CN114024988B - 一种新能源集控的动态数据采集系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种新能源集控的动态数据采集系统所述系统包括集控主站子系统和子站子系统；所述集控主站子系统包括MQTT服务器、前置通信服务器、应用服务器及客户端工作站；所述子站子系统包括边缘物联代理设备及其要采集的数据源设备。在本发明中，集控主站子系统可以动态的定义子站子系统上送的数据集规则，做到因站而异、因时而异，极大的增强了新能源集控系统的灵活性、夯实了其稳定性。

Description

一种新能源集控的动态数据采集系统和方法
技术领域
本发明涉及数据处理技术领域，特别涉及一种新能源集控的动态数据采集系统和方法。
背景技术
随着“双碳”目标的提出，我国的新能源电力系统的发展面临新的发展机遇和挑战，我国正在加快构建绿色低碳可持续发展的现代能源体系。由此，包括风机发电、光伏发电等各种形式的新能源发电站的数量越来越多。考虑到经济效益和生态因素，新能源发电站一般建立在比较偏僻的区域，甚至可能是环境恶劣的山区、戈壁、沙漠等地方，以适配新能源发电的自然条件及降低新能源发电站的建设和运行成本。但这就造成新能源发电站不便于工作人员长期驻守，除了设备检修、维护期间，一般是无人值守，只能靠远端的集控主站子系统进行新能源发电站的监视和控制。考虑到子站子系统比较偏远，部分地区只能通过电信公司的无线网络进行数据传输，这就形成了数据传输的带宽瓶颈，如果子站规模特别巨大，甚至不能在规范要求的时间内完成全部数据的上送。当前在新能源变电站建设时，考虑到自然环境和通讯条件的限制，一般会限制远端子站的规模，不重要的数据上送周期设置较长，以减少对带宽资源的占用，以免影响重要数据的传输，本策略一般在厂站投运前的调试过程中确定，在运行时不支持动态的修改，在运行过程中，子站只能按照既定策略上送数据。在新能源变电站子站端，自然条件恶劣、远离城区，如果采用以上策略，将会遗漏某些次重要信息，此类信息如果上送不及时，集控站主站子系统中的趋势预测和预警分析单元可能不能及时发现问题，进而引发严重的后果。
发明内容
本发明的目的是提供一种新能源集控的动态数据采集系统和方法，特别适合于新能源子站和主站之间网络带宽有限的广域网集控系统。
本发明由下述技术方案实现：
一种新能源集控的动态数据采集系统，所述系统包括集控主站子系统和子站子系统；
所述集控主站子系统包括MQTT服务器、前置通信服务器、应用服务器及客户端工作站；
所述子站子系统包括边缘物联代理设备及其要采集的数据源设备。
进一步的，所述MQTT服务器用于接收来自客户端的网络连接，并处理客户端请求，同时也会将客户端发布的消息转发给其他订阅者；
所述前置通信服务器与所述MQTT服务器连接，其订阅边缘物联代理设备的上行数据信息，获取上行数据信息后转发至数据总线，提供给应用服务器或客户端工作站。同时前置通信服务器也从数据总线接收应用服务器或客户端工作站传递来的命令信息转发至MQTT服务器，由MQTT服务器转发给相应的边缘物联代理设备；
所述应用服务器负责边缘物联代理设备的数据信息统计、加工、告警、历史数据存储及高级应用算法分析；
所述客户端工作站负责人机交互界面展示；
所述数据源设备可以是测控设备；
所述边缘物联代理设备对子站子系统内的所有测控设备进行数据采集、数据分析处理、实时数据存储、历史数据存储及数据转发。
进一步的，所述缘物联代理设备根据数据集的需求，发送数据到MQTT服务器，前置获取数据后，再通过数据总线发送到客户端工作站，进行界面显示。
进一步的，所述客户端工作站通过数据总线与应用服务器及前置通信服务器连接。
进一步的，所述MQTT服务器用于通信链路服务，所述前置通信服务器及子站子系统的边缘物联代理设备都通过MQTT客户端连接到MQTT服务器，通过注册topic消息主题，对数据进行订阅和发布。
本发明的另一方面提供了一种新能源集控的动态数据采集方法，所述方法包括如下步骤：
步骤1，子站和主站进行通讯；
步骤2，边缘物联代理装置向主站进行注册和认证后，子站子系统接入风机，通过边缘物联代理装置向主站注册新增加风机设备进行动态更新。
步骤3，子站认证通过后，主站的应用服务器的应用服务主动下发应用数据集订阅命令到子站。
步骤4，客户端工作站主动下发临时界面数据集到子站。
进一步的，步骤2中，子站接入新的风机后，边缘物联代理装置通过MQTT通讯服务主动向集控主站子系统进行设备变化通知，并且将该设备的模型信息发送至主站子系统，主站子系统根据模型信息，完成该子站模型信息的动态更新。
进一步的，客户端工作站能够查看子站的实时数据信息时。
进一步的，客户端工作站通过前置服务器下发指令到子站，从子站获得子站界面文件列表，然后客户端根据具体需求，选择其具体要显示的界面文件，从子站获得相关界面文件所需的图形信息及数据点信息。
本发明的技术方案能够实现如下有益的技术效果：
在本发明中，集控主站子系统可以动态的定义子站子系统上送的数据集规则，做到因站而异、因时而异，极大的增强了新能源集控系统的灵活性、夯实了其稳定性。
附图说明
图1为本发明的新能源集控的动态数据采集系统示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
本发明的第一方面提供了一种新能源集控的动态数据采集系统，如图1所示，所述系统包括集控主站子系统和子站子系统。其中，所述集控主站子系统包括MQTT服务器、前置通信服务器、应用服务器及客户端工作站，所述子站子系统包括边缘物联代理设备及其要采集的数据源设备。
具体的，所述MQTT服务器是运行了MQTT消息服务器软件的一台服务器或一个服务器集群。MQTT服务器用于接收来自客户端的网络连接，并处理客户端的订阅/取消订阅(Subscribe/Unsubscribe)、消息发布(Publish)请求，同时也会将客户端发布的消息转发给其他订阅者。
所述前置通信服务器与所述MQTT服务器连接，其订阅边缘物联代理设备的上行数据信息，获取上行数据信息后转发至数据总线，提供给应用服务器或客户端工作站。同时前置通信服务器也从数据总线接收应用服务器或客户端工作站传递来的命令信息转发至MQTT服务器，由MQTT服务器转发给相应的边缘物联代理设备。同时，前置通信服务器负责边缘物联代理设备的设备在线管理，包括设备注册认证、在线统计管理等。
应用服务器主要负责边缘物联代理设备的数据信息统计、加工、告警、历史数据存储及高级应用算法分析等。其数据来源于数据总线，由前置通信服务器从MQTT服务器获得后，转发到消息总线。另外，其会发送根据其业务数据需求产生的数据集订阅信息到前置通信服务器，通信服务器再将订阅信息通过MQTT服务器下发到边缘物联代理设备，实现业务信息精准订阅。
客户端工作站负责人机交互界面展示。其通过数据总线与应用服务器及前置通信服务器连接。客户端界面在显示边缘物联代理设备的实时监视信息时，会通过建立临时数据集的方式，将数据集通过前置，发送给边缘物联代理设备，边缘物联代理设备根据数据集的需求，发送数据到MQTT服务器，前置获取数据后，再通过数据总线发送到客户端工作站，进行界面显示。当需要展示应用服务器产生的综合信息时，其可以从数据库中获得历史统计信息，也可以从消息总线处获得报警等动态信息。
具体的，所述MQTT服务器用于通信链路服务，所述前置通信服务器及子站子系统的边缘物联代理设备都通过MQTT客户端连接到MQTT服务器，通过注册topic消息主题，对数据进行订阅和发布。
具体的，所述子站子系统的数据源设备可以是测控设备，所述子站子系统的边缘物联代理设备对子站子系统内的所有测控设备进行数据采集、数据分析处理、实时数据存储、历史数据存储及数据转发。
具体的，所述子站子系统通过注册报文向所述集控主站子系统进行登录注册，所述集控主站子系统进行验证后，对子站子系统模型信息进行召唤及本地模型自动建立。
具体的，所述集控主站子系统通过数据订阅，向子站子系统发布各种统计信息的数据集订阅信息，子站子系统根据订阅信息，组织集控主站子系统需要的数据，创建数据集，按照数据集的功能需求，向集控主站子系统发布数据；
具体的，所述集控主站子系统需要查看子站子系统的实时数据时，远程调阅子站子系统浏览界面文件，同时根据子站子系统的界面文件中的数据元素，向子站子系统发布监视画面数据的临时数据集，子站子系统根据集控主站子系统的要求，创建临时数据集，同时向集控主站子系统发布数据集中所定义的界面数据，当界面切换或关闭时，会发送撤销数据集的命令，让子站子系统销毁原来定义的监视数据集。
本发明的第二方面提供了一种新能源集控的动态数据采集方法，所述方法包括如下步骤：
首先搭建集控主站子系统，集控主站子系统部署完毕后，再创建各个子站子系统。当子站子系统通过MQTT服务连接注册到主站子系统后，主站子系统再自动建模，以形成整个系统的完整运行。
子站的边缘物联代理装置完成对子站子系统的数据采集、数据处理、数据存储、监视界面设计、新能源设备模型设计和数据通信转发等功能。
步骤1，子站和主站进行通讯。子站子系统的边缘物联代理装置与主站的前置系统通过MQTT服务器进行通信连通后，边缘物联代理装置向主站进行注册和认证，认证通过后，边缘物联代理装置将本地的风机设备信息注册到主站子系统，主站子系统通过相应的设备注册信息，完成子站的动态模型创建。
步骤2，边缘物联代理装置向主站进行注册和认证后，子站子系统动态增加了一台风机，子站子系统接入风机后，通过边缘物联代理装置向主站注册新增加风机设备进行动态更新。子站接入新的风机等设备后，边缘物联代理装置会通过MQTT通讯服务主动向集控主站子系统进行设备变化通知，并且将该设备的模型信息发送至主站子系统，主站子系统根据模型信息，完成该子站模型信息的动态更新。
步骤3，子站认证通过后，主站的应用服务器的应用服务主动下发应用数据集订阅命令到子站。应用服务器的应用服务根据自己所需的数据信息，将所需信息组成应用数据集，通过数据总线发送到主站前置通信服务器，前置服务器中的前置通信服务将应用的数据集订阅信息下发到相关的子站边缘物联代理装置中，边缘物联代理装置进行数据集创建及使能操作，实现主站需要的相关数据的订阅和发布。
步骤4，客户端工作站主动下发临时界面数据集到子站。客户端工作站需要查看子站的实时数据信息时，首先客户端工作站通过前置服务器下发指令到子站，从子站获得子站界面文件列表。然后客户端根据具体需求，选择其具体要显示的界面文件，从子站获得相关界面文件所需的图形信息及数据点信息。客户端再将所需的数据点信息组成监视数据集下发到子站边缘物联代理装置中，边缘物联代理装置进行监视数据集创建及使能操作，实现主站所需显示数据的订阅和发布。客户端工作站切换显示界面时，其从子站获得所要显示的新的界面文件所需的图形信息及数据点信息，再将所需的数据点信息组成新的监视数据集下发到子站边缘物联代理装置中，子站边缘物联代理装置收到新的界面监视需求后，主动销毁原有监视数据集并且进行新的监视数据集的创建及使能操作，实现主站对所需新界面监视数据的订阅和发布，由此实现了界面切换导致的监视数据集的切换过程。
另外，本发明的通讯手段可替换为其它类型的总线；集控主站子系统中，可以增加数据库服务器、应用服务器等的数量，管理更大规模的子站。
综上所述，本发明提供了一种新能源集控的动态数据采集系统所述系统包括集控主站子系统和子站子系统；所述集控主站子系统包括MQTT服务器、前置通信服务器、应用服务器及客户端工作站；所述子站子系统包括边缘物联代理设备及其要采集的数据源设备。在本发明中，集控主站子系统可以动态的定义子站子系统上送的数据集规则，做到因站而异、因时而异，极大的增强了新能源集控系统的灵活性、夯实了其稳定性。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (7)

1.一种新能源集控的动态数据采集系统，其特征在于，所述系统包括集控主站子系统和子站子系统；
所述集控主站子系统包括MQTT服务器、前置通信服务器、应用服务器及客户端工作站；
所述子站子系统包括边缘物联代理设备及其要采集的数据源设备；
所述MQTT服务器用于接收来自客户端的网络连接，并处理客户端请求，同时也会将客户端发布的消息转发给其他订阅者；
所述前置通信服务器与所述MQTT服务器连接，其订阅边缘物联代理设备的上行数据信息，获取上行数据信息后转发至数据总线，提供给应用服务器或客户端工作站，同时前置通信服务器也从数据总线接收应用服务器或客户端工作站传递来的命令信息转发至MQTT服务器，由MQTT服务器转发给相应的边缘物联代理设备；
所述应用服务器负责边缘物联代理设备的数据信息统计、加工、告警、历史数据存储及高级应用算法分析；
所述客户端工作站负责人机交互界面展示；
所述数据源设备是测控设备；
所述边缘物联代理设备对子站子系统内的所有测控设备进行数据采集、数据分析处理、实时数据存储、历史数据存储及数据转发；
客户端工作站通过前置服务器下发指令到子站子系统，从子站子系统获得子站子系统界面文件列表，然后客户端工作站根据具体需求，选择其具体要显示的界面文件，从子站子系统获得相关界面文件所需的图形信息及数据点信息。
2.根据权利要求1所述的新能源集控的动态数据采集系统，其特征在于，所述缘物联代理设备根据数据集的需求，发送数据到MQTT服务器，前置获取数据后，再通过数据总线发送到客户端工作站，进行界面显示。
3.根据权利要求2所述的新能源集控的动态数据采集系统，其特征在于，所述客户端工作站通过数据总线与应用服务器连接。
4.根据权利要求3所述的新能源集控的动态数据采集系统，其特征在于，所述MQTT服务器用于通信链路服务，所述前置通信服务器及子站子系统的边缘物联代理设备都通过MQTT客户端连接到MQTT服务器，通过注册topic消息主题，对数据进行订阅和发布。
5.一种新能源集控的动态数据采集方法，其特征在于，基于权利要求1-4任一所述的新能源集控的动态数据采集系统进行动态数据采集，所述方法包括如下步骤：
步骤1，子站子系统和集控主站子系统进行通讯；
步骤2，边缘物联代理装置向集控主站子系统进行注册和认证后，子站子系统接入风机，通过边缘物联代理装置向集控主站子系统注册新增加风机设备进行动态更新；
步骤3，子站子系统认证通过后，集控主站子系统的应用服务器的应用服务主动下发应用数据集订阅命令到子站子系统；
步骤4，客户端工作站主动下发临时界面数据集到子站子系统。
6.根据权利要求5所述的一种新能源集控的动态数据采集方法，其特征在于，步骤2中，子站子系统接入新的风机后，边缘物联代理装置通过MQTT通讯服务主动向集控主站子系统进行设备变化通知，并且将该设备的模型信息发送至集控主站子系统，集控主站子系统根据模型信息，完成该子站子系统模型信息的动态更新。
7.根据权利要求6所述的一种新能源集控的动态数据采集方法，其特征在于，客户端工作站能够查看子站子系统的实时数据信息。
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主子站一体化分布式业务架构研究与应用;李江林;张道杰;董江虹;张巧霞;刘昊昱;;中国电机工程学报(S1);全文 *
李江林 ; 张道杰 ; 董江虹 ; 张巧霞 ; 刘昊昱 ; .主子站一体化分布式业务架构研究与应用.中国电机工程学报.2016,(S1),全文. *

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CN114024988A (zh) 2022-02-08

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