CN109791727B - 计量数据采集系统、方法以及存储其的记录介质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种计量数据采集系统及方法。所述计量数据采集系统包括：电表，其生成计量数据；通信调制解调器，其通过与所述电表进行第一通信来接收所述计量数据；以及数据采集单元，其通过与所述通信调制解调器进行第二通信来采集所述计量数据。所述第一通信或者第二通信是利用通过协议转换来转换的REST(Representational State Transfer)协议来实现的。

Description

计量数据采集系统、方法以及存储其的记录介质
技术领域
本发明涉及一种计量数据采集技术，更具体而言，本发明涉及一种使用有线/无线通信网络从电表远程采集计量数据的计量数据采集系统、方法以及存储其的记录介质。
此外，本发明涉及一种设置由电表管理的参数的计量数据采集系统、方法以及存储其的记录介质。
背景技术
为了确保相互兼容性，大多数电子式电表采用国际标准IEC(国际电工委员会，International Electrotechnical Committee)62056系列标准的DLMS(设备语言报文规范，Device Language Message Specification)/COSEM(能源计量配套规范，CompanionSpecification for Energy Metering)协议。
DLMS/COSEM(简称为DLMS)协议设计为确保对能源领域(气体/水/电/热量等)的兼容性以及接受各种通信方式和连续扩展架构，因此被指出如下缺点，在协议方面数据建模和采集过程复杂且开销大。
通常，在电子式电表和DCU(数据集中单元，Data Concentration Unit)区间使用DLMS协议，然而，在DCU和AMI(高级计量架构，Advanced Metering Infrastructure)的前端(head-end)区间，为了排除使用复杂的DLMS协议，可以使用自定义的协议，例如，特定电力公司使用定义的FEP(前端处理器，Front End Processor)协议。
配置于DCU的FEP协议提供一种解析从电子式电表采集的DLMS数据包，仅提取要传输的数据，以合并传输的方式压缩总数据的大小，从而能够降低租用回程(backhaul)通信线路成本的可能性。
然而，如FEP协议等的电力公司的自己协议并非国际标准协议，因此，为了与其他系统互通，始终需要额外的数据转换服务器和中间件。
此外，作为电子式电表和DCU区间的通信方式，大多数电力公司希望通过使用公共频带(Unlicensed Band)的通信方式，例如PLC(电力线通信，Power Line Communication)或者ZigBee/WiSUN等方式，以低成本建立AMI NAN(Advanced Metering infrastructureNeighborhood Area Network)通信网络。
然而，这种通信方式在通信可靠性和质量方面具有频繁的通信中断和/或低传输速率，因此，难以向需要大的开销和频繁的连接过程(association)的DLMS协议提供最佳的性能。
因此，需要作为基本措施的接受高质量通信方式或简化协议。
发明内容
技术问题
本发明的目的在于，为了解决上述所提及的技术问题，提供一种计量数据采集系统、方法以及存储其的记录介质，对反映DLMS(Device Language Message Specification)协议结构的电力数据资源管理模型进行定义，为了对其进行有效传输，可以选用国际标准REST(表征状态转移，Representational State Transfer)架构。
此外，本发明的另一目的在于，提供一种计量数据采集系统、方法以及存储其的记录介质，可提供与异构系统的有效联动，而且进一步定义仅仅将计量(即，电力计量)数据以二进制形式传输的结构。
此外，本发明的又一目的在于，提供一种计量数据采集系统、方法以及存储其的记录介质，可以使传输数据包大小进一步最小化，从而即便在恶劣的AMI NAN(AdvancedMetering infrastructure Neighborhood Area Network)通信网中，也能最大化计量成功率并实现实时性。
技术方案
本发明为了解决上述技术问题，提供一种计量数据采集系统，对反映DLMS(DeviceLanguage Message Specification)协议结构的电力数据资源管理模型进行定义，为了对其进行有效传输，可以选择国际标准REST(Representational State Transfer)架构。
所述计量数据采集系统包括：电表，其生成计量数据；通信调制解调器，其通过与所述电表进行第一通信来接收所述计量数据；以及数据采集单元，其通过与所述通信调制解调器进行第二通信来采集所述计量数据，所述第一通信或者第二通信利用通过协议转换来转换的REST(表征状态转移，Representational State Transfer)架构的协议。
此时，所述计量数据采集系统包括：计量数据管理服务器，其通过与所述数据采集单元进行第三通信来接收所述计量数据并进行管理。
此外，当所述第一通信或者第二通信不进行协议转换时，所述第三通信利用通过协议转换来转换的REST(表征状态转移，Representational State Transfer)架构的协议。
此外，所述协议转换是从DLMS(设备语言报文规范，Device Language MessageSpecification)/COSEM(能源计量配套规范，Companion Specification for EnergyMetering)协议向所述REST架构的协议的转换。
此外，所述电表、通信调制解调器及数据采集单元中的一个可包括用于协议转换的协议转换部。
此时，所述协议转换部包括：确认模块，用于确认电表或者调制解调器的类型是否为其它类型；以及生成模块，根据是否为其它类型，移动至之前类型的电力计量数据资料结构以及网络管理数据结构，或者生成其它类型的电力计量数据资料结构及网络管理数据结构，并将所述其它类型的电力计量数据资料结构及网络管理数据结构映射为REST资料结构。
此外，所述REST资料结构用URI(统一资源标识符，Uniform ResourceIdentifier)来管理。
此外，所述URI在电力计量数据结构中表示为电表类型、协议类型、接口类ID、作为在电表内能够对电力计量数据结构以及参数进行识别的OBIS(对象识别系统，ObjectIdentification System)代码的第一属性、显示附加信息的第二属性以及其以下属性。
此外，所述接口类包括与所述第一属性，第二属性以及以下属性一起初始化设定值的方法。
此外，所述URL在网络管理数据结构中，由用于访问数据的指令、所述通信调制解调器的通信调制解调器类型、所述通信调制解调器使用的协议类型、能够管理所述通信调制解调器的状态信息的标准化管理体系OID(对标识符，Object Identifier)所构成。OID细分为组OID(Object Identifier)和区分OID。
此外，所述电力计量数据资料结构的电力计量数据或者网络管理数据结构的网络管理数据生成为一个二进制资源并传输。
此外，作为所述一个二进制资源，下级包括二进制名称，所述二进制名称包括用于定义二进制传输数据包的格式的二进制结构资源(structure resource)以及用于实际二进制传输的二进制数据包资源(resource)。
此外，所述二进制结构资源利用由数据类型、长度以及值定义的TLV(类型长度值，Type Length Value)形式的方式来表示。
此外，所述REST架构的协议中，当使用TCP(传输控制协议，Transmission ControlProtocol)方式时，采用TLS(传输层安全性，Transport Layer Security)安全技术，当使用UDP(用户数据报协议，User Datagram Protocol)时，采用DTLS(Datagram TLS)安全技术。
此外，所述REST架构的协议使用CoAP(受限应用协议，Constrained ApplicationProtocol)、HTTP(超文本传送协议，HyperText Transfer Protocol)、LWM2M(轻量级机器到机器，Light Weight Machine to Machine)、OneM2M、MQTT(消息队列遥测传输，MessageQueue Telemetry Transport)中的至少一个。
此外，所述OID包括：组OID，用于显示通信调制解调器的状态信息；以及区分OID，用于细分化所述通信调制解调器的开关设置。
另一方面，本发明另一实施例提供一种计量数据采集方法，包括：(a)由电表生成计量数据的步骤；(b)通信调制解调器通过与所述电表进行第一通信来接收所述计量数据的步骤；以及(c)数据采集单元通过与所述通信调制解调器进行第二通信来采集所述计量数据的步骤。
此外，所述计量数据采集方法包括：(d)计量数据管理服务器通过与所述数据采集单元进行第三通信来接收所述计量数据并进行管理。
又一方面，本发明又一实施例提供一种记录由数字处理装置可读取的程序的记录介质，为了执行所述计量数据采集方法，有形地实施可由所述数字处理装置执行的指令程序。
发明效果
根据本发明，可实现高可靠性通信、低开销和连接过程(association)。
此外，本发明的另一效果在于，对反映电子式电表所选用的国际标准DLMS协议和以网络管理为目的而使用的国际标准NMS(Network Management System)协议的结构的电力数据资源管理模型进行定义，为了简单且有效地传输，可以使用国际标准REST(表征状态转移，Representational State Transfer)架构。
此外，本发明的又一效果在于，使用在CoAP(受限应用协议，ConstrainedApplication Protocol)、HTTP(超文本传送协议，HyperText Transfer Protocol)、LWM2M(轻量级机器到机器，Light Weight Machine to Machine)、OneM2M、MQTT(消息队列遥测传输，Message Queue Telemetry Transport)中使用的REST架构，从而可以提供与异构系统的有效联动。
此外，本发明的又一效果在于，进一步提供可以仅对电力计量数据以二进制形式传输的结构，从而使要通过二进制方式传输的数据包大小最小化，由此即便在恶劣的AMINAN(Advanced Metering infrastructure Neighborhood Area Network)通信网中，也能最大化计量成功率并实现实时性。
附图说明
图1是示出根据本发明一实施例的计量数据采集系统的结构框图。
图2是示出图2中所示的通信调制解调器的详细结构图。
图3是示出根据本发明一实施例的用于使用REST(表征状态转移，Representational State Transfer)架构的模型的示意图。
图4是示出根据本发明一实施例的将电力计量数据结构映射为REST架构的过程的流程图。
图5是示出根据本发明一实施例的将网络管理(网络管理系统，NMS：NetworkManagement System)数据结构映射为REST架构的过程的流程图。
图6是示出根据本发明一实施例的基于REST的连接架构的示意图。
图7是示出基于一般DLMS的计量数据采集过程的过程图。
图8是示出根据本发明一实施例的基于REST的计量数据采集过程的过程图。
图9是示出根据本发明另一实施例的二进制传输方式的示意图。
图10是示出用于传输图9所示的二进制的二进制资源结构的示意图。
图11是示出一般二进制数据包请求过程的流程图。
图12是示出根据本发明另一实施例的二进制数据包请求过程的流程图。
图13是示出根据本发明又一实施例的协议之间进行转换的计量数据采集系统的结构框图。
图14是示出根据本发明又一实施例的协议之间进行转换的计量数据采集系统的结构框图。
图15至图17是示出根据本发明一实施例的基于推送(push-based)的数据采集步骤的图。
具体实施方式
对于本发明的优点和特征以及实现它们的方法，若参考所附的附图和后面一起详细描述的这些实施例，则会更加清楚。然而，本发明不限于以下所公开的实施例，并且可以以彼此不同方式实施，这些本实施例仅仅是为了使本发明完整公开，并且向本发明所属技术领域的技术人员完整地诠释本发明的范围而提供的，本发明只通过权利要求来定义。为了清楚说明，放大了附图中所示的构成要素的大小以及相对大小。
在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的构成要素，“和/或”包括所涉及的每个部件以及一个以上部件的所有组合。
本说明书中使用的术语是为了说明实施例，并不是为了限制本发明。在本说明书中，除非特别提及，否则单数形式还包括复数形式。本说明书中使用的“包括”和/或“构成”并不排除所提及的构成要素、步骤、操作和/或一个以上部件的其它构成要素、步骤、操作和/或部件的存在或者添加。
虽然是为了说明第一、第二等各种构成要素而使用，但这些构成要素并不会被这些术语所限制。这些术语仅仅是为了与一个构成要素进行区分而使用。当然，以下所提及的第一构成要素在本发明的技术思想范围内还可以是第二构成要素。
若无其它定义，本发明中使用的所有术语(包括技术及科学术语)可以按照使本发明所属技术领域的技术人员能够共同理解的含义来使用。此外，除非另有明确定义，通常使用的词典所定义的术语不会被异常地或者过度地解释。
将参考以下所附的附图，对根据本发明一实施例的计量数据采集系统、方法以及存储其的记录介质进行详细说明。
图1是示出根据本发明一实施例的计量数据采集系统(100)的结构框图。参考图1，计量数据采集系统(100)可配置为包括：电表(110)，其生成计量数据；通信调制解调器(120)，其通过与所述电表(110)进行通信来接收所述计量数据；数据采集器(130)，其通过与所述通信调制解调器(120)进行通信来采集所述计量数据；数据接收器(140)，其通过与所述数据采集器(130)进行通信来接收所述计量数据；以及计量数据管理服务器(150)，其对通过所述数据接收器(140)获得的计量数据进行管理。
电表(110)为电子式电表。通常，电表(110)可配置为包括：电能检测部(未图示)，其通过感测对于电源负载的电压和电流来检测出电能；A/D(Analog/Digital)转换器(未图示)，将电能转换为计量数据(即数字数据)；以及通信部(未图示)，与通信调制解调器(120)通信连接。
通常，通信调制解调器(120)通过有线通信与电表(110)连接。作为有线通信可使用RS232、RS485、RS422等。
此外，通信调制解调器(120)可以通过有线和/或无线通信与数据采集器(130)连接。即，可以将低速/高速PLC(电力线通信，Power Line Communication)、ZigBee、WiSUN(无线智能公用事业网络，Wireless Smart Utility Network)、LoRa(远距离无线电，LongRange)、NB-loT(窄带物联网，NarrowBand-Internet of Things)等单独或者组合使用。特别地，通信调制解调器(120)执行协议转换。详细而言，将DLMS(设备语言报文规范，Device Language Message Specification)/COSEM(能源计量配套规范，CompanionSpecification for Energy Metering)协议转换为REST(表征状态转移，Representational State Transfer)架构的协议。示出通信调制解调器(120)的详细结构的附图在图2中图示。对此将在后面进行叙述。
继续参照图1进行说明，随着对物联网(IoT)之间的联动和/或兼容性的要求的增加，在大多数标准组中，为了异构系统之间的联动，基于REST架构的协议和数据模型进行标准化或者处在进行之中。
REST架构是一种基于URI(统一资源标识符，Uniform Resource Identifier)对资源进行管理，并且仅通过GET(读取)/POST(生成)/PUT(修改)/DEL(删除)指令能够发送和接收数据的软件架构。作为REST架构的国际标准包括CoAP(受限制的应用协议，ConstrainedApplication Protocol)、HTTP(超文本传输协议，HyperText Transfer Protocol)、LWM2M(轻量级机器到机器，Light Weight Machine to Machine)、OneM2M、MQTT(消息队列遥测传输，Message Queue Telemetry Transport)等，这些系统之间可以相互联动，从而能够确保兼容性。
为了对需要大开销和频繁连接过程(association)的DLMS协议的使用区间进行最小化，在通信调制解调器(120)上执行DLMS/COSEM协议和REST架构的协议方式之间的协议转换。即，通信调制解调器(120)作为DLMS客户端工作，并且从作为DLMS服务器工作的电表(110)以推送(push)或者拉取(pull)方式采集计量数据，然后解析DLMS协议并提取计量(即电力计量)数据。
同时，作为REST服务器工作的通信调制解调器(120)将提取的计量数据以推送(push)或者拉取(pull)的方式传输至作为REST客户端工作的数据采集器(130)或者数据接收器(140)。此外，进一步地，将由通信调制解调器(120)生成的各种NMS(网络管理系统，Network Management System)信息还可以按照上述所提及的方式传输至数据采集器(130)或者数据接收器(140)。
数据采集器(130)作为DCU(数据集中单元，Data Concentration Unit)执行从多个电表(110)采集计量数据的功能。当然，如果在通信调制解调器(120)中没有实现协议转换，则在数据采集器(130)中可以执行协议转换。
此外，数据接收器(140)从数据采集器(130)接收计量数据。特别地，数据接收器(140)可以为AMI(高级计量架构，Advanced Metering infrastructure)前端(head-end)。
数据接收器(140)和数据采集器(130)在距离上可以是长距离或者短距离。因此，可通过光通信LTE(Long Term Evolution)网、公共交换电话网络(PSTN)、公共交换数据网(PSDN)、综合业务数字网(ISDN:Integrated Services Digital Networks)、宽频综合业务数字网(BISDN:Broadband ISDN)、局域网(LAN:Local Area Network)、城域网(MAN:Metropolitan Area Network)、无线局域网(WLAN:Wide LAN)、LAN等进行连接。
在本发明的一实施例中，将数据采集器(130)和数据接收器(140)单独分开图示以便理解，但是可以将其集成为一个数据采集装置。此外，虽然通信调制解调器(120)以通过数据采集器(130)连接到数据接收器(140)的方式图示，然而通信调制解调器(120)和数据接收器(140)还可以直接连接。此外，通信调制解调器(120)还可以内置在电表(110)中一体形成。
计量数据管理服务器(150)执行一种获取计量数据并将其转换为数据库，从而计算出数据加工、统计资料等并将其提供的功能。
当然，计量数据管理服务器(150)还可以与数据接收器(140)一起配置并连接至数据采集器(130)。
图2是示出图1中所示的通信调制解调器(120)的详细结构图。参考图2，通信调制解调器(120)可配置为包括：通信部(210)，其与电表(110)连接；协议转换部(240)，执行DLMS/COSEM协议和REST架构的协议方式之间的协议转换；输出通信部(230)，其通过所转换的协议与数据采集器(130)连接并输出计量数据；以及控制部(220)，控制构成要素。当然，这些协议转换部240还可以根据情况配置在电表110、数据采集器130或者数据接收器140等中，并执行相同的功能。
协议转换部240可配置为包括：确认模块(241)，用于确认电表和/或调制解调器类型是否为其它类型(即新类型)；以及生成模块，根据其是否为新类型，移动至现有类型的电力计量数据资料结构和/或网络管理数据结构，或者生成新的电力计量数据资料结构和/或网络管理数据结构，并将其转换为REST资料结构。
图3是示出根据本发明一实施例的用于使用REST(表征状态转移，Representational State Transfer)架构的模型的示意图。参考图3，模型的核心是通过尽可能反映电表110和/或通信调制解调器120中使用的资源管理体系的特性，来提示REST架构的数据资源管理模型。这种反映资源管理体系的特性的资源管理结构定义310由计量管理资源320和网络管理资源330构成。
由通信调制解调器120可生成和/或保留的数据可以分为电力计量数据340和网络管理(NMS：Network Management System)数据350。通常，电力公司可以以各种电子式电力计量类型(例如，G类型、E类型、Ea类型、S类型等)运营。
此外，按照各个电表类型生成的电力计量数据项目和设置参数可以不同。因此，在作为最高级别定义为电表类型(type)321，并且使用DLMS架构的协议类型322时，使用各种接口类(IC：Interface Class)323对各种电力计量数据或者参数进行建模。
IC(Interface Class)323由属性(attribute)341和方法(mothod)342项目构成，指定IC的第一属性(attribute)总是被用作OBIS(对象标识系统，Object IdentificationSystem)代码，以下属性(attribute)用于指定如实际电力计量值和所需使用单位等的附加信息。方法(method)用于初始化所拥有的参数的设定值。举例来说，假设E类型电子式电表的视觉信息通过使用Class ID 01号的Data IC来进行建模，第一属性(attribute)用OBIS代码，即6字节0000010000FF(0×FF)进行定义，第二属性(attribute)中存储有视觉信息。
如上所述，本发明所提出的REST架构的建模方法用“E-type/DLMS/01(IC)/0000010000FF(OBIS)/2”的URI(统一资源标识符，Uniform Resource Identifier)进行管理，为了简化URI，从所述URI中将明示DLMS或者接口类ID的01或者所述2个项目均排除也无妨，为了有助于理解概念，对上述示例进行了说明，该术语并不限制本发明。
即，URI可以表示为“电表类型/协议类型/接口类ID/第一属性/第二属性”。
另外，在网络管理资源330的情况下，其配置有调制解调器类型331、NMS协议类型332、显示通信调制解调器的状态信息的组OID(对象标识符，Object Identifier)333、可细分该通信调制解调器(120)的开/关设定等的区分OID351等。
详细而言，在采用DLMS架构的协议的电子式电表中，各种电力计量数据以及参数在电子式电表内分配唯一可识别的OBIS(对象识别系统，Object Identification System)代码进行管理，实际各种值利用属性进行建模。与此类似地，NMS信息332、333、351还通过分配唯一可识别的OID(对象标识符，Object Identifier)进行管理。
在其它系统中，数据访问可通过GET/POST/DEL指令容易执行读取、生成、修改及删除。例如，当使用HTTP方式获得视觉信息时，利用基于ASCII的“GET E-type/DLMS/01/0000010000FF/2”指令，当使用CoAP方式时，通过以二进制压缩的“GET E-type/DLMS/01/0000010000FF/2”指令来访问该资源。
图4是示出根据本发明一实施例的将电力计量数据结构映射为REST架构的过程的流程图。参考图4，可以将现有DLMS中建模时所使用的构成IC(接口类，Interface Class)的属性(attribute)和方法(method)概念，尽可能无变更地映射为REST架构并进行管理，从而最大限度类似地定义资源管理结构，并且将其通过容易地利用REST方式中所提供的GET/POST/PUT/DEL指令来确保相互兼容性。
参考图4，根据计量管理资源的生成，确认电表类型，并确认该电表类型是否为新类型(步骤S410、S420、S430)。
在步骤S430，根据确认结果，当它不是新类型时，移至现有类型(步骤S401)。
与此相反，在步骤S430中，根据确认结果，当它为新类型时，生成DLMS资源，由此确认并生成IC(接口类，Interface Class)，由此生成属性、方法(步骤S440、S450-1、S460、S461、S463、S465)。重复这些过程，直到生成最后IC(步骤S450-n、S470、S471、S473、S475)。
图5是示出根据本发明一实施例的将网络管理(网络管理系统，NMS：NetworkManagement System)数据结构映射为REST架构的过程的流程图。参考图5，上述结构和步骤也可以完整地应用于NMS数据结构。通信调制解调器(图1中的120)根据对重新启动次数、启动后工作时间、通信成功率、通信失败率、接收灵敏度、输出强度、工作状态等进行标准化的NMS协议进行管理。这些标准化的管理体系称为OID(对标识符，Object Identifier)。
例如，当显示通信调制解调器的状态信息的OID定义为1.3.6.1.4.1.29408.1时，1.3.6.1.4.1.29408.1可以分为1.3.6.1.4.1.29408(定义为组OID)和1(定义为区分OID)。假设将区分OID1用于定义通信调制解调器的开/关，则通过根据本发明一实施例的基于REST架构模型的“GET/POST/PUT/DEL PLC-modem/NMS/1.3.6.1.4.1.29408/1”URI来进行管理。
即，URI可以表示为“指令/通信调制解调器类型/协议类型/组OID/区分OID”。
所述PLC调制解调器是可用的通信调制解调器类型中的一个，可以选用各种方式的通信调制解调器，如WiSUN、ZigBEE等。
其它系统中的数据访问可通过GET/POST/PUT/DEL指令容易执行读取、生成、修改以及删除。例如，当使用HTTP方式获得状态信息时，利用基于ASCII的“GET PLC-modem/NMS/1.3.6.1.4.1.29408/1”指令；当使用CoAP方式时，可通过以二进制压缩的“GET PLC-modem/NMS/1.3.6.1.4.1.29408/1”指令来访问该资源。当要关闭PLC调制解调器的工作状态时，通过与“PUT PLC-modem/NMS/1.3.6.1.4.1.29408/1off”相同的方法停止工作。
为此，在图5中，也是根据网络管理资源的生成，确定通信调制解调器类型，并确认该通信调制解调器类型是否为新类型(步骤S510、S520、S530)。
在步骤S530中，根据确认结果，当它不是新类型时，移至现有类型(步骤S501)。
与此相反，在步骤S530中，根据确认结果，当它是新类型时，生成NMS(NetworkManagement System)资源，由此确认并生成组OID，由此生成区分OID(步骤S540、S550-1、S560)。重复这些过程，直到生成最后组OID(步骤S550-n、S570)。
如图4及图5所示，以上说明的电力计量数据和网络管理数据均转换为REST架构的URI形式并对其进行管理，因此，若只要满足安全要求事项，则其它系统可以不用追加数据或者协议转换即可自由访问。
通常，在REST架构中，当使用TCP(Transmission Control Protocol)方式时，使用TLS(Transport Layer Security)安全技术，当使用UDP(User Datagram Protocol)方式时，使用DTLS(Datagram TLS)安全技术。本发明的REST资源管理模型仍然完整地使用REST架构，因此可通过TLS以及DTLS安全而完整地使用各种服务，例如CoAP(ConstrainedApplication Protocol)、HTTP(HyperText Transfer Protocol)、LWM2M(Light WeightMachine to Machine)、OneM2M、MQTT(Message Queue Telemetry Transport)等。
图6是示出根据本发明一实施例的基于REST的连接架构的示意图。参考图6，REST数据管理模型610与DLMS-OBIS资料结构620以及NMS-OID资料结构630进行映射，该REST数据管理模型610与远程计量系统640、调制解调器管理系统650、电力IoT(物联网，InternetOf Things)系统660等互相兼容。
参考以上图1至图6，所述内容对用于确保与其它系统的兼容性的向REST架构的映射过程进行了说明。然而，REST方式也使用如DLMS这样的服务器-客户端(Server-Client)方式作为基本方式，因此需要多个收发(请求和对此的响应过程)步骤。REST方式与DLMS相比，具有轻量级报头和控制字段，但由于多个收发步骤，很难显著减少数据大小。
因此，在本发明另一实施例中进一步提出仅对电力计量数据进行二进制化生成一个资源(resource)，并通过该资源一次性获得所需的电力计量数据或者网络管理数据的方法。使用通过这种二进制化的HDLC的DLMS通信日志的示例如下所示。
Request.Get Request(当月累积接收的有效电能)
7E A0 1A 02 21 23 32 FE F4 E6 E6 00 C0 01 81 00 03 01 01 01 08 00 FF02 00 E2 3A 7E
Response.GetResponse(当月累积接收的有效电能)
7E A0 16 23 02 21 52 CF AC E6 E7 00 C4 01 81 00 06 00 00 B6 34 62 C67E
Request-GetRequest(当月累积接收的滞后无效电能)
7E A0 1A 02 21 23 54 CE F2 E6 E6 00 C0 01 81 00 03 01 01 05 08 00 FF02 00 4E 2A 7E
Response-GetResponse(当月累积接收的滞后无效电能)
7E A0 16 23 02 21 74FB E8 E6 E7 00 C4 01 81 00 06 00 00 03 E1 94 037E
Request-GetRequest(当月累积接收的相位超前无效电能)
7E A0 1A 02 21 23 76 DE F0 E6 E6 00 C0 01 81 00 03 01 01 08 08 00 FF02 00 91 1F 7E
Response-GetResponse(当月累积接收的相位超前无效电能)
7E A0 16 23 02 21 96 E7 2C E6 E7 00 C4 01 81 00 06 00 00 00 2D 9C 257E
Request-GetRequest(当月累积接收的有效电能)
7E A0 1A 02 21 23 98 AE FE E6 E6 00 C0 01 81 00 03 01 01 01 08 00 0002 00 11 FC 7E
Response-GetResponse(当月累积接收的有效电能)
7E A0 16 23 02 21 B8 9B E4 E6 E7 00 C4 01 81 00 06 00 00 AF 4A 12 1E7E
…
…
00 00 B6 34 00 00 03 E1 00 00 00 2D 00 00 AF 4A....
上述日志中，实际测量的电力数据用粗体表示。
即，可以仅对DLMS数据包中所需的实际电力数据进行二进制化并进行聚合。
如上所述，示出了进行二进制化时的传输数据的压缩。虽然所述二进制传输方式并没有参考附图进行说明，但不仅适用于电力计量数据(即，计量数据)，还可以适用于网络管理数据。
图7是示出基于一般DLMS的计量数据采集过程的过程图。参考图7，DLMS采集步骤在数据链路层(data link layer)连接和(SNRM(置正常响应模式，Set Normal ResponseMode)以及UA(Unnumbered Ack)数据包)应用层(application layer)连接(AARQ(应用联合请求，Application Association Request)以及AARE(应用联合响应，ApplicationAssociation Response)数据包)之后可以实际采集计量数据或者设定参数。图7中仅说明计量数据采集。在此，数据采集器(130)作为DLMS客户端发挥作用，电表(110)作为DLMS服务器发挥作用。
图8是示出根据本发明一实施例的基于REST的计量数据采集过程的过程图。参考图8，基于REST的计量数据采集步骤可以采集计量数据或者直接设定参数，因此，与DLMS相比，步骤会相对简单。在图8中，数据采集器(130)作为REST客户端工作，通信调制解调器(120)作为REST服务器工作。
对于各个方式的数据包(帧)结构，在此不做进一步说明，相对地，图7的情况下使用HDLC的DLMS协议的数据包结构与所要发送的数据相比，开销非常大。此外，图7以及图8仅说明了推送结构，然而拉取结构也可以适用。
图9是示出根据本发明另一实施例的二进制传输形式的示意图。参考图9，为了正确地执行数据解析，必须优先定义对于构成二进制数据包的字段的项目和顺序等。作为REST服务器工作的通信调制解调器(120)，在除了预先以REST客户端工作的数据采集器(130)和预先协议的计量项目之外或者计量项目的顺序变更时，会传输不合适的数据。与如上所述的情况，即请求并不是预先约定的格式的数据情况相比，本发明一实施例可以进一步生成二进制结构资源(structure resource)进行管理。
图10是示出用于传输图9所示的二进制的二进制资源结构的示意图。参考图10，图3所示的资源管理结构定义(310)中添加二进制资源结构(1040)来制作新的资源管理结构定义(1010)。在请求该数据之前，添加二进制资源(resource)1041，并且通过作为下级的二进制名称(name)1042来区分URI。更具体地说，二进制名称1042由定义二进制传输数据包的格式的二进制结构资源(structure resource)1043和用于实际二进制传输的二进制数据包资源(resource)1045构成。
举例说明，假设作为REST客户端工作的计量服务器向E类型电表请求二进制化的LP(负荷曲线，Load Profile)、有效电力、无效电力。出于方便，所述二进制名称(name)定义为MeteringData01。首先，起到REST客户端作用的数据采集器130通过“GET E-type/MeteringData01/BinaryStructure”指令获取该binary数据包的格式及结构信息并进行管理。此后，当每次需要该数据时，通过“GET E-type/MeteringData01/BinaryPacket”指令获取该数据(LP、有效电力、无效电力)。
图11是示出一般二进制数据包请求过程的流程图。参考图11，假设起到REST客户端作用的数据采集器130需要二进制化的LP(Load Profile)、有效电力、无效电力。当执行了“GET E-type/MeteringData01/BinaryStructure”指令且没有该二进制名称(MeteringData01)时(步骤S1110、S1120)，数据采集器130请求新请求的二进制名称和下部资源(resource)等(步骤S1150、S1130)。通过POST(生成)指令生成新请求的二进制名称以及下部资源等，将其通过程序编码表示，则如下所示。
“POST E-type/MeteringData02”
“POST E-type/MeteringData02/BinaryStructure”，在此BinaryStructure被定义为TLV(Type Length Value)
“POST E-type/MeteringData02/BinaryPacket”
与此相反，在步骤S1120中，当具有该二进制名称时，请求二进制数据包，根据该请求解析响应的二进制数据包并存储在数据库中(步骤S1130、S1140)。
图12是示出根据本发明另一实施例的二进制数据包请求过程的流程图。参考图12，作为REST服务器工作的通信调制解调器120在授权的数据采集器130通过POST指令请求生成新二进制名称时，接受请求并分配二进制结构(structure)和二进制数据包(packetresource)进行提供。此外，当授权的数据采集器130修改二进制结构资源(structureresource)时，利用PUT指令(步骤S1210、S1220)。
二进制结构资源(structure resource)的表达在相互兼容性方面优先使用由数据类型、长度以及值来定义的TLV(类型长度值，Type Length Value)形式的标准化方式。
在数据采集器130中，当通过POST指令生成新资源(resource)或者通过PUT指令变更资源(resource)时，通过“GET E-type/MeteringData02/BinaryStructure”指令获取该二进制数据包的格式和结构信息之后，每次需要该数据时通过“GET E-type/MeteringData02/BinaryPacket”指令获取数据并解析二进制数据包(步骤S1230、S1240、S1250、S1260)。
图13是示出根据本发明又一实施例的协议之间进行转换的计量数据采集系统(100)的结构框图。参考图13，DLMS/COSEM和REST协议之间的转换在电表中执行。所述情况为，电表(110)中内置有包括协议转换部的通信调制解调器120的情况，或者电表110中包括协议转换部的情况。
图14是示出根据本发明又一实施例的协议之间进行转换的计量数据采集系统(100)的结构框图。参考图14，DLMS/COSEM和REST协议之间的转换在数据采集器130中执行。
图15至图17示出根据本发明一实施例的基于推送的数据采集步骤的图。图15是示出应用DLMS方式的基于推送的数据采集步骤的图，图16是示出应用REST方式的基于推送的数据采集步骤的图，图17是示出应用被二进制化的REST方式的基于推送的数据采集步骤的图。
特别地，图15至图17示出利用推送方式的数据采集步骤。即便服务器-客户端模型也支持能够实时提供的大多数推送功能，因此，能够支持如图15至图17所示的采集步骤。与现有推送方式相比，具有可以简化采集步骤且提高实时性的优点。
根据本发明的计量数据采集体现为可由各种计算机装置执行的程序指令的形式，从而可以记录在计算机可读介质中。所述计算机可读介质可以单独或者组合地包括程序指令、数据文件、数据结构等。
所述介质中记录的程序指令可以是专为本发明而设计和配置的，或者可以是被计算机软件领域的技术人员所熟知而可使用的。计算机可读记录介质的示例包括为存储并执行程序指令而专门配置的硬件装置，如硬盘、软盘以及磁带的磁介质(magnetic media)，如CD-ROM、DVD的光记录介质(optical media)，如光盘(floptical disk)的磁光介质(magneto-optical media)，以及只读存储器(ROM)，SRAM(Static RAM)，FRAM(Ferro-electric RAM)，PRAM(Phase-change RAM)，MRAM(Magnetic RAM)，闪存等。
所述介质还可以为包括传输指定程序指令、数据结构等的信号的载波的光或者金属线、波导管等的传输介质。程序指令的示例不仅包括如通过编译程序制作的机器语言代码，还包括利用解释程序等而可由计算机执行的高级语言代码。为了执行本发明的工作，所述硬件装置可以配置为作为一个以上的软件模块运行，反之亦然。

Claims (18)

1.一种计量数据采集系统，其特征在于，包括：
电表，生成计量数据；
通信调制解调器，通过与所述电表进行第一通信来接收所述计量数据；以及
数据采集单元，通过与所述通信调制解调器进行第二通信来采集所述计量数据，
所述第一通信或者第二通信利用通过协议转换来转换的REST(RepresentationalState Transfer)架构的协议，
所述电表、通信调制解调器及数据采集单元中的任意一个包括用于协议转换的协议转换部，
所述协议转换部包括：
确认模块，用于确认电表或者调制解调器的类型是否为其它类型；以及
生成模块，根据是否为其它类型，移动至之前类型的电力计量数据资料结构以及网络管理数据结构，或者生成其它类型的电力计量数据资料结构及网络管理数据结构，并将所述其它类型的电力计量数据资料结构及网络管理数据结构映射为REST资料结构。
2.根据权利要求1所述的计量数据采集系统，其特征在于，包括：
计量数据管理服务器，通过与所述数据采集单元进行第三通信来接收所述计量数据并进行管理。
3.根据权利要求2所述的计量数据采集系统，其特征在于，
当所述第一通信或者第二通信不进行协议转换时，所述第三通信利用通过协议转换来转换的REST(Representational State Transfer)架构的协议。
4.根据权利要求1所述的计量数据采集系统，其特征在于，
所述协议转换是从DLMS(Device Language Message Specification)/COSEM(Companion Specification for Energy Metering)协议向所述REST架构的协议的转换。
5.根据权利要求1所述的计量数据采集系统，其特征在于，
所述REST资料结构用URI(Uniform Resource Identifier)来管理。
6.根据权利要求5所述的计量数据采集系统，其特征在于，
所述URI在电力计量数据结构中表示为电表类型、协议类型、接口类ID、作为在电表内能够对电力计量数据结构以及参数进行识别的OBIS(Object Identification System)代码的第一属性、存储视觉信息的第二属性以及指定附加信息的以下属性。
7.根据权利要求6所述的计量数据采集系统，其特征在于，
所述接口类ID包括与所述第一属性、第二属性以及以下属性一起初始化设定值的方法。
8.根据权利要求5所述的计量数据采集系统，其特征在于，
所述URI在网络管理数据结构中表示为用于访问数据的指令、所述通信调制解调器的通信调制解调器类型、所述通信调制解调器使用的协议类型、能够管理所述通信调制解调器的状态信息的标准化管理体系OID(Object Identifier)。
9.根据权利要求1所述的计量数据采集系统，其特征在于，
所述电力计量数据资料结构的电力计量数据或者网络管理数据结构的网络管理数据以二进制形式生成为一个二进制资源并传输。
10.根据权利要求9所述的计量数据采集系统，其特征在于，
作为所述一个二进制资源，下级包括二进制名称，所述二进制名称包括用于定义二进制传输数据包的格式的二进制结构资源(structure resource)以及用于实际二进制传输的二进制数据包资源(resource)。
11.根据权利要求10所述的计量数据采集系统，其特征在于，
所述二进制结构资源利用由数据类型、长度以及值定义的TLV(Type Length Value)形式的方式来表示。
12.根据权利要求1所述的计量数据采集系统，其特征在于，
在所述REST架构的协议中，当使用TCP(Transmission Control Protocol)方式时，采用TLS(Transport Layer Security)安全技术，当使用UDP(User Datagram Protocol)时，采用DTLS(Datagram TLS)安全技术。
13.根据权利要求1所述的计量数据采集系统，其特征在于，
所述REST架构的协议使用CoAP(Constrained Application Protocol)、HTTP(HyperText Transfer Protocol)、LWM2M(Light Weight Machine to Machine)、OneM2M、MQTT(Message Queue Telemetry Transport)中的至少一个。
14.根据权利要求8所述的计量数据采集系统，其特征在于，
所述OID包括：
组OID，用于显示通信调制解调器的状态信息；以及
区分OID，用于细分化所述通信调制解调器的开关设置。
15.一种计量数据采集方法，其特征在于，包括：
(a)由电表生成计量数据的步骤；
(b)通信调制解调器通过与所述电表进行第一通信来接收所述计量数据的步骤；以及
(c)数据采集单元通过与所述通信调制解调器进行第二通信来采集所述计量数据的步骤，
所述第一通信或者第二通信利用通过协议转换来转换的REST(RepresentationalState Transfer)架构的协议，
所述电表、通信调制解调器及数据采集单元中的任意一个包括用于协议转换的协议转换部，
所述协议转换部包括：
确认模块，用于确认电表或者调制解调器的类型是否为其它类型；以及
生成模块，根据是否为其它类型，移动至之前类型的电力计量数据资料结构以及网络管理数据结构，或者生成其它类型的电力计量数据资料结构及网络管理数据结构，并将所述其它类型的电力计量数据资料结构及网络管理数据结构映射为REST资料结构。
16.根据权利要求15所述的计量数据采集方法，其特征在于，包括：
(d)计量数据管理服务器通过与所述数据采集单元进行第三通信来接收所述计量数据并进行管理。
17.根据权利要求16所述的计量数据采集方法，其特征在于，
当所述第一通信或者第二通信不进行协议转换时，所述第三通信利用通过协议转换来转换的REST(Representational State Transfer)结构的协议。
18.一种记录有由数字处理装置可读取的程序的记录介质，其中，
为了执行根据权利要求15所述的计量数据采集方法，有形地实施可由所述数字处理装置执行的指令程序。
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