CN113726018A - 一种电能数据采集系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电能数据采集技术领域，公开了一种电能数据采集系统及方法，其方法包括步骤：S1、存储各电能类别编号以及各电表对应的电表编号；S2、根据各电表编号、电能类别编号自动形成各电表对应的多个电能标签；S3、获取电表接口URL地址、认证信息、分布式消息系统地址；S4、将各电能标签作为传入参数，并基于认证信息向电表接口URL地址发起请求，以获取各电表对应的电能数据；S5、将各电表对应的电能数据存储至分布式消息系统。本发明可基于电表编号、电能类别编号自动形成电能标签，并基于电能标签获取各电表检测得到的各类型的电能数据，降低了采集配置的复杂程度，且采用分布式消息系统进行电能数据存储，提高了电能数据存储的安全性、可靠性。

Description

一种电能数据采集系统及方法
技术领域
本发明属于电能数据采集技术领域，具体涉及一种电能数据采集系统及方法。
背景技术
随着工业企业信息化和智能化水平的逐渐提高，工业的生产数据的监控、管理和使用已经成为工业生产过程信息化和智能化的必要条件。在现代工业企业的生产过程中，电能数据是生产过程分析的重要组成部分。目前电能数据的采集一般依赖于电能标签，然而生产部的不同现场往往设置大量电表，不同电表所需测量的电能类别也不同，因此所需设置的电能标签也不同，且电能标签的命名规则必须与电表网关厂商定义的一致。目前电能数据采集时，通过人为输入每个完整的电能标签，因此这个过程非常复杂，且容易出错，一旦输入错误，则不能识别该电能标签，无法进行电能数据传输。且人为输入时，针对每一电表检测的每一电能类别均需要输入相应电能标签，工作量繁重。因此基于电子标签维护复杂的现状，也就是在进行电能数据采集之前相关信息配置方案较为复杂的现状，从而造成了目前电能数据采集的效率较低。
进一步，目前的电能数据采集系统，在完成电表数据采集后，采用集中的存储服务器存放所有数据，存储服务器成为系统性能的瓶颈，也是可靠性和安全性的焦点，不能满足大规模存储应用的需要。集中式元数据管理架构采用单一的元数据服务器，虽然实现简单．但是存在单点故障等问题，一旦出现故障，所有存储的数据将均不能得到保障。因此针对现代工业企业生产过程中采集的大量的电能数据，若仍采用集中的存储服务器存放所有数据，在数据存储可靠性和安全性上均存在一定程度上的不足。
申请号为CN113053090A的中国专利，公开了智能电表分布式数据集抄系统和方法，其中该系统包括主站、集中器和若干电表，所述集中器与主站电连接，所有电表分别与所述集中器电连接，所述集中器包括数据组织模块，所述数据组织模块依据所述主站发出的读抄请求对需要优先读抄的电表进行信息采集及存储，以供所述主站实时召读。该发明可对需要优先读抄的电表进行优先采集及存储以供主站实时召读。然而其任然未针对获取电表信息所需的电子标签的维护方案进行研究，即未针对在电表信息采集之前如何进行信息配置的方案进行研究，更未针对电表数据的存储方式进行研究。
因此，亟需设计一种新的电能数据采集系统，在实现对电表各类型电能数据采集的基础上，降低目前电子标签维护、信息配置的复杂程度，提高电能数据采集的效率，同时提高电能数据存储的安全性、可靠性。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种电能数据采集系统及方法，可降低目前电子标签维护、信息配置的复杂程度，提高电能数据采集的效率。
本发明采用以下技术方案：
一种电能数据采集系统，包括第一视图模块、第二视图模块、第三视图模块、第四视图模块、电能数据获取模块、数据存储模块，其中第二视图模块、第三视图模块分别与第四视图模块联接；第一视图模块、第四视图模块、数据存储模块分别与电能数据获取模块联接，第一视图模块还与数据存储模块联接；
第一视图模块，用于存储电表接口URL地址、认证信息、分布式消息系统地址；
第二视图模块，用于存储各电表对应的电表编号；
第三视图模块，用于存储各电能类别编号；
第四视图模块，用于根据各电表编号、电能类别编号自动形成各电表对应的多个电能标签，并进行存储；
电能数据获取模块，用于将各电能标签作为传入参数，并基于认证信息向电表接口URL地址发起请求，以获取各电表对应的电能数据；
数据存储模块，用于将各电表对应的电能数据存储至分布式消息系统。
作为优选方案，系统还包括第五视图模块、电能数据计算模块，第五视图模块与第四视图模块联接，电能数据计算模块分别与第五视图模块、电能数据获取模块、数据存储模块联接；
第五视图模块，用于根据预设规则自动生成各电能标签对应的变比值、计算方式，并进行存储；
电能数据计算模块，用于根据相应变比值、计算方式以对相应电能数据进行计算，以得到相应电表的实际电能值；
数据存储模块，还用于将各电表的实际电能值存储至分布式消息系统。
作为优选方案，计算方式采用加法、减法、乘法、除法中的一种，实际电能值的计算公式为er=ev*rt、er=ev-rt、er=ev+rt、er=ev/rt中的一种，其中er表示实际电能值、ev表示电能数据、rt表示变比值。
作为优选方案，第五视图模块包括修改单元，修改单元用于修改各电能标签对应的变比值、计算方式。
作为优选方案，第二视图模块与数据存储模块联接；
第二视图模块，还用于存储各电表在分布式消息系统中对应的数据库名称；
数据存储模块，还用于根据各电表对应的数据库名称，将各电表对应的电能数据、实际电能值，存储至分布式消息系统中相应的数据库中。
作为优选方案，第一视图模块，还用于存储接口调用周期；
电能数据获取模块，用于根据接口调用周期向电表接口URL地址发起请求，以周期性获取各电表对应的电能数据。
作为优选方案，第四视图模块将电表编号作为前缀，并分别将各电能类别编号作为后缀，以自动形成各电表对应的多个电能标签。
作为优选方案，电能类别编号包括正向有功总电能编号、反向有功总电能编号。
相应地，还提供一种电能数据采集方法，基于上述的一种电能数据采集系统，包括以下步骤：
S1、存储各电能类别编号以及各电表对应的电表编号；
S2、根据各电表编号、电能类别编号自动形成各电表对应的多个电能标签；
S3、获取电表接口URL地址、认证信息、分布式消息系统地址；
S4、将各电能标签作为传入参数，并基于认证信息向电表接口URL地址发起请求，以获取各电表对应的电能数据；
S5、将各电表对应的电能数据存储至分布式消息系统。
作为优选方案，步骤S2中，将电表编号作为前缀，并分别将各电能类别编号作为后缀，以自动形成各电表对应的多个电能标签。
本发明的有益效果是：
可基于存储的电表编号、电能类别编号自动形成电能标签，并基于形成的电能标签获取各电表检测得到的各类型的电能数据，降低了目前电子标签维护的复杂程度，提高电能数据采集的效率。
通过设置相应变比值以及计算方式，以对电能数据进行修正计算，以使得到的电能值更接近实际值。
可根据预设规则自动生成各电能标签对应的变比值、计算方式，并进行存储，无需员工手动一一进行输入，只需通过修改单元进行个别修改即可。同样降低了电能数据采集系统维护的复杂程度，提高电能数据采集的效率。
将接口信息、电表编号、电能类别编号、电能标签、电能变比等配置的行为使用关系型数据库实体视图转化为特定的虚拟结构，可实现用户在已知电表接口信息、电表编号、电能类别编号等情况下，快速灵活地实现电表的的正向有功总电能、反向有功总电能等各种可变属性的全部电能数据采集并存储。
统一了采集电能数据时配置的逻辑关系，减少了采集配置的复杂度，提升了采集电能数据的灵活性和高效性。
采用分布式消息系统进行电能数据存储，提高了电能数据存储的安全性、可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1是本发明所述一种电能数据采集系统的结构示意图；
图2是本发明所述一种电能数据采集方法的流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一：
参照图1，本实施例提供一种电能数据采集系统，包括第一视图模块、第二视图模块、第三视图模块、第四视图模块、电能数据获取模块、数据存储模块，其中第二视图模块、第三视图模块分别与第四视图模块联接；第一视图模块、第四视图模块、数据存储模块分别与电能数据获取模块联接，第一视图模块还与数据存储模块联接；
第一视图模块，用于存储电表接口URL地址、认证信息、分布式消息系统地址；
第二视图模块，用于存储各电表对应的电表编号；
第三视图模块，用于存储各电能类别编号；
第四视图模块，用于根据各电表编号、电能类别编号自动形成各电表对应的多个电能标签，并进行存储；
电能数据获取模块，用于将各电能标签作为传入参数，并基于认证信息向电表接口URL地址发起请求，以获取各电表对应的电能数据；
数据存储模块，用于将各电表对应的电能数据存储至分布式消息系统。
可见，本发明可基于存储的电表编号、电能类别编号自动形成电能标签，并基于形成的电能标签获取各电表检测得到的各类型的电能数据。降低了目前电子标签维护的复杂程度，提高电能数据采集的效率。
采用分布式消息系统进行电能数据存储，提高了电能数据存储的安全性、可靠性。本实施例中分布式消息系统采用kafka，kafka是一种高吞吐量的分布式发布订阅消息系统。
具体地：
本实施例中，第四视图模块将电表编号作为前缀，并分别将各电能类别编号作为后缀，以自动形成各电表对应的多个电能标签。
比如，电表编号包括E8201_1001、E8201_1002，电能类别编号包括ImpEp、ExpEp，则形成的多个电能标签分别为E8201_1001_ImpEp、E81201_1001_ExpEp、E8201_1002_ImpEp、E81201_1002_ExpEp。需要说明的是，电表编号、电能类别编号均为电表网关厂商给定，其中电能类别编号包括正向有功总电能编号、反向有功总电能编号。
以下，通过具体例子以说明本发明可降低目前电子标签维护的复杂程度，例如电表编号包括E8201_1001、E8201_1002、E8201_1003，电能类编号包括ImpEp、ExpEp，因此若需要采集三块电表针对两种电能类别的数据，则需要6种电能标签，分别为：
E8201_1001_ImpEp、E81201_1001_ExpEp；
E8201_1002_ImpEp、E81201_1002_ExpEp；
E8201_1003_ImpEp、E81201_1003_ExpEp；
因此通过人为手动输入电能标签，则需要输入6条长数据，而通过系统自动生成，则只需输入5条短数据，不仅减少了输入数据的条数，还减少了输入数据的长度，加快了数据输入速度，也减少了数据输入出错的概率，从而降低了电子标签维护的复杂程度。且当电表编号或者电能类别编号数量更多时，本发明方案的效率可相较于人工输入提高更多，在此不作过多赘述。
更具体地：
系统还包括第五视图模块、电能数据计算模块，第五视图模块与第四视图模块联接，电能数据计算模块分别与第五视图模块、电能数据获取模块、数据存储模块联接；
第五视图模块，用于根据预设规则自动生成各电能标签对应的变比值、计算方式，并进行存储；
电能数据计算模块，用于根据相应变比值、计算方式以对相应电能数据进行计算，以得到相应电表的实际电能值；
数据存储模块，还用于将各电表的实际电能值存储至分布式消息系统。
计算方式采用加法、减法、乘法、除法中的一种，实际电能值的计算公式为er=ev*rt、er=ev-rt、er=ev+rt、er=ev/rt中的一种，其中er表示实际电能值、ev表示电能数据、rt表示变比值。
可见，本发明通过设置相应变比值以及计算方式，以对电能数据进行修正计算，以使得到的电能值更接近实际值。
需要说明的是，预设规则为系统默认的生成规则，例如后缀为ExpEp的电能标签，默认设置变比值为1、计算方式为乘法，后缀为ImpEp的电能标签，默认设置变比值为1、计算方式为除法，具体可根据实际情况进行设置。
第五视图模块包括修改单元，修改单元用于修改各电能标签对应的变比值、计算方式。
即，当工作人员认为某一电能标签对应的变比值、计算方式需要进行改进时，可通过该修改单元进行个别修改。
第二试图模块，还可用于存储各电表在分布式消息系统中对应的数据库名称，且第二试图模块、第四试图模块均与数据存储模块联接。
进一步，数据存储模块，可根据各电表对应的数据库名称将各电表对应的电能数据、实际电能值、电能标签以及存储的时间戳信息，存储至分布式消息系统中相应的数据库中，不同电表对应的数据库名称可以不同，也可以相同。系统采用rl={key=电能标签，value=电能数值,time=时间戳}的数据结构将各电表的相关数据以设定的频率写入分布式消息系统中相应的数据库中。
分布式存储系统，是将数据分散存储在多台独立的设备上。传统的网络存储系统采用集中的存储服务器存放所有数据，存储服务器成为系统性能的瓶颈，也是可靠性和安全性的焦点，不能满足大规模存储应用的需要。分布式网络存储系统采用可扩展的系统结构，利用多台存储服务器分担存储负荷，利用位置服务器定位存储信息，它不但提高了系统的可靠性、可用性和存取效率，还易于扩展。以下通过举例具体说明：分布式消息系统中设置多台kafka，一台kafka里一般建2-10个不等的数据库，也可以就建1个，建多个的目的为客户有时需要按片区将电能数据存储至不同的地方，比如一家厂有2条产线，一条产线上的所有电能数据存在数据库1，另一条产线上的所有电能数据存在数据库2，同时分布式消息系统如果有3台kafka主机，每台kafka主机都有数据库1和数据库2。这里需要说明的是，数据库1、2，仅表示名称，可用其他的数据库名称代替。
上述第一视图模块、第二视图模块、第三视图模块、第四视图模块、第五视图模块均采用表视图形式。
第一视图模块中采用的表试图的最小模型如下表1所示：
URL地址 认证信息 接口调用周期 分布式消息系统地址
表1 第一视图模块中表试图的最小模型表
第二视图模块中采用的表试图的最小模型如下表2所示：
电表名称 电表编号 数据库名称
表2 第二视图模块中表试图的最小模型表
第三视图模块中采用的表试图的最小模型如下表3所示：
电能类别名称 电能类别编号
表3 第三视图模块中表试图的最小模型表
第四视图模块中采用的表试图的最小模型如下表4所示：
电能标签 电能类别编号 电表编号
表4 第四视图模块中表试图的最小模型表
第五视图模块中采用的表试图的最小模型如下表5所示：
电能标签 计算方式 变比值
表5 第五视图模块中表试图的最小模型表
需要说明的是，上述表试图中的内容为基础内容，还可根据系统设置增加其它内容。
本实施例所述的电能数据采集系统，将接口信息、电表编号、电能类别编号、电能标签、电能变比等配置的行为实用关系型数据库实体视图转化为特定的虚拟结构，可实现用户在已知电表接口信息、电表编号、电能类别编号等情况下，快速灵活地实现电表的的正向有功总电能、反向有功总电能等各种可变属性的全部电能数据采集并存储。
本实施例，统一了采集电能数据时配置的逻辑关系，减少了采集配置的复杂度，提升了采集电能数据的灵活性和高效性。
实施例二：
参照图2，本实施例提供一种电能数据采集方法，基于实施例一所述的一种电能数据采集系统，包括以下步骤：
S1、存储各电能类别编号以及各电表对应的电表编号；
S2、根据各电表编号、电能类别编号自动形成各电表对应的多个电能标签；
S3、获取电表接口URL地址、认证信息、分布式消息系统地址；
S4、将各电能标签作为传入参数，并基于认证信息向电表接口URL地址发起请求，以获取各电表对应的电能数据；
S5、将各电表对应的电能数据存储至分布式消息系统。
具体地：
步骤S2中，将电表编号作为前缀，并分别将各电能类别编号作为后缀，以自动形成各电表对应的多个电能标签。
需要说明的是，本实施例提供的一种电能数据采集方法，与实施例一类似，在此不多做赘述。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电能数据采集系统，其特征在于，包括第一视图模块、第二视图模块、第三视图模块、第四视图模块、电能数据获取模块、数据存储模块，其中第二视图模块、第三视图模块分别与第四视图模块联接；第一视图模块、第四视图模块、数据存储模块分别与电能数据获取模块联接，第一视图模块还与数据存储模块联接；
第一视图模块，用于存储电表接口URL地址、认证信息、分布式消息系统地址；
第二视图模块，用于存储各电表对应的电表编号；
第三视图模块，用于存储各电能类别编号；
第四视图模块，用于根据各电表编号、电能类别编号自动形成各电表对应的多个电能标签，并进行存储；
电能数据获取模块，用于将各电能标签作为传入参数，并基于认证信息向电表接口URL地址发起请求，以获取各电表对应的电能数据；
数据存储模块，用于将各电表对应的电能数据存储至分布式消息系统。
2.根据权利要求1所述的一种电能数据采集系统，其特征在于，系统还包括第五视图模块、电能数据计算模块，第五视图模块与第四视图模块联接，电能数据计算模块分别与第五视图模块、电能数据获取模块、数据存储模块联接；
第五视图模块，用于根据预设规则自动生成各电能标签对应的变比值、计算方式，并进行存储；
电能数据计算模块，用于根据相应变比值、计算方式以对相应电能数据进行计算，以得到相应电表的实际电能值；
数据存储模块，还用于将各电表的实际电能值存储至分布式消息系统。
3.根据权利要求2所述的一种电能数据采集系统，其特征在于，计算方式采用加法、减法、乘法、除法中的一种，实际电能值的计算公式为er=ev*rt、er=ev-rt、er=ev+rt、er=ev/rt中的一种，其中er表示实际电能值、ev表示电能数据、rt表示变比值。
4.根据权利要求2所述的一种电能数据采集系统，其特征在于，第五视图模块包括修改单元，修改单元用于修改各电能标签对应的变比值、计算方式。
5.根据权利要求2所述的一种电能数据采集系统，其特征在于，第二视图模块与数据存储模块联接；
第二视图模块，还用于存储各电表在分布式消息系统中对应的数据库名称；
数据存储模块，还用于根据各电表对应的数据库名称，将各电表对应的电能数据、实际电能值，存储至分布式消息系统中相应的数据库中。
6.根据权利要求1所述的一种电能数据采集系统，其特征在于，第一视图模块，还用于存储接口调用周期；
电能数据获取模块，用于根据接口调用周期向电表接口URL地址发起请求，以周期性获取各电表对应的电能数据。
7.根据权利要求1所述的一种电能数据采集系统，其特征在于，第四视图模块将电表编号作为前缀，并分别将各电能类别编号作为后缀，以自动形成各电表对应的多个电能标签。
8.根据权利要求1所述的一种电能数据采集系统，其特征在于，电能类别编号包括正向有功总电能编号、反向有功总电能编号。
9.一种电能数据采集方法，基于权利要求1-8任一项所述的一种电能数据采集系统，其特征在于，包括以下步骤：
S1、存储各电能类别编号以及各电表对应的电表编号；
S2、根据各电表编号、电能类别编号自动形成各电表对应的多个电能标签；
S3、获取电表接口URL地址、认证信息、分布式消息系统地址；
S4、将各电能标签作为传入参数，并基于认证信息向电表接口URL地址发起请求，以获取各电表对应的电能数据；
S5、将各电表对应的电能数据存储至分布式消息系统。
10.根据权利要求9所述的一种电能数据采集方法，其特征在于，步骤S2中，将电表编号作为前缀，并分别将各电能类别编号作为后缀，以自动形成各电表对应的多个电能标签。
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