向轮102，万向轮102的设置能够方便对第一壳体11以及第二壳体21进行移动。第一壳体11以及第二壳体21的壳体顶部均安装有拉手103，拉手103的设置便于手提对第一壳体11以及第二壳体21进行移动，第一壳体11以及第二壳体21的第一侧壁104靠近壳体底部处均设置有第一组通风口105，第一壳体11以及第二壳体21的第二侧壁(图中未示出)靠近壳体底部处均设置有第二组通风口(图中未示出)，所述第一组通风口105与所述第二组通风口之间形成通风通道，以对壳体内部进行散热。

优选地，所述主控制器1与所述从控制器2的连接采用星型拓扑结构，多个从控制器2连接1个主控制器1。

优选地，所述第一人机交互模块13以及第二人机交互模块23均包括外部输入设备以及外部输出设备。

优选地，所述电能采集单元26通过与电能表通讯连接获取电能信息数据。

优选地，所述主控制器1设置有GPS授时模块及独立实时时钟，所述从控制器2设置有独立实时时钟。

优选地，所述解锁装置111为指纹解锁装置。使用者需要输入指纹进行验证，验证通过后才能解锁主控制器，进行人机操作，同样的，从控制器也设置有指纹解锁装置进行解锁。

从控制器2采集电能信息数据发送至主控制器1和/或远程控制器3并接收主控制器1和/或远程控制器3的采集指令。

主控制器1接收从控制器2的电能信息数据和/或向该从控制器返回其余从控制器的电能信息数据、接收远程控制器3的采集指令和/或向远程控制器3返回电能信息数据。

由于每个从控制器2可以同时独立完成电能数据采集任务，而主控制器1可配置多个从控制器，减少了平均每个从控制器2接入的电能表数量，从而缩短了采集的时间。

人机交互模块包括外部输入设备以及外部输出设备，分别输入或输出指令。例如，人机交互模块14可以是显示器、键盘、鼠标、音箱等，用于显示电能采集系统的工作状态及电能信息数据，以及显示用户输入指令的反馈，同时接收用户输入的指令，并与主控处理器通讯，传输所输入的指令。

电能采集单元20能够通过与电能表通讯连接获取电能信息数据。

在第一次启动时，所述从控制器向所述主控制器获取电能数据采集模式及参数；根据初次获取的电能数据采集模式及参数，所述多个从控制器周期性的执行数据采集指令，以时钟模块的运行时间为基准，按照指令要求，通过所述电能采集单元采集电能数据，多个从控制器同时完成多个电能信息数据的同时采集，并将电能信息数据存储发送至主控制器，任意一个从控制器2通过第二数据处理芯片向主控制器的第一数据处理芯片获取其余各从控制器采集的电能信息数据，连同该从控制器的电能信息数据一并通过第二通讯模块传输至远程控制器3。在实际应用中，根据需要，可灵活增加从控制器数量，提供更多读表口，从而减少读表口平均接入电表的数量，实现整个系统的抄表时间接近一块电表的抄表时间，达到数据采集实时性的极限。例如一块电表的抄表时间为T，要实现对N块电能表的采集任务，传统的数据采集系统需要的时间为N*T+t(其中t为传输时延)，而采用本实用新型的分布式实时采集系统，所需时间仅为T+t，缩短了N-1倍，这大大提升了电能数据采集系统采集数据的实时性。同时，数据库技术的使用保障了数据的安全性和可维护性，提高了系统数据存储和访问的速度。在数据库技术的基础上，系统通过数据处理模块很好的实现了多系统单元间的数据共享，为电能数据的实时处理提供保障。

优选地，存储单元为SQLite数据库。主控制器1与从控制器2通过数据总线连接，主控制器1与多个从控制器2采用星型拓扑结构。主控制器通过总线与其他的从控制器相连，从控制器之间没有直接通道，只能间接地通过主控制器来相互访问，此举可简化系统的内部结构，有效地节省硬件资源。

主控制器1设置有GPS授时模块及独立实时时钟，从控制器2设置有独立实时时钟，

主控制器1通过GPS授时模块获取GPS时钟并以GPS时钟为基准同步独立实时时钟112，并向从控制器发送时钟同步指令；

从控制器2的独立实时时钟接受主控制器的时钟同步指令，以主控制器的实时时钟为基准进行时钟同步。

优选地，在实际操作中，主控制器1及各个从控制器2均设置有独立的数据处理模块对数据进行处理，数据处理模块通过数据共享协议实现各个单元之间的数据共享及数据交流。

下面结合图5对本实用新型的工作原理做进一步解释：

主控制器1和从控制器2均分别通过第一通讯模块和第二通讯模块实现与远程控制器2的数据通讯，主控制器1和从控制器2之间通过第一数据处理芯片以及第二数据处理芯片进行数据通讯。

从控制器2借助于电能采集单元采集电能信息数据发送至主控制器1并接收主控制器1和/或远程控制器3的采集指令。任意一个从控制器2通过第二数据处理芯片向主控制器的第一数据处理芯片获取其余各从控制器采集的电能信息数据，连同该从控制器的电能信息数据通过第二通讯模块一并传输至远程控制器3。

主控制器1接收从控制器2的电能信息数据、接收远程控制器3的采集指令和/或向远程控制器3返回电能信息数据。

在实际应用中，用户通过人机交互模块设定的电能数据采集模式及参数，所述主控制器存储用户设定或者系统默认的电能数据采集模式及参数，在第一次启动时，所述从控制器向主控制器获取电能数据采集模式及参数；根据初次获取的电能数据采集模式及参数，多个从控制器周期性的执行数据采集指令，通过电能采集单元采集电能数据。从控处理器将电能信息数据保存至存储单元。任意一个从控制器2通过第二数据处理芯片向主控制器的第一数据处理芯片获取其余各从控制器采集的电能信息数据，连同该从控制器的电能信息数据通过第二通讯模块一并传输至远程控制器3。主控制器获取各从控制器采集的电能信息数据，通过人机交互单元显示或通过第一通讯模块传输至远程控制器。在应用中，数据采集任务由从控处理器定时发起，采集到的电能数据存入本地数据库，主控制器不再保存各从控制器的数据。

主控制器1通过GPS授时模块获取GPS时钟并以GPS时钟为基准同步独立实时时钟，并向从控制器发送时钟同步指令；

从控制器2的独立实时时钟接受主控制器的时钟同步指令，以主控制器的实时时钟为基准进行时钟同步。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。