CN112738159A - 一种电网公司数字化应用信息采集系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于分布式信息采集技术领域，尤其涉及一种电网公司数字化应用信息采集系统及方法。该系统是由专用采集终端设备通过电力无线专网与无线专网基站相连接，无线专网基站通过电力光纤专网与采集系统服务端相连。本发明系统和方法使业务数字化应用的信息采集能够借助电子化、网络化的方式，高效、安全的采集并汇总，避免了信息采集时出现短时大数据量造成的网络拥塞和服务器宕机等性能瓶颈问题。能够节省大量人力和成本，提高工作效率。本发明系统还拓展了数据采集录入人员的工作范围，使得工作人员可以在偏远或野外等数据采集场景下，能够实时完成数据的录入与查询，同时还能够保障数据的传输存储安全性能。

Description

一种电网公司数字化应用信息采集系统及方法

技术领域

本发明属于分布式信息采集技术领域，尤其涉及一种电网公司数字化应用信息采集系统及方法。

背景技术

电网公司的信息化、自动化水平在飞速发展，各种信息网络已覆盖全部关键节点，业务数字化应用及资源建设越来越得到重视，各级电网公司在业务数字化建设方面投入大量的人力、物力和财力，在电力生产、建设、经营、管理、科研、设计等领域建设了一大批业务数字化应用，为电力信息化的深入开展打下了坚实基础。

电网公司业务数字化应用在快速推动电网更智能、更快捷、更方便方向发展的同时，由于业务数字化系统种类纷繁复杂，建设标准参差不齐，定期采集分析电网公司所有数字化应用的详细信息，研究电网公司各类业务数字化应用当前风险指数，针对存在安全隐患或使用风险的数字化系统提出可行的替代方案或应急处理预案。

传统的数字化应用信息采集方式多是每年一次填报调研表格，然后集中汇总，这种方式工作效率低、填报错误率高,无校验过程；同时，鉴于电网公司数字化应用系统信息具有一定的敏感性，并不适合使用现有的基于互联网的在线填报方式进行数据采集传输（基于互联网的在线填报方式在数据采集、传输、存储过程中都存在安全风险，敏感信息易于被不发分子获取）；同时，现有信息采集系统服务端都采用集中部署，给网络及服务器硬件带来较大性能压力，极易造成网络拥堵、服务无响应等问题。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种电网公司数字化应用信息采集系统及方法。其目的是为了提供一种能够解决电网公司数字化应用信息采集过程中出现的手工填表汇总效率低、基于互联网采集传输，安全风险高，安全性差、集中部署服务性能差等问题，提高大量集中信息采集工作中系统稳定性，规避现有信息采集系统经常出现的网络拥塞、服务器宕机等问题的一种采集系统及方法的发明目的。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种电网公司数字化应用信息采集系统，是由专用采集终端设备通过电力无线专网与无线专网基站相连接，无线专网基站通过电力光纤专网与采集系统服务端相连。

所述专用采集终端设备为可触控录入数据的便携式平板装置，包括主控MCU模块、交互模块、 通讯模块LTE230MHz 、显示模块及电源模块构成，各模块之间采用串行总线通讯连接。

所述交互模块为电容式触控屏，显示模块与交互模块紧密耦合，采用一体化设计方式，所有采集录入操作及通讯设置都通过显示模块和交互模块实现。

所述电源模块为10000毫安大容量锂离子电池。

所述主控MCU模块采用ARM架构的STM32 L4系列Cortex-M4超低功耗微控制器。

所述采集系统服务端包括多个前置服务器和采集服务器构成，其中，前置服务器分别部署在各个地市公司机房，通过电力无线专网和电力光纤专网，经应用负载均衡设备与采集服务器通讯连接，采集服务器与数据仓库通讯连接；

所述应用负载均衡设备部署在省公司机房，其一侧与电力光纤专网连接，另一侧通过两个独立网络接口分别与第一采集服务器和第二采集服务器连接；当有采集数据通过电力光纤专网提交给采集服务器处理时，处理请求首先被传送给应用负载均衡设备，由应用负载均衡设备根据第一采集服务器和第二采集服务器的当前工作状态，将处理请求转发给相对空闲的一台采集服务器进行处理。

所述采集服务器包括第一采集服务器和第二采集服务器。

一种电网公司数字化应用信息采集方法，包括以下步骤：

步骤1.使用专用采集终端设备将电网公司数字化应用信息录入；

步骤2.录入的数据通过电力无线专网转电力光纤专网的方式传输到前置服务器；

步骤3.前置服务器对数据进行校验，并将校验通过的数据向采集服务器转发；

步骤4.转发数据首先到达部署在省公司机房的应用负载均衡设备，由负载均衡设备判断将数据转发给对应的采集服务器处理；

步骤5.数据经采集服务器处理后，存储数据，形成业务数字化应用信息数据仓库。

所述专用采集终端设备录入信息并提交后，通过电力无线专网到达前置服务器，前置服务器负载对数据校验，数据验证完成后，通过无线专网基站和电力光纤专网将校验后的通过的数据转发给采集服务器。

本发明具有以下有益效果及优点：

本发明系统和方法使业务数字化应用的信息采集能够借助电子化、网络化的方式，高效、安全的采集并汇总，避免了信息采集时出现短时大数据量造成的网络拥塞和服务器宕机等性能瓶颈问题。

本发明采用信息化、网络化方式采集业务数字化应用的信息，对比传统填报表格再人工汇总的方式，节省了大量人力，显著提高了工作效率。

本发明采用专用采集终端设备，显著拓展了数据采集录入人员的工作范围，使得工作人员可以在偏远或野外等数据采集场景下，能够实时完成数据的录入与查询。

本发明基于电网公司电力系统专网构建，结合先进的TD-LTE230Mhz无线基带专网和专用光纤网络，规避了敏感数据信息在公共网络（互联网）上传输，保障了数据的传输存储安全。

本发明提供了一种全新的两层分布式的部署方式，采用前后置服务器与采集服务器相结合的方式，保证里系统的可靠性、可用性及稳定性。同时在采集服务器侧采用了双机负载均衡方式设计，实现了采集服务器的处理压力再分散，保证服务可用性与高效性。系统每年都要进行数据的采集更新工作，节省大量人力同时，显著缩减了该项工作的经费。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明的整体架构示意图；

图2为本发明专用采集终端结构示意图；

图3为本发明分布式服务器端示意图；

图4为本发明采集方法流程示意图。

图中：

专用采集终端设备1，电力无线专网2, 无线专网基站3，电力光纤专网4，采集系统服务端5,主控MCU模块6，交互模块7，通讯模块LTE230MHz8，显示模块9，电源模块10，前置服务器11， 应用负载均衡设备12,第一采集服务器13，第二采集服务器14，数据仓库15。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面将结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1-图4描述本发明一些实施例的技术方案。

实施例1

本发明是一种电网公司数字化应用信息采集系统，如图1所示，图1为本发明的整体架构示意图。

本发明构建了一套基于网络化的分布式电网公司数字化应用信息采集系统，设计了分布式与负载均衡相结合的信息采集处理方法。

本发明电网公司数字化应用信息采集系统，是一种采用专用采集终端设备的网络化信息采集系统。具体包括：专用采集终端设备1、电力无线专网2、无线专网基站3、电力光纤专网4及采集系统服务端5构成；其中，专用采集终端设备1通过电力无线专网2与无线专网基站3相连接，无线专网基站3通过电力光纤专网4与采集系统服务端5相连。

为了解决网络传输中存在的电网数字化应用信息的数据安全问题，本发明系统采用的总体通讯方案为电力专网。具体是采用电网公司新型LTE-230MHz电力无线专网2与电网公司的电力光纤专网4相结合的数据传输方式。数据由专用采集终端设备1录入后，通过已经广泛部署的电力LTE-230MHz无线专网基站3传输到采集系统服务端5存储。录入设备与无线专网基站3之间，基于电力无线专网2传输，所述电力无线专网2为电网公司LTE-230MHz网络。无线专网基站3与采集系统服务端5之间，通过电网公司专用的电力光纤专网4传输。这样保证所有采集到的信息，都被限定在电网公司专网中传递，保证了数据传输的安全性。

为了避免信息采集时出现短时大数据量造成的网络拥塞和服务器宕机等性能瓶颈问题，采集系统服务端5设计为分布式架构，同时规划了一套分布式与负载均衡相结合的信息采集处理方法。

具体的，采集系统服务端5采用JAVA语言，基于MVC框架构建，使得系统具有比较稳定的数据处理能力及缜密的数据控制逻辑，保证信息能够通过本系统流畅的采集报送及应用查询。服务器端采用两级分布式架构，第一级为多台前置服务器，部署在各地市中心机房，给各地市的众多专用采集终端设备提供连接。系统采集终端设备与前置服务器采用TCP协议长连接方式，保证采集终端设备的实时在线特性。采集到的数据，经过前置服务器的数据校验、存储转发等功能处理，将对采集数据进行了正确性校验，然后将数据转发给部署在省公司机房的采集服务器。这种分布式业务逻辑处理方式，区别于传统的集中式处理方式，将应用逻辑功能分散到多台服务器处理，避免所有专用采集终端设备都连接到后端采集服务器，保证不会出现采集服务器网卡应连接数过去而出现拥塞，或因功能都集中到后端采集服务器而照成处理能力超过限定而宕机的情况。

本发明电网公司数字化应用信息采集系统的整体工作流程如下：

电网公司信息采集填报人员使用专用采集终端设备1录入一个业务数字化应用的概要信息，所述概要信息包括但不限于应用的名称、描述、功能、版本、范围、用户、架构、配置、支撑环境、中间件等，然后点击专用采集终端设备1触控界面的“提交”按钮，将数据通过电网公司专有网络，经由LTE-230MHz电力无线专网2、无线专网基站3、电力光纤专网4传输到电网公司数字化应用信息采集系统服务端5进行存储。这个过程为完成一次电网公司数字化应用信息采集的流程概述。数据采集到电网公司数字化应用信息采集系统服务端5后，即为数字化应用的原始数据，经过校验后存入基于MySQL实现的数据仓库中，供后期数据分析挖掘系统的抽取、清洗、整理、应用。

如图2 所示，图2是本发明专用采集终端结构示意图。下面结合图2，具体阐述专用采集终端设备的组成结构。

本发明中所采用的专用采集终端设备1不同于传统的平板类终端，是专为本信息采集系统设计，能够适应电网公司、输变电站等不同场合使用，具有可移动（内置锂电池）、低功耗（STM32L4系列低功耗主控）、方便输入（大屏幕触控）等特性。其核心由主控MCU模块6、交互模块7、 通讯模块LTE230MHz 8、显示模块9、电源模块10等五个主要模块构成，模块之间采用串行总线通讯。采用MCU处理器型号为STM32L471，采用低功耗ARM架构相比51系列单片机数据处理能力显著提升，可以以更好的性能处理采集数据的录入与查询处理。

所述交互模块7为电容式触控屏，显示模块9与交互模块7紧密耦合，采用一体化设计方式。所有采集录入操作及通讯设置都通过显示模块9和交互模块7实现。所述电源模块10使用一块10000毫安大容量锂离子电池，实现采集终端设备的供电。

所述专用采集终端设备主体采用传统的平板电脑设计方案，为了适应本系统应用，进行了部分创新性改造。在通讯部分选用电力专网适配的通讯模块LTE230MHz 8；在嵌入式软件方面，针对本系采集统业务逻辑，定制开发嵌入式应用软件。

本系统中所述专用采集终端设备是一种独立开发的，可触控录入数据的便携式平板装置，主控采用ARM架构的STM32 L4系列Cortex-M4超低功耗微控制器，型号为STM32L471。该专用采集终端设备1在录入采集的业务数字化应用信息后，使用内部集成的专用通讯模块LTE-230MHz电力无线专网2将录入数据经由已经广泛部署的电力LTE-230MHz无线专网基站3通过电力光纤专网4传输到电网公司数字化应用信息采集系统服务端5存储。该专用采集终端设备1的触控录入功能基于嵌入式Linux操作系统开发，软件开发基于嵌入式Linux系统进行，使用C++高级语言编写装置软件及算法，稳定性高、可靠性好，性能优异，操作灵活简便。专用采集终端设备1具有便携性，适合数据采集人员野外作业时的数据采集录入，也适合移动场景下的数据录入。

如图3 所示，图3为本发明分布式服务器端示意图，既是图1中电网公司数字化应用信息采集系统服务端5的详细分布式设计图。

本系统整个服务端提供的服务器包括两类：

第一类为前置服务器11，可以设有多个，分别部署在各个地市公司机房；

第二类为采集服务器，包括第一采集服务器13和第二采集服务器14，均部署在省公司机房。

下面简述数据采集过程，并说明分布式设计的优点：

专用采集终端设备1录入信息并提交后，首先通过电力无线专网2到达前置服务器11，前置服务器11负载对数据校验，数据验证完成后，转发给采集服务器，这样就将传统采集系统在一台服务器上完成的业务逻辑分散到多台前置服务器11上处理，明显降低了采集服务器的处理压力。

更进一步，本分布式方案还在采集服务器上增加了应用负载均衡设备12，所述应用负载均衡设备12部署在省公司机房，其一侧与电力光纤专网4连接，另一侧通过两个独立网络接口分别与第一采集服务器13和第二采集服务器14连接。当有采集数据通过电力光纤专网4提交给采集服务器处理时，处理请求首先被传送给应用负载均衡设备12，由应用负载均衡设备12根据第一采集服务器13和第二采集服务器14的当前工作状态（繁忙或空闲），将处理请求转发给相对空闲的一台采集服务器进行处理。

将第一采集服务器13和第二采集服务器14部署在省公司机房，这样在采集服务器端再一次将负载均摊到两台硬件上，实现了处理任务的进一步分散，所以本系统完全解决了传统采集系统经常发生网络阻塞或处理能力不足的问题。最后采集服务器将所采集的数据处理后，进行存储，形成业务数字化应用信息数据仓库。

实施例2

本发明又提供了一种实施例，是一种电网公司数字化应用信息采集方法，如图4所示，图4为本发明采集方法流程示意图。

下面结合图4，对数字化应用的信息采集方法进行文字描述如下：

本发明采集方法应用信息化、网络化技术，并采用独特的两层分布式架构设计，并加入应用负载均衡设备12，将系统本需要集中处理的大量数据逻辑分散到多台服务器级设备进行处理，解决了电网公司数字化应用信息的高效、安全采集。

本发明方法，具体包括以下步骤：

步骤1.由采集工作人员使用专用采集终端设备将电网公司数字化应用信息录入；

步骤2.录入的数据通过TD-LTE230电力无线专网转电力光纤专网的方式传输到前置服务器；

步骤3.前置服务器对数据进行校验，并将校验通过的数据向采集服务器转发；

步骤4.转发数据首先到达部署在省公司机房的应用负载均衡设备，由负载均衡设备判断将数据转发给对应的采集服务器处理；

步骤5.数据经采集服务器处理后，存储数据，形成业务数字化应用信息数据仓库。

在本发明中，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语 “连接”、“固定”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，需要理解的是，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请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，本申请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。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、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。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电网公司数字化应用信息采集系统，其特征是：专用采集终端设备通过电力无线专网与无线专网基站相连接，无线专网基站通过电力光纤专网与采集系统服务端相连。

2.根据权利要求1所述的一种电网公司数字化应用信息采集系统，其特征是：所述专用采集终端设备为可触控录入数据的便携式平板装置，包括主控MCU模块、交互模块、 通讯模块LTE230MHz 、显示模块及电源模块构成，各模块之间采用串行总线通讯连接。

3.根据权利要求2所述的一种电网公司数字化应用信息采集系统，其特征是：所述交互模块为电容式触控屏，显示模块与交互模块紧密耦合，采用一体化设计方式，所有采集录入操作及通讯设置都通过显示模块和交互模块实现。

4.根据权利要求2所述的一种电网公司数字化应用信息采集系统，其特征是：所述电源模块为10000毫安大容量锂离子电池。

5.根据权利要求2所述的一种电网公司数字化应用信息采集系统，其特征是：所述

主控MCU模块采用ARM架构的STM32 L4系列Cortex-M4超低功耗微控制器。

6.根据权利要求1所述的一种电网公司数字化应用信息采集系统，其特征是：所述采集系统服务端包括多个前置服务器和采集服务器构成，其中，前置服务器分别部署在各个地市公司机房，通过电力无线专网和电力光纤专网，经应用负载均衡设备与采集服务器通讯连接，采集服务器与数据仓库通讯连接；

所述应用负载均衡设备部署在省公司机房，其一侧与电力光纤专网连接，另一侧通过两个独立网络接口分别与第一采集服务器和第二采集服务器连接；当有采集数据通过电力光纤专网提交给采集服务器处理时，处理请求首先被传送给应用负载均衡设备，由应用负载均衡设备根据第一采集服务器和第二采集服务器的当前工作状态，将处理请求转发给相对空闲的一台采集服务器进行处理。

7.根据权利要求6所述的一种电网公司数字化应用信息采集系统，其特征是：所述采集服务器包括第一采集服务器和第二采集服务器。

8.一种电网公司数字化应用信息采集方法，其特征是：包括以下步骤：

步骤1.使用专用采集终端设备将电网公司数字化应用信息录入；

步骤2.录入的数据通过电力无线专网转电力光纤专网的方式传输到前置服务器；

步骤3.前置服务器对数据进行校验，并将校验通过的数据向采集服务器转发；

步骤4.转发数据首先到达部署在省公司机房的应用负载均衡设备，由负载均衡设备判断将数据转发给对应的采集服务器处理；

步骤5.数据经采集服务器处理后，存储数据，形成业务数字化应用信息数据仓库。

9.根据权利要求7所述的一种电网公司数字化应用信息采集方法，其特征是：所述专用采集终端设备录入信息并提交后，通过电力无线专网到达前置服务器，前置服务器负载对数据校验，数据验证完成后，通过无线专网基站和电力光纤专网将校验后的通过的数据转发给采集服务器。

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