CN111669372B - 一种用电采集主站物联网协议融合方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用电采集主站物联网协议融合方法，涉及用电采集领域。一种用电采集主站物联网协议融合方法，包含第一客户端、MQTT服务端、MQTT客户端、主站服务端、第二客户端和用电采集终端；具体步骤如下：所述MQTT服务端用于接收所述第一客户端的第一数据，并通过所述第一数据采集MQTT协议；所述用电采集终端用于接收所述第二客户端的第二数据，并通过所述第二数据采集通信协议；所述主站服务端通过所述MQTT协议打包所述第二数据，并通过所述MQTT服务端发送到所述MQTT客户端。本发明实现了用电采集终端和物联网平台的兼容，提高监测和控制效果。

Description

一种用电采集主站物联网协议融合方法

技术领域

本发明涉及用电采集领域，具体而言，涉及一种用电采集主站物联网协议融合方法。

背景技术

当前综合物联网平台建设的用电采集设备接入，尚未形成明确规范或具有引领方向作用的技术方案，多采用终端侧的设备改造、设备加装和主站后台对接等部署方式实现兼容接入。

由于现有的用电采集设备市安装空间大，终端侧的设备改造需要现场施工、终端设备协议扩展改造或加装协议转换装置，实现成本高且周期长，仅适于小范围试点应用；主站对接需要保持用电采集主站、物联接入主站的双重建设及运行维护，不能实现统一监测与控制，成本高效果差。

国家电网公司《电力用户用电信息采集系统通信协议》中主站与采集终端的通信协议为1376.1协议，是现有运行的用电信息采集终端设备与主站的主要通讯协议；随着物联网发展建设，物联网通讯协议MQTT逐渐成为主要协议，在智能家居、零售、医疗等领域广泛应用，用电信息采集设备加入统一的物联网平台，进行业务融合的需求日益体现，当前主要方式为改造用电采集终端或加装协议转换网关，实现终端加入对主要物联协议的支持，需要投入巨大人力成本及设备成本。

因此，目前需要一种能够在不改造用电采集终端，终端侧不添加协议转换网关的情况下，实现物联网协议兼容用电采集设备的方法，从而降低成本，并提高监测与控制的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用电采集主站物联网协议融合方法，其能够实现现有用电采集终端接入物联网平台，兼容用电采集设备的接入，从而降低成本，并提高监测与控制的效果。

本发明的实施例是这样实现的：

本申请实施例提供一种用电采集主站物联网协议融合方法，包含第一客户端、MQTT服务端、MQTT客户端、主站服务端、第二客户端和用电采集终端；具体步骤如下：上述MQTT服务端用于接收上述第一客户端的第一数据，并通过上述第一数据采集MQTT协议；上述用电采集终端用于接收上述第二客户端的第二数据，并通过上述第二数据采集通信协议；上述主站服务端通过上述通信协议打包上述第一数据，并通过上述MQTT服务端发送到上述用电采集终端；上述主站服务端通过上述MQTT协议打包上述第二数据，并通过上述MQTT服务端发送到上述MQTT客户端。

在本发明的一些实施例中，上述主站服务端通过上述MQTT服务端实现MQTT通讯服务、MQTT连接管理、订阅退订服务、消息缓存服务、主控服务、采集任务服务、采集队列服务和采集协议服务中的一种或多种。

在本发明的一些实施例中，上述主控服务通过上述MQTT协议对上述第二数据进行打包，并通过上述MQTT服务端发送到上述MQTT客户端。

在本发明的一些实施例中，上述主站服务端通过上述用电采集终端实现TSocket通讯服务、终端连接管理、订阅退订服务、消息缓存服务、主控服务、采集任务服务、采集队列服务和采集协议服务中的一种或多种。

在本发明的一些实施例中，上述主控服务通过上述通信协议对上述第一数据进行打包，并发送到上述用电采集终端。

相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：

通过MQTT服务端接收第一客户端的第一数据，并采集MQTT协议；通过主站服务端接收第二客户端的第二数据，并采集通信协议；从而通过MQTT协议打包第二数据，通过通信协议打包第一数据，从而将打包后的第二数据发送给用电采集终端，将打包后的第一数据通过MQTT服务端发送给MQTT客户端；进而通过上述方案实现了物联网平台和用电采集终端的兼容，并且在不改造用电采集终端，终端侧不添加协议转换网关的情况下，即可对MQTT协议和通信协议融合，从而降低了成本，并提高物联网监测与控制的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例用电采集主站物联网协议融合方法的原理示意图；

图2为本发明实施例主站服务端的原理示意图；

图3为本发明实施例主站服务的原理示意图；

图4为本发明实施例主控服务的原理示意图；

图5为本发明实施例缓冲状态监控线程的原理示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的各个实施例及实施例中的各个特征可以相互组合。

实施例

请参阅图1，图1所示为本申请实施例提供的用电采集主站物联网协议融合方法的原理示意图。用电采集主站物联网协议融合方法，应用于第一客户端、MQTT服务端、MQTT客户端、主站服务端、第二客户端和用电采集终端。具体步骤如下：上述MQTT服务端用于接收上述第一客户端的第一数据，并通过上述第一数据采集MQTT协议；上述用电采集终端用于接收上述第二客户端的第二数据，并通过上述第二数据采集通信协议；上述主站服务端通过上述通信协议打包上述第一数据，并通过上述MQTT服务端发送到上述用电采集终端；上述主站服务端通过上述MQTT协议打包上述第二数据，并通过上述MQTT服务端发送到上述MQTT客户端。

可选的，MQTT服务端为MQTT Broker，MQTT服务端为两个，第二客户端为两个且均为用电采集终端。可选的，当发送打包后的第一数据或第二数据时，MQTT客户端和用电采集终端通过协议解析获取数据。

可选的，如图2所示，主站服务端通过上述MQTT服务端实现MQTT通讯服务、MQTT连接管理、订阅退订服务、消息缓存服务、主控服务、采集任务服务、采集队列服务和采集协议服务中的一种或多种。可选的，上述主站服务端通过上述用电采集终端实现TSocket通讯服务、终端连接管理、订阅退订服务、消息缓存服务、主控服务、采集任务服务、采集队列服务，采集协议服务中的一种或多种。

主站服务如图3所示，其中可选的，MQTT通讯服务用于控制MQTT服务端分别与第一客户端和MQTT客户端之间的数据传输，TSocket通讯服务用于控制主站服务端分别与第二客户端和用电采集终端之间的数据传输。其中，MQTT通讯服务通过MQTT物联服务实现数据传输的功能。可选的，MQTT连接管理用于控制MQTT通讯服务，终端连接管理用于控制TSocket通讯服务。采集任务服务用于控制第一数据和第二数据、MQTT协议和通信协议、以及打包后第一数据和第二数据的采集。消息缓存服务用于缓存采集任务服务中第一客户端与MQTT服务端、MQTT服务端和MQTT客户端、第二客户端与主站服务端、主站服务端和用电采集终端之间的缓存数据。订阅退订服务用于控制MQTT服务端是否向MQTT客户端提供对于第一数据和第二数据的订阅服务，以及控制主站服务端是否向用电采集终端提供对于第一数据和第二数据的订阅服务，并且通过消息缓存服务中的缓存数据传输而实现订阅服务的功能。其中，采集任务服务通过采集协议服务采集MQTT协议和通信协议,并通过MQTT协议打包第二数据，通过通信协议打包第一数据。采集任务服务通过划分任务等级分别设置打包的第一数据和第二数据的优先级。可选的，还可以一通过任务等级分别设置订阅退订服务的优先级，即打包后的第一数据发送给不同用电采集终端、打包后的第二数据通过MQTT服务端发送给不同MQTT客户端的优先级。采集任务服务结合采集队列服务的出栈入栈完成采集任务服务的任务等级的有序管理。主控服务用于控制和监测MQTT通讯服务、TSocket通讯服务、MQTT连接管理、终端连接管理、订阅退订服务、消息缓存服务、主控服务、采集任务服务、采集队列服务和采集协议服务。其中，上述MQTT连接管理、订阅退订服务和消息缓存服务中的传输数据可以是第一数据、打包后的第一数据和相关指令。可选的，采集任务服务引入任务管理机制设计，与传统采集设备相比实时性更好，提高了数据采集和传输能力。

可选的，如图4所示，主控服务通过上述MQTT协议对上述第二数据进行打包，并通过上述MQTT服务端发送到上述MQTT客户端。其中，主控服务通过终端连接管理完成第二数据的采集，并通过采集队列服务管理采集任务服务以完成第二数据的打包，并通过MQTT连接管理实现TSocket通讯服务对打包后的第二数据的传输。

可选的，上述主控服务通过上述通信协议对上述第一数据进行打包，并发送到上述用电采集终端。其中，主控服务通过MQTT连接管理完成第一数据的采集，并通过采集队列服务管理采集任务服务以完成第一数据的打包，并通过终端连接管理实现TSocket通讯服务对打包后的第一数据的传输。

可选的，上述采集任务服务控制上述用电采集终端、上述MQTT服务端、上述MQTT客户端、上述主站服务端和上述用电采集终端之间的数据传输。上述采集任务服务通过MQTT通讯服务和TSocket通讯服务实现数据传输，从而对第一数据、第二数据、以及打包后的第一数据和第二数据进行传输。

可选的，缓冲状态监控线程如图5所示，消息缓存服务通过上述采集任务服务存储上述数据传输的缓存数据。从而供MQTT客户端通过订阅退订服务获取打包后的第二数据，供用电采集终端获取打包后的第一数据。消息缓存服务主要进行消息到任务转发的缓存管理，由于物联网平台基于的MQTT协议是一种轻量级网络协议，电力信息采集协议相对较复杂，在报文解析、报文生成，报文交互过程中存在处理时效差异，形成单项或双向堵塞问题。消息缓存服务有效解决了协议转换过程中的异步堵塞问题。

可选的,上述采集任务服务用于打包任务、划分任务等级和结合上述采集队列服务的一种或多种；其中，上述打包任务包含将上述第一数据或上述第二数据通过上述MQTT协议或上述通信协议打包，从而发送给上述MQTT服务端或上述用电采集终端。可选的，MQTT协议和通信协议通过协议数据库存储，便于记录和调用。

可选的,上述订阅退订服务用于控制上述MQTT服务端与上述MQTT客户端、上述主站服务端和上述用电采集终端之间的数据传输。其中，订阅退订服务通过采集任务服务进行控制。

可选的，上述主控服务包含线程、系统逻辑、系统参数、堆栈和资源监控。其中，系统逻辑通过具体的算法及业务控制代码实现。系统参数是系统逻辑启动或运行时的阈值、频次、循环值等变量或常量。堆栈是通过采集队列服务为加工数据或业务控制预留的数据存储空间，其中主控数据堆栈主要存放物联接入的业务数据。主控运算数据主要存放主控服务进行生产运行的临时数据。资源监控记录主控服务的线程、参数及资源占用状况，对外提供暴露接口，以便于主控服务的运行状态监控。

其中，主控服务的线程是主控功能的具体实现者，包含MQTT连接监控线程、MQTT消息订阅线程、MQTT消息推送线程、缓存状态监控线程、采集任务监控线程、采集任务调度线程、采集连接监控线程和主控全生命周期线程。主控服务启动后，主控服务线程逐步加载，形成数据加工处理能力，驱动C-Server服务组件的其他应用服务，连接物联网平台与用电采集设备，实现用电采集设备物联接入物联网平台功能。

可选的，缓冲状态监控线程通过消息缓存服务实现对第一客户端和第二客户端的第一数据和第二数据进行打包后，通过任务缓冲池进行任务转发；MQTT客户端和用电采集终端的订阅退订服务分别通过订阅消息缓冲池和消息推送池进行消息转发；并在缓冲控制器控制下传输并解析打包后的第一数据和第二数据。

用电采集主站物联网协议融合方法，增加了消息订阅、消息分发、协议采集和解析及控制管理的主站服务端，实现了物联网平台在服务端支持用电采集终端的接入，提高了统一监控和管理的能力。通过消息缓存服务提高了消息订阅和消息分发的响应速度；采集任务服务通过MQTT协议和通信协议打包数据，使MQTT协议和通信协议融合，并且用电采集终端的主控服务控制各应用服务响应处理数据的不同功能环节。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，上述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

上述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务端，或者网络设备等)执行本申请各个实施例上述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

综上，本申请实施例提供的用电采集主站物联网协议融合方法，将用电采集终端直接接入物联网平台的MQTT服务端，并通过物联网MQTT协议和通信协议的融合，实现了物联网平台多协议综合接入；主站服务端实现了物联网平台对用电采集终端、常规物联网连接设备的统一运行管理，便于物联网平台的设备状态监控；基于物联网平台接入用电采集终端，有利于电力行业物联网应用的改造发展，比如消息缓存、任务生成、队列管理、协议转换和状态监控技术的应用；并且解决了由于当前用电采集设备的安装空间大的问题，大幅节约了升级改造的成本，解决了业务融合时需要改造用电采集终端，终端侧添加协议转换网关的问题。

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

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种用电采集主站物联网协议融合方法，其特征在于，包含第一客户端、MQTT服务端、MQTT客户端、主站服务端、第二客户端和用电采集终端；具体步骤如下：所述MQTT服务端用于接收所述第一客户端的第一数据，并通过所述第一数据采集MQTT协议；所述用电采集终端用于接收所述第二客户端的第二数据，并通过所述第二数据采集通信协议；所述主站服务端通过所述通信协议打包所述第一数据，并通过所述MQTT服务端发送到所述用电采集终端；所述主站服务端通过所述MQTT协议打包所述第二数据，并通过所述MQTT服务端发送到所述MQTT客户端；

所述主站服务端通过所述MQTT服务端实现MQTT通讯服务、MQTT连接管理、订阅退订服务、消息缓存服务、主控服务、采集任务服务、采集队列服务和采集协议服务中的一种或多种；

所述主站服务端通过所述用电采集终端实现TSocket通讯服务、终端连接管理、订阅退订服务、消息缓存服务、主控服务、采集任务服务、采集队列服务和采集协议服务中的一种或多种；

所述MQTT通讯服务用于控制MQTT服务端分别与第一客户端和MQTT客户端之间的数据传输，TSocket通讯服务用于控制主站服务端分别与第二客户端和用电采集终端之间的数据传输；其中，MQTT通讯服务通过MQTT物联服务实现数据传输的功能；MQTT连接管理用于控制MQTT通讯服务，终端连接管理用于控制TSocket通讯服务；采集任务服务用于控制第一数据和第二数据、MQTT协议和通信协议、以及打包后第一数据和第二数据的采集；消息缓存服务用于缓存采集任务服务中第一客户端与MQTT服务端、MQTT服务端和MQTT客户端、第二客户端与主站服务端、主站服务端和用电采集终端之间的缓存数据；订阅退订服务用于控制MQTT服务端是否向MQTT客户端提供对于第一数据和第二数据的订阅服务，以及控制主站服务端是否向用电采集终端提供对于第一数据和第二数据的订阅服务，并且通过消息缓存服务中的缓存数据传输而实现订阅服务的功能；其中，采集任务服务通过采集协议服务采集MQTT协议和通信协议,并通过MQTT协议打包第二数据，通过通信协议打包第一数据；采集任务服务通过划分任务等级分别设置打包的第一数据和第二数据的优先级；通过任务等级分别设置订阅退订服务的优先级，即打包后的第一数据发送给不同用电采集终端、打包后的第二数据通过MQTT服务端发送给不同MQTT客户端的优先级；采集任务服务结合采集队列服务的出栈入栈完成采集任务服务的任务等级的有序管理；主控服务用于控制和监测MQTT通讯服务、TSocket通讯服务、MQTT连接管理、终端连接管理、订阅退订服务、消息缓存服务、主控服务、采集任务服务、采集队列服务和采集协议服务；其中，上述MQTT连接管理、订阅退订服务和消息缓存服务中的传输数据是第一数据、打包后的第一数据和相关指令；采集任务服务引入任务管理机制设计。

2.如权利要求1所述的一种用电采集主站物联网协议融合方法，其特征在于，所述主控服务通过所述MQTT协议对所述第二数据进行打包，并通过所述MQTT服务端发送到所述MQTT客户端。

3.如权利要求1所述的一种用电采集主站物联网协议融合方法，其特征在于，所述主控服务通过所述通信协议对所述第一数据进行打包，并发送到所述用电采集终端。

4.如权利要求1所述的一种用电采集主站物联网协议融合方法，其特征在于，所述采集任务服务控制所述用电采集终端、所述MQTT服务端、所述MQTT客户端、所述主站服务端和所述用电采集终端之间的数据传输。

5.如权利要求4所述的一种用电采集主站物联网协议融合方法，其特征在于，所述消息缓存服务通过所述采集任务服务存储所述数据传输的缓存数据。

6.如权利要求1所述的一种用电采集主站物联网协议融合方法，其特征在于，所述采集任务服务用于打包任务、划分任务等级和结合所述采集队列服务的一种或多种；其中，所述打包任务包含将所述第一数据或所述第二数据通过所述MQTT协议或所述通信协议打包，从而发送给所述MQTT服务端或所述用电采集终端。

7.如权利要求1所述的一种用电采集主站物联网协议融合方法，其特征在于，所述订阅退订服务用于控制所述MQTT服务端与所述MQTT客户端、所述主站服务端和所述用电采集终端之间的数据传输。

8.如权利要求1所述的一种用电采集主站物联网协议融合方法，其特征在于，所述主控服务包含线程、系统逻辑、系统参数、堆栈和资源监控。