CN110765074A

CN110765074A - 一种采集终端用电负荷曲线数据的快速存取方法及系统

Info

Publication number: CN110765074A
Application number: CN201910893559.4A
Authority: CN
Inventors: 程超; 姜思卓; 王强; 李元付; 安树怀; 魏振; 石立国; 胡洋
Original assignee: State Grid Corp of China SGCC; Qingdao Power Supply Co of State Grid Shandong Electric Power Co Ltd
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; Qingdao Power Supply Co of State Grid Shandong Electric Power Co Ltd
Priority date: 2019-09-20
Filing date: 2019-09-20
Publication date: 2020-02-07
Anticipated expiration: 2039-09-20
Also published as: CN110765074B

Abstract

本公开提供了一种采集终端用电负荷曲线数据的快速存取方法及系统，包括以下步骤：按时间戳先后顺序依次存储终端用电负荷曲线点，以所述时间戳为索引，利用间隔法逐步缩小待查找的曲线点所在存储区域，当所述存储区域无法再缩小时，利用二分法在所述存储区域内定位待查找的曲线点位置，对终端的软硬件配置要求较低、能够最小化占用存储空间，能够快速将采集到的曲线点存储到相应位置，并且能够高效的查找指定曲线点，解决了大量曲线数据的快速查找和存储的问题。

Description

一种采集终端用电负荷曲线数据的快速存取方法及系统

技术领域

本公开属于用电数据采集及存储技术领域，具体涉及一种采集终端用电负荷曲线数据的快速存取方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

电力用户用电信息采集系统(power user electric energy data acquiresystem)是对电力用户的用电数据采集和分析，实现用电监控、远程费控、负荷管理、线损分析，最终达到自动抄表、错峰用电、用电检查(防窃电)、负荷预测和节约用电成本等目的。

用电信息采集终端(electric energy data acquire terminal)简称采集终端，可以实现电能表数据的采集和管理，转发或执行主站的控制命令等。过去几年，受限于信道的通信速率，采集终端仅侧重于当日用电数据的采集，随着最近上行通信4G模块的普及、下行通信HPLC的推广，信道通信速率大幅提高，因此系统对终端的数据采集需求有了进一步的提高。

用户的用电负荷曲线数据采集是负荷管理和负荷预测功能的重点，终端将每隔一定周期采集到的负荷曲线点进行存储，以响应主站的查询命令。假设终端需要采集600个用户每天96个曲线点，那么终端每天存储的曲线数据量是57600个曲线点，两个月的数据量就达到了35.7万个曲线点，因此需要终端具备一种对大量曲线数据的快速查找和存储能力，但是据发明人了解，目前的采集终端不具备强大的数据处理能力，并且存储空间有限，如果借助于嵌入式数据库，则对终端的软硬件配置要求较高，处理器开销较大，一般的采集终端很难具备此条件。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种采集终端用电负荷曲线数据的快速存取方法及系统，本公开对终端的软硬件配置要求较低、能够最小化占用存储空间，能够快速将采集到的曲线点存储到相应位置，并且能够高效的查找指定曲线点，解决了大量曲线数据的快速查找和存储的问题。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种采集终端用电负荷曲线数据的快速读取方法，包括以下步骤：

以存储时间戳为索引，利用间隔法逐步缩小待查找的曲线点所在存储区域，当所述存储区域无法再缩小时，利用二分法在所述存储区域内定位待查找的曲线点位置。

一种采集终端用电负荷曲线数据的快速存取方法，包括以下步骤：

按时间戳先后顺序依次存储终端用电负荷曲线点；

以所述时间戳为索引，利用间隔法逐步缩小待查找的曲线点所在存储区域，当所述存储区域无法再缩小时，利用二分法在所述存储区域内定位待查找的曲线点位置。

上述方法过程中，在存储时仅保证曲线点是以时间为先后顺序存储，存储过程简单，且在查找曲线点时不是通过单纯的计算偏移量直接定位或顺序遍历查找的方法，而是采取间隔法和二分法相结合的查找方法，能够减少平均计算/遍历过程的时间复杂度，必然会大大降低查找速度。

作为进一步的限定，所述采用二维顺序存储结构存储终端用电负荷曲线数据。

作为可选择的实施方式，为每个电表用户分配一个存储块，每个存储块内以曲线点为存储单元，存储块的头部位置存储了头参数数据，存储单元中存储的曲线点包含时间戳和数据两个部分，曲线点按照时间戳的先后顺序存储；

所述头参数数据为存储块的信息，包括电表用户测量点号、曲线存储类型、曲线数据单元大小、存储块内存储单元的使用量等信息。

作为可选择的实施方式，利用间隔法查找的具体过程包括：

(1)将存储块的首个曲线点作为起始点，最后一个曲线点作为结束点；

(2)将位于起始点和结束点之间的某一查找点T的时间戳与起始、结束点的时间戳做比较，判断查找点T与哪个时间更近一些；

(3)利用距离更近的点和相邻时间戳做差值，得到曲线存储时间间隔，进而更新定位查找点的所在位置；

(4)判断更新后的查找点的所在位置对应的时间戳是否为目标时间戳，如果是则查找成功，输出相应的存储块的数据，如果不是，则将此时所在位置作为新的起始点/结束点，重复步骤(2)-(4)，直到更新后的查找点的所在位置不在所划分的存储区间之间。

作为进一步的限定，所述步骤(3)中，若距离起始点较近，则由起始点与下一个点的时间戳相减得到曲线存储时间间隔，基于起始点和查找点T的时间戳，以及计算的时间间隔和存储块内曲线点数据单元长度，更新定位查找点的所在位置；若距离结束点较近，则由结束点与上一个点的时间戳相减得到曲线存储时间间隔，基于结束点和查找点T的时间戳，以及计算的时间间隔和存储块内曲线点数据单元长度，更新定位查找点的所在位置。

作为进一步的限定，所述步骤(4)中，若更新后查找点的所在位置对应的时间戳小于目标时间戳，则将更新后查找点的所在位置作为新的存储区间的起始点；同样若更新后查找点的所在位置对应的时间戳大于目标时间戳，则将更新后查找点的所在位置作为新的存储区间的结束点。

作为可选择的实施方式，二分法的具体过程包括：从当前存储区间的中间位置开始比较，如果当前中间位置的时间戳等于目标点时间戳，则查找成功；若目标点时间戳小于当前位置位点的时间戳，则在当前存储区间的前半段中查找；否则从当前存储区间的后半段中查找，直到找到为止。

一种采集终端用电负荷曲线数据的快速存取系统，包括：

存储模块，被配置为按时间戳先后顺序依次存储终端用电负荷曲线点；

查找模块，被配置为以所述时间戳为索引，利用间隔法逐步缩小待查找的曲线点所在存储区域，当所述存储区域无法再缩小时，利用二分法在所述存储区域内定位待查找的曲线点位置。

一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行所述的一种采集终端用电负荷曲线数据的快速读取方法或存取方法的所有或部分步骤。

一种终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行所述的一种采集终端用电负荷曲线数据的快速读取方法或存取方法的所有或部分步骤。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

本公的电力用户终端采用二维顺序存储结构存储曲线，能够在存储时直接定位新增曲线点的存储位置进行存储。在查询曲线数据时采取间隔法和二分法相结合的技术方案，曲线检索效率高。该方法无需数据库，对终端的软硬件配置要求较低，对于存储空间的利用率高，存储速度快，特别是在大量曲线数据中检索指定曲线点的速度快，提高了终端程序的执行效率。

同时对终端的软硬件配置要求较低、能够最小化占用存储空间，能够快速将采集到的曲线点存储到相应位置，并且能够高效的查找指定曲线点，解决了大量曲线数据的快速查找和存储的问题，以及需要投入较高成本的问题。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为本实施例的存储示意图；

图2为本实施例的查找原理示意图；

图3为本实施例的具体查找流程图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

本公开提供一种存取方法，对终端的软硬件配置要求较低、能够最小化占用存储空间，能够快速将采集到的曲线点存储到相应位置，并且能够高效的查找指定曲线点，解决了大量曲线数据的快速查找和存储的问题。

在存储数据时按时间戳先后顺序存储，在查询数据时采取间隔法和二分法相结合的技术方案，具有存储空间利用率高、曲线检索效率高、存储速度快等优点。

如图1所示，用户曲线数据采用二维顺序存储结构。终端为每个电表用户分配一个存储块，每个存储块内以曲线点为存储单元。存储块头部位置存储了Header数据，存储单元中存储的曲线点包含时间戳和数据两个部分，曲线点按照时间戳的先后顺序存储。

存储块头部的Header数据，用于记录存储块的信息，包括电表用户测量点号、曲线存储类型、曲线数据单元大小、存储块内存储单元的使用量等信息。

在存储数据时，由于曲线点总是以时间为先后顺序存储的，因此新增的曲线点总是在末尾处追加存储。利用Header中记录的存储单元使用量，再根据曲线数据单元的大小，就可以直接定位新增曲线点的存储位置，存储的时间复杂度为O(1)。

本实施例方法在存储时仅保证曲线点是以时间为先后顺序存储，并不保证曲线点之间的时间间隔都是一致的。因为如果按照固定的时间间隔存储曲线数据，虽然会在查找数据时根据存储间隔直接定位到查找位置，但是如果存在无效的曲线点，或者存储时间间隔有调整，那么势必会造成存储空间的浪费。

所以本实施例方法在查找曲线点时不能通过单纯的计算偏移量直接定位，而且对于顺序遍历查找的方法，平均时间复杂度为O(n)，随着数据存储量的增加，必然会大大降低查找速度。因此采取间隔法和二分法相结合的查找方法可以大大提高曲线检索效率。

如图2所示，查询曲线点时以数据单元中的时间戳为索引，假设待查找的曲线点n位于start和end之间，那么间隔法用于快速缩短start和end之间的距离，即对查找范围进行粗调。直到start和end之间的距离无法再缩短时，再继续改用二分法在start和end之间定位曲线点n的位置。

正常情况下，曲线的存储间隔不会经常变更，出现无效曲线点的情况一般是因抄表故障引起，因此，在正常情况下，一个连续的时间段内曲线点之间的时间间隔大概率是固定的，基于这种现状，采用间隔法会快速命中一个较小的存储区间，间隔法的实现步骤如下：

假设存储块内曲线点数据单元长度为Len，需要查找时间戳为search_T的曲线点所在的位置search_P。曲线点所在的存储区间范围的起始点位置为start_P，时间戳为start_T；结束点的位置为end_P，时间戳为end_T；即search_P在start_P和end_P之间，间隔法的目标是要把start_P和end_P的距离缩小。

如图3所示，一种采集终端用电负荷曲线数据的快速存取方法，包括以下步骤：

步骤一：终端为每个电表用户分配一个存储块，每个存储块内以曲线点为存储单元，存储块头部位置存储Header数据；

步骤二：存储曲线点时，利用Header中记录的存储单元使用量，再根据曲线数据单元的大小，直接定位新增曲线点的存储位置进行存储；

步骤三：假设存储块内曲线点数据单元长度为Len，需要查找时间戳为Search_T的曲线点所在的位置Search_P。曲线点所在的存储区间范围的起始点位置为Start_P，时间戳为Start_T，结束点的位置为End_P，时间戳为End_T，即Search_P在Start_P和End_P之间；

步骤四：采用间隔法查找，首先将存储块的首个曲线点作为起始点start，最后一个曲线点作为结束点end；

步骤五：查找点search_T与起始、结束点的时间戳做比较，判断search_T与哪个时间更近一些；

步骤六：若距离start_T较近，则由起始点与下一个点的时间戳相减得到曲线存储时间间隔△t，利用公式((search_T-start_T)/△t)*Len＝search_P定位查找点的位置；若距离end_T较近，则由结束点与上一个点的时间戳相减得到曲线存储时间间隔△t，利用公式end_P-((end_T-search_T)/△t)*Len＝search_P定位查找点的位置；

步骤七：若计算后的search_P不在start_P和end_P之间，则间隔查找结束，改用二分法继续查找直到成功；若search_P在start_P和end_P之间，则进一步判断search_P对应的时间戳是否为search_T，若等于search_T，则查找成功，若不等于，则继续执行步骤八；

步骤八：此步骤缩短了start和end的距离，若search_P对应的时间戳小于search_T，则将search_P作为新的起始点start_P；同样若search_P对应的时间戳大于search_T，则将search_P作为新的结束点end_P。重复从步骤五开始执行，直到查找完成。

提供相应的产品实施例：

一种采集终端用电负荷曲线数据的快速存取系统，包括：

一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行所述的一种采集终端用电负荷曲线数据的存取方法的所有或部分步骤。

一种终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行所述的一种采集终端用电负荷曲线数据的快速存取方法的所有或部分步骤。

本领域内的技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本公开可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims

1.一种采集终端用电负荷曲线数据的快速读取方法，其特征是：包括以下步骤：

2.一种采集终端用电负荷曲线数据的快速存取方法，其特征是：包括以下步骤：

按时间戳先后顺序依次存储终端用电负荷曲线点；

3.如权利要求2所述的方法，其特征是：所述采用二维顺序存储结构存储终端用电负荷曲线数据。

4.如权利要求2所述的方法，其特征是：为每个电表用户分配一个存储块，每个存储块内以曲线点为存储单元，存储块的头部位置存储了头参数数据，存储单元中存储的曲线点包含时间戳和数据两个部分，曲线点按照时间戳的先后顺序存储；

5.如权利要求2所述的方法，其特征是：利用间隔法查找的具体过程包括：

6.如权利要求5所述的方法，其特征是：所述步骤(3)中，若距离起始点较近，则由起始点与下一个点的时间戳相减得到曲线存储时间间隔，基于起始点和查找点T的时间戳，以及计算的时间间隔和存储块内曲线点数据单元长度，更新定位查找点的所在位置；若距离结束点较近，则由结束点与上一个点的时间戳相减得到曲线存储时间间隔，基于结束点和查找点T的时间戳，以及计算的时间间隔和存储块内曲线点数据单元长度，更新定位查找点的所在位置。

7.如权利要求5所述的方法，其特征是：所述步骤(4)中，若更新后查找点的所在位置对应的时间戳小于目标时间戳，则将更新后查找点的所在位置作为新的存储区间的起始点；同样若更新后查找点的所在位置对应的时间戳大于目标时间戳，则将更新后查找点的所在位置作为新的存储区间的结束点。

8.一种采集终端用电负荷曲线数据的快速存取系统，其特征是：包括：

9.一种计算机可读存储介质，其特征是：其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行权利要求1所述的一种采集终端用电负荷曲线数据的快速读取方法或权利要求1-7中任一所述的存取方法的所有或部分步骤。

10.一种终端设备，其特征是：包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行权利要求1所述的一种采集终端用电负荷曲线数据的快速读取方法或权利要求1-7中任一所述的存取方法的所有或部分步骤。