CN104835311A - 一种用电信息采集设备数据传输性能分析系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用电信息采集设备数据传输性能分析系统，包括集中器本地监听单元、智能电表本地监听单元、时序管理单元、规约分析单元、数据存储单元、流程管理单元、结果判断单元、输入输出单元和CPU；所述规约分析单元、数据存储单元、流程管理单元、结果判断单元和输入输出单元分别和所述CPU双向连接，时序管理单元与集中器本地监听单元和智能电表本地监听单元之间分别单向连接，CPU与时序管理单元单向连接。本发明以监测用电信息采集设备本地通信信道工作状态，侦听用电信息采集设备、智能电表与其本地通信模块之间的通信状态，采集并统计分析本地通信数据流，评价本地通信模块的工作效果，评估系统各组成部分之间数据通信的传输性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种分析系统，具体涉及一种用电信息采集设备数据传输性能分析系统。
背景技术
用电信息采集设备是对电力用户的用电信息进行采集、处理和实时监控的设备，实现用电信息的自动采集、计量异常监测、电能质量监测、用电分析和管理、相关信息发布、分布式能源监控、智能用电设备的信息交互等功能。
用电信息采集设备中本地通信用于电信息采集设备和用户电能计量系统之间的数据通信，主要应用于集中器和采集器、集中器和智能电表、采集器和智能电表之间的通信，通信方式主要包括电力线载波、微功率无线、RS-485总线等。
随着用电信息采集设备建设对通信质量的要求不断提高，需要更深入地研究用电信息采集设备本地通信的各项参数和指标，对用电信息采集设备和智能电表之间的通信性能进行全面测试。
目前，中国正在进行用电信息采集设备建设，由于规模大，设备厂家多、产品类型多，通信介质和通信协议复杂多样，各组成部分(主站、集中器和智能电表)之间数据通信的传输性能问题越来越突出，在很大程度上制约了采集系统的推广和应用。
发明内容
为解决用电信息采集设备建设和运行过程中数据通信传输性能的问题，本发明提供一种用电信息采集设备数据传输性能分析系统，以监测用电信息采集设备本地通信信道工作状态，侦听用电信息采集设备、智能电表与其本地通信模块之间的通信状态，采集并统计分析本地通信数据流，评价本地通信模块的工作效果，评估系统各组成部分之间数据通信的传输性能。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
本发明提供一种用电信息采集设备数据传输性能分析系统，所述系统包括集中器本地监听单元、智能电表本地监听单元、时序管理单元、规约分析单元、数据存储单元、流程管理单元、结果判断单元、输入输出单元和CPU；所述规约分析单元、数据存储单元、流程管理单元、结果判断单元和输入输出单元分别和所述CPU双向连接，所述时序管理单元与集中器本地监听单元和智能电表本地监听单元之间分别单向连接，所述CPU与时序管理单元单向连接。
所述集中器本地监听单元使用具有微秒级时间精度的监听芯片，通过事件触发的形式监听集中器本地通信模块中时间精度为毫秒级的数据，对监听的数据加入时标并通过CPU发送至数据存储单元；所述集中器本地监听单元具备独立线程，保证监听的实时性。
所述集中器本地监听单元监听的数据包括集中器向集中器本地通信模块发送的数据和集中器本地通信模块向集中器发送的数据。
所述集中器本地监听单元对监听的数据加入时标，包括：
a)监听数据时，初始状态为无数据状态，若此时监听到有数据，则等待数据停止收发，恢复为无数据状态；
b)监听状态从无数据状态变为有数据状态时，若此时为集中器向集中器本地通信模块发送数据，则记录此时的时间T1；
c)监听状态从无数据状态变为有数据状态时，若此时为集中器本地通信模块向集中器发送数据，则记录此时的时间T6；
d)监听状态从有数据状态变为无数据状态时，若此时为集中器向集中器本地通信模块发送数据，则记录此时的时间T1′，并存储从之前紧邻的T1到T1′之间的监听报文，并将T1和T1′记为该监听报文的时标；
e)监听状态从有数据状态变为无数据状态时，若此时为集中器本地通信模块向集中器发送数据，则记录此时的时间为T6′，并存储从之前紧邻的T6到T6′之间的监听报文，并将T6和T6′记为该监听报文的时标。
所述智能电表本地监听单元使用具有微秒级时间精度的监听芯片，通过事件触发的形式监听智能电表本地通信模块中时间精度为毫秒级的数据，对监听的数据加入时标并通过CPU发送至数据存储单元；所述智能电表本地监听单元具备独立线程，保证监听的实时性。
所述智能电表本地监听单元监听的数据包括智能电表向智能电表本地通信模块发送的数据和智能电表本地通信模块向智能电表发送的数据。
所述智能电表本地监听单元对监听的数据加入时标，包括：
a)监听数据时，初始状态为无数据状态，若此时监听到有数据，则等待数据停止收发，恢复为无数据状态；
b)监听状态从无数据状态变为有数据状态时，若此时为智能电表向智能电表本地通信模块发送数据，则记录此时的时间T4；
c)监听状态从无数据变为有数据时，若此时为智能电表本地通信模块向智能电表发送数据，则记录此时的时间为T3；
d)监听状态从有数据状态变为无数据状态时，若此时为智能电表向智能电表本地通信模块发送数据，则记录此时的时间T4′，并存储从之前紧邻的T4到T4′之间的监听报文，并将T4和T4′记为该监听报文的时标；
e)监听状态从有数据状态变为无数据状态时，若此时为智能电表本地通信模块向智能电表发送数据，则记录此时的时间T3′，并存储从之前紧邻的T3到T3′之间的监听报文，并将T3和T3′记为该监听报文的时标。
所述时序管理单元与集中器本地监听单元和智能电表本地监听单元交互，管理集中器本地监听单元和智能电表本地监听单元的工作时序，分别控制集中器本地监听单元和智能电表本地监听单元监听数据并加入时标的过程，保证时标的准确性。
所述数据存储单元以数据库方式存储集中器本地监听单元和智能电表本地监听单元通过CPU发送的监听数据，监听数据按数据来源、监听时标、传输速率和应答时间进行索引和排序，其包括监听报文、监听时标和数据属性。
所述规约分析单元分析数据存储单元中存储的监听报文，并将数据存储单元中存储的监听报文与通信协议标准进行比对，其中通过集中器本地监听单元监听到的监听报文与Q/GDW1376.2-2013比对，通过智能电表本地监听单元监听到的监听报文与DL/T645-2007进行比对，得到规约分析结果；若通过集中器本地监听单元监听到的监听报文或通过智能电表本地监听单元监听到的监听报文不符合通信协议标准，则分析不符合因素为传输错误所致或用电信息采集设备工作异常所致。
所述流程管理单元管理集中器本地监听单元、智能电表本地监听单元、规约分析单元、数据存储单元、结果判断单元和输入输出单元的工作流程，优化资源占用情况，优先保证集中器本地监听单元和智能电表本地监听单元的工作实时性，统筹安排本地监听、规约分析、数据存储、结果判断和输入输出的工作优先级。
所述结果判断单元根据数据存储单元存储的监听数据以及对应的规约分析结果，统计分析单次本地数据传输时长、平均本地数据传输时长、单次本地通信信道下行数据传输时长、单次本地通信信道上行数据传输时长、平均本地通信信道数据传输时长、本地通信信道下行丢包率、本地通信信道上行丢包率和平均本地通信信道丢包率。
所述输入输出单元与CPU单元进行数据交互，同时通过按键、显示屏和数据接口与外部设备进行数据交互。
所述CPU与集中器本地监听单元、智能电表本地监听单元、时序管理单元、数据存储单元、规约分析单元、流程管理单元、结果判断单元和输入输出单元分别进行交互，管理各单元的工作状态。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明实现了用电信息采集设备通信信道及通信协议的在线侦听及分析功能，为检测人员提供直观、准确的检测数据和图形及一体化检测分析手段，便于通信过程定性和定量的分析，为通信差错故障定位和处理提供有效依据，进一步提高了用电信息传输的安全性、稳定性和可靠性，降低了通信费用，更好的满足电力企业的实际需求，为加快推进用电信息采集设备和智能电网建设提供技术支撑。
附图说明
图1是本发明实施例中用电信息采集设备数据传输性能分析系统结构图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明提出的用电信息采集设备数据传输性能分析系统，以监测用电信息采集设备本地通信信道工作状态，侦听用电信息采集设备和智能电表与其本地通信模块之间的通信状态，采集并统计分析本地通信数据流，评价本地通信模块的工作效果，评估用电信息采集设备数据传输性能分析系统中各组成部分之间数据通信的互联互通能力，测试分析用电信息采集设备本地通信性能。用电信息采集设备数据传输性能分析系统将为解决各种设备之间数据传输性能问题提供测试手段，进一步提高了数据通信的稳定性、系统数据的安全性、信息的集成性、系统的可扩展性以及软件平台的先进性。
本发明提供一种用电信息采集设备数据传输性能分析系统，所述系统包括集中器本地监听单元、智能电表本地监听单元、时序管理单元、规约分析单元、数据存储单元、流程管理单元、结果判断单元、输入输出单元和CPU；所述规约分析单元、数据存储单元、流程管理单元、结果判断单元和输入输出单元分别和所述CPU双向连接，所述时序管理单元与集中器本地监听单元和智能电表本地监听单元之间分别单向连接，所述CPU与时序管理单元单向连接。
所述集中器本地监听单元使用具有微秒级时间精度的监听芯片，通过事件触发的形式监听集中器本地通信模块中时间精度为毫秒级的数据，对监听的数据加入时标并通过CPU发送至数据存储单元；所述集中器本地监听单元具备独立线程，保证监听的实时性。
所述集中器本地监听单元监听的数据包括集中器向集中器本地通信模块发送的数据和集中器本地通信模块向集中器发送的数据。
所述集中器本地监听单元对监听的数据加入时标，包括：
a)监听数据时，初始状态为无数据状态，若此时监听到有数据，则等待数据停止收发，恢复为无数据状态；
b)监听状态从无数据状态变为有数据状态时，若此时为集中器向集中器本地通信模块发送数据，则记录此时的时间T1；
c)监听状态从无数据状态变为有数据状态时，若此时为集中器本地通信模块向集中器发送数据，则记录此时的时间T6；
d)监听状态从有数据状态变为无数据状态时，若此时为集中器向集中器本地通信模块发送数据，则记录此时的时间T1′，并存储从之前紧邻的T1到T1′之间的监听报文，并将T1和T1′记为该监听报文的时标；
e)监听状态从有数据状态变为无数据状态时，若此时为集中器本地通信模块向集中器发送数据，则记录此时的时间为T6′，并存储从之前紧邻的T6到T6′之间的监听报文，并将T6和T6′记为该监听报文的时标。
所述智能电表本地监听单元使用具有微秒级时间精度的监听芯片，通过事件触发的形式监听智能电表本地通信模块中时间精度为毫秒级的数据，对监听的数据加入时标并通过CPU发送至数据存储单元；所述智能电表本地监听单元具备独立线程，保证监听的实时性。
所述智能电表本地监听单元监听的数据包括智能电表向智能电表本地通信模块发送的数据和智能电表本地通信模块向智能电表发送的数据。
所述智能电表本地监听单元对监听的数据加入时标，包括：
a)监听数据时，初始状态为无数据状态，若此时监听到有数据，则等待数据停止收发，恢复为无数据状态；
b)监听状态从无数据状态变为有数据状态时，若此时为智能电表向智能电表本地通信模块发送数据，则记录此时的时间T4；
c)监听状态从无数据变为有数据时，若此时为本地通信模块向智能电表发送数据，则记录此时的时间为T3；
d)监听状态从有数据状态变为无数据状态时，若此时为智能电表向智能电表本地通信模块发送数据，则记录此时的时间T4′，并存储从之前紧邻的T4到T4′之间的监听报文，并将T4和T4′记为该监听报文的时标；
e)监听状态从有数据状态变为无数据状态时，若此时为智能电表本地通信模块向智能电表发送数据，则记录此时的时间T3′，并存储从之前紧邻的T3到T3′之间的监听报文，并将T3和T3′记为该监听报文的时标。
所述时序管理单元与集中器本地监听单元和智能电表本地监听单元交互，管理集中器本地监听单元和智能电表本地监听单元的工作时序，分别控制集中器本地监听单元和智能电表本地监听单元监听数据并加入时标的过程，保证时标的准确性。
所述数据存储单元以数据库方式存储集中器本地监听单元和智能电表本地监听单元通过CPU发送的监听数据，监听数据按数据来源、监听时标、传输速率和应答时间进行索引和排序，其包括监听报文、监听时标和数据属性。
所述规约分析单元分析数据存储单元中存储的监听报文，并将数据存储单元中存储的监听报文与通信协议标准进行比对，其中通过集中器本地监听单元监听到的监听报文与Q/GDW1376.2-2013比对，通过智能电表本地监听单元监听到的监听报文与DL/T645-2007进行比对，得到规约分析结果；若通过集中器本地监听单元监听到的监听报文或通过智能电表本地监听单元监听到的监听报文不符合通信协议标准，则分析不符合因素为传输错误所致或用电信息采集设备工作异常所致。
所述流程管理单元管理集中器本地监听单元、智能电表本地监听单元、规约分析单元、数据存储单元、结果判断单元和输入输出单元的工作流程，优化资源占用情况，优先保证集中器本地监听单元和智能电表本地监听单元的工作实时性，统筹安排本地监听、规约分析、数据存储、结果判断和输入输出的工作优先级。
所述结果判断单元根据数据存储单元存储的监听数据以及对应的规约分析结果，统计分析单次本地数据传输时长、平均本地数据传输时长、单次本地通信信道下行数据传输时长、单次本地通信信道上行数据传输时长、平均本地通信信道数据传输时长、本地通信信道下行丢包率、本地通信信道上行丢包率和平均本地通信信道丢包率。
所述输入输出单元与CPU单元进行数据交互，同时通过按键、显示屏和数据接口与外部设备进行数据交互。
所述CPU与集中器本地监听单元、智能电表本地监听单元、时序管理单元、数据存储单元、规约分析单元、流程管理单元、结果判断单元和输入输出单元分别进行交互，管理各单元的工作状态。
本发明对用电信息采集设备与智能电表间的数据传输性能进行分析，在监听点监听到各设备的通信情况后，生成相应的监听报文并写入数据库，按照数据库中实时监听内容带有的时标，实现监听结果的在线查看和历史记录查询，该系统的应用将促使用电信息采集设备符合相关标准的要求，为加快推进用电信息采集设备和智能电网建设提供技术支撑。
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，所属领域的普通技术人员参照上述实施例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，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (14)
1.一种用电信息采集设备数据传输性能分析系统，其特征在于：所述系统包括集中器本地监听单元、智能电表本地监听单元、时序管理单元、规约分析单元、数据存储单元、流程管理单元、结果判断单元、输入输出单元和CPU；所述规约分析单元、数据存储单元、流程管理单元、结果判断单元和输入输出单元分别和所述CPU双向连接，所述时序管理单元与集中器本地监听单元和智能电表本地监听单元之间分别单向连接，所述CPU与时序管理单元单向连接。
2.根据权利要求1所述的用电信息采集设备数据传输性能分析系统，其特征在于：所述集中器本地监听单元使用具有微秒级时间精度的监听芯片，通过事件触发的形式监听集中器本地通信模块中时间精度为毫秒级的数据，对监听的数据加入时标并通过CPU发送至数据存储单元；所述集中器本地监听单元具备独立线程，保证监听的实时性。
3.根据权利要求2所述的用电信息采集设备数据传输性能分析系统，其特征在于：所述集中器本地监听单元监听的数据包括集中器向集中器本地通信模块发送的数据和集中器本地通信模块向集中器发送的数据。
4.根据权利要求2所述的用电信息采集设备数据传输性能分析系统，其特征在于：所述集中器本地监听单元对监听的数据加入时标，包括：
a)监听数据时，初始状态为无数据状态，若此时监听到有数据，则等待数据停止收发，恢复为无数据状态；
b)监听状态从无数据状态变为有数据状态时，若此时为集中器向集中器本地通信模块发送数据，则记录此时的时间T1；
c)监听状态从无数据状态变为有数据状态时，若此时为集中器本地通信模块向集中器发送数据，则记录此时的时间T6；
d)监听状态从有数据状态变为无数据状态时，若此时为集中器向集中器本地通信模块发送数据，则记录此时的时间T′1，并存储从之前紧邻的T1到T′1之间的监听报文，并将T1和T′1记为该监听报文的时标；
e)监听状态从有数据状态变为无数据状态时，若此时为集中器本地通信模块向集中器发送数据，则记录此时的时间为T′6，并存储从之前紧邻的T6到T′6之间的监听报文，并将T6和T′6记为该监听报文的时标。
5.根据权利要求1所述的用电信息采集设备数据传输性能分析系统，其特征在于：所述智能电表本地监听单元使用具有微秒级时间精度的监听芯片，通过事件触发的形式监听智能电表本地通信模块中时间精度为毫秒级的数据，对监听的数据加入时标并通过CPU发送至数据存储单元；所述智能电表本地监听单元具备独立线程，保证监听的实时性。
6.根据权利要求1所述的用电信息采集设备数据传输性能分析系统，其特征在于：所述智能电表本地监听单元监听的数据包括智能电表向智能电表本地通信模块发送的数据和智能电表本地通信模块向智能电表发送的数据。
7.根据权利要求5所述的用电信息采集设备数据传输性能分析系统，其特征在于：所述智能电表本地监听单元对监听的数据加入时标，包括：
a)监听数据时，初始状态为无数据状态，若此时监听到有数据，则等待数据停止收发，恢复为无数据状态；
b)监听状态从无数据状态变为有数据状态时，若此时为智能电表向智能电表本地通信模块发送数据，则记录此时的时间T4；
c)监听状态从无数据变为有数据时，若此时为智能电表本地通信模块向智能电表发送数据，则记录此时的时间为T3；
d)监听状态从有数据状态变为无数据状态时，若此时为智能电表向智能电表本地通信模块发送数据，则记录此时的时间T′4，并存储从之前紧邻的T4到T′4之间的监听报文，并将T4和T′4记为该监听报文的时标；
e)监听状态从有数据状态变为无数据状态时，若此时为智能电表本地通信模块向智能电表发送数据，则记录此时的时间T′3，并存储从之前紧邻的T3到T′3之间的监听报文，并将T3和T′3记为该监听报文的时标。
8.根据权利要求1所述的用电信息采集设备数据传输性能分析系统，其特征在于：所述时序管理单元与集中器本地监听单元和智能电表本地监听单元交互，管理集中器本地监听单元和智能电表本地监听单元的工作时序，分别控制集中器本地监听单元和智能电表本地监听单元监听数据并加入时标的过程，保证时标的准确性。
9.根据权利要求1所述的用电信息采集设备数据传输性能分析系统，其特征在于：所述数据存储单元以数据库方式存储集中器本地监听单元和智能电表本地监听单元通过CPU发送的监听数据，监听数据按数据来源、监听时标、传输速率和应答时间进行索引和排序，其包括监听报文、监听时标和数据属性。
10.根据权利要求1所述的用电信息采集设备数据传输性能分析系统，其特征在于：所述规约分析单元分析数据存储单元中存储的监听报文，并将数据存储单元中存储的监听报文与通信协议标准进行比对，其中通过集中器本地监听单元监听到的监听报文与Q/GDW1376.2-2013比对，通过智能电表本地监听单元监听到的监听报文与DL/T645-2007进行比对，得到规约分析结果；若通过集中器本地监听单元监听到的监听报文或通过智能电表本地监听单元监听到的监听报文不符合通信协议标准，则分析不符合因素为传输错误所致或用电信息采集设备工作异常所致。
11.根据权利要求1所述的用电信息采集设备数据传输性能分析系统，其特征在于：所述流程管理单元管理集中器本地监听单元、智能电表本地监听单元、规约分析单元、数据存储单元、结果判断单元和输入输出单元的工作流程，优化资源占用情况，优先保证集中器本地监听单元和智能电表本地监听单元的工作实时性，统筹安排本地监听、规约分析、数据存储、结果判断和输入输出的工作优先级。
12.根据权利要求1所述的用电信息采集设备数据传输性能分析系统，其特征在于：所述结果判断单元根据数据存储单元存储的监听数据以及对应的规约分析结果，统计分析单次本地数据传输时长、平均本地数据传输时长、单次本地通信信道下行数据传输时长、单次本地通信信道上行数据传输时长、平均本地通信信道数据传输时长、本地通信信道下行丢包率、本地通信信道上行丢包率和平均本地通信信道丢包率。
13.根据权利要求1所述的用电信息采集设备数据传输性能分析系统，其特征在于：所述输入输出单元与CPU单元进行数据交互，同时通过按键、显示屏和数据接口与外部设备进行数据交互。
14.根据权利要求1所述的用电信息采集设备数据传输性能分析系统，其特征在于：所述CPU与集中器本地监听单元、智能电表本地监听单元、时序管理单元、数据存储单元、规约分析单元、流程管理单元、结果判断单元和输入输出单元分别进行交互，管理各单元的工作状态。
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