CN114915667A - 一种用电信息采集终端中数据文件的存储方法 - Google Patents
一种用电信息采集终端中数据文件的存储方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用电信息采集终端中数据文件的存储方法,包括以下步骤:在程序中配置用电冻结数据处理函数;设置起始日冻结数据;根据起始日冻结数据和日冻结电能获取每日增量电能;通过还原函数进行解压以便于访问数据。上述技术方案通过记录电表运行首日0点采集到的电表日冻结电能数据作为起始日冻结数据,取当日0点采集到的电表数据为日冻结电能,与起始日冻结数据作差,记录差值作为每日增量电能,用每日增量电能替代总用电量以缩短记录数据字节数,实现无损压缩,大大节省存储空间,降低成本,降低故障率。
Description
技术领域
本发明涉及数据存储技术领域,尤其涉及一种用电信息采集终端中数据文件的存储方法。
背景技术
对于电表用户数据的采集与储存一般是先存储在RAM内存,然后生成数据文件,再存储到NAND FLASH,从而保证即使设备停电数据也不会丢失。但是在实际运行中,当存储到NAND FLASH中数据较多时,会频繁出现溢出,导致储存的数据文件出错,导致难以满足精确记录用电数据的需求,影响电力运行记录工作的准确性和效率。
有资料显示,现有的集中器日常运行需要采集并储存每块电表62日的日冻结有功电能数据(下面简称冻结电能)、12个月的月冻结数据、不少于31日每日96点曲线数据等电表数据。当集中器采集的电表数据量比较多时,往往出现NAND Flash容量不够用情况。
中国专利文献CN105491059A公开了一种“低压电力采集终端及电力数据通信方法”。包括:采集电路,被配置为:将来自主站的第一连接请求进行解析并识别其中的连接请求状态控制符;根据所述连接请求状态控制符生成数据格式描述符;根据生成的数据格式描述符来响应于该第一连接请求;在接收主站对上述响应的确定控制符后接收来自主站的电力采集请求,以建立基于第一通信协议链路的通信连接;向电表发送第二连接请求;连接采集电路的通信电路,被配置为:监听并从所述主站接收所述第一连接请求;以及向所述电表发送所述第二连接请求。上述技术方案采用常规手段对电力数据进行存储,对于采集终端存储压力大,且极易出现数据溢出导致的数据错误。
发明内容
本发明主要解决原有的技术方案对于采集终端存储压力大,且极易出现数据溢出导致的数据错误的技术问题,提供一种用电信息采集终端中数据文件的存储方法,通过记录电表运行首日0点电表冻结电能数据作为起始日冻结电能数据,电表运行后续采集当日0点的电表冻结电能数据,与起始日冻结电能数据作差,记录差值作为每日增量电能,用每日增量电能替代总用电电能以缩短记录数据字节数,实现无损压缩,大大节省存储空间,降低成本,降低故障率。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的:本发明包括以下步骤:
S1在程序中配置用电冻结电能数据处理函数;
S2设置起始日冻结电能数据;
S3根据起始日冻结电能数据和当日采集的冻结电能获取每日增量电能;
S4通过还原函数进行解压以便于访问数据。
集中器日常运行需要采集并储存大量电表用户数据,包括每块电表62日日冻结电能数据、12个月月冻结电能数据、不少于31日每日96点曲线电能数据等信息。按照常规做法,集中器把采集到的大量电表历史数据按照协议定义的数据类型(long64-unsigned类型8字节,double-long-unsigned类型4字节)保存在RAM内存,再生成数据文件,存储到NandFlash。本技术方案把保存在RAM内存中的变量数据生成数据文件时,通过下面一种压缩算法进行压缩,再存储到Nand Flash;当需要调用这些Nand Flash中数据文件时,通过解压缩算法无损解压缩,并调用数据。通过压缩算法后,常规电表4个字节冻结电能,可以以每日增量电能△_d 2个字节存储;高精度电表8个字节冻结电能,可以以增量电能△_d 3个字节存储。这样,通过压缩算法后储存的冻结电能数据字节数为原协议字节数一半不到,相当于Nand Flash存储容量扩大了1倍多。同时压缩打包后数据文件变小,减少了写Nand Flash页次数,延长了Nand Flash使用寿命。
作为优选,所述的步骤S1中用电冻结电能数据处理函数包括当天累计增量电能△_d=sub(rec_daybuf,Ey_m)、每日增量电能计算函数△_d=△_d-△_(d-1)-…△_02和还原函数add(Ey_m,△_d,△_(d-1),…,△_02),其中,rec_daybuf为当日采集的冻结电能,即当日0点的电表冻结电能,Ey_m为起始日冻结电能数据,即当月首日0点的电表冻结电能。存储冻结电能Ey_m,同时记录日冻结时标t(y,m,d),其中y-年,m-月,d-日。当第二日采集到冻结电能rec_daybuf,计算并存储当日增量电能△_d=rec_daybuf-Ey_m(d-代表冻结时标的日,d=2……31),同时记录日冻结时标t(y,m,d),其中y-冻结时标的年,m-冻结时标的月,d-冻结时标的日。当第三日及以后的每日冻结电能采集,计算并存储每日增量电能△_d=△_d-△_(d-1)-…△_02。存储每日增量电能△_d实现常规电表4个字节冻结电能,可以以每日增量电能△_d 2个字节存储;高精度电表8个字节冻结电能,可以以增量电能△_d 3个字节存储;还原函数add(Ey_m,△_d,△_(d-1),…,△_02)实现访问数据时的还原,便于调用。
作为优选,所述的步骤S2设置起始日冻结电能数据首先启动压缩算法,电表采集的冻结电能数据进入压缩算法模块,查看日冻结时标中d是否等于1,若d=1,则存储冻结电能数据到对应电表地址数据文件并存储电能为Ey_m,记录冻结时标t(y,m,d),i=0,设置标志flag_m=1,表示起始日冻结电能数据Ey_m存在。
作为优选,若d不等于1,判断flag_m是否等于1,若flag_m=0,则存储冻结电能数据到对应电表地址数据文件并存储电能为Ey_m,设置标志flag_m=1。
作为优选,所述的步骤S3具体包括,若d不等于1且flag_m=1,则调用每日增量电能计算函数△_d=△_d-△_(d-1)-…△_02,计算每日增量电能△_d=△_d-△_(d-1)-…△_02,存储增量电能数据到对应电表地址数据文件并存储电能为△_d,记录冻结时标t(y,m,d),i=i+1,设置标志ys_d=1,表示每日增量电能△_d存在。
作为优选,所述的步骤S4具体包括通过还原函数获取第n天用电冻结电能数据:
S4.1取用NAND FLASH中起始日冻结电能数据Ey_m及每日增量电能△_d;
S4.2运行还原函数add(Ey_m,△_d,△_(d-1),…,△_02);
S4.3还原得到起始日后第n天的冻结电能。
本发明的有益效果是:通过记录存储电表运行每月首日采集到的电表冻结电能作为起始日冻结电能数据,第二日及以后取当日采集到的电表数据为冻结电能,与起始日冻结电能数据作差,记录差值作为每日增量电能,用每日增量电能替代采集的冻结电能存储以减少记录数据字节数,实现无损压缩,大大节省存储空间,降低成本,降低故障率。
附图说明
图1是本发明的一种流程图。
图2是本发明的一种用电信息采集访问流程图。
图3是本发明的一种压缩流程图。
具体实施方式
下面通过实施例,并结合附图,对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例:本实施例的一种用电信息采集终端中数据文件的存储方法,如图1所示,包括以下步骤:
在程序中配置一个数值相减函数sub(rec_daybuf,Ey_m),rec_daybuf为当日采集到的电表冻结电能,函数实现采集冻结电能rec_daybuf与保存的冻结电能Ey_m相减。得到当天累计增量电能△_d=rec_daybuf-Ey_m,同时记录日冻结时标t(y,m,d),其中y-年,m-月,d-日。
第一步,启动压缩算法,某块电表采集的冻结电能数据进入压缩算法模块,当采集到的冻结电能小于等于0xFFFF(高精度电能小于等于0xFFFFFF)时,查看日冻结时标中日d是否是1日,若是1日,则存储该2字节(高精度3字节)冻结电能数据到对应电表地址数据文件并存储电能为Ey_m,记录冻结时标t(y,m,d),i=0(i=0~61,对应62日),设置标志flag_m=1;
第二步,查看日冻结时标中日d是否是1日,若不是1日,则判断是否flag_m=1,若flag_m=0,则存储该2字节(高精度3字节)冻结电能数据到对应电表地址数据文件并存储电能为Ey_m,记录冻结时标t(y,m,d),i=0,设置标志flag_m=1;
第三步,查看日冻结时标中日d是否是1日,若不是1日,且flag_m=1,则调用函数sub(rec_daybuf,Ey_m),计算增量电能△_d=rec_daybuf-Ey_m。再判断是否压缩标志ys_d=1,若标志ys_d=0,再直接判断增量电能△_d是否小于等于0xFFFF(高精度电能小于等于0xFFFFFF),若小于等于,则存储该2字节(高精度3字节)增量电能数据到对应电表地址数据文件并存储电能为△_d,记录冻结时标t(y,m,d),i=i+1,设置标志ys_d=1;
第四步,若flag_m=1,计算增量电能△_d=rec_daybuf-Ey_m。判断是否压缩标志标志ys_d=1,若标志ys_d=1,则计算每日增量电能△_d=△_d-△_(d-1)-…△_02,再判断每日增量电能△_d是否小于等于0xFFFF(高精度电能小于等于0xFFFFFF),若小于等于,则存储该2字节(高精度3字节)增量电能数据到对应电表地址数据文件并存储电能为△_d,记录冻结时标t(y,m,d),i=i+1,设置标志ys_d=1;
第五步。若增量电能△_d大于0xFFFF,则存储该3字节(高精度3字节)增量电能数据到对应电表地址数据文件并存储电能为△_d,记录t(y,m,d),i=i+1,设置标志ys_d=1;
第六步,当某块电表采集到的冻结电能大于0xFFFF(高精度电能大于0xFFFFFF),小于等于0xFFFFFF(高精度电能小于等于0xFFFFFFFF)时,查看日冻结时标中日d是否是1日或者是否flag_m=0,若是,则存储该3字节(高精度4字节)冻结电能数据到对应电表地址数据文件并存储电能为Ey_m,记录冻结时标t(y,m,d),i=i+1,设置标志flag_m=1。
第七步,查看日冻结时标中日d是否是1日或者是否flag_m=0,若不是,则重复上面第三步、第四步、第五步。
第八步,当某块电表采集到的冻结电能大于0xFFFFFF(高精度电能大于0xFFFFFFFF),小于等于0xFFFFFFFF(高精度电能小于等于0xFFFFFFFFFF)时,查看日冻结时标中日d是否是1日或者是否flag_m=0,若是,则存储该4字节(高精度5字节)冻结电能数据到对应电表地址数据文件并存储电能为Ey_m,记录冻结时标t(y,m,d),i=i+1,设置标志flag_m=1。
第九步,查看日冻结时标中日d是否是1日或者是否flag_m=0,若不是,则重复上面第三步、第四步、第五步。
第十步,当某块电表采集到的冻结电能大于0xFFFFFFFF(高精度电能大于0xFFFFFFFFFF)时,上报电表故障(电表电能量异常)。
第十一步,当i=62时,在i=1的冻结电能记录单元,计算并存储冻结电能Ey_m=Ey_m+△_d,使该记录单元压缩标志ys_d=0。同时删除存储的i=0的冻结电能记录单元,同步存储的冻结电能记录单元中i=i-1,从而保证储存近62日冻结电能记录单元。
由以上步骤可以看出,常规电表4个字节冻结电能,通过压缩算法可以以增量电能△_d 2个字节存储;高精度电表8个字节冻结电能,通过压缩算法可以以增量电能△_d 3个字节存储。
如图2所示,通过流程可以实现:压缩算法开启后,某电表地址第一次进入压缩算法模块的采集冻结电能会被存储为Ey_m(y-代表冻结时标的年份,m-代表冻结时标的月份,m=1……12),每一个月的1日的冻结电能也会被存储为Ey_m。这个Ey_m作为该月的起始冻结电能,第二日增量电能存储为△_d(d-代表冻结时标的日,d=2……31)。当第三日及以后的每日冻结电能采集,计算并存储每日增量电能△_d=△_d-△_(d-1)-…△_02。比如,2021年3月15日启用压缩算法模块,某块电表存储的冻结电能就是E2021_3,第三天3月17日储存的增量电能就是△_17,表示当月17号0点之前用电增量,即16号用电增量;当4月1日时,存储的冻结电能就是E2021_4,第五天4月5日储存的电能增量就是△_05,表示当月5号0点之前用电增量,即4号用电增量。
如图3所示,当需要调用存储在Nand Flash中某电表某日冻结电能数据时,先查询该电表地址,找到该电表冻结电能数据单元,再以该日冻结数据冻结时标t(y,m,d)与存储数据单元日冻结时标比对,找到该日冻结时标冻结电能数据记录;再判断该数据压缩标志ys_d,若无效,则直接取用冻结电能数据Ey_m,根据电表协议转换为协议数据类型;若ys_d=1,则取出对应时间的冻结电能数据(Ey_m,△_d,△_(d-1),…,△_02),调用加法函数add(Ey_m,△_d,△_(d-1),…,△_02)还原该日冻结电能数据。再根据电表协议转换为协议数据类型。
96点曲线冻结电能数据压缩与解压缩处理与日冻结电能数据一样。因为,曲线冻结电能数据需要采集电表用户冻结的每15分钟周期的正、反向有功电能冻结数据;用户每15分钟周期用电的正、反有功电能冻结数据都是在上一个15分钟周期曲线冻结电能数据基础上的累加。
月有功电能冻结电能数据压缩与解压缩处理与日冻结电能数据一样。因为,月有功电能冻结数据是采集电表用户冻结的每月周期的正、反向有功电能冻结数据;用户每月周期用电的正、反有功电能冻结数据都是在上一月周期的月冻结电能数据基础上的累加。
或者,月有功电能冻结数据根据该电表设置的月结算日直接取用该结算日日期保存的日冻结电能数据,不用再开销存储空间。比如,若月结算日为每月15日,则每月15日的日冻结电能数据同时也是该月的月冻结电能数据。
国家电网公司企业标准2017年新的《Q/GDW 11778-2017面向对象的用电信息数据交换协议》(下面通称698协议)规定:高精度电表有功电能数据采用long64-unsigned类型64位,占用8个字节,表达电能范围:0.0001度~99999999.9999度。非高精度电表(常规电表)有功电能数据采用Double-long-unsigned类型占用4个字节,表达电能范围:0.01~999999.99。
目前国内居民用户阶梯电价规定:最高档第三档电量为每户每月601度及以上的用电量,其电价每度加价0.30元。这里最大取每月601度的10倍电量,即每月6010度,折算每日用电量6010度/28天,约214度/天,常规电表214.00度,用16进制表示为0x5398;2个字节;高精度电表214.0000度,用16进制表示为0x20A760,3个字节。因此,常规电表每日增量电能△_d可用2个字节0xFFFF,对应十进制655.35度;高精度电表每日增量电能△_d可用3个字节0xFFFFFF,对应十进制1677.7215度。
常规电表电能3个字节0xFFFFFF,对应十进制167772.15度;高精度电表4个字节0xFFFFFFFF,对应十进制429496.7295度。所以,即使有大的用电用户,每日增量电能△_d大于了655.35度,也不可能超过1677.7215度,更不可能超过167772.15度,即,对于特殊的大用电用户,每日增量电能△_d是不会超过常规电表3个字节(高精度电表3个字节)的。
另外,0xFFFFFFFF(4字节)转换成十进制为42949672.95度,高精度电表0xFFFFFFFFFF(5字节)转换成十进制为109951162.7775度,度数更大。电网公司电表的使用寿命一般为10年,10年后更换新电表。我们计算一下,42949672.95度/10年*365天≈11767.03度/天,目前为止,正常用电,还没有居民用户每天用电达到11767度的。所以,目前现场没有哪一块电表度数能到42949672.95度。如果电表电能大于这个度数,肯定是电表故障(电能量异常)了。
由此可知,常规电表2个字节(高精度电表3个字节)作为表达每日电能增量△_d是基本满足需求的。
集中器程序在对采集到的电表电能数据会有一些电能异常判断的处理,比如电表停走,示度下降,电表飞走等。这些电能量异常,集中器另有程序模块进行判别并告警、上报。这里讨论的是电能量正常情况下的数据压缩处理。
上面数据处理方法就是把需要保存在NAND Flash的冻结电能数据用电能增量方式进行了无损压缩与解压缩,通过压缩算法后储存的冻结电能数据字节数为按照原协议字节数一半不到,相当于Nand Flash存储容量扩大了1倍多。同时压缩打包后数据文件变小,减少了写Nand Flash页次数,延长了Nand Flash使用寿命。尽管压缩与解压缩会消耗一些CPU资源和一点时间,但程序运行中的这点资源消耗和时间消耗还是可以忽略不计的。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了用电冻结电能数据处理函数、用电电能增量等术语,但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质;把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (6)
1.一种用电信息采集终端中数据文件的存储方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1在程序中配置用电冻结数据处理函数;
S2设置起始日冻结数据;
S3根据起始日冻结数据和日冻结电能获取每日增量电能;
S4通过还原函数进行解压以便于访问数据。
2.根据权利要求1所述的一种用电信息采集终端中数据文件的存储方法,其特征在于,所述步骤S1中用电冻结数据处理函数包括每日增量计算函数△_d=△_d-△_(d-1)-…△_02和还原函数add(Ey_m,△_d,△_(d-1),…,△_02),其中,rec_daybuf为日冻结电能,即当日0点采集到的电表数据,Ey_m为起始日冻结数据,即当月首日0点采集到的电表日冻结电能,每日增量电能△_d=△_d-△_(d-1)-…△_02,同时记录日冻结时标t(y,m,d),其中y-年,m-月,d-日。
3.根据权利要求2所述的一种用电信息采集终端中数据文件的存储方法,其特征在于,所述步骤S2设置起始日冻结数据首先启动压缩算法,电表采集的电能数据进入压缩算法模块,查看日冻结时标中d是否等于1,若d=1,则存储电能数据到对应电表地址数据文件并存储电能为Ey_m,记录冻结时标t(y,m,d),设置标志flag_m=1,表示起始日冻结数据Ey_m存在。
4.根据权利要求3所述的一种用电信息采集终端中数据文件的存储方法,其特征在于,若d不等于1,判断flag_m是否等于1,若flag_m=0,则存储电能数据到对应电表地址数据文件并存储电能为Ey_m,设置标志flag_m=1。
5.根据权利要求1所述的一种用电信息采集终端中数据文件的存储方法,其特征在于,所述步骤S3具体包括,若d不等于1且flag_m=1,则调用每日增量计算函数△_d=△_d-△_(d-1)-…△_02,计算每日增量电能△_d=△_d-△_(d-1)-…△_02,记录冻结时标t(y,m,d),设置标志ys_d=1,表示每日增量电能△_d存在。
6.根据权利要求2或5所述的一种用电信息采集终端中数据文件的存储方法,其特征在于,所述步骤S4具体包括通过还原函数获取第n天用电冻结数据:
S4.1取用NAND FLASH中起始日冻结数据Ey_m及每日增量电能△_d;
S4.2运行还原函数add(Ey_m,△_d,△_(d-1),…,△_02);
S4.3还原得到起始日后第n天的日冻结电能。
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CN202210368655.9A CN114915667A (zh) | 2022-04-08 | 2022-04-08 | 一种用电信息采集终端中数据文件的存储方法 |
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WO2020053846A2 (en) * | 2019-11-22 | 2020-03-19 | Symbiosis International (Deemed University) | A system and method for analysis of smart meter data |
CN111143239A (zh) * | 2019-12-27 | 2020-05-12 | 广东电科院能源技术有限责任公司 | 一种智能电表的冻结电量数据压缩存储方法和解压方法 |
CN112732810A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-04-30 | 青岛海尔科技有限公司 | 数据发送系统及方法、装置、存储介质、电子装置 |
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