CN116032974A

CN116032974A - 分布式边缘系统数据采集方法及子系统

Info

Publication number: CN116032974A
Application number: CN202310119098.1A
Authority: CN
Inventors: 刘同新; 杨志耕; 曹开; 米建强; 赵莎莎; 王文彬
Original assignee: Yi Dian Beijing Technology Co ltd
Current assignee: Yi Dian Beijing Technology Co ltd
Priority date: 2023-02-15
Filing date: 2023-02-15
Publication date: 2023-04-28
Anticipated expiration: 2043-02-15
Also published as: CN116032974B

Abstract

本说明书实施例提供了一种分布式边缘系统数据采集方法及子系统，其中，系统包括：指标分类模块，用于将仪表采集的指标按照类别进行分组，并将分类后的指标组保存在指标池；指标分级模块，与所述指标分类模块连接，用于将所述指标池中的指标组进行优先级的划分；指标调度模块，与所述指标分级模块连接，用于根据指标的优先级，以预定采集时间间隔和预定轮询次数通过召测命令对相应的指标进行采集。

Description

分布式边缘系统数据采集方法及子系统

技术领域

本文件涉及计算机技术领域，尤其涉及一种分布式边缘系统数据采集方法及子系统。

背景技术

当前边缘采集系统串口采集大多数采用简单轮询的方式，每个设备需要多次采集才能采集到所需数据、调度机制不合理，并无根据用户的需要保证重要数据的实时性、单设备频繁采集容易导致设备不响应等问题、容易受设备突发异常影响导致整体实时性的下降;同时串口采集方式不慎高效，耗时较长。

具体地，在现有技术中，轮询采集方式之前先说下规约，当前大多采集设备的规约都是问答式，由于需要的指标点号大多是不连续的，也就是说不能通过1条命令把所有需要的数据都采集上来，通常情况下都至少需要3-4条命令，如果通信质量差时，没有回答是需要等待的，同时两个下发的命令之间需要一定的间隔时间；边缘侧网关有2-6个串口，每个串口下有5-20台设备不等，所以传统轮询问答的方式每个串口下设备问答一轮儿需要将近30秒。

例如，某网关串口需要采集20台某仪表，此仪表有10个遥信量，30个遥测量。同时需要采集的遥信量的地址并不连续，遥测量的地址也不连续。一般采集系统遥信量假设需要3次采集，遥测量需要6次采集。一个设备完整采集需要9次串口采集，此串口下所有仪表的采集总需要180次串口采集。假设每次串口采集需要耗时80毫秒，系统数据的实时性只能达到14.4秒。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分布式边缘系统数据采集方法及子系统，旨在解决现有技术中的上述问题。

本发明提供一种分布式边缘系统数据采集子系统，通过多个串口分别与多组仪表连接，所述系统具体包括：

指标分类模块，用于将仪表采集的指标按照类别进行分组，并将分类后的指标组保存在指标池；

指标分级模块，与所述指标分类模块连接，用于将所述指标池中的指标组进行优先级的划分；

指标调度模块，与所述指标分级模块连接，用于根据指标的优先级，以预定采集时间间隔和预定轮询次数通过召测命令对相应的指标进行采集。

本发明提供一种分布式边缘系统数据采集方法，用于上述分布式边缘系统数据采集子系统，所述方法具体包括：

将仪表采集的指标按照类别进行分组，并将分类后的指标组保存在指标池；

将所述指标池中的指标组进行优先级的划分；

根据指标的优先级，以预定采集时间间隔和预定轮询次数通过召测命令对相应的指标进行采集。

采用本发明实施例，能够解决边缘网关串口数据采集实时性差的问题，通过采集系统功能实现边缘侧数据采集性能的优化，包括采集命令优化和串口优化，使得采集性能远高于传统轮询方式，使边缘网关串口数据采集速度大大提高约90%。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的分布式边缘系统数据采集子系统的结构示意图；

图2是本发明实施例的分布式边缘系统数据采集子系统详细示意图；

图3是本发明实施例的分布式边缘系统数据采集方法的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书一个或多个实施例中的技术方案，下面将结合本说明书一个或多个实施例中的附图，对本说明书一个或多个实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书一个或多个实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本文件的保护范围。

系统实施例

根据本发明实施例，提供了一种分布式边缘系统数据采集子系统，该系统通过多个串口分别与多组仪表连接，在本发明实施例中，所述串口为RS485串口。图1是本发明实施例的分布式边缘系统数据采集子系统的示意图，如图1所示，根据本发明实施例的分布式边缘系统数据采集子系统具体包括：

指标分类模块10，用于将仪表采集的指标按照类别进行分组，并将分类后的指标组保存在指标池；所述分类后的指标组具体包括：

电压、电流、功率、功率因数、温度、湿度、谐波、电量、遥信以及保护信号。

例如，在本发明一个实施例中，可以包括：电压组、电流组、电量组、保护组、遥信组等；电压组里包含了A相电压、B相电压、C相电压、UAB线电压、UBC线电压、UCA线电压等。

指标分级模块12，与所述指标分类模块连接，用于将所述指标池中的指标组进行优先级的划分；所述指标分级模块12具体用于：

将所述指标池中的指标组的优先级划分为特级、一级、二级、三级以及四级，其中，特级享受优先调度，特级、一级、二级、三级以及四级的预定采集时间间隔依次递增，特级、一级、二级、三级以及四级的预定轮询次数依次递减，所述特级的指标组包括：遥信和保护信号，所述一级的指标组包括：电压、电流、功率一级功率因数，所述二级的指标组包括：温度和湿度，所述三级的指标包括：电量，所述四级的指标组包括：谐波。

指标调度模块14，与所述指标分级模块连接，用于根据指标的优先级，以预定采集时间间隔和预定轮询次数通过召测命令对相应的指标进行采集。

上述系统还可以进一步包括：

串口标记模块，与所述指标分级模块和所述指标调度模块连接，用于根据各串口下采集的设备数量和通信质量进行统计分析，并根据指标组的优先级标记指标组所在的串口；

所述指标调度模块14进一步用于：根据所述串口标记模块的统计分析结果和优先级标记进行串口资源占用的分配。异常预测模块，与所述指标调度模块连接，用于在多次指标调度不响应的情况下，对采集异常情况进行判断预测，判断采集异常情况为通信质量差还是通信中断，在通信中断的情况下，上报告警信息并放弃召测命令，在通信质量差的情况下，增加轮询次数和等待时间。

也就是说，在本发明实施例中，采集命令优化是根据指标等级、通信质量信息进行调度，加减采集命令的的下发数量和加速和降低采集频率。

本发明实施例采用了数据分级，即根据业务对时效性的要求，将数据分为不同的优先级、指标组合、调度优化、串口优化、异常预测的方法。可以大大减少需要的采集命令的数量，较好的避免故障设备对整体采集性能的性能，实现了优先级高的数据的实时性大大提高，同时对低优先级的数据保证合理的实时性。

以下结合附图，对本发明实施例的上述技术方案进行详细说明。

图2是本发明实施例的分布式边缘系统数据采集子系统的详细示意图，如图2所示，指标分级模块主要功能是定义各采集指标的采集优先等级，指标等级高的优先采集、等级低的次之。比如保护信号等级高、遥信等级次之、遥测低、电量最低。

指标分类模块主要功能是对指标进行分组，可对整组数据采集，能简化采集命令。

指标调度模块主要功能是在指标等级、指标分组、报文数量和通信质量等自动优化采集顺序及采集次数，保障数据采集的高效性。具体为根据规约报文的方式，修改采集命令构造机制，可以使得采集命令数量减少40%-80%，同时根据指标优先级的方式，实现了重要指标的高密度采集,从而提高实时性(假设有10个优先级，那个最高优先级的指标的实时性会是最低优先级指标实时性的10倍);通过优化调度方式，实现优先进行设备间轮询，同时保证同优先级采集命令执行机会均等。从而较好的避免了对单设备高频率采集才来的设备不响应问题;优化读串口数据模型，可大大减少串口读取的耗时，优化后耗时为之前的60%左右

串口标记模块主要功能是根据边缘网关各串口的采集设备数量、通信质量优化采集策略，对于有需要的串口多分配使用资源。

异常预测模块主要功能为通过采集命令监控机制，对于异常采集命令(可能是设备故障)，减少其采集次数，可大大减少设备异常对正常设备数据实时性的影响。

根据本发明实施例的技术方案，修改采集命令构造机制，可以使得采集命令数量减少40%-80%，同时根据指标优先级的方式，实现了重要指标的高密度采集,从而提高实时性(假设有10个优先级，那个最高优先级的指标的实时性会是最低优先级指标实时性的10倍);通过优化调度方式，实现优先进行设备间轮询，同时保证同优先级采集命令执行机会均等。从而较好的避免了对单设备高频率采集才来的设备不响应问题;设计采集命令监控机制，对于异常采集命令(可能是设备故障)，较少其采集次数，可大大较少设备异常对正常设备数据实时性的影响。优化读串口数据模型，可大大较少串口读取的耗时，优化后耗时为之前的60%左右。

本发明实施例采用了数据分级(根据业务对时效性的要求，将数据分为不同的优先级)、指标组合、调度优化、串口优化、异常预测的方法。可以大大减少需要的采集命令的数量，较好的避免故障设备对整体采集性能的性能，实现了优先级高的数据的实时性大大提高，同时对低优先级的数据保证合理的实时性。本发明实施例能够将数据采集时间大大提高，按20台设备测算采集时间约1s。

方法实施例

根据本发明实施例，提供了一种分布式边缘系统数据采集方法，用于上述系统实施例中的分布式边缘系统数据采集子系统，图3是本发明实施例的分布式边缘系统数据采集方法的流程图，如图3所示，根据本发明实施例的分布式边缘系统数据采集方法具体包括：

步骤301，将仪表采集的指标按照类别进行分组，并将分类后的指标组保存在指标池；所述分类后的指标组具体包括：电压、电流、功率、功率因数、温度、湿度、谐波、电量、遥信以及保护信号。

步骤302，将所述指标池中的指标组进行优先级的划分；具体包括：

步骤303，根据指标的优先级，以预定采集时间间隔和预定轮询次数通过召测命令对相应的指标进行采集。

上述方法进一步包括：

根据各串口下采集的设备数量和通信质量进行统计分析，并根据指标组的优先级标记指标组所在的串口；

根据所述串口标记模块的统计分析结果和优先级标记进行串口资源占用的分配；

在多次指标调度不响应的情况下，对采集异常情况进行判断预测，判断采集异常情况为通信质量差还是通信中断，在通信中断的情况下，上报告警信息并放弃召测命令，在通信质量差的情况下，增加轮询次数和等待时间。

发明实施例采用了数据分级(根据业务对时效性的要求，将数据分为不同的优先级)、指标组合、调度优化、串口优化、异常预测的方法。可以大大减少需要的采集命令的数量，较好的避免故障设备对整体采集性能的性能，实现了优先级高的数据的实时性大大提高，同时对低优先级的数据保证合理的实时性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种分布式边缘系统数据采集子系统，其特征在于，通过多个串口分别与多组仪表连接，所述分布式边缘系统数据采集子系统具体包括：

2.根据权利要求1所述的分布式边缘系统数据采集子系统，其特征在于，所述分布式边缘系统数据采集子系统进一步包括：

所述指标调度模块进一步用于：根据所述串口标记模块的统计分析结果和优先级标记进行串口资源占用的分配。

3.根据权利要求1所述的分布式边缘系统数据采集子系统，其特征在于，所述分布式边缘系统数据采集子系统进一步包括：

异常预测模块，与所述指标调度模块连接，用于在多次指标调度不响应的情况下，对采集异常情况进行判断预测，判断采集异常情况为通信质量差还是通信中断，在通信中断的情况下，上报告警信息并放弃召测命令，在通信质量差的情况下，增加轮询次数和等待时间。

4.根据权利要求1所述的分布式边缘系统数据采集子系统，其特征在于，所述串口为RS485串口。

5.根据权利要求1所述的分布式边缘系统数据采集子系统，其特征在于，所述分类后的指标组具体包括：

6.根据权利要求5所述的分布式边缘系统数据采集子系统，其特征在于，所述指标分级模块具体用于：

7.一种分布式边缘系统数据采集方法，其特征在于，用于权利要求1至6中任一项所述的分布式边缘系统数据采集子系统，所述方法具体包括：

将所述指标池中的指标组进行优先级的划分；

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，

所述分类后的指标组具体包括：电压、电流、功率、功率因数、温度、湿度、谐波、电量、遥信以及保护信号。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，将所述指标池中的指标进行优先级的划分具体包括：

将所述指标池中的指标组的优先级划分为特级、一级、二级、三级以及四级，其中，特级享受优先调度，特级、一级、二级、三级以及四级的预定采集时间间隔依次递增，特级、一级、二级、三级以及四级的预定轮询次数依次递减，所述特级的指标组包括：遥信和保护信号，所述一级的指标组包括：电压、电流、功率一级功率因数，所述二级的指标组包括：温度和湿度，所述三级的指标组包括：电量，所述四级的指标组包括：谐波。