CN113938532A - 一种电力系统多协议融合物联网方法及网关结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力系统多协议融合物联网方法及网关结构，属于网关技术设备领域。现有电力系统数据具有协议复杂、实时可靠性要求高、安全加密困难等特点。目前还没有统一的物联网网关架构方案能解决运营技术层和信息技术层数据融合问题。本发明的一种电力系统多协议融合物联网方法，构建多协议转换模型，对多协议数据进行解析、读取、转换；利用协议解析单元对底层设备的数据进行协议解析和读取，对不同协议下的数据进行解析；并利用具有断点续航能力的异步处理机制，进行数据转换，进而实现多协议融合下的统一标准数据上传，有效确保了协议转换过程中的实时性和传输过程中的安全性，进而提高电力系统物联网数据系统鲁棒性。

Description

一种电力系统多协议融合物联网方法及网关结构

技术领域

本发明涉及一种电力系统多协议融合物联网方法及网关结构，属于网关技术设备领域。

背景技术

国家电网提出建立“泛在电力物联网”，为了实现这个目标就必须要融合互联网、云计算、物联网、大数据等先进制造技术和信息技术，实现电力系统与社会资源的优质高效对接。

利用现有的无线连接方式，实现电气设备与云平台之间的数据交互，构建融合运营技术层和信息技术层的“云-端”架构将成为电力互联网的发展方向，这就需要一个连接前端电气设备和后端云平台的桥梁，物联网网关就是这个重要的角色。

然而，电力系统数据具有协议复杂、实时可靠性要求高、安全加密困难等特点。目前还没有统一的物联网网关架构方案能解决运营技术层和信息技术层数据融合问题。

当前基于机器学习和深度学习的智能故障诊断方法得到了大量研究。然而，这些方法大多存在以下缺陷：1)它们假设不同故障模式下的数据样本是平衡或相等的，但这种假设并不总是适用于真实的化学过程，数据不平衡会导致分类器无法学习到完整的类别知识，降低分类器的分类精度，因为数据不平衡会导致分类器对少数故障的关注较少；2)在实际的工业过程中随着生产进行，可能会出现一种或几种新的故障类型，随着新故障类别的到来，这些模型都需要一个完整的再训练过程。

不同前端电气设备的数据格式和通信协议不仅复杂而且难以统一。因此建立一个统一的物联网网关架构是一件必要且非常复杂的工作。然而现在的很多解决方法大多存在以下的缺陷：1)很多方法仅限于解决传统物联网环境下的数据分析和传输问题，难以解决基于电力系统和电力系统以太网环境下的数据采集和协议转换问题；2)很多方法没有考虑如何处理复杂的协议和共享设备，以及如何通过网关统一设备数据，没有考虑协议转换；3)很多方法没有考虑多协议数据分析和传输的实时性问题；4)在电力物联网安全方面，电力物联网由产生、处理和交换大量信息的设备组成。这些设备生成或存储对安全和隐私敏感至关重要的数据，而很多方法很少考虑电力物联网网关的安全问题。

因此，针对电力系统多协议融合物联网网关存在的问题，提出一种新的、有效的电力系统多协议融合物联网网关结构是十分必要的。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种能对电力系统多协议数据进行采集，能对不同协议下的数据进行解析，并保证协议转换过程中的实时性和传输过程中的安全性，进而实现多协议融合下的统一协议数据上传，以提高电力系统物联网数据系统鲁棒性的电力系统多协议融合物联网方法及网关结构。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种电力系统多协议融合物联网方法，构建多协议转换模型，对多协议数据进行解析、读取、转换；

其包括以下步骤：

第一步，通过数据接口访问不同的底层设备，对底层设备的数据进行协议解析和读取，获取多协议电力数据；

数据的协议解析可利用现有的协议解析单元来实现；

第二步，利用具有断点续航能力的异步处理机制，对第一步中多协议电力数据进行协议转换，形成统一标准数据，并确保协议转换的实时可靠性；

第三步，利用三层加密方法将第二步中统一标准数据进行加密，以保证数据从电力物联网网关到云平台的安全传输。

本发明经过不断探索以及试验，对底层设备的数据进行协议解析和读取，得到不同协议下的数据；并利用具有断点续航能力的异步处理机制，快速处理并发任务，保证协议转换的实时可靠性；同时在确保实时稳定性的基础上，设置一种三层加密方法，使得数据能够高效、安全、实时传输，有效提高了电力系统物联网数据系统鲁棒性以及可靠性。

进一步，本发明相比现有技术，在电力系统物联网多协议融合中具有显著的鲁棒性和可靠性，并且方案简单、实用，切实可行，易于编程实现。

作为优选技术措施：

所述第二步中，将输入的各种协议数据进行融合，输出多协议融合后的统一标准数据；

其具体包括以下步骤：

S21，利用内存数据库的高效性读写数据，将内存数据库作为任务队列，即协议转换任务的中间件；并将电力物联网网关要处理的多协议电力数据缓存到异步任务队列中；

S22，通过异步任务调度机制，将S21异步任务队列中的多协议电力数据，转换成任务分配给多个线程进行并行处理，完成多协议电力数据转换成统一标准数据的协议转换任务；

S23，当S22中协议转换任务完成后，将处理后的统一标准数据存储在缓冲单元中，以便于统一标准数据被加密以及被发送到云平台。

本发明将缓冲单元内的多协议数据转换成具有物联网标准的消息队列数据格式，并统一成标准数据格式；然后利用WiFi、5G、以太网等通信技术将数据传输到云平台，方案简单、实用，切实可行。

作为优选技术措施：

所述第三步中，三层加密方法具体包括以下内容：

通过SM4算法实现数据传输的安全性，将输入的统一标准数据，加密成标准数据，进行输出；

其具体包括以下步骤：

S31，在传输层，使用非对称加密握手机制来交换对称加密密钥以进行电力物联网网关到云平台的身份验证；

S32，当S31的传输层链接建立后，云平台通过用户名和密码对所有电力物联网网关进行身份验证，并且使用一个通用的唯一标识码来实现对电力物联网网关设备的身份验证；

S33，当S32的身份验证通过后，利用对称算法生成对称密钥，该对称密钥用非对称公钥对对称密钥进行加密；

S34，在应用层，利用SM4算法对统一标准数据进行加密，生成标准数据；

S35，在网络层，将S33中的对称密钥和S34中的标准数据发送到云平台；

S36，云平台收到S35传输的数据信息后，通过加密非对称私钥来获取对称密钥，使用对称密钥对标准数据进行解密。

作为优选技术措施：

加解密的具体内容如下：

步骤1，将明文和密文平均分成64位的包，然后将包分成2个32位部分；

步骤2，轮密钥为

反变换满足

步骤3，明文为w₀，w₁，则加密过程为w_i+2＝f(w_i，w_i+1，g_i)，i＝0，1，31；

步骤4，密文为e₀，e₁，则(e₀，e₁)＝p(w₃₂，w₃₃)＝(w₃₃，w₃₂)；

步骤5，加解密的过程中，轮密钥的使用顺序相反；

其中，

为32比特的向量集；

r₀，r₁为32比特的向量；

i为循环左移位数；

w_i+2为本算法的加密变换；

w₃₂，w₃₃为30，31次迭代的加密变换；

f为轮函数；

p为反序变换。

作为优选技术措施：

电力物联网网关与云平台数据交互的具体方法如下：

步骤31，电力物联网网关MQTT以遗嘱方式向云平台每秒发送一次心跳信息，云平台收到后会发送回执信息给电力物联网网关；

当电力物联网网关收到回执信息后，表示云平台、网络状态良好，设置云平台状态为1，设置正常通信时间为当前时间；

步骤32，若电力物联网网关的当前时间与上次收到云平台的回执时间之差大于阈值，则说明在这段期间内电力物联网网关没有收到云平台的回执信息，说明云平台与物联网电力物联网网关之间断路，电力物联网网关无法向云平台发送数据，则设置云平台状态为0；

步骤33，在获取云平台状态为0后，表示电力物联网网关无法向云平台发送数据，应保存当前未发送数据，则检查是否存在历史数据文件；

步骤34，若没有历史数据文件，则新建数据文件，并将未发送数据写入新建数据文件；

步骤35，若有历史数据文件，则直接将未发送数据写入历史数据文件；

步骤36，当云平台状态为1时，表示电力物联网网关可以向云平台发送数据，检查是否存在历史数据文件；

步骤37，若有历史数据文件，则发送历史数据文件中的数据，并在发完后删除历史数据文件；

步骤38，发送当前数据。

作为优选技术措施：

一种电力系统多协议融合物联网电力物联网网关结构，应用上述的一种电力系统多协议融合物联网方法；

其包括电力物联网网关MQTT、通讯接口、网关扩展板、B/S架构系统；

电力物联网网关MQTT，用于完成信息与标准数据的双向传输，同时能与云平台进行数据交互；

通讯接口，用于与各种设备进行数据传输，以实现设备数据的聚合，其基于Linux系统树莓派设置，包括以太网接口、标准串口、USB接口、GPIB接口、无线接口；

网关扩展板，用于实现电力物联网网关的通信、时钟和供电，其设有通信模块、时钟保持单元和电源模块组成；

B/S架构系统，用于实现多协议数据分析、数据加密、数据云端传输和设备的连续可恢复传输；

电力物联网网关MQTT通过通讯接口收集电气设备的数据，并通过B/S架构系统实现数据的聚合、转换；转换后的数据通过通信模块发送到云平台。

作为优选技术措施：

所述通信模块为窄带物联网模块NB-IoT，其设有ME3136模块，其通过串口实现与云平台的通信；

所述时钟保持单元为DS1302模块，其使能引脚CE、数据引脚I/O和时钟引脚SCLK分别连接到树莓派的相应引脚上，实现电力物联网网关时钟功能。

作为优选技术措施：

所述B/S架构系统包括服务框架及异步网络库Tornado、微型Web框架Flask、异步任务队列系统Celery、内存数据库Redis、协议驱动单元；

服务框架及异步网络库Tornado，利用非阻塞网络以及异步特性，并发处理数据以及异步传输数据；

微型Web框架Flask，用于网关模块的扩展；

协议驱动单元，用于各个模块的管理以及驱动；

结合服务框架及异步网络库Tornado的并发处理能力和异步特性，以及微型Web框架Flask的可扩展性，实现非阻塞的工作方式；

异步任务队列系统Celery，用于处理复杂耗时的同步任务；

内存数据库Redis，用于管理分布式任务队列；

利用异步任务队列系统Celery和内存数据库Redis管理分布式任务队列，对多协议数据进行协议转换的实时调度。

当异步处理队列时，任务将分配给服务框架及异步网络库Tornado。因此，只要服务框架及异步网络库Tornado和异步任务队列系统Celery之间的交互是异步的，电力物联网网关的整个多协议数据采集和协议转换任务完全异步。

作为优选技术措施：

协议驱动单元包括协议参数配置模块、数据分析模块、网关日志模块、数据同步模块；

协议参数配置模块，用于管理协议数据的访问参数配置；

数据分析模块，用于标准和格式的上下游数据转换；

网关日志模块，用于记录电力物联网网关在运行过程中的动作；

数据同步模块，用于数据的本地备份存储；

B/S架构系统，用于实现多协议数据分析、数据加密、数据云端传输和设备的连续可恢复传输。

作为优选技术措施：

所述复杂耗时的同步任务为业务逻辑处理业务、数据库操作业务、数据输入/输出业务。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明经过不断探索以及试验，对底层设备的数据进行协议解析和读取，得到不同协议下的数据；并利用具有断点续航能力的异步处理机制，快速处理并发任务，保证协议转换的实时可靠性；同时在确保实时稳定性的基础上，设置一种三层加密方法，使得数据能够高效、安全、实时传输，有效提高了电力系统物联网数据系统鲁棒性以及可靠性。

进一步，本发明相比现有技术，在电力系统物联网多协议融合中具有显著的鲁棒性和可靠性，并且方案简单、实用，切实可行，易于编程实现。

附图说明

图1为本发明电力网络结构图；

图2为本发明物联网网关结构图；

图3为本发明多协议转换模型图；

图4为本发明实时传输机制图；

图5为本发明增断点续传图；

图6为本发明断点续传处理流程图；

图7为本发明三层安全机制图；

图8为本发明加解密算法结构图；

图9为本发明消息加密机制图；

图10为本发明电力物联网网关硬件结构图；

图11为本发明电力物联网网关软件结构图；

图12为本发明信号强度指示(RSSI)数值图；

图13为本发明传输错误率数值图；

图14为应用本发明的一种场景示图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

如图1-14所示，一种电力系统多协议融合物联网方法，构建多协议转换模型，对多协议数据进行解析、读取、转换。

其包括以下步骤：

第一步，通过数据接口访问不同的底层设备，利用协议解析单元对底层设备的数据进行协议解析和读取，获取多协议电力数据；

第二步，利用具有断点续航能力的异步处理机制，对第一步中多协议电力数据进行协议转换，形成统一标准数据，并确保协议转换的实时可靠性；

第三步，利用三层加密方法将第二步中统一标准数据进行加密，以保证数据从电力物联网网关到云平台的安全传输。

本发明利用协议解析单元对底层设备的数据进行协议解析和读取；并利用具有断点续航能力的异步处理机制，进行数据转换，进而实现多协议融合下的统一标准数据上传以保证协议转换过程中的实时性和传输过程中的安全性，以提高电力系统物联网数据系统鲁棒性。

本发明电力系统多协议融合物联网方法的一种最佳实施例：

一种电力系统多协议融合物联网方法，

包括以下步骤：

S1：获取多协议电力数据；

S2：多协议融合，对数据进行协议分析并进行协议转换；多协议融合过程中，使用一种具有断点续航能力的异步处理机制，保证协议转换的实时可靠性；

S3：协议转换后，使用一种三层加密方法保证数据从网关到云平台的安全传输。

本发明多协议电力数据获取的一种具体实施例：

多协议电力数据获取的具体步骤如下：

S11多协议转换模型通过数据接口访问不同的电气设备，通过协议解析单元对不同的通信协议进行解析和读取；

S12访问底层设备，获取数据，并将多协议数据放入异步缓冲区等待协议转换；

本发明多协议电力数据融合的一种具体实施例：

多协议电力数据融合的具体方法如下：

输入：从各类传感器收集的各种协议数据。

输出：多协议融合后的统一成标准数据。

S21利用内存数据库的高效性读写数据，将内存数据库作为任务队列，即协议转换任务的中间件，将网关要处理的多协议电力数据缓存到异步任务队列中；

S22通过异步任务调度机制，将多个协议转换任务分配给多个线程进行并行处理，完成协议转换任务；

S23协议转换任务完成后，将处理后的数据存储在缓冲单元等待数据被发送到云平台；

S24电力系统物联网网关MQTT的遗嘱方式向云平台每秒发送一次心跳信息，云平台收到后会发送回执信息给网关，当网关收到回执信息后，表示云平台、网络状态良好，设置云平台状态为1，设置正常通信时间为当前时间；

S25若电力系统物联网网关的当前时间与上次收到云平台的回执时间之差大于阈值，则说明在这段期间内网关没有收到云平台的回执信息，说明云平台与物联网网关之间断路，电力系统物联网网关无法向云平台发送数据，则设置云平台状态为0；

S26在获取云平台状态为0后，表示电力系统物联网网关无法向云平台发送数据，应保存当前未发送数据，则检查是否存在历史数据文件；

S27若没有历史数据文件，则新建数据文件，并将未发送数据写入新建数据文件：

S28若有历史数据文件，则直接将未发送数据写入历史数据文件；

S29当云平台状态为1时，表示电力系统物联网网关可以向云平台发送数据，检查是否存在历史数据文件；

S210若有历史数据文件，则发送历史数据文件中的数据，并在发完后删除历史数据文件；

S211发送当前数据。

本发明数据加密的一种具体实施例：

对统一标准数据进行加密的具体方法如下：

输入：多协议融合后的统一标准数据。

输出：加密后的标准数据。

S31在电力物联网网关和云平台之间传输MQTT协议数据时，通过SM4算法实现数据传输的安全性；

S32在传输层，使用非对称加密握手机制来交换对称加密密钥以进行客户端到服务器的身份验证；

S33在身份认证通过后，对称算法生成对称密钥，该对称密钥可以用非对称公钥对对称密钥进行加密；

S34将加密后的MQTT协议数据和对称密钥发送到云平台，方便云平台通过加密非对称私钥来获取对称密钥，方便使用对称密钥对MQTT协议数据进行解密；

S35在传输层链接建立后，MQTT服务器可以通过用户名和密码对所有MQTT客户端进行身份验证，并且可以使用一个通用的唯一标识码来实现对网关设备的身份验证。

本发明数据加解密的一种具体实施例：

加解密的具体过程如下：

(1)将明文和密文平均分成64位的包，然后将包分成2个32位部分；

(2)设轮密钥为

反变换满足

(3)设明文为w₀，w₁，则加密过程为w_i+2＝f(w_i，w_i+1，g_i)，i＝0，1，31；

(4)设密文为e₀，e₁，则(e₀，e₁)＝p(w₃₂，w₃₃)＝(w₃₃，w₃₂)；

(5)加解密的过程中，轮密钥的使用顺序相反。

本发明电力系统多协议融合物联网网关结构的一种具体实施例：

一种电力系统多协议融合物联网网关结构，基于Linux系统树莓派提供WiFi、以太网和其它通信接口。网关扩展板由NB-IoT通信模型、时钟保持单元和电源模型组成，分别实现通信、时钟和电源功能。

NB-IoT通信模块由ME3136模块构成，通过串口实现与的通信功能。选择DS1302模块作为时钟保持单元，使能引脚(CE)、数据引脚(I/O)和时钟引脚(SCLK)分别连接到树莓派的相应引脚上，实现网关时钟功能。电源模块为网关的每个部分提供所需的电压。

电力物联网网关和电气设备通过不同的通信协议进行互联，以实现设备数据的聚合，协议分析和协议转换。网关处理后的数据通过通信模块发送到云平台。

本发明B/S架构系统的一种具体实施例：

B/S架构系统，用于实现多协议数据分析、数据加密、数据云端传输和设备的连续可恢复传输，其包括MQTT客户端、协议驱动单元，主要任务是完成数据与MQTT数据的双向传输，并根据相关协议进行数据格式转换。数据可以通过MQTT协议与云平台交互。

B/S架构系统使用服务框架及异步网络库Tornado和微型Web框架Flask，结合服务框架及异步网络库Tornado的并发处理能力和异步特性，以及微型Web框架Flask的可扩展性，可以实现非阻塞的工作方式，并利用异步任务队列系统Celery和内存数据库Redis管理分布式任务队列，对多协议数据进行协议转换的实时调度。

所有复杂耗时的同步任务(如复杂的业务逻辑处理、数据库操作和IO等)都由异步任务队列进程Celery Worker处理。当异步处理队列时，任务将分配给服务框架及异步网络库Tornado。因此，只要服务框架及异步网络库Tornado和Celery之间的交互异步，网关的整个多协议数据采集和协议转换任务也完全异步。

所述协议驱动单元包括协议参数配置模块、数据分析模块、网关日志模块、数据同步模块。

协议参数配置模块负责协议数据的访问参数配置，数据分析模块负责标准和格式的上下游数据转换，网关日志模块负责记录物联网网关在运行过程中的动作，数据同步模块负责数据的本地备份存储。

本发明针对电力系统数据通信协议复杂，前端设备与云通信困难的问题，提出了一种电力系统物联网网关体系结构。

第一，针对传输协议的复杂性和多样性，本发明提出一种多协议数据分析方法，可以对不同协议下的数据进行解析，并将其转换为物联网标准的消息队列遥测传输(MQTT)协议，实现多协议融合下的统一协议数据上传。第二，针对协议转换中的实时可靠性问题，提出了一种具有断点续航能力的异步处理机制，快速处理并发任务，保证了协议转换的实时可靠性。最后，在保证实时稳定性的基础上，设计了一种三层加密方法保证高安全的实时传输。该架构优于现有的方法，在电力系统物联网多协议融合中具有显著的鲁棒性和可靠性。

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。

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 (10)

1.一种电力系统多协议融合物联网方法，其特征在于，

构建多协议转换模型，对多协议数据进行解析、读取、转换；

其包括以下步骤：

第一步，通过数据接口访问不同的底层设备，对底层设备的数据进行协议解析和读取，获取多协议电力数据；

第二步，利用具有断点续航能力的异步处理机制，对第一步中多协议电力数据进行协议转换，形成统一标准数据，并确保协议转换的实时可靠性；

第三步，利用三层加密方法将第二步中统一标准数据进行加密，以保证数据从电力物联网网关到云平台的安全传输。

2.如权利要求1所述的一种电力系统多协议融合物联网方法，其特征在于，

所述第二步中，将输入的各种协议数据进行融合，输出多协议融合后的统一标准数据；

其具体包括以下步骤：

S21，利用内存数据库的高效性读写数据，将内存数据库作为任务队列；并将电力物联网网关要处理的多协议电力数据缓存到异步任务队列中；

S22，通过异步任务调度机制，将S21异步任务队列中的多协议电力数据，转换成任务分配给多个线程进行并行处理，完成多协议电力数据转换成统一标准数据的协议转换任务；

S23，当S22中协议转换任务完成后，将处理后的统一标准数据存储在缓冲单元中，以便于统一标准数据被加密以及被发送到云平台。

3.如权利要求1所述的一种电力系统多协议融合物联网方法，其特征在于，

所述第三步中，三层加密方法具体包括以下内容：

通过SM4算法实现数据传输的安全性，将输入的统一标准数据，加密成标准数据，进行输出；

其具体包括以下步骤：

S31，在传输层，使用非对称加密握手机制来交换对称加密密钥以进行电力物联网网关到云平台的身份验证；

S32，当S31的传输层链接建立后，云平台通过用户名和密码对所有电力物联网网关进行身份验证，并且使用一个通用的唯一标识码来实现对电力物联网网关设备的身份验证；

S33，当S32的身份验证通过后，利用对称算法生成对称密钥，该对称密钥用非对称公钥对对称密钥进行加密；

S34，在应用层，利用SM4算法对统一标准数据进行加密，生成标准数据；

S35，在网络层，将S33中的对称密钥和S34中的标准数据发送到云平台；

S36，云平台收到S35传输的数据信息后，通过加密非对称私钥来获取对称密钥，使用对称密钥对标准数据进行解密。

4.如权利要求3所述的一种电力系统多协议融合物联网方法，其特征在于，

加解密的具体内容如下：

步骤1，将明文和密文平均分成64位的包，然后将包分成2个32位部分；

步骤2，轮密钥为

反变换满足(r₀，r₁)＝(r₁，r₀)，

步骤3，明文为w_i，w_i+1，则加密变换为w_i+2＝f(w_i，w_i+1，g_i)，i＝0，1，...，31；

步骤4，密文为e₀，e₁，则(e₀，e₁)＝p(w₃₂，w₃₃)＝(w₃₃，w₃₂)；

步骤5，加解密的过程中，轮密钥的使用顺序相反；

为32比特的向量集；

r₀，r₁为32比特的向量；

i为循环左移位数；

w_i+2为加密变换；

w₃₂，w₃₃为30，31次迭代的加密变换；

f为轮函数；

p为反序变换。

5.如权利要求1所述的一种电力系统多协议融合物联网方法，其特征在于，

电力物联网网关与云平台数据交互的具体方法如下：

步骤31，电力物联网网关MQTT以遗嘱方式向云平台每秒发送一次心跳信息，云平台收到后会发送回执信息给电力物联网网关；

当电力物联网网关收到回执信息后，表示云平台、网络状态良好，设置云平台状态为1，设置正常通信时间为当前时间；

步骤32，若电力物联网网关的当前时间与上次收到云平台的回执时间之差大于阈值，则说明在这段期间内电力物联网网关没有收到云平台的回执信息，说明云平台与物联网电力物联网网关之间断路，电力物联网网关无法向云平台发送数据，则设置云平台状态为0；

步骤33，在获取云平台状态为0后，表示电力物联网网关无法向云平台发送数据，应保存当前未发送数据，则检查是否存在历史数据文件；

步骤34，若没有历史数据文件，则新建数据文件，并将未发送数据写入新建数据文件；

步骤35，若有历史数据文件，则直接将未发送数据写入历史数据文件；

步骤36，当云平台状态为1时，表示电力物联网网关向云平台发送数据，检查是否存在历史数据文件；

步骤37，若有历史数据文件，则发送历史数据文件中的数据，并在发完后删除历史数据文件；

步骤38，发送当前数据。

6.一种电力系统多协议融合物联网电力物联网网关结构，其特征在于，

应用如权利要求1-5任一所述的一种电力系统多协议融合物联网方法；

其包括电力物联网网关MQTT、通讯接口、网关扩展板、B/S架构系统；

电力物联网网关MQTT，用于完成信息与标准数据的双向传输，同时能与云平台进行数据交互；

通讯接口，用于与各种设备进行数据传输，以实现设备数据的聚合，其基于Linux系统树莓派设置，包括以太网接口、标准串口、USB接口、GPIB接口、无线接口；

网关扩展板，用于实现电力物联网网关的通信、时钟和供电，其设有通信模块、时钟保持单元和电源模块组成；

B/S架构系统，用于实现多协议数据分析、数据加密、数据云端传输和设备的连续可恢复传输；

电力物联网网关MQTT通过通讯接口收集电气设备的数据，并通过B/S架构系统实现数据的聚合、转换；转换后的数据通过通信模块发送到云平台。

7.如权利要求6所述的一种电力系统多协议融合物联网电力物联网网关结构，其特征在于，

所述通信模块为窄带物联网模块NB-IoT，其设有ME3136模块，其通过串口实现与云平台的通信；

所述时钟保持单元为DS1302模块，其使能引脚CE、数据引脚I/O和时钟引脚SCLK分别连接到树莓派的相应引脚上，实现电力物联网网关时钟功能。

8.如权利要求7所述的一种电力系统多协议融合物联网电力物联网网关结构，其特征在于，

所述B/S架构系统还包括服务框架及异步网络库Tornado、微型Web框架Flask、异步任务队列系统Celery、内存数据库Redis、协议驱动单元；

服务框架及异步网络库Tornado，利用非阻塞网络以及异步特性，并发处理数据以及异步传输数据；

微型Web框架Flask，用于网关模块的扩展；

结合服务框架及异步网络库Tornado的并发处理能力和异步特性，以及微型Web框架Flask的可扩展性，实现非阻塞的工作方式；

异步任务队列系统Celery，用于处理复杂耗时的同步任务；

内存数据库Redis，用于管理分布式任务队列；

协议驱动单元，用于各个模块的管理以及驱动；

利用异步任务队列系统Celery和内存数据库Redis管理分布式任务队列，对多协议数据进行协议转换的实时调度。

9.如权利要求8所述的一种电力系统多协议融合物联网电力物联网网关结构，其特征在于，

所述协议驱动单元包括协议参数配置模块、数据分析模块、网关日志模块、数据同步模块；

协议参数配置模块，用于管理协议数据的访问参数配置；

数据分析模块，用于标准和格式的上下游数据转换；

网关日志模块，用于记录电力物联网网关在运行过程中的动作；

数据同步模块，用于数据的本地备份存储。

10.如权利要求9所述的一种电力系统多协议融合物联网电力物联网网关结构，其特征在于，

所述复杂耗时的同步任务为业务逻辑处理业务、数据库操作业务、数据输入/输出业务。

Images