CN107229499B - 用于电力采集系统故障终端检测的主站模拟系统及检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于电力采集系统故障终端检测的主站模拟系统及检测方法，与现有技术相比解决了终端故障难以及时、便捷检测出来的缺陷。本发明包括采集驱动模块、规约驱动模块和规约池管理模块，采集驱动模块用于主站与终端之间的通讯连接维护和数据的传输，采集驱动模块与规约驱动模块通过共享内存进行数据交互，规约池管理模块根据用户配置信息启动采集驱动模块和规约驱动模块进程，实时监视、管理采集驱动模块和规约驱动模块进程运行情况。本发明采用模拟主站与终端进行通讯召测数据，能够快速定位到用电信息采集系统终端的故障，且能够判断出终端在线但无法正常工作的故障。

Description

用于电力采集系统故障终端检测的主站模拟系统及检测方法
技术领域
本发明涉及电力采集系统技术领域，具体来说是用于电力采集系统故障终端检测的主站模拟系统及检测方法。
背景技术
电力客户用电信息采集系统是“SG186”信息化建设的重要组成部分，是营销计量、抄表、收费标准体系建设的重要基础，可为公司及发电企业、用电客户提供准确、可靠、实时的基础数据，将有力地提升管理和服务的信息化、现代化水平，使发电企业、用电客户三方受益。
但在全国范围内的电力采集系统中，变终端、公变终端、集中器等设备的故障是常见现象，对于这些设备故障的判断也是一项十分重要的工作。由于电力终端设备分布散，难以通过人工方式进行现场检测以排除故障终端。因此，如何设计出一种简单的终端故障检测系统及其方法已经成为急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中终端故障难以及时、便捷检测出来的缺陷，提供一种用于电力采集系统故障终端检测的主站模拟系统及检测方法来解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种用于电力采集系统故障终端检测的主站模拟系统，包括采集驱动模块、规约驱动模块和规约池管理模块，采集驱动模块用于主站与终端之间的通讯连接维护和数据的传输，采集驱动模块与规约驱动模块通过共享内存进行数据交互，规约池管理模块根据用户配置信息启动采集驱动模块和规约驱动模块进程，实时监视、管理采集驱动模块和规约驱动模块进程运行情况。
所述的采集驱动模块包括终端通讯线程池、数据收队列池、收队列数据 提取线程池和发队列数据提取线程池；所述的终端通讯线程池负责与终端进行各种类型和方式的通讯，实现多种通讯模式；数据收队列池由若干个数据队列组成，终端通讯线程池将接收到的数据通过算法放置在相应的数据收列队池中；收队列数据提取线程池将数据收队列池的数据写入共享内存；发队列数据提取线程池将数据从共享内存中提取出来，调用发列队数据提取线程发至规约驱动模块进行处理。
所述的规约驱动模块包括通用规约包加载程序和规约包，通用规约包加载程序加载各种规约，将从采集驱动模块接收到的数据调用各种规约包进行解析，并将解析后的数据进行分拣处理；规约包将不同类型的规约转换成由系统统一定义的测点。
用于电力采集系统故障终端检测的主站模拟系统的检测方法，包括以下步骤：
主站模拟系统的启动，启动规约池管理模块，规约池管理模块在共享内存中创建共享数据区，根据配置信息启动采集驱动模块和规约驱动模块；
主站模拟系统进行数据交互，采集驱动模块获取终端数据，并将终端数据发送给规约驱动模块进行规约解析分析，规约驱动模块判断当前终端是否存在故障；
主站模拟系统的关闭，规约池管理模块根据关闭信号对采集驱动模块和规约驱动模块进行关闭。
所述的主站模拟系统的启动包括以下步骤：
启动规约池管理模块，规约池管理模块访问配置信息数据库，获取最新的用户配置信息，并将其保存为本地配置文件；若无法访问配置信息数据库，则直接使用本地配置文件；
规约池管理模块根据配置信息在共享内存中创建共享数据区，若创建成功则返回随机KEY，如无法创建则产生系统报警，并继续重新尝试创建；
规约池管理模块根据配置信息启动规约驱动模块，并对其传入随机KEY；
规约池管理模块根据配置信息启动采集驱动模块，并对其传入随机KEY。
所述的主站模拟系统进行数据交互包括以下步骤：
采集驱动模块进行终端数据内容的获取；
规约驱动模块进行终端数据内容的判断。
所述的主站模拟系统的关闭包括以下步骤：
规约池管理模块接收到关闭信号，读取本地配置文件；
规约池管理模块根据本地配置文件关闭规约驱动模块和采集驱动模块；
规约池管理模块清空并关闭共享数据区；
规约池管理模块自行关闭。
所述采集驱动模块进行终端数据内容的获取包括以下步骤：
采集驱动模块的终端通讯线程池通过通讯模式与终端进行连接；
终端通讯线程池进行终端数据的获取，若获取不到，则认定当前终端为故障状态；
终端通讯线程池将接收到的数据通过算法放置在数据收列队池中；
收队列数据提取线程池将数据收队列池的数据写入共享数据区；
发队列数据提取线程池将共享数据区中的数据提取出来，发送至规约驱动模块进行终端数据内容的判断。
所述规约驱动模块进行终端数据内容的判断包括以下步骤：
规约驱动模块接收终端数据；
通用规约包加载程序加载规约包，并对终端数据通过规约包进行解析，将终端数据的测点信息通过规约包解析成设备测量点信息；
若解析成功，则说明当前终端正常；若无法解析，则说明当前终端故障，终端数据为异常数据。
有益效果
本发明的用于电力采集系统故障终端检测的主站模拟系统及检测方法，与现有技术相比采用模拟主站与终端进行通讯召测数据，能够快速定位到用电信息采集系统终端的故障，且能够判断出终端在线但无法正常工作的故障，增强终端故障恢复的及时性。
附图说明
图1为本发明中主站模拟系统的连接结构框图；
图2为本发明中检测方法的方法顺序图。
具体实施方式
为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：
本发明所述的用于电力采集系统故障终端检测的主站模拟系统，通过模拟主站进行召测数据，召测数据支持对终端多种数据的设置功能，可对以下各类数据进行设置，包括实时数据(遥测、遥脉、遥信)、历史冻结数据(日冻结电量、月冻结电量)、曲线数据(三相电压曲线、三相电流曲线、功率曲线、功率因数曲线、零序电流曲线)。
主站模拟系统与终端进行通讯，实时维护通道及终端在线状态并将状态写入至实时库、下发各种命令、接收终端数据、解析终端数据。主站模拟系统采取分布式模式，规约池管理模块将终端接入连接管理(采集驱动模块)和数据的解析(规约驱动模块)两个业务过程进行分开处理，这样系统在大终端量和大数据量出现时，可以进行分布式处理，从而保证不出现数据堵塞的情况。
如图1所示，主站模拟系统包括采集驱动模块、规约驱动模块和规约池管理模块。采集驱动模块用于主站与终端之间的通讯连接维护和数据的传输，采集驱动模块与规约驱动模块通过共享内存进行数据交互。采集驱动模块和规约驱动模块的数据交互采用效率更高的共享内存的方式，这样既可以提高模块之间数据的交互效率，也可以适应规约的复杂性。主站模拟系统采取“一个共享数据区”对应多个采集驱动模块和规约驱动模块的模式，但一个共享数据区只存储着一种规约类型的终端数据。
其关键算法如下：采集驱动模块、规约驱动模块唯一标识计算算法：
UNSIGNED__INT64A＝(unsigned__int64)B<<32|C；(A:唯一标识；B：监听IP地址；C：监听端口；)
其数据结构如表1数据结构定义说明表所示，
表1 数据结构定义说明表
Figure BDA0001309929480000051
规约池管理模块根据用户配置信息启动采集驱动模块和规约驱动模块进程，实时监视、管理采集驱动模块和规约驱动模块进程运行情况。规约池管理模块为主站模拟系统的管理模块，主要根据用户配置信息启动各单元进程，实时监视、管理各单元进程运行情况。
采集驱动模块包括终端通讯线程池、数据收队列池、收队列数据提取线程池和发队列数据提取线程池。
终端通讯线程池负责与终端进行各种类型和方式的通讯，实现多种通讯模式。数据收队列池由若干个数据队列组成，终端通讯线程池将接收到的数据通过算法放置在相应的数据收列队池中。收队列数据提取线程池将数据收队列 池的数据写入共享内存。发队列数据提取线程池将数据从共享内存中提取出来，调用发列队数据提取线程发至规约驱动模块进行处理。
终端通讯线程池支持多种通讯方式，如TCP服务器端方式:系统打开并监听指定一个或多个端口并提供服务，终端或其它系统作为客户端主动连接至服务器端；TCP客户端方式:系统作为客户端主动连接至终端或其它系统，请求对方提供服务，并获取其数据；串口方式：终端通过串口方式(挂灯笼或直连)连接至主站；UDP服务端方式：系统打开并监听指定一个或多个端口并提供服务，终端或其它系统作为客户端主动连接至服务器端；UDP客户端方式：系统作为客户端主动通过无连接方式将数据发送至终端或其它系统等。
终端通讯线程池可将业务分层进行处理，终端的连接管理和数据的处理进行分开，并将数据上行和数据下行的处理过程进行分开。同时可采用多线程、多数据列队，在连接处理和数据处理时使用了线程池和数据队列池方式。这样更好的将并发的连接和大数据量进行分解，防止导致并发量过多和数据量过大从而导致模块崩溃的情况出现。
规约驱动模块包括通用规约包加载程序和规约包，通用规约包加载程序加载各种规约，将从采集驱动模块接收到的数据调用各种规约包进行解析，并将解析后的数据进行分拣处理；规约包将不同类型的规约转换成由系统统一定义的测点。规约驱动模块设计时还可以采用运行参数方式启动，这样启动不同规约只需在启动通用规约包加载程序时提供不同的加载参数即可。同时规约驱动模块设计时，将模块公共部分(规约包)和规约包解析部分(规约包加载程序)分开来进行处理。这样在对不同的规约进行解析时，只需加载不同的规约包即可，无需对程序(规约包加载程序)进行修改。
如图2所示，在此还提供用于电力采集系统故障终端检测的主站模拟系统的检测方法，包括以下步骤：
第一步，主站模拟系统的启动。启动规约池管理模块，规约池管理模块在共享内存中创建共享数据区，根据配置信息启动采集驱动模块和规约驱动模块。其具体步骤如下：
(1)启动规约池管理模块，规约池管理模块访问配置信息数据库，获取 最新的用户配置信息，并将其保存为本地配置文件；若无法访问配置信息数据库，则直接使用本地配置文件。
(2)规约池管理模块根据配置信息在共享内存中创建共享数据区，若创建成功则返回随机KEY，如无法创建则产生系统报警，并继续重新尝试创建。在此随机KEY的作用是限定单次数据召回操作，由于数据召回后需要通过规约驱动模块来判断分析召回数据的正确性，因此为了防止非同一终端的召回数据产生误分析，通过随机KEY来标定当前的检测过程。当检测过程结束，再进行第二个终端的检测时，则返回另一随机KEY，通过不同的随机KEY来实现不同终端之间的检测区分。
(3)规约池管理模块根据配置信息启动规约驱动模块，并对其传入随机KEY。
(4)规约池管理模块根据配置信息启动采集驱动模块，并对其传入随机KEY。
第二步，主站模拟系统进行数据交互。采集驱动模块获取终端数据，并将终端数据发送给规约驱动模块进行规约解析分析，规约驱动模块判断当前终端是否存在故障。其具体步骤如下：
(1)采集驱动模块进行终端数据内容的获取。
A、采集驱动模块的终端通讯线程池通过通讯模式与终端进行连接；
B、终端通讯线程池进行终端数据的获取，若获取不到，则认定当前终端为故障状态，说明当前终端在通讯上存在故障，判断出终端不在线。
C、终端通讯线程池将接收到的数据通过算法放置在数据收列队池中。
D、收队列数据提取线程池将数据收队列池的数据写入共享数据区。
E、发队列数据提取线程池将共享数据区中的数据提取出来，发送至规约驱动模块进行终端数据内容的判断。
(2)规约驱动模块进行终端数据内容的判断。
A、规约驱动模块接收终端数据。
B、通用规约包加载程序加载规约包，并对终端数据通过规约包进行解析，将终端数据的测点信息通过规约包解析成设备测量点信息。例如，将终端测点 信息转换成设备测量点信息。(将终端地址为1、测点号为7的终端数据，转换成XX变压器的A相电压)。
C、若解析成功，则说明当前终端正常；若无法解析，则说明当前终端故障，终端数据为异常数据，由此判断出终端在线但无法正常工作的故障。
第三步，主站模拟系统的关闭。规约池管理模块根据关闭信号对采集驱动模块和规约驱动模块进行关闭。其具体步骤如下：
(1)规约池管理模块接收到关闭信号，读取本地配置文件。
(2)规约池管理模块根据本地配置文件关闭规约驱动模块和采集驱动模块。
(3)规约池管理模块清空并关闭共享数据区。
(4)规约池管理模块自行关闭。
在实际应用中，故障处理人员可以利用本发明的模拟主站系统进行召测数据，如果能召到实时数据则说明终端已将数据送往主站，主站未接收或者未存数据库需要安排主站人员进行通信故障处理。对于召测到的数据，再通过模拟主站系统的规约驱动模块进行分析，若解析成功，则说明当前终端工作正常，若解析不成功，说明当时终端虽通讯正常但并没有进行正常的数据采集工作，从而能够快速定位用电信息采集系统终端在线但采集不到数据的故障，能增强故障恢复的及时性。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。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的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (7)

1.一种用于电力采集系统故障终端检测的主站模拟系统，其特征在于：包括采集驱动模块、规约驱动模块和规约池管理模块，采集驱动模块用于主站与终端之间的通讯连接维护和数据的传输，采集驱动模块与规约驱动模块通过共享内存进行数据交互，规约池管理模块根据用户配置信息启动采集驱动模块和规约驱动模块进程，实时监视、管理采集驱动模块和规约驱动模块进程运行情况；
用于电力采集系统故障终端检测的主站模拟系统的检测方法包括以下步骤：
11）主站模拟系统的启动，启动规约池管理模块，规约池管理模块在共享内存中创建共享数据区，根据配置信息启动采集驱动模块和规约驱动模块；所述的主站模拟系统的启动包括以下步骤：
111）启动规约池管理模块，规约池管理模块访问配置信息数据库，获取最新的用户配置信息，并将其保存为本地配置文件；若无法访问配置信息数据库，则直接使用本地配置文件；
112）规约池管理模块根据配置信息在共享内存中创建共享数据区，若创建成功则返回随机KEY，如无法创建则产生系统报警，并继续重新尝试创建；
113）规约池管理模块根据配置信息启动规约驱动模块，并对其传入随机KEY；
114）规约池管理模块根据配置信息启动采集驱动模块，并对其传入随机KEY；
12）主站模拟系统进行数据交互，采集驱动模块获取终端数据，并将终端数据发送给规约驱动模块进行规约解析分析，规约驱动模块判断当前终端是否存在故障；
13）主站模拟系统的关闭，规约池管理模块根据关闭信号对采集驱动模块和规约驱动模块进行关闭。
2.根据权利要求1所述的用于电力采集系统故障终端检测的主站模拟系统，其特征在于：所述的采集驱动模块包括终端通讯线程池、数据收队列池、收队列数据提取线程池和发队列数据提取线程池；所述的终端通讯线程池负责与终端进行各种类型和方式的通讯，实现多种通讯模式；数据收队列池由若干个数据队列组成，终端通讯线程池将接收到的数据通过算法放置在相应的数据收列队池中；收队列数据提取线程池将数据收队列池的数据写入共享内存；发队列数据提取线程池将数据从共享内存中提取出来，调用发列队数据提取线程发至规约驱动模块进行处理。
3.根据权利要求1所述的用于电力采集系统故障终端检测的主站模拟系统，其特征在于：所述的规约驱动模块包括通用规约包加载程序和规约包，通用规约包加载程序加载各种规约，将从采集驱动模块接收到的数据调用各种规约包进行解析，并将解析后的数据进行分拣处理；规约包将不同类型的规约转换成由系统统一定义的测点。
4.根据权利要求1所述的用于电力采集系统故障终端检测的主站模拟系统的检测方法，其特征在于，所述的主站模拟系统进行数据交互包括以下步骤：
41）采集驱动模块进行终端数据内容的获取；
42）规约驱动模块进行终端数据内容的判断。
5.根据权利要求1所述的用于电力采集系统故障终端检测的主站模拟系统的检测方法，其特征在于，所述的主站模拟系统的关闭包括以下步骤：
51）规约池管理模块接收到关闭信号，读取本地配置文件；
52）规约池管理模块根据本地配置文件关闭规约驱动模块和采集驱动模块；
53）规约池管理模块清空并关闭共享数据区；
54）规约池管理模块自行关闭。
6.根据权利要求4所述的用于电力采集系统故障终端检测的主站模拟系统的检测方法，其特征在于，所述采集驱动模块进行终端数据内容的获取包括以下步骤：
61）采集驱动模块的终端通讯线程池通过通讯模式与终端进行连接；
62）终端通讯线程池进行终端数据的获取，若获取不到，则认定当前终端为故障状态；
63）终端通讯线程池将接收到的数据通过算法放置在数据收列队池中；
64）收队列数据提取线程池将数据收队列池的数据写入共享数据区；
65）发队列数据提取线程池将共享数据区中的数据提取出来，发送至规约驱动模块进行终端数据内容的判断。
7.根据权利要求4所述的用于电力采集系统故障终端检测的主站模拟系统的检测方法，其特征在于，所述规约驱动模块进行终端数据内容的判断包括以下步骤：
71）规约驱动模块接收终端数据；
72）通用规约包加载程序加载规约包，并对终端数据通过规约包进行解析，将终端数据的测点信息通过规约包解析成设备测量点信息；
73）若解析成功，则说明当前终端正常；若无法解析，则说明当前终端故障，终端数据为异常数据。
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