CN209168182U - 一种基于国产操作系统的电能计量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于国产操作系统的电能计量系统。该基于国产操作系统的电能计量系统包括表计层、采集层、网络层和主站层，所述表计层通过通信接口与所述采集层连接，所述采集层通过所述网络层与所述采集任务的分配系统通信连接。本实用新型的技术方案解决了由于操作系统原因造成信息泄露的问题，避免出现信息安全隐患，提高了系统的安全等级。

Description

一种基于国产操作系统的电能计量系统

技术领域

本实用新型实施例涉及数据业务技术领域，尤其涉及一种基于国产操作系统的电能计量系统。

背景技术

电能计量系统实现了电厂及变电站数据的自动采集、计算统计、深入分析和预测，为电力公司的生产、决策提供了重要的数据支撑，在电力企业与电厂、上下级供电公司的计量管理、电量结算和自动化管理过程中发挥了重要的作用，为电力企业不断的提升自己的管理和技术水平，电能量数据作为支持市场决策的重要依据。

电力企业采集的数据涵盖了各类发电厂、各行业用户。现有的采集通信系统一般基于外国产服务器、外国产操作系统、外国产关系型数据库，这种应用情况轻微的影响是企业的应用系统受限制于外国操作系统及公司的相关标准规范，严重则导致电力企业电量数据发生泄漏，系统遭受攻击，给企业带来不可估量的损失。随着电能量计量管理工作的变化，这种应用系统已经不满足电力企业、电力行业对于关系到民生的能源领域信息系统的安全防护要求。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提出一种基于国产操作系统的电能计量系统，以解决由于操作系统原因造成信息泄露的问题，避免出现信息安全隐患，提高系统的安全等级。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型实施例还提供了一种基于国产操作系统的电能计量系统，包括表计层、采集层、网络层和主站层，所述表计层通过通信接口与所述采集层连接，所述采集层通过所述网络层与所述采集任务的分配系统通信连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的技术方案基于国产操作系统运行电能计量系统，使得企业的电能计量系统不受外国操作系统及公司的相关标准规范的限制，可避免电力企业电量数据发生泄漏，解决了由于操作系统原因造成信息泄露的问题，避免出现信息安全隐患，提高了系统的安全等级。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本实用新型的示例性实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本实用新型的上述及其他特征和优点，附图中：

图1是本实用新型实施例提供的基于国产操作系统的电能计量系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的采集任务的分配系统的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的采集任务的分配系统所执行的采集任务的分配方法的流程图；

图4是本实用新型实施例提供的采集任务的分配系统所执行的另一种采集任务的分配方法的流程图；

图5是本实用新型实施例提供的采集任务的分配系统所配置的采集任务的分配装置的结构框图；

图6是本实用新型实施例提供的采集任务的分配系统所配置的另一种采集任务的分配装置的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

图1是本实用新型实施例还提供的一种基于国产操作系统的电能计量系统，如图1所示，该基于国产操作系统的电能计量系统包括表计层10、采集层20、网络层30和主站层40，主站层40包括上述任一实施例的采集任务的分配系统1，表计层10通过通信接口(如RS485通信接口)与采集层20连接，采集层20通过网络层30与采集任务的分配系统1通信连接。

本实用新型实施例所提供的基于国产操作系统的电能计量系统，可基于国产操作系统运行电能计量系统，使得企业的电能计量系统不受外国操作系统及公司的相关标准规范的限制，可避免电力企业电量数据发生泄漏，解决了由于操作系统原因造成信息泄露的问题，避免出现信息安全隐患，提高了系统的安全等级。

可选的，参考图1，表计层10包括多个电能计量设备11(如电能表或仪表)，采集层20包括多个采集器3，网络层30包括光纤线缆、交换机、路由器和电话线路等，主站层40包括采集服务器43、数据库服务器41和WEB服务器42；电能计量设备11通过RS485通信接口与对应的采集器3连接，采集器3通过网络层30与采集服务器43中对应的采集服务器通信连接，采集服务器43分别与数据库服务器41以及WEB服务器42连接。

具体的，表计层10主要包括具有通信接口的电能表或仪表等电能计量设备11。配置为完成电能生产或消耗的计量及本地设备的存储显示，能够与采集层20设备通信，数据被采集层20中的采集器3抄读。

采集层20主要包括采集器3。采集器3配置电能表通信规约，下行与表计层的电能表或仪表等电能计量设备11通信，完成电能表数据的采集，将数据存储在采集器3中。上行与主站层40部署在采集服务器的采集程序通信，将数据上送给主站层40，完成数据由现场到主站层40的传送。

网络层30主要包括光纤线缆、交换机、路由器、电话线路和程控交换机等设备，主要功能是为采集层20与主站层40通信提供通信通道。

主站层40主要包括数据库服务器41、采集服务器43、WEB服务器42、交换机、路由器和防火墙等硬件设备组成。主站层运行电能计量系统，电能计量系统基于国产操作系统，主要功能包括：

1)、数据采集：采集服务器43与采集器3进行通信，完成电能表数据的采集。

2)、数据存储：数据库服务器41将数据存储在数据库中。

3)、电量计算：WEB服务器42根据电表倍率等档案信息，自动计算电能表电量；再根据电能表的关系，分地区、分电压等级进行分类统计电量。

4)、损耗统计：WEB服务器42根据电力系统内各种逻辑关系、损耗关系，根据变压器、母线、线路、区域、电压等级等类别进行损耗计算，得出损耗电量及损耗率。

5)、事件告警：WEB服务器42对电量突变、损耗超标、采集器时间超差等异常信息，以发送短信、屏幕闪烁和声音提示等形式告警。

可选的，基于上述实施例，在本实用新型的另一实施例中，图2是本实用新型实施例提供的采集任务的分配系统的结构示意图。上述主站层40包括多个采集服务器43，主站层40包括采集任务的分配系统，如图2所示，该采集任务的分配系统包括采集服务器集群1，采集服务器集群1包括上述多个采集服务器43，采集服务器集群1具体包括主采集服务器11和至少一个从采集服务器12，主采集服务器11和至少一个从采集服务器12通过网络相互通信。

其中，主采集服务器11用于：向至少一个从采集服务器12发送启动指令，并接收至少一个从采集服务器12返回的启动应答；根据启动应答生成第一采集任务；向采集服务器集群1中启动的采集服务器分配第一采集任务；

从采集服务器12用于：在接收到启动指令时启动运行，并返回启动应答；根据第一采集任务确定所分配的采集器，并对所分配的采集器进行数据采集。

本实施例中，采集服务器集群1包括至少两个采集服务器，在采集服务器集群1开始工作时，其中一个采集服务器被命令启动并作为主采集服务器11，即该主采集服务器可以为采集服务器集群1中的任一采集服务器，而采集服务器集群1中的其他采集服务器为从采集服务器12。因此，上述采集服务器集群1中的任一采集服务器都同时配置有主采集服务器11和从采集服务器12的功能。由此，在开始启动采集服务器集群1时，若选择启动的采集服务器无法启动，可以选择启动其他任一采集服务器并作为主采集服务器11，而不影响采集服务器集群1工作。

具体的，采集服务器集群1或其所在系统工作时，向采集服务器集群1中的一台采集服务器发送启动指令，该台采集服务器接收到启动指令后启动工作并作为主采集服务器11，其他采集服务器作为从采集服务器12。可选的，主采集服务器11和从采集服务器12中都配置有采集通信程序和网络管理程序，主采集服务器11和从采集服务器12可通过网线和网络交换机2在物理链路上进行连接，通过网络方式互相通信。其中，主采集服务器11或从采集服务器12上运行的网络管理程序能够通过网络识别同样运行在其他采集服务器上的网络管理程序，在物理的网络上形成逻辑统一的采集服务器集群1。启动主采集服务器11时，主采集服务器11上的网络管理程序启动运行，并向各从采集服务器12发送启动指令；各从采集服务器12通过网络接收到该启动指令时，各自的网络管理程序启动运行，启动成功的网络管理程序向主采集服务器11返回启动应答；主采集服务器11接收到各启动应答，可基于启动应答确定启动成功的从采集服务器12，基于启动成功的从采集服务器12的数量生成第一采集任务，向采集服务器集群1中启动的采集服务器分配第一采集任务。可选的，主采集服务器11可向其自身及从采集服务器12平均分配第一采集任务，主采集服务器11可分别单独向每个从采集服务器12分配第一采集任务，也可以通过网络管理程序共享总的第一采集任务，每个从采集服务器12基于总的第一采集任务，可识别出各自所分配的第一采集任务。主采集服务器11及各从采集服务器12获取到第一采集任务后，采集通信程序可根据第一采集任务确定所分配的采集器3，并对所分配的采集器3进行数据采集。

本实用新型实施例提供的基于国产操作系统的电能计量系统包括采集任务的分配系统，通过在电能计量系统主站层中的多个采集服务器中设置主采集服务器和至少一个从采集服务器，且主采集服务器和各从采集服务器之间通过网络相互通信，在物理的网络上，形成逻辑统一的采集服务器集群；进而通过主采集服务器向至少一个从采集服务器发送启动指令，从采集服务器返回启动应答，主采集服务器根据启动应答生成第一采集任务，向采集服务器集群中启动的采集服务器(包括主服务器和从服务器)分配第一采集任务，使得启动的采集服务器根据第一采集任务确定所分配的采集器，并对所分配的采集器进行数据采集，在采集服务器集群内实现了采集任务的分配与执行。

基于上述实施例，在本实用新型的又一实施例中，主采集服务器11还用于：定时向启动的从采集服务器12发送心跳数据，并接收从采集服务器返回的ACK应答；根据ACK应答确定正常工作的从采集服务器12，并基于未完成的第一采集任务生成第二采集任务；向采集服务器集群1中正常工作的采集服务器分配第二采集任务；

从采集服务器12还用于：在接收到心跳数据时返回ACK应答；根据第二采集任务确定所分配的采集器3，并对所分配的采集器3进行数据采集。

本实施例中，通过主采集服务器11定时向从采集服务器12发送心跳数据，可实时监测各从采集服务器12的工作状态，当监测到某一或部分从采集服务器出现问题(采集通信程序和/或网络管理程序出现问题)时，主采集服务器11再统一监管未完成的第一采集任务，再根据确定的正常工作的从采集服务器12，生成第二采集任务，并向采集服务器集群1中正常工作的采集服务器(包括主采集服务器11和从采集服务器12)分配第二采集任务，主采集服务器11及正常工作的从采集服务器12根据第二采集任务确定所分配的采集器3，并对所分配的采集器3进行数据采集。由此，在少数从采集服务器12出现问题(异常)时，这些从采集服务器12上未完成的第一采集任务可重新被分配到其他正常工作的主采集服务器11和从采集服务器12上继续执行，避免了在少数从采集服务器12出现问题时，其所分配的第一采集任务被搁置而影响整个系统的数据采集工作。

可选的，主采集服务器11和从采集服务器12上的第一采集任务和第二采集任务被平均分配。示例性的，有X台采集器3需要通信，有Y台具有通信功能的采集服务器。如果每台采集服务器工作正常，每台采集服务器每次通信平均分担约X/Y台采集器3的任务量(第一采集任务)；如果有1台从采集服务器12出现问题，则剩下的Y-1台采集服务器分担X台采集器3的通信任务，即每台采集服务器平均分担约X/(Y-1)台采集器3的通信任务(第二采集任务)。由此，该技术方案可起到负载均衡、多机冗余的效果，提高系统的可用性。

基于上述实施例，在本实用新型的又一实施例中，主采集服务器11还用于：在接收启动应答时，记录至少一个从采集服务器12的启动顺序；根据启动顺序为启动的从采集服务器12按从小到大的顺序进行编号，并将启动的各从采集服务器12与其对应的编号共享于采集服务器集群1；

从采集服务器12还用于：判断主采集服务器11是否异常(出现问题)；若判断主采集服务器11异常，则基于共享的各从采集服务器12与其对应的编号，确定编号最小且正常工作的从采集服务器12，以将编号最小且正常工作的从采集服务器确立为新的主采集服务器。

本实施例中，主采集服务器11在接收启动应答时，记录至少一个从采集服务器12的启动顺序；根据启动顺序为启动的从采集服务器12按从小到大的顺序进行编号，如根据启动先后顺序对启动的从采集服务器12从1开始顺序编号(正整数)，并共享于各从采集服务器12的网络管理程序中，进而各从采集服务器12也可识别出从采集服务器12启动的先后顺序。基于此，在主采集服务器异常时，具体的，若在主采集服务器11定时发送心跳数据的时间间隔内，从采集服务器12未接收到心跳数据，则判断主采集服务器异常，从采集服务器12可基于共享的各从采集服务器12与其对应的编号，确定编号最小且正常工作的从采集服务器12，此时，编号最小且正常工作的从采集服务器12确立为新的主采集服务器。若在之后的工作中，新的主采集服务器异常，则将剩余的最先启动的可正常工作的从采集服务器12确立为新的主采集服务器，以此类推。由此，在主采集服务器出现问题时，仍不会影响数据采集工作，起到了多机冗余的效果，提高了系统的可用性。

基于上述采集任务的分配系统，本实用新型实施例还提供了一种采集任务的分配系统所执行的采集任务的分配方法，应用于上述任一实施例的采集任务的分配系统。如图3所示，该采集任务的分配方法包括：

步骤110、向至少一个从采集服务器发送启动指令，并接收至少一个从采集服务器返回的启动应答。

步骤120、根据启动应答生成第一采集任务。

步骤130、向采集服务器集群中启动的采集服务器分配第一采集任务。

本实施例的采集任务的分配方法可由上述采集任务的分配系统中的主采集服务器执行，具备相应的功能和有益效果，未在该采集任务的分配方法中详尽描述的内容可参考上述采集任务的分配系统的实施例，此处不再赘述。

可选的，采集任务的分配方法还包括：

定时向启动的从采集服务器发送心跳数据，并接收从采集服务器返回的ACK应答；根据ACK应答确定正常工作的从采集服务器，并基于未完成的第一采集任务生成第二采集任务；向采集服务器集群中正常工作的采集服务器分配第二采集任务。

可选的，采集任务的分配方法还包括：

在接收启动应答时，记录至少一个从采集服务器的启动顺序；根据启动顺序为启动的从采集服务器按从小到大的顺序进行编号，并将启动的各从采集服务器与其对应的编号共享于采集服务器集群。

基于上述采集任务的分配系统，本实用新型实施例还提供了一种采集任务的分配方法，应用于上述任一实施例的采集任务的分配系统。如图4所示，该采集任务的分配方法包括：

步骤210、在接收到主采集服务器发送的启动指令时启动运行，并向主采集服务器返回启动应答。

步骤220、根据主采集服务器分配的第一采集任务确定所分配的采集器，并对所分配的采集器进行数据采集。

本实施例的采集任务的分配方法可由上述采集任务的分配系统中的从采集服务器执行，具备相应的功能和有益效果，未在该采集任务的分配方法中详尽描述的内容可参考上述采集任务的分配系统的实施例，此处不再赘述。

可选的，采集任务的分配方法还包括：

在接收到主采集服务器定时发送的心跳数据时，返回ACK应答；根据主采集服务器分配的第二采集任务确定所分配的采集器，并对所分配的采集器进行数据采集。

可选的，采集任务的分配方法还包括：

判断主采集服务器是否异常；若判断主采集服务器异常，则基于主采集服务器共享于采集服务器集群的各从采集服务器与其对应的编号，确定编号最小且正常工作的从采集服务器，以将编号最小且正常工作的从采集服务器确立为新的主采集服务器。

示例性的，判断主采集服务器是否异常，包括：

若在主采集服务器定时发送心跳数据的时间间隔内，未接收到心跳数据，则判断主采集服务器异常。

另外，本实用新型实施例还提供了一种采集任务的分配装置，配置于上述任一实施例的采集任务的分配系统，如图5所示，该采集任务的分配装置包括：

启动指令发送模块331，用于向至少一个从采集服务器发送启动指令，并接收至少一个从采集服务器返回的启动应答；

第一采集任务生成模块332，用于根据启动应答生成第一采集任务；

第一采集任务分配模块333，用于向采集服务器集群中启动的采集服务器分配第一采集任务。

本实施例提供的采集任务的分配装置，与本实用新型任意实施例所提供的采集任务的分配方法属于同一实用新型构思，可执行本实用新型任意实施例所提供的采集任务的分配方法，具备相应的功能和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本实用新型任意实施例提供的采集任务的分配方法。

可选的，该采集任务的分配装置还包括：

心跳数据发送模块，用于定时向启动的从采集服务器发送心跳数据，并接收从采集服务器返回的ACK应答；

第二采集任务生成模块，用于根据ACK应答确定正常工作的从采集服务器，并基于未完成的第一采集任务生成第二采集任务；

第二采集任务分配模块，用于向采集服务器集群中正常工作的采集服务器分配第二采集任务。

可选的，该采集任务的分配装置还包括：

启动顺序记录模块，用于在接收启动应答时，记录至少一个从采集服务器的启动顺序；

编码模块，用于根据启动顺序为启动的从采集服务器按从小到大的顺序进行编号，并将启动的各从采集服务器与其对应的编号共享于采集服务器集群。

本实用新型实施例还提供了一种采集任务的分配装置，配置于上述任一实施例的采集任务的分配系统，如图6所示，该采集任务的分配装置包括：

启动应答返回模块441，用于在接收到主采集服务器发送的启动指令时启动运行，并向主采集服务器返回启动应答；

采集任务执行模块442，用于根据主采集服务器分配的第一采集任务确定所分配的采集器，并对所分配的采集器进行数据采集。

可选的，该采集任务的分配装置还包括：

ACK应答模块，用于在接收到主采集服务器定时发送的心跳数据时，返回ACK应答；

第二采集任务执行模块，用于根据主采集服务器分配的第二采集任务确定所分配的采集器，并对所分配的采集器进行数据采集。

可选的，该采集任务的分配装置还包括：

异常判断模块，用于判断主采集服务器是否异常；

主采集服务器确定模块，用于若判断主采集服务器异常，则基于主采集服务器共享于采集服务器集群的各从采集服务器与其对应的编号，确定编号最小且正常工作的从采集服务器，以将编号最小且正常工作的从采集服务器确立为新的主采集服务器。

可选的，主采集服务器确定模块在判断主采集服务器异常时，具体为：若在主采集服务器定时发送心跳数据的时间间隔内，未接收到心跳数据，则判断主采集服务器异常。

综上，本实用新型实施例提供的采集任务的分配系统及基于国产操作系统的电能计量系统，实现采集任务分配的同时，使用负载均衡和多机冗余技术，具有更好的稳定性以及更高的可用性，使各级电力公司(供电公司)之间、或电力公司与发电企业的电能结算业务、线损管理等工作更好的开展；另外，针对以前的采集通信程序都运行在国外的操作系统下，本实用新型提供的基于国产操作系统的电能计量系统，能够避免由于操作系统原因造成的信息泄露，避免出现信息安全隐患，提高系统的安全等级。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (7)

1.一种基于国产操作系统的电能计量系统，其特征在于，包括表计层、采集层、网络层和主站层，所述表计层通过通信接口与所述采集层连接，所述采集层通过所述网络层与采集任务的分配系统通信连接。

2.根据权利要求1所述的基于国产操作系统的电能计量系统，其特征在于，所述表计层包括多个电能计量设备，所述采集层包括多个采集器，所述网络层包括光纤线缆、交换机、路由器和电话线路，所述主站层包括采集服务器、数据库服务器和WEB服务器；

所述电能计量设备通过RS485通信接口与对应的所述采集器连接，所述采集器通过所述网络层与所述采集服务器通信连接，所述采集服务器分别与所述数据库服务器以及所述WEB服务器连接。

3.根据权利要求1所述的基于国产操作系统的电能计量系统，其特征在于，所述主站层包括多个采集服务器，所述主站层包括采集任务的分配系统，所述采集任务的分配系统包括采集服务器集群，所述采集服务器集群包括所述多个采集服务器，所述采集服务器集群具体包括主采集服务器和至少一个从采集服务器，所述主采集服务器和所述至少一个从采集服务器通过网络相互通信；

所述主采集服务器用于：向所述至少一个从采集服务器发送启动指令，并接收所述至少一个从采集服务器返回的启动应答；根据所述启动应答生成第一采集任务；向所述采集服务器集群中启动的采集服务器分配所述第一采集任务；

所述从采集服务器用于：在接收到所述启动指令时启动运行，并返回所述启动应答；根据所述第一采集任务确定所分配的采集器，并对所分配的采集器进行数据采集。

4.根据权利要求3所述的基于国产操作系统的电能计量系统，其特征在于，所述主采集服务器和所述至少一个从采集服务器通过网线和网络交换机相互通信。

5.根据权利要求3所述的基于国产操作系统的电能计量系统，其特征在于，所述主采集服务器还用于：定时向启动的所述从采集服务器发送心跳数据，并接收所述从采集服务器返回的ACK应答；根据所述ACK应答确定正常工作的从采集服务器，并基于未完成的第一采集任务生成第二采集任务；向所述采集服务器集群中正常工作的采集服务器分配所述第二采集任务；

所述从采集服务器还用于：在接收到所述心跳数据时返回所述ACK应答；根据所述第二采集任务确定所分配的采集器，并对所分配的采集器进行数据采集。

6.根据权利要求5所述的基于国产操作系统的电能计量系统，其特征在于，所述主采集服务器还用于：在接收所述启动应答时，记录所述至少一个从采集服务器的启动顺序；根据所述启动顺序为启动的所述从采集服务器按从小到大的顺序进行编号，并将启动的各所述从采集服务器与其对应的编号共享于所述采集服务器集群；

所述从采集服务器还用于：判断所述主采集服务器是否异常；若判断所述主采集服务器异常，则基于共享的各所述从采集服务器与其对应的编号，确定编号最小且正常工作的所述从采集服务器，以将所述编号最小且正常工作的所述从采集服务器确立为新的主采集服务器。

7.根据权利要求6所述的基于国产操作系统的电能计量系统，其特征在于，所述从采集服务器还用于：若在主采集服务器定时发送心跳数据的时间间隔内，未接收到所述心跳数据，则判断所述主采集服务器异常。