CN104881982A - 一种自适应抄表策略的智能表具数据采集系统及其采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自适应抄表策略的智能表具数据采集系统及其采集方法，该系统包括分别与若干类型智能仪表通讯的若干集中器，且所有集中器分别与服务器进行通讯，集中器包括包含有抄表模块的中央处理模块，及与该中央处理模块连接的下行通信模块、存储单元等,中央处理模块还包含一自适应抄表策略优化模块，存储单元包括表具抄表策略存储单元，自适应抄表策略优化模块分别对每类型智能仪表设定采样抄表时间间隔，并将成功抄取所有同一类型采样数目的智能仪表时自适应抄表策略优化模块设定的采样抄表时间间隔设定为该集中器对该类型智能仪表的抄表时间间隔并存储在表具抄表策略存储单元中。本发明可大大降低表具的抄表时间和提高表具的抄取成功率。

Description

一种自适应抄表策略的智能表具数据采集系统及其采集方法

技术领域

本发明涉及一种自适应抄表策略的智能表具数据采集系统及其采集方法。

背景技术

在当前国内的供热计量市场缺乏严格的统一标准，表具制造厂商众多，技术水平参差不齐。同时在同一个城市的同一家热力公司，出于各种考虑，往往会同时采购安装多家甚至是同一家而多个型号的表具。因此在热量表远程统一数据抄集的过程中，对不同表具的兼容，是一个非常棘手的问题。即便是数据协议提供准确，由于不同表具在响应抄集指令时，处理的方式和优先级以及CPU运算速度不一样，导致不同的表具，单次抄取的时间有着巨大的差异，可以从几百毫秒到3-5秒之间。

如图1所示，在当前的采集系统中，远传表具的数据是由采集器和集中器进行采集。采集器把所有表具的数据通过有线(例如Mbus总线或485总线)或者工业无线进行抄集，集中器通过有线(例如485总线、PLC)或无线(例如射频无线)汇总采集器的采集数据，然后通过现有的通讯网络，如GPRS/Ethernet等上传至上位机，进行存储、处理或者展示。在部分情况下，采集器和集中器的功能整合到单一的集中器设备中，数据采集系统得以简化，如图2所示。

表具数据抄取根据集中器作用的不同有两种方式，一种是集中器透传方式，上位机直接发起对于某一特定表具的抄取指令，集中器(或集中器+采集器)仅仅起到路由转发的作用，不同表具抄取的时间间隔由上位机来设定；另一种是由集中器管理方式，集中器根据接受的批量抄取管理指令或是预设的触发条件，自行发起抄取，不同表具抄取的时间间隔由集中器设定。

为了抄取该集中器下辖的所有的不同厂家或者不同型号的表具数据，现有的表具数据抄取都是采取固定的时间间隔对每个下辖表具进行轮询抄集，在这个过程中，往往会采用比较稳妥的抄表时间间隔，例如每3秒钟下发一个抄表指令对表具数据进行抄集。在这种情况下，对于那些响应时间比较短(如0.5秒)的表具来说，明显抄表时间设置过长，导致在大规模抄取数据的时候，大量的时间被浪费。而同时对于3-5秒的表具来说，3秒的时间过短，从而导致大量的表具的数据未能抄取成功，导致一次抄表成功率过低，不得不进行补抄，从而进一步延长了数据抄集的时间。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的是通过一种针对不同表具的数据自动抄取时间延迟及不同抄表时段而提出的一种自适应抄表策略的智能表具数据采集系统及其采集方法，从而解决在现有抄表系统在大规模抄取数据时的抄表速度慢和数据抄取成功率低的问题。

为实现上述目的，本发明可通过以下技术方案予以解决：

一种自适应抄表策略的智能表具数据采集系统，包括分别与若干类型智能仪表通讯的若干集中器，且所有集中器分别与管理中心服务器进行通讯，所述集中器包括包含有抄表模块的中央处理模块，及与该中央处理模块连接的下行通信模块、存储单元、I/O模块、上行通信模块、显示模块和电源及管理模块,所述存储单元包括注册表具列表存储单元和抄表数据存储单元，所述中央处理模块中还包含一自适应抄表策略优化模块，所述存储单元还包括表具抄表策略存储单元，所述自适应抄表策略优化模块分别对每类型所述智能仪表设定采样抄表时间间隔，并将成功抄取所有所述同一类型采样数目的智能仪表时所述自适应抄表策略优化模块设定的采样抄表时间间隔设定为该集中器对所述该类型智能仪表的抄表时间间隔并存储在所述表具抄表策略存储单元中。

为实现上述目的，本发明还提出通过上述智能表具数据采集系统实现的采集方法，包括以下步骤：

1)所述抄表模块读取与集中器进行数据传输的智能仪表表具列表，如该类型智能仪表的抄表时间间隔已存储在所述表具抄表策略存储单元中，则进入到步骤2)；如没有存储在所述表具抄表策略存储单元中，则通过所述自适应抄表策略优化模块进行优化抄表时间间隔，包括以下步骤：

a.在所述自适应抄表策略优化模块中设定同一类型的智能仪表的初始抄表时间间隔；

b.所述自适应抄表策略优化模块开始以所述初始抄表时间间隔抄取同一类型采样数目的智能仪表的数据，当通过所述抄表模块成功获取所述同一类型采样数目的智能仪表的数据，则将该类型所述初始抄表时间间隔设定为该集中器对所述该类型智能仪表的抄表时间间隔，并将该初始抄表时间间隔存储到所述表具抄表策略存储单元中；

c.当所述抄表模块没有成功抄取所有所述同一类型采样数目的智能仪表的数据，则所述自适应抄表策略优化模块对其中没有成功抄取的智能仪表设定补抄次数，在设定的补抄次数内成功抄取所有同一类型采样数目的智能仪表的数据，则将所述初始抄表时间间隔设定为集中器对所述该类型智能仪表的抄表时间间隔,并将所述初始抄表时间间隔存储到所述表具抄表策略存储单元中；

d.如在设定的补抄次数内没成功抄取所有所述同一类型采样数目的智能仪表的数据，则所述自适应抄表策略优化模块重新对该同一类型采样数目的智能仪表设定第二初始抄表时间间隔；

e.依次重复以上b-d所述各步骤，直至所述抄表模块成功抄取所有所述同一类型采样数目的智能仪表的数据，将成功抄取所有所述同一类型的采样数目的智能仪表时所述自适应抄表策略优化模块设定的初始抄表时间间隔设定为该集中器对所述该类型智能仪表的抄表时间间隔并存储到所述表具抄表策略存储单元中；

2)所述抄表模块读取所述表具抄表策略存储单元中所述抄表时间间隔，并按照该抄表时间间隔通过所述下行通信模块抄取与集中器通信的该类型表具；

3)将所述表具数据存储到所述抄表数据存储单元中；

4)对与所述集中器通信的每类型智能仪表重复步骤1)-3)；

5)直至完成所有智能仪表表具的抄表。

作为优选的技术方案：

本发明的采集方法，所述初始抄表时间间隔和第二初始抄表时间都小于1s。

本发明的采集方法，所述第二初始抄表时间时间大于初始抄表时间间隔。

由于采用以上技术方案，本发明具有以下有益效果：

本发明发明旨在通过数据采集模块对不同品牌及型号的智能表具在特定通信时间段的小批量数据抄取上传时间进行测试、统计和优化，根据测试结果数据采集模块可以对批量下发的大量不同品牌及型号的智能表具数据进行差异化的抄取策略，从而大大降低表具的抄表时间和提高表具的抄取成功率。

附图说明

图1为现有技术中的采集系统通信链路示意图；

图2为简化后采集系统通信链路示意图；

图3为本发明的采集系统结构框图；

图4为本发明的采集方法流程图。

具体实施方式

下面根据附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明：

如图3所示，一种自适应抄表策略的智能表具数据采集系统，包括分别与若干类型智能仪表通讯的若干集中器，且所有集中器分别与管理中心服务器进行通讯，集中器包括包含有抄表模块1-1的中央处理模块1，及与该中央处理模块1连接的下行通信模块3、存储单元、I/O模块、上行通信模块4、显示模块7和电源及管理模块5,存储单元2包括注册表具列表存储单元2-1和抄表数据存储单元2-3，中央处理模块1中还包含一自适应抄表策略优化模块1-2，存储单元2还包括表具抄表策略存储单元2-2，自适应抄表策略优化模块1-2分别对每类型智能仪表设定采样抄表时间间隔，并将成功抄取所有同一类型采样数目的智能仪表时自适应抄表策略优化模块设定的采样抄表时间间隔设定为该集中器对该类型智能仪表的抄表时间间隔并存储在所述表具抄表策略存储单元中。

如图4所示，通过上述智能表具数据采集系统实现的采集方法，包括以下步骤：

1)抄表模块1-1读取与集中器进行数据传输的智能仪表表具列表，如该类型智能仪表的抄表时间间隔已存储在表具抄表策略存储单元2-2中，则进入到步骤2)；如没有存储在表具抄表策略存储单元2-2中，则通过自适应抄表策略优化模块1-2进行优化抄表时间间隔，包括以下步骤：

a.在自适应抄表策略优化模块1-2中设定同一类型的智能仪表的初始抄表时间间隔；

b.自适应抄表策略优化模块1-2开始以初始抄表时间间隔抄取同一类型采样数目的智能仪表的数据，当通过抄表模块1-1成功获取同一类型采样数目的智能仪表的数据，则将该类型初始抄表时间间隔设定为该集中器对该类型智能仪表的抄表时间间隔，并将该初始抄表时间间隔存储到表具抄表策略存储单元2-2中；

c.当抄表模块1-1没有成功抄取所有同一类型采样数目的智能仪表的数据，则自适应抄表策略优化模块1-2对其中没有成功抄取的智能仪表设定补抄次数，在设定的补抄次数内成功抄取所有同一类型采样数目的智能仪表的数据，则将初始抄表时间间隔设定为集中器对该类型智能仪表的抄表时间间隔,并将初始抄表时间间隔存储到表具抄表策略存储单元2-2中；

d.如在设定的补抄次数内没成功抄取所有同一类型采样数目的智能仪表的数据，则自适应抄表策略优化模块1-2重新对该同一类型采样数目的智能仪表设定第二初始抄表时间间隔；

e.依次重复以上b-d各步骤，直至抄表模块1-1成功抄取所有同一类型采样数目的智能仪表的数据，将成功抄取所有同一类型的采样数目的智能仪表时自适应抄表策略优化模块1-2设定的初始抄表时间间隔设定为该集中器对该类型智能仪表的抄表时间间隔并存储到表具抄表策略存储单元2-2中；

2)抄表模块1-1读取表具抄表策略存储单元2-2中抄表时间间隔，并按照该抄表时间间隔通过下行通信模块3抄取与集中器通信的该类型表具；

3)将表具数据存储到抄表数据存储单元2-3中；

4)对与集中器通信的每类型智能仪表重复步骤1)-3)；

5)直至完成所有智能仪表表具的抄表。

最佳地，初始抄表时间间隔和第二初始抄表时间都小于1s；第二初始抄表时间时间大于初始抄表时间间隔。

下面给出基于该发明的一个实施例，该例中的表具数据通过集中器抄集存储在集中器上，然后通过CDMA/GPRS将数据传送到管理中心服务器上。开始抄表时，集中器会对同一片区，同一型号的表具，抽取固定表具数目，(在本实施例中我们采用10只)表具进行试抄，试抄的下发指令间隔由小变大，对于每一个试抄间隔，对于单次未抄取成功的表具可进行3次补抄的机会。最终会计算不同指令下发间隔下的总抄表时间抄表成功率，并找出针对该同一型号的表具的最佳下发抄表指令间隔。如下表所示，给出该集中器对热量表具型号A1的试抄结果：

根据以上的自适应抄表测试结果，我们可以看出，对于型号A的热量表，我们可以用1500ms的单次抄表下发指令间隔即可达到100％的抄表成功率，其中20％表具可能会需要补抄一次。和原来的单一的3000ms的抄表策略相比，对于一个具有1200户的中住宅小区来说，对于该集中器来说，全部抄一遍数据总共的抄表时间节约了1440秒约24分钟。

对于该类型的表具第一次的抄表指令下发的优化结果记录在集中器的存储空间里，这样在随后批次的抄表中，程序可以基于上一次的抄表指令时间间隔的值在较小的范围再次优化，该次优化将会比上一次优化所尝试的指令间隔的次数要少。对于通信信号质量比较稳定的区域，该数值不会有太大的变化。

下表中给出某集中器所辖的4种表具的初次自适应抄表优化的结果：可以看出，通过该种自适应抄表系统，系统的抄表时间大大减少。

对于采用透传方式的智能表数据采集方式，集中器不承担数据指令下发与存储的功能，该部分功能由上位机的软件直接下发。在该应用场合，针对不同类型表具的自适应抄表优化则由上位机来完成，集中器仅仅起到上位机下行抄表指令的下发中转以及表具数据的上传中转。同时由于指令的下发和数据的上传都是通过集中器上配置的DTU通过移动通信网络进行，而移动网络的通信状况随通信时段有着较大的变化，因此抄表指令时间间隔的优化尤为重要。

但是，上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好的使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。

Claims (4)

1.一种自适应抄表策略的智能表具数据采集系统，包括分别与若干类型智能仪表通讯的若干集中器，且所有集中器分别与管理中心服务器进行通讯，所述集中器包括包含有抄表模块的中央处理模块，及与该中央处理模块连接的下行通信模块、存储单元、I/O模块、上行通信模块、显示模块和电源及管理模块,所述存储单元包括注册表具列表存储单元和抄表数据存储单元，其特征在于：所述中央处理模块中还包含一自适应抄表策略优化模块，所述存储单元还包括表具抄表策略存储单元，所述自适应抄表策略优化模块分别对每类型所述智能仪表设定采样抄表时间间隔，并将成功抄取所有所述同一类型采样数目的智能仪表时所述自适应抄表策略优化模块设定的采样抄表时间间隔设定为该集中器对所述该类型智能仪表的抄表时间间隔并存储在所述表具抄表策略存储单元中。

2.根据权利要求1所述的智能表具数据采集系统实现的采集方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)所述抄表模块读取与集中器进行数据传输的智能仪表表具列表，如该类型智能仪表的抄表时间间隔已存储在所述表具抄表策略存储单元中，则进入到步骤2)；如没有存储在所述表具抄表策略存储单元中，则通过所述自适应抄表策略优化模块进行优化抄表时间间隔，包括以下步骤：

a.在所述自适应抄表策略优化模块中设定同一类型的智能仪表的初始抄表时间间隔；

b.所述自适应抄表策略优化模块开始以所述初始抄表时间间隔抄取同一类型采样数目的智能仪表的数据，当通过所述抄表模块成功获取所述同一类型采样数目的智能仪表的数据，则将该类型所述初始抄表时间间隔设定为该集中器对所述该类型智能仪表的抄表时间间隔，并将该初始抄表时间间隔存储到所述表具抄表策略存储单元中；

c.当所述抄表模块没有成功抄取所有所述同一类型采样数目的智能仪表的数据，则所述自适应抄表策略优化模块对其中没有成功抄取的智能仪表设定补抄次数，在设定的补抄次数内成功抄取所有同一类型采样数目的智能仪表的数据，则将所述初始抄表时间间隔设定为集中器对所述该类型智能仪表的抄表时间间隔,并将所述初始抄表时间间隔存储到所述表具抄表策略存储单元中；

d.如在设定的补抄次数内没成功抄取所有所述同一类型采样数目的智能仪表的数据，则所述自适应抄表策略优化模块重新对该同一类型采样数目的智能仪表设定第二初始抄表时间间隔；

e.依次重复以上b-d所述各步骤，直至所述抄表模块成功抄取所有所述同一类型采样数目的智能仪表的数据，将成功抄取所有所述同一类型的采样数目的智能仪表时所述自适应抄表策略优化模块设定的初始抄表时间间隔设定为该集中器对所述该类型智能仪表的抄表时间间隔并存储到所述表具抄表策略存储单元中；

2)所述抄表模块读取所述表具抄表策略存储单元中所述抄表时间间隔，并按照该抄表时间间隔通过所述下行通信模块抄取与集中器通信的该类型表具；

3)将所述表具数据存储到所述抄表数据存储单元中；

4)对与所述集中器通信的每类型智能仪表重复步骤1)-3)；

5)直至完成所有智能仪表表具的抄表。

3.根据权利要求2所述的采集方法，其特征在于：所述初始抄表时间间隔和第二初始抄表时间都小于1s。

4.根据权利要求2或3所述的采集方法，其特征在于：所述第二初始抄表时间时间大于初始抄表时间间隔。