适用于配电物联网的即插即用系统及方法与流程

1.本发明属于配电物联网技术领域，尤其涉及一种适用于配电物联网的即插即用系统及方法。


背景技术：

2.随着社会经济的高速发展，通信技术和互联网技术的不断进步，能源生产及消费的结构也在发生着深刻的变革。作为关系民生的重要支柱产业，电力行业也在稳步转型。在电力系统中，配电网作为输电网和用电客户之间的重要桥梁，对保障电力系统稳定运行和提升用户体验都承担着重要的责任。为了实现配电网信息化和自动化水平的提升，配电物联网应运而生，通过应用传感、定位、射频、通信等技术，实现万物互联。传统的配电主站，终端设备往往采用人工运维的方式录入，而在配电物联网体系中，存在着大量通讯终端和末端采集设备接入系统，将带来与日俱增的设备台账录入工作。一个省级的配电物联网主站，可以接入千万级别的端设备，如果都交由运维人员人工操作，需要大量的时间和人力成本，并且容易出现差错，从而影响数据采集的准确性和系统运行的稳定性。因此在配电物联网系统中，如何实现端设备即插即用成了急需解决的问题。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种适用于配电物联网的即插即用系统及系统，能够实现物联网端设备的即插即用。
4.本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：第一方面，提供了一种适用于配电物联网的即插即用系统，包括：消息总线、应用服务器以及数据库服务器；所述消息总线用于配电物联网边设备、应用服务器以及数据库服务器之间的通信；所述应用服务器用于解析配电物联网边设备上报的消息报文，完成端设备台账添加和关联；所述数据库服务器用于完成各类型数据存储。
5.结合第一方面，进一步的，所述消息总线能够进行消息发布订阅，支持一发多收，消息保存时间至少1天。
6.结合第一方面，进一步的，所述应用服务器上部署有消息接收模块、设备管理模块、消息解析模块以及数据存储模块；所述消息接收模块用于从消息总线上订阅物联网边设备的消息报文；所述设备管理模块用于对端设备台账进行维护管理；所述消息解析模块用于处理消息报文中的子设备添加消息，完成端设备的即插即用；所述数据存储模块用户和数据库服务器交互。
7.结合第一方面，进一步的，所述数据库服务器部署的数据库包括关系型数据库、时间序列数据库以及键值对数据库。
8.第二方面，提供了一种适用于配电物联网的即插即用方法，其特征在于，包括：获取物联网边设备上报的端设备添加的报文，提取解析其中的关键数据；根据关键数据中的厂家信息和产品型号匹配已在配电物联网云主站系统注册过的产品信息根据端设备的唯一标识校验系统是否重复添加端设备，完成端设备台账信息添加；基于端设备的唯一标识里的设备信息和配置文件，匹配相应的一次设备，完成端设备对应一次设备的自动关联。
9.结合第二方面，进一步的，所述关键数据包括：端设备唯一标识、端设备名称、端设备描述、厂家信息以及产品型号。
10.结合第二方面，进一步的，所述报文通过据存储模块存储在时间序列数据库中。
11.结合第二方面，进一步的，所述端设备添加的报文包含一个或多端设备添加信息。
12.结合第二方面，进一步的，所述台账信息缓存在键值对数据库中。
13.结合第二方面，进一步的，所述完成端设备对应一次设备的自动关联包括：获取一次设备台账并完成匹配规则的配置，系统根据nodeid约定的编码规则，区分端设备类型，并根据nodeid和匹配规则去数据库里找到需要关联的一次设备，将其台账和对应的端设备关联。
14.本发明有益效果：本发明通过对mqtt协议报文里关键字的定义和解析，完成端设备台账的添加及对应一次设备的自动关联，降低了人工接入成本和差错概率，提高了设备接入效率并简化了设备接入流程。配置文件可随时自定义配置，满足不同现场的定制化需求，协助完成配电物联网中大量端设备的接入工作，解决现有技术方案人力、时间成本消耗过高，接入设备效率过低的问题。
附图说明
15.图1为本发明中系统的结构示意图；图2为本发明中端设备即插即用方法的流程图。
具体实施方式
16.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
17.为了更好地理解本发明，下面对本发明技术方案中的相关技术进行说明。
18.实施例一：如图1所示，本发明实施例提供了一种适用于配电物联网的端设备即插即用系统，包括消息总线、应用服务器和数据库服务器。
19.所述消息总线用于传输物联网边设备上报的消息报文；
所述应用服务器用于接收并解析设备上报的报文，完成设备台账的添加和一次设备的自动关联；所述数据库服务器用于部署关系型数据库、时间序列数据库和key-value数据库，完成各类型数据的存储。
20.前述的一种适用于配电物联网的端设备即插即用系统，其特征在于，所述消息总线应提供消息发布订阅的功能，支持一发多收。
21.前述的一种适用于配电物联网的端设备即插即用系统，其特征在于，所述应用服务器应部署消息接收、设备管理、消息解析、数据存储等模块。其中，消息接收模块负责从消息总线上订阅物联网边设备上报的消息报文；设备管理模块负责对设备台账进行维护管理；消息解析模块负责处理消息报文里的子设备添加消息并完成端设备即插即用；数据存储模块负责和数据库的交互。
22.前述的一种适用于配电物联网的端设备即插即用系统，其特征在于，所述数据库服务器部署的关系型数据库，包括但不限于oracle、mysql、达梦、金仓等关系型数据库；部署的时间序列数据库，包括但不限于influxdb、opentsdb等时间序列数据库；部署的key-value数据库，包括但不限于redis等key-value数据库。
23.具体的：消息总线作为配电物联网系统的组成部分，是配电物联网系统和物联网边设备上下行消息交互的中间件，采取消息发布订阅的模式，做到各个模块之间的解耦。
24.应用服务器部署的消息接收、设备管理、消息解析、数据存储等模块，负责从消息总线订阅消息到完成端设备添加并存储到数据库中的整个流程，是配电物联网的端设备即插即用系统的核心部分。
25.数据库服务器分别部署关系型数据库、时间序列数据库和key-value数据库，其中关系型数据库中存储基本的台账信息等，时间序列数据库存储实时的上下线报文，key-value数据库作为关系型数据库的补充保存设备缓存信息。
26.实施例二：如图2所示，本发明实施例提供了一种适用于配电物联网的端设备即插即用方法，包括以下步骤：步骤（a），获取配电物联网边设备上报的端设备添加的mqtt协议报文，提取解析其中的关键数据；步骤（b），通过关键数据里的厂家信息（manufacturerid）和产品型号（model），匹配已在配电物联网云主站系统注册过的产品信息（这里产品信息指某一类型端设备的信息，一个产品需要在主站先注册才能实现即插即用）；步骤（c），通过端设备的唯一标识（nodeid，其中包含设备类型、一次设备关联信息等）校验系统是否重复添加端设备，完成端设备台账添加（将端设备台账信息添加到主站数据库中）；步骤（d），基于端设备唯一标识（nodeid）里的关键信息和配置文件，匹配相应的一次设备，完成端设备对应一次设备的自动关联。
27.前述的一种适用于配电物联网的端设备即插即用方法，其特征在于：步骤（a）所述关键数据包括端设备唯一标识（nodeid）、端设备名称（name）、端设备描述（description）、厂家信息（manufacturerid）和产品型号（model）。同时，所有的报文会通过数据存储模块存
储在时间序列数据库中，方便查询。
28.前述的一种适用于配电物联网的端设备即插即用方法，其特征在于：步骤（a）所述终端上送的端设备添加mqtt协议报文里可以包含多个端设备添加信息，支持多个端设备批量添加。
29.前述的一种适用于配电物联网的端设备即插即用方法，其特征在于：步骤（b）所述关键数据里的厂家信息（manufacturerid）和产品型号（model），必须和终端提供的端设备物模型里的信息相匹配，需要提前用物模型文件在系统中创建对应的产品。
30.前述的一种适用于配电物联网的端设备即插即用方法，其特征在于：步骤（c）所述端设备台账建立时，其唯一标识（nodeid）在系统中全局唯一，需要对报文中nodeid进行唯一性校验，无法重复添加。同时，在重复添加时可以正常对终端进行响应，但不会重复添加台账。为了提高整个流程的执行效率，台账信息会缓存到redis库中，所有查询操作通过查询redis库来提高查询速度。
31.前述的一种适用于配电物联网的端设备即插即用方法，其特征在于：步骤（d）需要提前建立一次设备台账并完成匹配规则配置，系统根据nodeid约定的编码规则，区分端设备类型，并根据其中的关键字段和配置规则，去数据库里找到需要关联的一次设备，给端设备自动关联上。配置文件可以放在本地服务器目录或者配置中心，方便修改并及时生效。
32.前述的一种适用于配电物联网的端设备即插即用方法，其特征在于：一次设备台账包括但不限于配网变压器、低压开关、低压电表等。
33.前述的一种适用于配电物联网的端设备即插即用方法，其特征在于：配置规则里包含字段：区域编码、子设备标识长度、设备类型位置、设备类型编码、关联一次设备类型、关联一次设备表名、关联一次设备主键域名、关联一次设备名称域名、关键字位置、关键字对应的域名、是否根据馈线id筛选、是否根据低压台区id筛选、关键字匹配模式、关键字左侧字符、关键字右侧字符、关键字偏移量。现场运维人员可根据实际需求，完成定制化配置。
34.具体的：步骤（a）中的mqtt协议报文是通过消息接收模块订阅获取，消息保存在消息总线中，保证消息不会丢失。
35.步骤（b）中，设备接入之前，需要终端厂家提供匹配的物模型文件，在系统中注册相应的产品，物模型文件格式需遵循统一规范。
36.步骤（c）中，端设备添加完成后，会同步缓存到redis库中，每次新增之前，去redis库中查找是否已重复添加。为了保证redis库中数据与关系型数据库中统一，除台账变化时更新以外，会定时全量同步所有台账信息。为了保证全量同步的效率，采用fork/join框架并行执行任务，将一个大任务切分成多个小任务分别执行，再结合工作窃取算法提高整体的执行效率，充分利用cpu资源。为了提高redis缓存效率，采用redis管道技术，减少redis访问次数，提高缓存效率。
37.步骤（d）中，配置文件放在本地服务器目录或者配置中心，方便修改并及时生效。可根据现场实际业务需求，个性化配置，实现定制化功能。提高了程序的通用性，减少代码的维护工作量。
38.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机
可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
39.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
40.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
41.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。