CN114844927B - 一种分布式光伏场站数据采集系统、电子设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种分布式光伏场站数据采集系统、电子设备及存储介质，其中，系统包括：终端设备与边缘侧采集模块连接，边缘侧采集模块通过MQTT数据链路与中心侧数据接收系统连接；边缘侧采集模块为数据采集设备，采集终端设备的数据，并对采集的数据进行处理，再将处理后的数据发送给中心侧数据接收系统；中心侧数据接收系统将边缘侧采集模块发送的数据进行数据转译解析，再将转译解析的数据存储。MQTT数据链路用于中心侧数据接收系统与边缘侧采集模块之间以消息订阅和发布模式进行信息交互的通路。本发明提出的方案，通过云边协同的方式，标准化边缘侧采集模块，通过中心侧数据接收系统的配置服务，实现边端采集的标准化。

Description

一种分布式光伏场站数据采集系统、电子设备及存储介质

技术领域

本发明属于光伏发电领域，尤其涉及一种分布式光伏场站数据采集系统、电子设备及存储介质。

背景技术

分布式光伏发电场站的存在着数量多、分布广、运维成本高等问题，故需要进行场站数据的采集上传至中心端，进行中心侧集中监控，协同运维，以提升运维效率、降低运维成本。

就场站侧本身而言，场站现场采集系统存在着采集协议多样、采集实施厂家众多、数据格式不统一等问题，故边缘侧数据采集存在着的难度在于实施的成本高、专业度需求大的问题。

CN 108494842 A，一种光伏数据采集方法及系统，其对采集设备的配置是在边缘侧进行，然后发送到服务平台。故需要现场进行实施配置的工作量大，如配置信息有变更需要现场调试。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种分布式光伏场站数据采集、电子设备及存储介质的技术方案，以解决上述技术问题。

本发明第一方面公开了一种分布式光伏场站数据采集系统；所述系统包括：边缘侧采集模块、中心侧数据接收系统、MQTT数据链路和终端设备；

所述终端设备与所述边缘侧采集模块连接，所述边缘侧采集模块通过所述MQTT数据链路与所述中心侧数据接收系统连接；

所述边缘侧采集模块为数据采集设备，采集所述终端设备的数据，并对采集的数据进行处理，再将处理后的数据发送给所述中心侧数据接收系统；

所述中心侧数据接收系统将所述边缘侧采集模块发送的数据进行数据转译解析，再将转译解析的数据存储；

所述MQTT数据链路用于所述中心侧数据接收系统与所述边缘侧采集模块之间以消息订阅和发布模式进行信息交互的通路。

根据本发明第一方面的系统，所述边缘侧采集模块包括：数据采集单元、数据重组单元、数据上行单元和数据缓存单元；

所述数据采集单元：通过modbus协议采集数据时，总线上作为master端，主动发起数据查询指令并等待设备响应，多所述终端设备接入时采用轮询方式采集数据；通过IEC104协议采集数据时，所述数据采集单元作为主站主动发起连接，获取数据，如从站有多个，主站接收完整数据后主动断开连接，并接入下一个从站；

所述数据重组单元：中心侧数据接收系统通过MQTT服务下发给所述边缘侧采集模块唯一标识码；所述数据重组单元参照设备配置文件，将唯一标识码作为数据报文的指定标识位，进行数据格式的重新定义，得到重新定义的数据；

所述数据上行单元：采用MQTT通信协议，所述唯一标识码作为MQTT通信协议的可变报头的内容，对重新定义的数据进行再次重新定义，得到新定义的报文，用于中心侧数据接收系统Flink服务识别配置文件，进行数据转译解析；

所述数据缓存单元：所述边缘侧采集模块采集到的数据上行传输失败后，进行数据包的存储。

根据本发明第一方面的系统，所述唯一标识码为：

以终端设备厂家+设备类型为最小单位，赋予唯一标识码。

根据本发明第一方面的系统，数据包的存储的方法包括：

数据包在所述边缘侧采集模块按照数据重组单元重新定义的数据格式采用文件数据包的方式进行存储；存储到边缘侧采集模块的数据定义为历史数据，历史数据上传应和实时数据使用不同的通道或者链接。

根据本发明第一方面的系统，所述边缘侧采集模块还包括：固件升级单元和配置单元；

固件升级单元：边缘侧采集模块的固件升级及配置单元内置无线通信功能，上电网络接通后，与所述中心侧数据接收系统进行通信，上报边缘侧采集模块的ID；所述中心侧数据接收系统对所述边缘侧采集模块的固件进行读取，并根据中心侧数据接收系统配置服务中的固件信息维护信息判断是否需要升级，如需升级，进行固件下发到所述固件升级单元，所述边缘侧采集模块进行固件升级；

配置单元：配置内以文件形式通过所述中心侧数据接收系统的MQTT服务下发到所述配置单元；所述配置内容包含设备配置和测点配置文件。

根据本发明第一方面的系统，所述数据采集单元首先读取设备配置文件，并根据配置文件中的下行设备通讯协议和测点设置格式找到相应的测点配置文件，根据测点配置，向下行设备获取实时数据。

根据本发明第一方面的系统，所述中心侧数据接收系统包括：MQTT服务、Flink服务、influxDB数据服务和配置服务；

所述MQTT服务：用于接收来自所述边缘侧采集模块的网络连接，并处理其请求，同时将边缘侧采集模块发布的消息转发至其他订阅者，即Flink服务和配置服务；MQTT服务接收来自所述配置服务的命令信息，即固件信息、唯一标识码、配置参数，并将所述命令信息转发给边缘侧采集模块；

所述Flink服务：为实时数据流式处理服务，与MQTT服务和配置服务相连接，其消费MQTT服务所接受的边缘侧采集模块的上行数据信息，获取上行数据信息后，依据配置服务中的唯一标识码进行设备配置文件和测点配置文件的匹配后，进行数据转译解析，并将转译解析后的数据信息提供给influxDB数据服务进行数据存储；

所述influxDB数据服务：用于存储Flink服务转译解析后的数据信息；

所述配置服务：与MQTT服务双向连接，通过MQTT服务实现与边缘侧采集模块之间的信息交互。

根据本发明第一方面的系统，所述配置服务包括：固件信息维护、设备配置信息维护、测点配置信息维护和唯一标识码维护；

所述固件信息维护：固件信息包含协议及其驱动固件，边缘侧采集模块的其他驱动；将边缘侧采集模块固件所需要的协议版本和驱动在配置服务中进行维护；

所述设备配置信息维护：设备配置信息包含设备编号、设备类型编码、设备上传ID、设备协议地址、IP、端口和对应的测点配置文件名，所述设备配置信息通过配置服务进行文件导入或录入；

所述测点配置信息维护：在modbus通信协议下，测点配置信息包含，功能码、寄存器地址、字长度、测点偏移量、测点类型、系数和测点名称；IEC104通信协议下，测点配置信息包含，类型标识、地址、测点类型、系数和测点名称；测点配置信息通过配置服务进行文件导入或录入。

所述唯一标识码维护：依据边缘侧采集模块中数据采集单元采集到边缘侧设备协议所决定的，即以厂家+设备类型为最小单位，赋予唯一标识码。

本发明第二方面提供了一种电子设备，所述设备包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，该计算机程序被所述处理器执行时，执行如本发明第一方面所述的一种分布式光伏场站数据采集系统中的方法。

本发明第三方面提供了一种存储介质，该存储介质存储的计算机程序，能够被一个或多个处理器执行，能够用来实现如本发明第一方面所述的一种分布式光伏场站数据采集系统中的方法。

本发明提出的方案，通过云边协同的方式，标准化边缘侧采集模块，通过中心侧数据接收系统的配置服务，实现边端采集的标准化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为根据本发明实施例的一种分布式光伏场站数据采集系统的结构图；

图2为根据本发明实施例的边缘侧采集模块框图；

图3为根据本发明实施例的中心侧数据接收系统框图；

图4为根据本发明实施例的一种电子设备的结构图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明第一方面公开了一种分布式光伏场站数据采集系统，图1为根据本发明实施例的一种分布式光伏场站数据采集系统的结构图，具体如图1所示，所述系统包括：边缘侧采集模块、中心侧数据接收系统、MQTT数据链路和终端设备；

所述终端设备与所述边缘侧采集模块连接，所述边缘侧采集模块通过所述MQTT数据链路与所述中心侧数据接收系统连接；

所述边缘侧采集模块为数据采集设备，采集所述终端设备的数据，并对采集的数据进行处理，再将处理后的数据发送给所述中心侧数据接收系统；

所述中心侧数据接收系统将所述边缘侧采集模块发送的数据进行数据转译解析，再将转译解析的数据存储；

所述MQTT数据链路用于所述中心侧数据接收系统与所述边缘侧采集模块之间以消息订阅和发布模式进行信息交互的通路。

在一些实施例中，如图2所示，所述边缘侧采集模块包括：固件升级单元和配置单元、数据采集单元、数据重组单元、数据上行单元和数据缓存单元；

固件升级单元：边缘侧采集模块的固件升级及配置单元内置无线通信功能，上电网络接通后，与所述中心侧数据接收系统进行通信，上报边缘侧采集模块的ID；所述中心侧数据接收系统对所述边缘侧采集模块的固件进行读取，并根据中心侧数据接收系统配置服务中的固件信息维护信息判断是否需要升级，如需升级，进行固件下发到所述固件升级单元，所述边缘侧采集模块进行固件升级；

配置单元：配置内以文件形式通过所述中心侧数据接收系统的MQTT服务下发到所述配置单元；所述配置内容包含设备配置和测点配置文件；

所述数据采集单元首先读取设备配置文件，并根据配置文件中的下行设备通讯协议和测点设置格式找到相应的测点配置文件，根据测点配置，向下行设备获取实时数据；

所述数据采集单元：通过modbus协议采集数据时，总线上作为master端，主动发起数据查询指令并等待设备响应，多所述终端设备接入时采用轮询方式采集数据；通过IEC104协议采集数据时，所述数据采集单元作为主站主动发起连接，获取数据，如从站有多个，主站接收完整数据后主动断开连接，并接入下一个从站；

所述数据重组单元：中心侧数据接收系统通过MQTT服务下发给所述边缘侧采集模块唯一标识码；所述数据重组单元参照设备配置文件，将唯一标识码作为数据报文的指定标识位，进行数据格式的重新定义，得到重新定义的数据；

所述数据上行单元：采用MQTT通信协议，所述唯一标识码作为MQTT通信协议的可变报头的内容，对重新定义的数据进行再次重新定义，得到新定义的报文，用于中心侧数据接收系统Flink服务识别配置文件，进行数据转译解析；

所述数据缓存单元：所述边缘侧采集模块采集到的数据上行传输失败后，进行数据包的存储。

在一些实施例中，所述唯一标识码为：

以厂家+设备类型为最小单位，赋予唯一标识码。

在一些实施例中，数据包的存储的方法包括：

数据包在所述边缘侧采集模块按照数据重组单元重新定义的数据格式采用文件数据包的方式进行存储；存储到边缘侧采集模块的数据定义为历史数据，历史数据上传应和实时数据使用不同的通道或者链接，用于保证历史数据补发时实时数据正常上传。

在一些实施例中，如图3所示，所述中心侧数据接收系统包括：MQTT服务、Flink服务、influxDB数据服务和配置服务；

所述MQTT服务：用于接收来自所述边缘侧采集模块的网络连接，并处理其请求，同时将边缘侧采集模块发布的消息转发至其他订阅者，即Flink服务和配置服务；MQTT服务接收来自所述配置服务的命令信息，即固件信息、唯一标识码、配置参数，并将所述命令信息转发给边缘侧采集模块；

所述Flink服务：与MQTT服务和配置服务相连接，其订阅边缘侧采集模块的上行数据信息，获取上行数据信息后，依据配置服务中的唯一标识码进行设备配置文件和测点配置文件的匹配后，进行数据转译解析，形成每个边缘侧采集模块ID、设备、测点、标识符等以及它们的每个数据项之间的对应关系，并将转译后的数据信息提供给influxDB数据服务进行数据存储；

所述influxDB数据服务：用于存储Flink服务转译后的数据信息；

所述配置服务：与MQTT服务双向连接，通过MQTT服务实现与边缘侧采集模块之间的信息交互。

在一些实施例中，所述配置服务包括：固件信息维护、设备配置信息维护、测点配置信息维护和唯一标识码维护；

所述固件信息维护：固件信息包含协议及其驱动固件，边缘侧采集模块的其他驱动；将边缘侧采集模块固件所需要的协议版本和驱动在配置服务中进行维护，并通过MQTT服务下发到指定的边缘侧采集模块，完成模块的固件升级；

所述设备配置信息维护：设备配置信息包含设备编号、设备类型编码、设备上传ID、设备协议地址、IP、端口和对应的测点配置文件名，所述设备配置信息通过配置服务进行文件导入或录入；

所述测点配置信息维护：在modbus通信协议下，测点配置信息包含，功能码、寄存器地址、字长度、测点偏移量、测点类型、系数和测点名称；IEC104通信协议下，测点配置信息包含，类型标识、地址、测点类型、系数和测点名称；测点配置信息通过配置服务进行文件导入或录入。

所述唯一标识码维护：依据边缘侧采集模块中数据采集单元采集到边缘侧设备协议所决定的，即以厂家+设备类型为最小单位，赋予唯一标识码；中心侧数据接收系统唯一标识码取决于所采集的终端设备的“终端设备厂家+设备类型”的数量，而非设备数量。通过唯一标识码，可实现中心侧Flink服务的数据转译功能的程序和配置文件的匹配。

在一些实施例中，MQTT数据链路：

边缘侧采集装置与中心侧数据接收系统的MQTT服务维持MQTT长连接通信；

边缘侧采集装置的接口为发布和订阅接口；中心侧数据接收系统的MQTT服务对应的接口为发布和订阅接口；

通过发布和订阅接口维护的消息类型包含：边缘侧采集模块注册与登录、心跳数据、业务数据、遗愿消息。

综上，本发明各个方面的技术方案与现有技术相比具有如下优点：通过云边协同的方式，标准化边缘侧采集模块，通过中心侧数据接收系统的配置服务，实现边端采集的标准化。

本发明第二方面公开了一种电子设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时，实现本发明公开第一方面中任一项的一种分布式光伏场站数据采集方法中的步骤。

图4为根据本发明实施例的一种电子设备的结构图，如图4所示，电子设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该电子设备的处理器用于提供计算和控制能力。该电子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。该电子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、运营商网络、近场通信(NFC)或其他技术实现。该电子设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该电子设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是电子设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本领域技术人员可以理解，图4中示出的结构，仅仅是与本公开的技术方案相关的部分的结构图，并不构成对本申请方案所应用于其上的电子设备的限定，具体的电子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。

本发明第三方面公开了一种存储介质，具体涉及计算机的可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现本发明公开第一方面中任一项的一种分布式光伏场站数据采集方法中的步骤中的步骤。

请注意，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发明专利范围的限制。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，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种分布式光伏场站数据采集系统，其特征在于，所述系统包括：边缘侧采集模块、中心侧数据接收系统、MQTT数据链路和终端设备；

所述终端设备与所述边缘侧采集模块连接，所述边缘侧采集模块通过所述MQTT数据链路与所述中心侧数据接收系统连接；

所述边缘侧采集模块为数据采集设备，采集所述终端设备的数据，并对采集的数据进行处理，再将处理后的数据发送给所述中心侧数据接收系统；

所述中心侧数据接收系统将所述边缘侧采集模块发送的数据进行数据转译解析，再将转译解析的数据存储；

所述MQTT数据链路用于所述中心侧数据接收系统与所述边缘侧采集模块之间以消息订阅和发布模式进行信息交互的通路；

所述边缘侧采集模块包括：数据采集单元、数据重组单元、数据上行单元和数据缓存单元；

所述数据采集单元：通过modbus协议采集数据时，总线上作为master端，主动发起数据查询指令并等待设备响应，多个所述终端设备接入时采用轮询方式采集数据；通过IEC104协议采集数据时，所述数据采集单元作为主站主动发起连接，获取数据，当从站有多个时，主站接收完整数据后主动断开连接，并接入下一个从站；

所述数据重组单元：中心侧数据接收系统通过MQTT服务下发给所述边缘侧采集模块唯一标识码；所述数据重组单元参照设备配置文件，将唯一标识码作为数据报文的指定标识位，进行数据格式的重新定义，得到重新定义的数据；

所述数据上行单元：采用MQTT通信协议，所述唯一标识码作为MQTT通信协议的可变报头的内容，对重新定义的数据进行再次重新定义，得到新定义的报文，用于中心侧数据接收系统Flink服务识别配置文件，进行数据转译解析；

所述数据缓存单元：所述边缘侧采集模块采集到的数据上行传输失败后，进行数据包的存储。

2.根据权利要求1所述的一种分布式光伏场站数据采集系统，其特征在于，所述唯一标识码为：

以终端设备厂家+设备类型为最小单位，赋予唯一标识码。

3.根据权利要求1所述的一种分布式光伏场站数据采集系统，其特征在于，所述数据包的存储的方法包括：

数据包在所述边缘侧采集模块按照数据重组单元重新定义的数据格式采用文件数据包的方式进行存储；存储到边缘侧采集模块的数据定义为历史数据，历史数据上传应和实时数据使用不同的通道或者链接。

4.根据权利要求1所述的一种分布式光伏场站数据采集系统，其特征在于，所述边缘侧采集模块还包括：固件升级单元和配置单元；

固件升级单元：边缘侧采集模块的固件升级及配置单元内置无线通信功能，上电网络接通后，与所述中心侧数据接收系统进行通信，上报边缘侧采集模块的ID；所述中心侧数据接收系统对所述边缘侧采集模块的固件进行读取，并根据中心侧数据接收系统配置服务中的固件信息维护信息判断是否需要升级，如需升级，进行固件下发到所述固件升级单元，所述边缘侧采集模块进行固件升级；

配置单元：配置内以文件形式通过所述中心侧数据接收系统的MQTT服务下发到所述配置单元；所述配置内容包含设备配置和测点配置文件。

5.根据权利要求4所述的一种分布式光伏场站数据采集系统，其特征在于，所述数据采集单元首先读取设备配置文件，并根据配置文件中的下行设备通讯协议和测点设置格式找到相应的测点配置文件，根据测点配置，向下行设备获取实时数据。

6.根据权利要求1所述的一种分布式光伏场站数据采集系统，其特征在于，所述中心侧数据接收系统包括：MQTT服务、Flink服务、influxDB数据服务和配置服务；

所述MQTT服务：用于接收来自所述边缘侧采集模块的网络连接，并处理其请求，同时将边缘侧采集模块发布的消息转发至其他订阅者，即Flink服务和配置服务；MQTT服务接收来自所述配置服务的命令信息，即固件信息、唯一标识码和配置参数，并将所述命令信息转发给边缘侧采集模块；

所述Flink服务：为实时数据流式处理服务，与MQTT服务和配置服务相连接，其消费MQTT服务所接受的边缘侧采集模块的上行数据信息，获取上行数据信息后，依据配置服务中的唯一标识码进行设备配置文件和测点配置文件的匹配后，进行数据转译解析，并将转译解析后的数据信息提供给influxDB数据服务进行数据存储；

所述influxDB数据服务：用于存储所述Flink服务转译解析后的数据信息；

所述配置服务：与MQTT服务双向连接，通过MQTT服务实现与边缘侧采集模块之间的信息交互。

7.根据权利要求6所述的一种分布式光伏场站数据采集系统，其特征在于，所述配置服务包括：固件信息维护、设备配置信息维护、测点配置信息维护和唯一标识码维护；

所述固件信息维护：固件信息包含协议及其驱动固件，边缘侧采集模块的其他驱动；将边缘侧采集模块固件所需要的协议版本和驱动在配置服务中进行维护；

所述设备配置信息维护：设备配置信息包含设备编号、设备类型编码、设备上传ID、设备协议地址、IP、端口和对应的测点配置文件名，所述设备配置信息通过配置服务进行文件导入或录入；

所述测点配置信息维护：在modbus通信协议下，测点配置信息包含功能码、寄存器地址、字长度、测点偏移量、测点类型、系数和测点名称；IEC104通信协议下，测点配置信息包含类型标识、地址、测点类型、系数和测点名称；测点配置信息通过配置服务进行文件导入或录入；

所述唯一标识码维护：依据边缘侧采集模块中数据采集单元采集到边缘侧设备协议所决定的，即以厂家+设备类型为最小单位，赋予唯一标识码。

8.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，该计算机程序被所述处理器执行时，执行如权利要求1至7任意一项所述的一种分布式光伏场站数据采集系统中的方法。

9.一种存储介质，其特征在于，该存储介质存储的计算机程序，能够被一个或多个处理器执行，能够用来实现如权利要求1至7中任一项所述的一种分布式光伏场站数据采集系统中的方法。