CN114268857B - 基于虚拟终端的电力数据交互方法、装置、系统和设备 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及电力量测技术领域，提供了一种基于数字虚拟终端的电力数据交互方法、装置、系统、设备、介质和程序产品。本申请能够降低智能电表与量测终端交互所需投入的硬件资源成本。该方法包括：通信适配设备通过本地通信网络与本地智能电表连接及通过远程通信网络与虚拟终端服务器连接，电表向虚拟终端服务器发送电力数据时，通过下行通信模块接收电表发送的电力数据并通过协议转换模块将电力数据打包后通过上行通信模块将打包后的电力数据发送至虚拟终端服务器对应启动的虚拟终端；虚拟终端向电表发送电力数据时，通过上行通信模块接收虚拟终端发送的电力数据并通过协议转换模块将电力数据解析后通过下行通信模块将解析后的电力数据发送至电表。
Description
技术领域
本申请涉及电力量测技术领域，特别是涉及一种基于数字虚拟终端的电力数据交互方法、装置、系统、计算机设备、存储介质和计算机程序产品。
背景技术
电力量测系统(也称计量自动化系统、用电信息采集系统)是实现用户智能电表数据采集交互的重要系统。
在目前的技术中，电力量测系统主要通过安装在配电变压器或其他合适地方的本地量测终端(也称用电信息采集终端、计量自动化终端)实现与智能电表的数据交互，如通过本地通信方式将智能电表的数据采集到本地量测终端并进行存储和适当分析，分析后可再发送给主站。然而，通常一台量测终端一般会采集200户左右的电表数据，并且终端采用的硬件性能和硬件资源相对智能电表要高很多，所以目前技术为实现智能电表与量测终端的交互所需投入的硬件资源成本较高，从而为电力企业带来的设备及运维成本也较高。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种基于数字虚拟终端的电力数据交互方法、装置、系统、计算机设备、存储介质和计算机程序产品。
第一方面，本申请提供了一种基于数字虚拟终端的电力数据交互方法，应用于通信适配设备。所述方法包括：
通过本地通信网络建立与本地智能电表的连接，及通过远程通信网络建立与虚拟终端服务器的连接；
所述本地智能电表向所述虚拟终端服务器发送电力数据时，通过下行通信模块接收所述本地智能电表发送的第一电力数据，通过协议转换模块利用对应的协议打包工具将所述第一电力数据打包，通过上行通信模块将打包后的第一电力数据发送至所述虚拟终端服务器中对应启动的数字虚拟终端进行处理；
所述数字虚拟终端向所述本地智能电表发送电力数据时，通过所述上行通信模块接收所述数字虚拟终端发送的第二电力数据，通过所述协议转换模块利用对应的协议处理工具将所述第二电力数据解析，通过所述下行通信模块将解析后的第二电力数据发送至所述本地智能电表。
在一个实施例中，所述通信适配设备中的上行通信模块、协议转换模块和下行通信模块之间采用板级通信接口进行通信。
在一个实施例中，所述虚拟终端服务器中对应启动的数字虚拟终端的数量与连接至所述虚拟终端服务器的通信适配设备的数量相同。
在一个实施例中，所述虚拟终端服务器与量测主站服务器连接；所述远程通信网络建立与虚拟终端服务器的连接，包括：通过所述远程通信网络向所述虚拟终端服务器发送连接请求，以供所述虚拟终端服务器接收到所述连接请求后，检测是否已有对应启动的数字虚拟终端，若是，则通过所述对应启动的数字虚拟终端与所述通信适配设备连接；若否，则向所述量测主站服务器请求终端参数并根据所述终端参数启动数字虚拟终端，通过所述数字虚拟终端与所述通信适配设备连接。
在一个实施例中，所述虚拟终端服务器，还用于在所述量测主站服务器未反馈所述终端参数时，记录本次连接异常并断开与所述通信适配设备的连接。
第二方面，本申请还提供了一种基于数字虚拟终端的电力数据交互装置，应用于通信适配设备。所述装置包括：
设备连接单元，用于通过本地通信网络建立与本地智能电表的连接，及通过远程通信网络建立与虚拟终端服务器的连接；
第一处理单元，用于所述本地智能电表向所述虚拟终端服务器发送电力数据时，通过下行通信模块接收所述本地智能电表发送的第一电力数据，通过协议转换模块利用对应的协议打包工具将所述第一电力数据打包，通过上行通信模块将打包后的第一电力数据发送至所述虚拟终端服务器中对应启动的数字虚拟终端进行处理；
第二处理单元，用于所述数字虚拟终端向所述本地智能电表发送电力数据时，通过所述上行通信模块接收所述数字虚拟终端发送的第二电力数据，通过所述协议转换模块利用对应的协议处理工具将所述第二电力数据解析，通过所述下行通信模块将解析后的第二电力数据发送至所述本地智能电表。
第三方面，本申请还提供了一种基于数字虚拟终端的电力数据交互系统。所述系统包括：本地智能电表、通信适配设备和虚拟终端服务器；其中，所述通信适配设备用于根据如上任一实施例所述的方法实现所述本地智能电表与所述虚拟终端服务器间的电力数据交互。
第四方面，本申请还提供了一种计算机设备。所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
通过本地通信网络建立与本地智能电表的连接，及通过远程通信网络建立与虚拟终端服务器的连接；所述本地智能电表向所述虚拟终端服务器发送电力数据时，通过下行通信模块接收所述本地智能电表发送的第一电力数据，通过协议转换模块利用对应的协议打包工具将所述第一电力数据打包，通过上行通信模块将打包后的第一电力数据发送至所述虚拟终端服务器中对应启动的数字虚拟终端进行处理；所述数字虚拟终端向所述本地智能电表发送电力数据时，通过所述上行通信模块接收所述数字虚拟终端发送的第二电力数据，通过所述协议转换模块利用对应的协议处理工具将所述第二电力数据解析，通过所述下行通信模块将解析后的第二电力数据发送至所述本地智能电表。
第五方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
通过本地通信网络建立与本地智能电表的连接，及通过远程通信网络建立与虚拟终端服务器的连接；所述本地智能电表向所述虚拟终端服务器发送电力数据时，通过下行通信模块接收所述本地智能电表发送的第一电力数据，通过协议转换模块利用对应的协议打包工具将所述第一电力数据打包，通过上行通信模块将打包后的第一电力数据发送至所述虚拟终端服务器中对应启动的数字虚拟终端进行处理；所述数字虚拟终端向所述本地智能电表发送电力数据时，通过所述上行通信模块接收所述数字虚拟终端发送的第二电力数据，通过所述协议转换模块利用对应的协议处理工具将所述第二电力数据解析，通过所述下行通信模块将解析后的第二电力数据发送至所述本地智能电表。
第六方面，本申请还提供了一种计算机程序产品。所述计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
通过本地通信网络建立与本地智能电表的连接，及通过远程通信网络建立与虚拟终端服务器的连接；所述本地智能电表向所述虚拟终端服务器发送电力数据时，通过下行通信模块接收所述本地智能电表发送的第一电力数据，通过协议转换模块利用对应的协议打包工具将所述第一电力数据打包，通过上行通信模块将打包后的第一电力数据发送至所述虚拟终端服务器中对应启动的数字虚拟终端进行处理；所述数字虚拟终端向所述本地智能电表发送电力数据时，通过所述上行通信模块接收所述数字虚拟终端发送的第二电力数据，通过所述协议转换模块利用对应的协议处理工具将所述第二电力数据解析，通过所述下行通信模块将解析后的第二电力数据发送至所述本地智能电表。
上述基于数字虚拟终端的电力数据交互方法、装置、系统、设备、介质和程序产品，通信适配设备通过本地通信网络建立与本地智能电表的连接，及通过远程通信网络建立与虚拟终端服务器的连接，本地智能电表向虚拟终端服务器发送电力数据时，通过下行通信模块接收本地智能电表发送的第一电力数据，通过协议转换模块利用对应的协议打包工具将第一电力数据打包，通过上行通信模块将打包后的第一电力数据发送至虚拟终端服务器中对应启动的数字虚拟终端进行处理；数字虚拟终端向本地智能电表发送电力数据时，通过上行通信模块接收数字虚拟终端发送的第二电力数据，通过协议转换模块利用对应的协议处理工具将第二电力数据解析，通过下行通信模块将解析后的第二电力数据发送至本地智能电表。该方案中，整个通信适配设备只进行简单协议适配和应用数据透传，因此实现起来简单，成本将大幅降低，且由于采用了软件技术通过数字虚拟终端实现量测终端功能，因此可结合微服务、云计算、大数据等架构大幅提升终端的灵活性和可扩展性，并可以应对大规模量测数据采集、处理需求，且数字虚拟终端基本不涉及嵌入式硬件设备，因此终端的研发过程得到大幅简化，从而通过软件和低成本硬件设备替换传统量测终端设备，大幅度降低了实现智能电表与量测终端的交互所需投入的硬件资源成本，从而也降低了电力企业的设备及运维成本。
附图说明
图1为一个实施例中基于数字虚拟终端的电力数据交互方法的应用环境图；
图2为一个实施例中基于数字虚拟终端的电力数据交互方法的流程示意图；
图3为一个实施例中通信适配设备的组成示意图；
图4为一个应用示例中通信适配设备的工作流程示意图；
图5为一个实施例中虚拟终端的组成示意图；
图6为一个实施例中虚拟终端管理子系统的功能示意图；
图7为一个应用示例中虚拟终端管理子系统的工作流程示意图；
图8为一个应用示例中虚拟终端子系统的工作流程示意图；
图9为一个应用示例中基于数字虚拟终端的电力数据交互方法的流程示意图；
图10为一个实施例中基于数字虚拟终端的电力数据交互装置的结构框图；
图11为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请实施例提供的基于数字虚拟终端的电力数据交互方法，可以应用于如图1所示的应用环境中，该应用环境包括多个本地智能电表(或简称智能电表)、通信适配设备、虚拟终端服务器和量测主站服务器，其中，量测主站服务器可以包括通信连接的量测主站应用服务器和量测主站存储服务器。其中，量测主站应用服务器和量测主站存储服务器均可通信连接至虚拟终端服务器，量测主站应用服务器可与虚拟终端服务器进行终端任务参数配置等方面的数据交互，量测主站存储服务器可与虚拟终端服务器进行采集数据存储等方面的数据交互。该应用环境中，本地智能电表、通信适配设备和虚拟终端服务器可组成基于数字虚拟终端的电力数据交互系统。下面基于图1，先主要以通信适配设备作为本申请提供的基于数字虚拟终端的电力数据交互方法的执行主体的角度对本申请进行介绍。
在一个实施例中，如图2所示，提供了一种基于数字虚拟终端的电力数据交互方法，应用于如图1所示的通信适配设备，包括以下步骤：
步骤S201，通过本地通信网络建立与本地智能电表的连接，及通过远程通信网络建立与虚拟终端服务器的连接；
本步骤主要是通信适配设备需要先与本地智能电表、虚拟终端服务器建立通信连接，作为本地智能电表和虚拟终端服务器进行数据交互的桥梁。具体的，通信适配设备通过本地通信网络与本地智能电表建立通信连接，通信适配设备通过远程通信网络与虚拟终端服务器建立通信连接。
在对通信适配设备实现本地智能电表和虚拟终端服务器进行数据交互的步骤进行说明之前，先对通信适配设备的组成进行说明。具体的，如图3所示，通信适配设备主要由上行通信模块、下行通信模块和协议转换模块组成，其中，上行通信模块也可称为远程通信模块，可采用GPRS/3G/4G/5G、电力无线专网等通信模块，下行通信模块也可称为本地通信模块，可采用载波、微功率无线、双模等通信模块，协议转换模块可采用嵌入式芯片如STM32F407等。其中，上行通信模块主要负责拨号连网，上行数据的交互传输；下行通信模块主要负责与智能电表组网通信。在一些实施例中，上行通信模块、下行通信模块与协议转换模块之间可采用串口、IIC、SPI等板级通信接口进行通信。
步骤S202，本地智能电表向虚拟终端服务器发送电力数据时，通过下行通信模块接收本地智能电表发送的第一电力数据，通过协议转换模块利用对应的协议打包工具将第一电力数据打包，通过上行通信模块将打包后的第一电力数据发送至虚拟终端服务器中对应启动的数字虚拟终端进行处理；
步骤S203，数字虚拟终端向本地智能电表发送电力数据时，通过上行通信模块接收数字虚拟终端发送的第二电力数据，通过协议转换模块利用对应的协议处理工具将第二电力数据解析，通过下行通信模块将解析后的第二电力数据发送至本地智能电表。
上述步骤S202和步骤S203分别为通信适配设备实现本地智能电表向虚拟终端服务器发送电力数据、数字虚拟终端向本地智能电表发送电力数据的步骤。
对于步骤S202，当智能电表需通过通信适配设备向主站侧的虚拟终端服务器发送电力数据(记为第一电力数据)时，智能电表首先会将第一电力数据通过电表通信模块发送到通信适配设备的下行通信模块，下行通信模块接收到第一电力数据后发送给协议转换模块，协议转换模块一般不用对接收到的第一电力数据做任何分析处理，直接调用上行通信模块的接口及对应的协议处理工具(对应的协议栈)对第一电力数据进行打包后，通过上行通信模块透传给主站侧的虚拟终端服务器即可，这里通常可采用基于TCP/IP协议栈的socket上行通信方式，也可采用其他通信方式、接口或协议。虚拟终端服务器当中可以预先对应启动有数字虚拟终端与该通信适配设备对接，通信适配设备便可通过上行通信模块将打包后的第一电力数据透传给虚拟终端服务器中对应启动的数字虚拟终端进行处理。在其中一些实施例中，为便于虚拟终端服务器对通信适配设备的数据交互管理，虚拟终端服务器中对应启动的数字虚拟终端的数量与连接至虚拟终端服务器的通信适配设备的数量相同，即每连接一个通信适配设备，均可为其对应启动一个数字虚拟终端。
对于步骤S203，当主站侧的主站侧的虚拟终端服务器中对应启动的数字虚拟终端需要下发电力数据(记为第二电力数据)给智能电表时，虚拟终端服务器会调用该数字虚拟终端相应的上行通信接口和协议栈工具进行数据封包，如封装为TCP/IP数据包，并将该第二电力数据发送给通信适配设备的上行通信模块，上行通信模块接收到第二电力数据后会将第二电力数据发送给协议转换模块，协议转换模块调用相应的协议处理工具将第二电力数据进行解析，如解析出对应的应用数据，然后直接调用下行通信模块的接口通过下行通信模块将该应用数据转发给本地智能电表即可。
其中，对于通信适配设备，所有的电力数据路由等都可由上下行通信模块完成，无需协议转换模块的介入。且通常上行通信协议的打包可采用成熟的组件或工具，无需专门研发。在下行通信方面，目前电力行业主要采用三层协议，即应用层、数据链路层和物理层，因此协议转换模块从上行通信模块中解析出应用层数据后可直接调用下行通信模块发送数据，无需再打包，应用层到数据链路层的封/解包过程由下行通信模块完成。
基于如上所述内容，在一个应用示例中，如图4所示，电力数据(简称数据)在虚拟终端和智能电表之间的透传，主要可以包括：通信适配设备启动并初始化本地通信模块和远程通信模块，通信适配设备启动本地通信模块和远程通信模块的数据侦听模块，本地通信模块和远程通信模块通过相应的数据侦听模块侦听数据。其中，当侦听到本地通信数据时，接收该本地通信数据并调用远程通信协议打包工具进行数据封包，调用远程通信模块发送数据；当侦听到远程通信数据时，接收该远程通信数据并通过协议解析模块解析得到应用数据，调用本地通信模块发送该应用数据。若通信适配设备结束工作，则关闭数据侦听模块并断开上下行通信。
其中，对于如图1所示的通信适配设备，采用通信适配设备安装替换原来的量测终端设备，通信适配设备对上接入远程通信网络，对下接入本地通信网络，其主要是负责本地通信方式与远程通信方式的适配。如当智能电表要上报数据到主站时，将本地通信网络传输来的数据按照远程通信网络所需的协议格式进行打包后上传；当主站虚拟终端向智能电表发送数据时则反过来，将远程通信网络传过来的数据进行解析后发送给本地通信模块。通常通信适配设备只需要进行很简单的处理，不涉及到应用层数据、不涉及量测数据采集任务执行、复杂的终端管理等功能，整个通信适配设备只进行简单协议适配和应用数据透传，因此实现起来简单，成本将大幅降低。
对于如图1所示的数字虚拟终端，其实现传统量测终端的功能和逻辑，如接收量测应用主站下发的任务、档案等数据，按照配置的任务对数据进行采集、数据解析和打包、下发电表参数、接收上报数据、接收主站的配置参数、向量测主站存储数据库存储数据等。数字虚拟终端可采用成熟的信息技术构建，如采用JAVA和B/S(浏览器/服务器)技术或其他适合的信息技术开发虚拟终端程序，当需要新增数字虚拟终端时，只需要通过指令启动新的虚拟终端程序或新增终端线程并配置相应参数即可。由于量测终端功能所需计算量很小，因此，一台服务器可以替代几百上千个终端进行数据的采集，整体经济性远高于传统量测终端设备。同时，由于采用了软件技术实现量测终端功能，因此可采用微服务、云计算、大数据等架构大幅提升终端的灵活性和可扩展性，并可以应对大规模量测数据采集、处理需求。进一步由于虚拟终端基本不涉及嵌入式硬件设备，因此终端的研发过程要简单很多。
上述基于数字虚拟终端的电力数据交互方法，通信适配设备通过本地通信网络建立与本地智能电表的连接，及通过远程通信网络建立与虚拟终端服务器的连接，本地智能电表向虚拟终端服务器发送电力数据时，通过下行通信模块接收本地智能电表发送的第一电力数据，通过协议转换模块利用对应的协议打包工具将第一电力数据打包，通过上行通信模块将打包后的第一电力数据发送至虚拟终端服务器中对应启动的数字虚拟终端进行处理；数字虚拟终端向本地智能电表发送电力数据时，通过上行通信模块接收数字虚拟终端发送的第二电力数据，通过协议转换模块利用对应的协议处理工具将第二电力数据解析，通过下行通信模块将解析后的第二电力数据发送至本地智能电表。该方案中，整个通信适配设备只进行简单协议适配和应用数据透传，因此实现起来简单，成本将大幅降低，且由于采用了软件技术通过数字虚拟终端实现量测终端功能，因此可结合微服务、云计算、大数据等架构大幅提升终端的灵活性和可扩展性，并可以应对大规模量测数据采集、处理需求，且数字虚拟终端基本不涉及嵌入式硬件设备，因此终端的研发过程得到大幅简化，从而通过软件和低成本硬件设备替换传统量测终端设备，大幅度降低了实现智能电表与量测终端的交互所需投入的硬件资源成本，从而也降低了电力企业的设备及运维成本。
在一些实施例中，步骤S201中的远程通信网络建立与虚拟终端服务器的连接，具体包括：
通过远程通信网络向虚拟终端服务器发送连接请求，以供虚拟终端服务器接收到连接请求后，检测是否已有对应启动的数字虚拟终端，若是，则通过对应启动的数字虚拟终端与通信适配设备连接；若否，则向量测主站服务器请求终端参数并根据终端参数启动数字虚拟终端，通过数字虚拟终端与通信适配设备连接。
本实施例中，虚拟终端服务器与量测主站服务器连接。具体的，通信适配设备通过远程通信网络向虚拟终端服务器发送连接请求，虚拟终端服务器接收到连接请求后，可确定检测到通信适配设备请求接入，虚拟终端服务器需首先检测虚拟终端服务器中是否已经有对应的数字虚拟终端启动，如果已经有，则直接通过该数字虚拟终端连接通信适配设备，并正常运行任务；如果无对应的数字虚拟终端，则虚拟终端服务器则可向量测主站服务器中的量测主站应用服务器请求终端的档案、任务等终端参数。对此，通常新的通信适配设备接入前需先在量测主站系统中建立对应的档案等。当量测主站查询到该通信适配设备的终端参数后，就会下发终端参数给虚拟终端服务器，虚拟终端服务器会根据相应的终端参数启动新的数字虚拟终端，并将该数字虚拟终端与通信适配设备连接，之后就启动相应的采集任务等。进一步的，在一些实施例中，虚拟终端服务器还用于在量测主站服务器未反馈终端参数时，记录本次连接异常并断开与通信适配设备的连接。具体的，在量测主站服务器未反馈终端参数时，说明量测主站未查询到该通信适配设备的终端参数，此时需记录本次异常连接，同时虚拟终端服务器断开与该通信适配设备的连接。
以下对如图1所示的虚拟终端服务器进行说明。如图5所示，虚拟终端服务器中可配置虚拟终端系统，该虚拟终端系统整体上主要包括两个子系统，分别为虚拟终端管理子系统和虚拟终端子系统。
其中，对于虚拟终端管理子系统，结合图6。虚拟终端管理子系统主要实现数字虚拟终端(简称为虚拟终端)的连接管理、虚拟终端的参数管理、虚拟终端的运行管理和虚拟终端的接口管理。具体的，远程连接管理功能模块主要是建立通信适配设备与虚拟终端之间的远程连接，并对连接状态进行管理；虚拟终端参数管理功能模块主要与量测主站系统交互获取虚拟终端的档案、任务等参数数据，并提供给虚拟终端；虚拟终端运行管理功能模块主要根据量测主站获得的终端参数数据，启动虚拟终端并将终端参数发送给启动的虚拟终端，同时对终端的运行状态、消耗资源、终端启停状态等进行管理；虚拟终端接口管理模块主要是建立和管理虚拟终端与量测主站系统以及数据存储系统之间的连接，并对连接状态进行监测和管理。
进一步，结合图7对虚拟终端管理子系统工作流程进行简要说明，主要包括：启动各功能模块，远程连接管理功能模块侦听通信适配设备的连接请求，有新的连接请求时，调用虚拟终端运行管理功能模块查询是否已有对应的虚拟终端运行，若是则远程连接管理功能模块建立与该通信适配设备与对应虚拟终端的连接；若否则调用虚拟终端参数管理功能模块查询是否有对应该设备的虚拟终端参数；若是则发送参数给虚拟终端运行管理功能模块并请求运行对应虚拟终端，然后虚拟终端运行管理功能模块启动新虚拟终端并调用远程连接管理模块建立设备与虚拟终端连接；若否则调用虚拟终端接口管理模块向量测主站发送新通信适配设备接入请求，并查看量测主站系统是否返回分配给通信适配设备的对应虚拟终端参数，若否则远程连接模块向通信适配设备反馈错误信息并断开连接，若是则虚拟终端接口管理模块调用虚拟终端参数管理功能模块存储参数并调用虚拟终端运行管理功能模块启动新虚拟终端，虚拟终端运行管理功能模块调用远程连接管理模块建立设备与虚拟终端连接。当没有新的连接请求时，查看是否有断开连接请求，若是，则远程连接管理功能模块查询到该连接时，远程连接管理功能模块断开该连接并更新连接记录，然后远程连接管理功能模块调用虚拟终端运行管理模块停止对应虚拟终端的运行。
当虚拟终端管理子系统需要结束运行时，保存当前信息并断开虚拟终端管理子系统各连接，然后关闭该虚拟终端管理子系统。
其中，对于虚拟终端子系统，虚拟终端子系统作为虚拟终端功能应用软件，主要实现量测终端的各项采集、交互和管理的功能，其是终端功能实现的主体，通常由虚拟终端管理子系统根据连接的通信适配设备的数量启动相应数量的虚拟终端。
如图5所示，虚拟终端子系统主要包括规约解析、数据采集与处理、数据传输、参数设置与查询、告警功能、终端接口等功能模块，根据不同的终端功能定义或标准规范，功能实现和功能模块会有一定差异，但均可快速扩展。
规约解析主要是解析应用层协议，将智能电表、本地通信模块发送过来的采集数据、本地通信管理信息等进行解析。
数据采集与处理模块主要负责按照量测主站下发的任务要求，在规定的时间、对规定的数据项下发采集指令并调用规约解析模块进行协议的解析，同时可进行一些简单的统计分析、阈值判断等。
数据传输模块主要负责与通信适配设备进行数据交互。
参数设置与查询主要为虚拟终端管理子系统和量测主站提供终端任务、档案、参数等的设置和查询接口。
告警功能主要负责接收来自智能电表、通信适配设备的告警事件等，并实时推送给虚拟终端管理子系统和量测主站系统。
终端接口主要提供虚拟终端与虚拟终端管理子系统、量测主站系统、数据存储系统之间的接口。
进一步，结合图8对虚拟终端子系统的工作流程进行简要说明，主要包括：
初始化并启动各功能模块后，终端接口模块侦听数据，当有终端参数输入时，终端接口模块调用参数设置与查询模块存储参数并通知数据采集与处理模块，然后执行“数据采集与处理模块加载档案和任务等参数并启动采集任务”的步骤。当没有终端参数输入时，判断是否有停机指令输入，若无则继续进行数据侦听，若有则发送结束指令给数据传输模块并结束本模块运行。
初始化并启动各功能模块后，数据采集与处理模块查询参数设置与查询模块，判断是否有终端参数，若否则执行“终端接口模块侦听数据”的步骤。若是则数据采集与处理模块加载档案和任务等参数并启动采集任务，然后在一方面，判断是否到达采集条件，若是则数据采集与处理模块调用规约模块打包采集指令，然后规约模块调用数据传输模块发送指令，并判断是否结束，若是则发送结束指令给告警功能模块并结束本模块运行，若否则执行“是否达到采集条件”的步骤。在另一方面，数据传输模块侦听采集数据，判断是否有采集数据输入，若是则调用规约模块解析采集数据，规约模块发送解析后数据给数据采集与处理模块，数据采集与处理模块调用终端接口模块发送采集数据给存储服务器，然后在结束时发送结束指令给数据采集与处理模块并结束本模块运行，若没有采集数据输入或没有结束时，执行“数据传输模块侦听采集数据”的步骤。
初始化并启动各功能模块后，告警功能模块侦听告警事件，判断是否有告警发生，若否则继续侦听告警时间，若是则告警功能模块调用终端接口模块发送告警事件给虚拟终端管理子系统。然后在工作结束时，停止规约模块和参数设置与查询模块及其他所有模块的运行。
在一个实施例中，还提供了一种基于数字虚拟终端的电力数据交互系统，如图1所示，该系统可以包括：本地智能电表、通信适配设备和虚拟终端服务器；其中，该通信适配设备用于根据如上任一项实施例所述的方法实现该本地智能电表与虚拟终端服务器间的电力数据交互。
具体的，结合图9对该电力数据交互系统的基本运作进行介绍，主要包括：首先，需要启动虚拟终端服务器，并连接到量测主站应用服务器和量测主站存储服务器。然后，通信适配设备需接入到本地通信网络和远程通信网络，通过该本地通信网络和远程通信网络实现通信适配设备与本地智能电表的组网以及与虚拟终端服务器的连接。
虚拟终端服务器检测到通信适配设备接入后需首先检测虚拟终端服务器中是否已经有对应的数字虚拟终端启动，如果已经有，则直接将该虚拟终端连接该通信适配设备，并正常运行任务；如虚拟终端服务器中无对应的虚拟终端，则向量测主站应用服务器请求终端的档案、任务等参数。通常新的通信适配设备接入前需先在量测主站系统中建立对应的档案等。当量测主站查询到该通信适配设备的终端参数后就会下发终端参数给虚拟终端服务器，虚拟终端服务器会根据相应的终端参数启动新的虚拟终端，并将该虚拟终端与通信适配设备连接，之后就启动相应的采集任务等。若量测主站未查询到该通信适配设备的参数，则记录本次异常连接，同时虚拟终端服务器断开与该通信适配设备的连接。
若需要结束虚拟终端任务的执行，则首先虚拟终端服务器要通知量测主站，然后断开该虚拟终端与通信适配设备、量测主站应用服务器、存储服务器的连接，最后结束该虚拟终端服务、释放资源。
在整体上，本申请通过软件和低成本的硬件设备替代传统量测终端设备，大幅降低了成本，将量测终端以软件方式实现，大幅降低了软件开发、技术迭代的难度，终端的灵活性更高，还减少了数据传输过程中的中间处理环节，提升了量测系统数据采集的整体可靠性。
应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的基于数字虚拟终端的电力数据交互方法的基于数字虚拟终端的电力数据交互装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个基于数字虚拟终端的电力数据交互装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于基于数字虚拟终端的电力数据交互方法的限定，在此不再赘述。
在一个实施例中，如图10所示，提供了一种基于数字虚拟终端的电力数据交互装置，应用于通信适配设备，该装置1000可以包括：
设备连接单元1001，用于通过本地通信网络建立与本地智能电表的连接，及通过远程通信网络建立与虚拟终端服务器的连接；
第一处理单元1002，用于所述本地智能电表向所述虚拟终端服务器发送电力数据时，通过下行通信模块接收所述本地智能电表发送的第一电力数据，通过协议转换模块利用对应的协议打包工具将所述第一电力数据打包，通过上行通信模块将打包后的第一电力数据发送至所述虚拟终端服务器中对应启动的数字虚拟终端进行处理；
第二处理单元1003，用于所述数字虚拟终端向所述本地智能电表发送电力数据时，通过所述上行通信模块接收所述数字虚拟终端发送的第二电力数据，通过所述协议转换模块利用对应的协议处理工具将所述第二电力数据解析，通过所述下行通信模块将解析后的第二电力数据发送至所述本地智能电表。
在一个实施例中，所述通信适配设备中的上行通信模块、协议转换模块和下行通信模块之间采用板级通信接口进行通信。
在一个实施例中，所述虚拟终端服务器中对应启动的数字虚拟终端的数量与连接至所述虚拟终端服务器的通信适配设备的数量相同。
在一个实施例中，设备连接单元1001，用于通过所述远程通信网络向所述虚拟终端服务器发送连接请求，以供所述虚拟终端服务器接收到所述连接请求后，检测是否已有对应启动的数字虚拟终端，若是，则通过所述对应启动的数字虚拟终端与所述通信适配设备连接；若否，则向所述量测主站服务器请求终端参数并根据所述终端参数启动数字虚拟终端，通过所述数字虚拟终端与所述通信适配设备连接。
在一个实施例中，所述虚拟终端服务器，还用于在所述量测主站服务器未反馈所述终端参数时，记录本次连接异常并断开与所述通信适配设备的连接。
上述基于数字虚拟终端的电力数据交互装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以作为通信适配设备，其内部结构图可以如图11所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、移动蜂窝网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种基于数字虚拟终端的电力数据交互方法。
本领域技术人员可以理解，图11中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述各方法实施例中的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(ReRAM)、磁变存储器(Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM)、铁电存储器(Ferroelectric Random Access Memory，FRAM)、相变存储器(Phase Change Memory，PCM)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic RandomAccess Memory，DRAM)等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种基于数字虚拟终端的电力数据交互方法，其特征在于，应用于通信适配设备，所述方法包括：
通过本地通信网络建立与本地智能电表的连接，及通过远程通信网络建立与虚拟终端服务器的连接；
所述虚拟终端服务器与量测主站服务器连接；所述远程通信网络建立与虚拟终端服务器的连接，包括：
通过所述远程通信网络向所述虚拟终端服务器发送连接请求，以供所述虚拟终端服务器接收到所述连接请求后，检测是否已有对应启动的数字虚拟终端，若是，则通过所述对应启动的数字虚拟终端与所述通信适配设备连接；若否，则向所述量测主站服务器请求终端参数并根据所述终端参数启动数字虚拟终端，通过所述数字虚拟终端与所述通信适配设备连接；
所述本地智能电表向所述虚拟终端服务器发送电力数据时，通过下行通信模块接收所述本地智能电表发送的第一电力数据，通过协议转换模块利用对应的协议打包工具将所述第一电力数据打包，通过上行通信模块将打包后的第一电力数据发送至所述虚拟终端服务器中对应启动的数字虚拟终端进行处理；
所述数字虚拟终端向所述本地智能电表发送电力数据时，通过所述上行通信模块接收所述数字虚拟终端发送的第二电力数据，通过所述协议转换模块利用对应的协议处理工具将所述第二电力数据解析，通过所述下行通信模块将解析后的第二电力数据发送至所述本地智能电表。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通信适配设备中的上行通信模块、协议转换模块和下行通信模块之间采用板级通信接口进行通信。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述虚拟终端服务器中对应启动的数字虚拟终端的数量与连接至所述虚拟终端服务器的通信适配设备的数量相同。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述虚拟终端服务器，还用于在所述量测主站服务器未反馈所述终端参数时，记录本次连接异常并断开与所述通信适配设备的连接。
5.一种基于数字虚拟终端的电力数据交互装置，其特征在于，应用于通信适配设备，所述装置包括：
设备连接单元，用于通过本地通信网络建立与本地智能电表的连接，及通过远程通信网络建立与虚拟终端服务器的连接；
设备连接单元，还用于所述虚拟终端服务器与量测主站服务器连接；通过所述远程通信网络向所述虚拟终端服务器发送连接请求，以供所述虚拟终端服务器接收到所述连接请求后，检测是否已有对应启动的数字虚拟终端，若是，则通过所述对应启动的数字虚拟终端与所述通信适配设备连接；若否，则向所述量测主站服务器请求终端参数并根据所述终端参数启动数字虚拟终端，通过所述数字虚拟终端与所述通信适配设备连接；
第一处理单元，用于所述本地智能电表向所述虚拟终端服务器发送电力数据时，通过下行通信模块接收所述本地智能电表发送的第一电力数据，通过协议转换模块利用对应的协议打包工具将所述第一电力数据打包，通过上行通信模块将打包后的第一电力数据发送至所述虚拟终端服务器中对应启动的数字虚拟终端进行处理；
第二处理单元，用于所述数字虚拟终端向所述本地智能电表发送电力数据时，通过所述上行通信模块接收所述数字虚拟终端发送的第二电力数据，通过所述协议转换模块利用对应的协议处理工具将所述第二电力数据解析，通过所述下行通信模块将解析后的第二电力数据发送至所述本地智能电表。
6.一种基于数字虚拟终端的电力数据交互系统，其特征在于，所述系统包括：本地智能电表、通信适配设备和虚拟终端服务器；其中，所述通信适配设备用于根据如权利要求1至4中任一项所述的方法实现所述本地智能电表与所述虚拟终端服务器间的电力数据交互。
7.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至4中任一项所述的方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至4中任一项所述的方法的步骤。
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