CN108833539A - 基于边缘计算的采集器、方法及系统 - Google Patents

基于边缘计算的采集器、方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于边缘计算的采集器，用于和计量表通信相连来采集计量表的计量信息，并在上行网络异常时对所述计量信息进行管理，包括：接收装置，用于接收计量表的计量信息；上行网络监测装置，用于监测上行网络的是否异常；储存装置，用于在上行网络异常时存储所述计量信息；在线补发装置，用于在上行网络正常时将上行网络异常时存储的计量信息发送至云服务器。该基于边缘计算的采集器能实现其与云服务器的网络链接失联后，能有效保存采集到的计量信息，且待上行网络链接恢复正常后该采集器会补发采集到但未成功发送的计量信息，加强用户的即时体验感，同时降低管理部门的运维成本。

Description

基于边缘计算的采集器、方法及系统
技术领域
本发明涉及采集器领域，具体涉及一种基于边缘计算的采集器。
背景技术
现在的居民电表大都是智能电能表，除了计量费控等功能还可以向上通信，接入到用电信息采集系统中去。该系统如果正常运行的话是可以看到该表当日之前的各种用电数据，在很多地方，智能表一般已经不需要人工去抄表，通过系统就可以达到这个抄表目的。为了能上传的这个系统，智能单表根据类型不同，以485或者载波、微功率无线等方式进与上一层进行通信，一层一层的传递信息，最终达到用电信息采集系统。多个电表的485口汇总到一个采集器中，多个采集器利用载波或者微功率方式接到一台集中器中，集中器通过移动或者联通的信号上传到电力公司的用电信息采集系统中，到达用电信息采集的目的。
但是目前的电表采集器设备虽然基本实现了数据的传输和表计档案的简单管理，但是其无法针对于电能表的使用场景实施更为有效的本地控制管理，所有终端采集点的控制执行动作都需要由电信息采集系统发出，经由采集器设备来实现执行下发的指令，其间需要确保上行网络的正常链接，一旦链接有延时或电信息采集系统的数据更新不够及时，都会造成必须执行动作不及时执行，用户体验延时。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于边缘计算的采集器，能有效加强用户的即时体验感。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种基于边缘计算的采集器，用于和计量表通信相连来采集计量表的计量信息，并在上行网络异常时对所述计量信息进行管理，包括：
接收装置，用于接收计量表的计量信息；
上行网络监测装置，用于监测上行网络的是否异常；
储存装置，用于在上行网络异常时存储所述计量信息；
在线补发装置，用于在上行网络正常时将上行网络异常时存储的计量信息发送至云服务器。
在上述技术方案的基础上，所述接受装置用于按照上行网络下发的指令接收所述计量信息；或者，
所述接受装置用于按照预设在本地的参数接收所述计量信息。
在上述技术方案的基础上，所述接收装置包括：
负载突变判断单元，用于根据预设的负载突变判断参数来判断所述计量表是否发生负载突变。
在上述技术方案的基础上，所述接收装置包括：
接收时间间隔控制单元，用于在预定的时间段内根据预设的接收时间间隔参数来接收所述计量信息。
在上述技术方案的基础上，所述接收装置包括：
接收数据项目控制单元，用于根据预设的接收数据项目参数来接收计量信息中对应类型的数据。
在上述技术方案的基础上，所述接收装置包括：
接收频次控制单元，用于根据预设的接收频次参数来接收对应的计量表的所述计量信息。
本发明还提供一种基于边缘计算的方法，用于和计量表通信相连来采集计量表的计量信息，并在上行网络异常时对所述计量信息进行管理，包括以下步骤：
接收计量表的计量信息；
监测上行网络的是否异常，并在上行网络异常时存储计量信息；
在上行网络正常时将上行网络异常时存储的计量信息发送至云服务器。
在上述技术方案的基础上，其中，所述接收计量表的计量信息还包括以下步骤：
按照上行网络下发的指令接收所述计量信息；或者，
按照预设的本地参数接收所述计量信息。
本发明还提供一种基于边缘计算的系统，其包括：
至少一计量表；
至少一个由权利要求1-4中任意一项所述的基于边缘计算的采集器；以及
云服务器，其与所述基于边缘计算的采集器经由第二通信网络通信相连。
其中，所述基于边缘计算的采集器与所述计量表经由第一通信网络通信相连。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
根据本发明所涉及的基于边缘计算的采集器，因为具有接收装置，能够接收计量表的计量信息；具有上行网络监测装置，能够监测上行网络的是否异常；具有储存装置，能够在上行网络异常时存储所述计量信息；具有在线补发装置，能够在上行网络正常时将上行网络异常时存储的计量信息发送至云服务器。所以，该基于边缘计算的采集器能实现其与云服务器的网络链接失联后，能有效保存采集到的计量信息，且待上行网络链接恢复正常后该采集器会补发采集到但未成功发送的计量信息，加强用户的即时体验感，同时降低管理部门的运维成本。
附图说明
图1为本发明实施例中一种基于边缘计算的系统的组成框图；
图2为本发明的实施例中一种基于边缘计算的采集器的结构框图；
图3为本发明的实施例中一种基于边缘计算的方法的流程图；
图4为本发明提供的按照预设的本地参数接收所述计量信息的具体步骤示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明的基于边缘计算的采集器、方法及系统的组成、结构、连接关系、具体工作流程以及工作原理、作用和效果做具体阐述。
图1是本发明的实施例中一种基于边缘计算的系统的组成框图。
基于边缘计算的系统1000，包括至少一种计量表200和基于边缘计算的采集器100以及云服务器300。
基于边缘计算的采集器100与计量表200经由第一通信网络400通信相连。
云服务器300，其与基于边缘计算的采集器100经由第二通信网络500通信相连。
这里通信网络可以为有线，也可以是无线的。
计量表200就是采集水、电、气、热等介质信号的计量表，其能够发送电子数据，一般设置在用户使用的现场，比如家庭的房屋内或是饭店内。
云服务器300一般设置在管理中心，比如对于一个城市而言，可以设置在一个区或是一个市的管理中心，用来采集汇总整个辖区内是数据。
基于边缘计算的采集器100一般设置在靠近计量表200的位置，比如设置在房屋内。
一般而言，多个计量表200与基于边缘计算的采集器100通信连接，采集器100通过标准串口扩展，配备不同的通讯转换接口电路，能实现RS485、MBus、LoRa、ModBus、PLC等下行表计(水、电、气表)的通讯接口，且采集器100配置本地的数据交互接口，即为USB接口，能实现操作系统文件包的本地下载和本地存储区域的数据安全快速的导出。因此，第二通信网络400是通信距离比较短而且比较灵活的网络。
而对于基于边缘计算的采集器100与服务器300，由于两者通常距离比较远，即使是家庭用户到区节点也在20-100公里，因而采用短距离通信就不合适了，第二通信网络400多以GPRS方式或以太网方式来实现，两种通讯方式根据安装现场的环境、硬件配套设施等因数的不同可以灵活的选择配置，因此第一通信网络500是通信距离比较远而且通信方式比较可靠、稳定的网络。
图2为本发明的实施例中一种基于边缘计算的采集器的结构框图。
基于边缘计算的采集器100和计量表200通信相连来采集计量表的计量信息，并在上行网络异常时对所述计量信息进行管理，基于边缘计算的采集器100具有接收装置101、上行网络监测装置102、储存装置103、在线补发装置104和控制装置105。
接收装置101，用于接收计量表的计量信息；上行网络监测装置102，用于监测上行网络的是否异常；储存装置103，用于在上行网络异常时存储所述计量信息；在线补发装置104，用于在上行网络正常时将上行网络异常时存储的计量信息发送至云服务器。
其中，接受装置101用于按照上行网络下发的指令接收所述计量信息；作为一个可选的实施方式，接受装置101还用于按照预设在本地的参数接收所述计量信息。
基于边缘计算的采集器100具有本地功能配置参数空间：预设在本地的参数属于高级别的运行参数，在一定的授权条件下能够通过本地显示操作界面或云服务器下发指令来修改；这类数据包括了采集器100的使用场景设置参数和下属计量表200的档案管理，协议管理，和控制管理等参数。
采集器100对于上行网络下发的指令和按照预设在本地的参数接收所述计量信息的响应优先级不同，采集器必须优先响应上行网络下发的指令接收所述计量信息。预设在本地的参数包括负载突变判断参数、接收时间间隔参数、接收数据项目参数、接收频次参数等等。
如图2所述，接收装置101包括负载突变判断单元1010、接收时间间隔控制单元1011、接收数据项目控制单元1012、分时控制单元1013。
负载突变判断单元1010，用于根据预设的负载突变判断参数来判断所述计量表是否发生负载突变。
基于边缘计算的采集器100执行本地设置的参数也要有先后主次之分，如对于同一只计量表200，采集器100判定其是否发生负载突变或者当前功率超限需要执行拉闸动作，与此同时定时抄读该表的条件满足了，这时拉闸的优先级高于抄表的优先级，绝对先执行拉闸，数据抄录滞后一点是没有大的影响的。
接收时间间隔控制单元1011，用于在预定的时间段内根据预设的接收时间间隔参数来接收所述计量信息。
例如，预设的接收时间间隔参数为在上午9:00-10:00的时间段内每隔十分钟采集计量表200的计量信息，基于边缘计算的采集器100会按照设定的接收时间间隔参数来执行采集任务。
接收数据项目控制单元1012，用于根据预设的接收数据项目参数来接收计量信息中对应类型的数据。
基于边缘计算的采集器100根据参数的设置，划分为采集数据的分类区域和本地执行事件记录的数据区域，执行同类数据的有序存储，并且在上行网络正常时定时定量的上传给云服务器300。
其中数据的类型包括：模拟变量数据(如，当前电压、电流、功率等)；电能计量数据(如，总有功电量，分时有功电量等)；日冻结、月冻结数据。
本地执行事件记录的数据包括：采集器100对其所属的下行计量表200执行了如超限拉闸，合闸恢复等控制动作时，对自身行为事件的记录。
例如，预设的接收数据项目为计量表的总有功电量和日冻结数据，那么接收数据项目控制单元1012只接收计量表200的总有功电量和日冻结数据。
接收频次控制单元1013，用于根据预设的接收频次参数来接收对应的计量表的所述计量信息。
例如，当与基于边缘计算的采集器100通信连接的四种计量表(水、电、气、热计量表)中电表的电量出现突变的情况下，采集器100根据预设的接收频次参数增加对电表的计量信息的采集频次，集中对电表的计量信息进行采集，便于了解电表的电量出现突变的原因，并采取相应的措施(预警或拉闸)。
为了进一步说明基于边缘计算的系统的工作流程和工作原理，以下结合附图来说明整个系统的运行流程。
图3为本发明提供的一种基于边缘计算的方法的流程图。
如图3所示，一种基于边缘计算的方法，用于和计量表通信相连来采集计量表的计量信息，并在上行网络异常时对所述计量信息进行管理，包括以下步骤：
S1、接收计量表的计量信息；
S2、监测上行网络的是否异常，并在上行网络异常时存储计量信息；
S3、在上行网络正常时将上行网络异常时存储的计量信息发送至云服务器。
上述提供了一种基于边缘计算的方法，其引入在线补发步骤，能实现采集器100与云服务器300的网络链接失联后，能有效保存采集到的计量信息，且待上行网络链接恢复正常后该采集器会补发采集到但未成功发送的计量信息，加强用户的即时体验感，同时降低管理部门的运维成本。
其中，步骤S1还包括以下步骤：
S1-1、按照上行网络下发的指令接收所述计量信息；
S1-2、按照预设的本地参数接收所述计量信息。
确保了采集器100与云服务器300的稳定有效的数据交互，又要能实现与其所属的下行监管的计量表200时时监测和控制功能。采集器100对下属的计量表200的计量信息的采集的动作不仅仅都需要由云服务器300发出，一旦未接收到上行网络下发的指令，采集器100仍执行本地的参数对下属的计量表200进行采集和监管。
图4为本发明提供的按照预设的本地参数接收所述计量信息的具体步骤示意图。
如图4所示，按照预设的本地参数接收所述计量信息(步骤S1-2)具体包括以下步骤：
S1-2-1、根据预设的负载突变判断参数来判断所述计量表是否发生负载突变。
如果基于边缘计算的采集器100判定其发生负载突变需要执行拉闸动作。
S1-2-2、在预定的时间段内根据预设的接收时间间隔参数来接收所述计量信息。
例如，预设的接收时间间隔参数为在上午9:00-10:00的时间段内每隔十分钟采集计量表200的计量信息，基于边缘计算的采集器100会按照设定的接收时间间隔参数来执行采集任务。
S1-2-3、根据预设的接收数据项目参数来接收计量信息中对应类型的数据。
例如，预设的接收数据项目为计量表的总有功电量和日冻结数据，那么接收数据项目控制单元1012只接收计量表200的总有功电量和日冻结数据。
S1-2-4、根据预设的接收频次参数来接收对应的计量表的所述计量信息。
例如，针对基于边缘计算的采集器100采集的四种计量表(水、电、气、热计量表)中电表的电量出现突变的情况下，采集器100根据预设的接收频次参数增加对电表的计量信息的采集频次，便于了解电表的电量出现突变的原因，并采取相应的措施(预警或拉闸)。
上述步骤S1-2-1～S1-2-4并不局限于此步骤，不具有明确的先后顺序，本发明实施例只是给出其中一种执行的先后顺序。
上述提供了一种基于边缘计算的方法，其引入执行本地参数的步骤，能实现对接入的电计量表200高效地监测和控制动作。采集器100根据使用场景参数设置的不同，对采集器100配置不一样的本地自动参数执行的动作，诸如：负载突变判断参数、接收时间间隔参数、接收数据项目参数、接收频次参数等等一系列的参数配置，这些参数的选择性配置可以实现采集器在本地的高效数据采集和快速响应执行的能力。
基于边缘计算的采集器100还具有GPS定位装置，采集器100将计量信息上传到云服务器300时，GPS定位装置能给云服务器300提供有效的采集器100的地理位置，便于资产的监测管理，其同步时钟功能，能够完成网络时钟的校对，实现采集器100与云服务器300之间的时间同步，有利于带时间戳的关键数据的收集和管理。
实施例的作用于效果在于：根据本实施例所涉及的基于边缘计算的采集器，因为具有接收装置，能够接收计量表的计量信息；具有上行网络监测装置，能够监测上行网络的是否异常；具有储存装置，能够在上行网络异常时存储所述计量信息；具有在线补发装置，能够在上行网络正常时将上行网络异常时存储的计量信息发送至云服务器。所以，该基于边缘计算的采集器能实现其与云服务器的网络链接失联后，能有效保存采集到的计量信息，且待上行网络链接恢复正常后该采集器会补发采集到但未成功发送的计量信息，加强用户的即时体验感，同时降低管理部门的运维成本。
进一步，因为接收装置还能够按照上行网络下发的指令接收所述计量信息；或者，按照预设的本地参数接收所述计量信息。所以，该基于边缘计算的采集器确保了其与云服务器的稳定有效的数据交互，又要能实现与其所属的下行监管的计量表时时监测和控制功能。采集器对下属的计量表的计量信息的采集的动作不仅仅都需要由云服务器发出，一旦未接收到上行网络下发的指令，采集器仍执行本地的参数对下属的计量表进行采集和监管。
进一步，接收装置具有负载突变判断单元，能够根据预设的负载突变判断参数来判断所述计量表是否发生负载突变；具有接收时间间隔控制单元，能够在预定的时间段内根据预设的接收时间间隔参数来接收所述计量信息；具有接收数据项目控制单元，能够根据预设的接收数据项目参数来接收计量信息中对应类型的数据；具有接收频次控制单元，能够根据预设的接收频次参数来接收对应的计量表的所述计量信息。所以，该基于边缘计算的采集器能实现对接入的计量表高效地监测和控制动作。该采集器根据使用场景参数设置的不同，对采集器配置不一样的本地自动参数执行的动作，诸如：负载突变判断参数、接收时间间隔参数、接收数据项目参数、接收频次参数等等一系列的参数配置，这些参数的选择性配置可以实现采集器在本地的高效数据采集和快速响应执行的能力。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (9)

1.一种基于边缘计算的采集器，用于和计量表通信相连来采集计量表的计量信息，并在上行网络异常时对所述计量信息进行管理，其特征在于，包括：
接收装置，用于接收计量表的计量信息；
上行网络监测装置，用于监测上行网络的是否异常；
储存装置，用于在上行网络异常时存储所述计量信息；
在线补发装置，用于在上行网络正常时将上行网络异常时存储的计量信息发送至云服务器。
2.如权利要求1所述的基于边缘计算的采集器，其特征在于：
所述接受装置用于按照上行网络下发的指令接收所述计量信息；或者，
所述接受装置用于按照预设在本地的参数接收所述计量信息。
3.如权利要求2所述的基于边缘计算的采集器，其特征在于，所述接收装置包括：
负载突变判断单元，用于根据预设的负载突变判断参数来判断所述计量表是否发生负载突变。
4.如权利要求2所述的基于边缘计算的采集器，其特征在于，所述接收装置包括：
接收时间间隔控制单元，用于在预定的时间段内根据预设的接收时间间隔参数来接收所述计量信息。
5.如权利要求2所述的基于边缘计算的采集器，其特征在于，所述接收装置包括：
接收数据项目控制单元，用于根据预设的接收数据项目参数来接收计量信息中对应类型的数据。
6.如权利要求2所述的基于边缘计算的采集器，其特征在于，所述接收装置包括：
接收频次控制单元，用于根据预设的接收频次参数来接收对应的计量表的所述计量信息。
7.一种基于边缘计算的方法，用于和计量表通信相连来采集计量表的计量信息，并在上行网络异常时对所述计量信息进行管理，其特征在于，包括以下步骤：
接收计量表的计量信息；
监测上行网络的是否异常，并在上行网络异常时存储计量信息；
在上行网络正常时将上行网络异常时存储的计量信息发送至云服务器。
8.如权利要求7所述的基于边缘计算的方法，其特征在于：
其中，所述接收计量表的计量信息还包括以下步骤：
按照上行网络下发的指令接收所述计量信息；或者，
按照预设的本地参数接收所述计量信息。
9.一种基于边缘计算的系统，其特征在于，其包括：
至少一计量表；
至少一个由权利要求1-4中任意一项所述的基于边缘计算的采集器；以及
云服务器，其与所述基于边缘计算的采集器经由第二通信网络通信相连；
其中，所述基于边缘计算的采集器与所述计量表经由第一通信网络通信相连。
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