一种配电站房物联采集模型的生成方法及装置与流程

一种配电站房物联采集模型的生成方法及装置
【技术领域】
1.本发明属于配电自动化的技术领域，具体是指一种配电站房物联采集模型的生成方法及装置。


背景技术：

2.在配电自动化、信息化管理中，传统的采集装置为每种采集设备设计一种采集规约，装置的采集配置需要在工程实施时设置设备规约、告警配置、通讯方式等较为复杂的参数，增加了现场实施工作的难度而且对实施人员也有较高的技术要求。同时，配电网还存在可观可测覆盖范围较小，整体管控能力不足等问题，迫切需要构建统一智能化管控平台支撑配电网精益管理、精准投资、高效运维。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题之一在于提供一种增强设备状态管控力的配电站房物联采集模型的生成方法。
4.本发明所要解决的技术问题之二在于提供一种增强设备状态管控力的配电站房物联采集模型的生成装置。
5.本发明是这样实现的：
6.一种配电站房物联采集模型的生成方法，所述采集模型通过配置产生资源对象，定义了需要采集的数据、数据采集的方法以及数据处理的规则，具体包括如下步骤：
7.步骤1：告警模型：
8.所述告警模型，是针对数据变化采取的判断数据是否正确的模块；
9.所述告警模型根据数据类型分为遥测和遥信两种；所述遥测，指模拟量，具有连续变化的值；所述遥信，指状态栏，是常量之间变化的值；
10.所述遥测告警模型，根据值的变化分为越上限、越上上限、越下限、越下下限，越上线和越下线之间是正常数据区间，越上上限和越下下限是数据超过或低于正常值太多的处理模式；
11.所述遥信告警模型，是根据值从一个状态变化成另外一个状态的处理模式；
12.告警等级根据严重程度分一般等级、严重等级、重大等级三类；
13.告警的输出方式分为语音播报、手机短信、语音电话、画面推送；所述语音播报和画面推送均指值班台模式下采用的告警输出方式，所述手机短信和语音电话是后台启动，无论有没有值班台均会执行；
14.步骤2：量测模型：
15.所述量测模型，为数据域的抽象，包含量测名称、属性描述、数据类型、计量单位、告警类型、适用范围、是否重要数据；其中，所述数据类型分为遥信和遥测，适用范围用于精确匹配所述告警模型以及用户后续规约模型的匹配；所述量测模型的名称具有唯一性；
16.步骤3：规约模型：
17.所述规约模型，包含通讯方式和通讯规约；
18.所述通讯方式，分为串口、网络、无线；
19.所述通讯规约，包含了信息交换的运转过程和数据格式，在通信中数据的传送按约定的格式进行，收发两端事先对传送的速率、同步方式、数据结构进行互相约定；
20.步骤4：装置模型和设备模型：
21.所述装置模型，指采集前置机或边缘网关机的类抽象，描述同种型号的装置产品，包括厂家、型号、串口数量、网口数量、cpu主频、硬盘容量、内存容量、外观尺寸、外形照片、规约模型；
22.所述设备模型，指采集设备的通用描述，采集设备通过传感器进行数据采集，采集后根据数据结构存储与相应的寄存器地址内，采集设备与采集装置通讯，由采集装置下发规约命令集，采集设备解析后返回相应寄存器数据完成数据上传；所述设备模型的属性，包含：采集类型、设备厂家、产品型号、外观尺寸、外形照片、规约模型；所述采集类型，是采集设备的传感器类型，分为环境类，安防类和电力设备类；所述环境类，包括：温湿度、水浸、烟感、气体、土壤、水文、风力、噪音，所述安防类，包括：摄像机、红外，所述电力设备类，包括：电能表、多功能电表、变压器温控器、电流电压互感器、智能采集终端。
23.进一步地，所述遥信告警模型中，变化前的状态不设置，表示任何状态变化到设置的状态均为告警；变化后的状态不设置，表示开始状态不管变化到什么状态都告警；变化前状态和变化后状态不能同时设置为空。
24.一种配电站房物联采集模型的生成装置，所述采集模型通过配置产生资源对象，定义了需要采集的数据、数据采集的方法以及数据处理的规则，具体包括：告警模型模块、量测模型模块、规约模型模块、装置模型模块和设备模型模块；
25.所述告警模型模块，用于针对数据变化采取的判断数据是否正确的模块；
26.所述告警模型模块根据数据类型分为遥测和遥信两种；所述遥测，指模拟量，具有连续变化的值；所述遥信，指状态栏，是常量之间变化的值；
27.所述遥测告警模型，根据值的变化分为越上限、越上上限、越下限、越下下限，越上线和越下线之间是正常数据区间，越上上限和越下下限是数据超过或低于正常值太多的处理模式；
28.所述遥信告警模型，是根据值从一个状态变化成另外一个状态的处理模式；
29.告警等级根据严重程度分一般等级、严重等级、重大等级三类；
30.告警的输出方式分为语音播报、手机短信、语音电话、画面推送；所述语音播报和画面推送均指值班台模式下采用的告警输出方式，所述手机短信和语音电话是后台启动，无论有没有值班台均会执行；
31.所述量测模型模块，为数据域的抽象，包含量测名称、属性描述、数据类型、计量单位、告警类型、适用范围、是否重要数据；其中，所述数据类型分为遥信和遥测，适用范围用于精确匹配所述告警模型以及用户后续规约模型的匹配；所述量测模型的名称具有唯一性；
32.所述规约模型模块，包含通讯方式和通讯规约；
33.所述通讯方式，分为串口、网络、无线；
34.所述通讯规约，包含了信息交换的运转过程和数据格式，在通信中数据的传送按
约定的格式进行，收发两端事先对传送的速率、同步方式、数据结构进行互相约定；
35.所述装置模型模块，指采集前置机或边缘网关机的类抽象，描述同种型号的装置产品，包括厂家、型号、串口数量、网口数量、cpu主频、硬盘容量、内存容量、外观尺寸、外形照片、规约模型；
36.所述设备模型模块，指采集设备的通用描述，采集设备通过传感器进行数据采集，采集后根据数据结构存储与相应的寄存器地址内，采集设备与采集装置通讯，由采集装置下发规约命令集，采集设备解析后返回相应寄存器数据完成数据上传；所述设备模型的属性，包含：采集类型、设备厂家、产品型号、外观尺寸、外形照片、规约模型；所述采集类型，是采集设备的传感器类型，分为环境类，安防类和电力设备类；所述环境类，包括：温湿度、水浸、烟感、气体、土壤、水文、风力、噪音，所述安防类，包括：摄像机、红外，所述电力设备类，包括：电能表、多功能电表、变压器温控器、电流电压互感器、智能采集终端。
37.进一步地，所述遥信告警模型中，变化前的状态不设置，表示任何状态变化到设置的状态均为告警；变化后的状态不设置，表示开始状态不管变化到什么状态都告警；变化前状态和变化后状态不能同时设置为空。
38.本发明的优点在于：增强设备状态管控力和穿透力，提升配电精益化管理水平，保障供电的安全可靠和优质服务。通过模型将专业的参数通过向导方式简便完成，减少了复杂的参数设置，降低了现场调试难度与技术要求，让现场实施工作更便捷高效。
【附图说明】
39.下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的描述。
40.图1是本发明的方法流程示意图。
41.图2是本发明的采集模型的运行逻辑示意图。
42.图3是本发明中的遥测告警模型的类型示意图。
43.图4是本发明中的遥信告警模型的类型示意图。
44.图5是本发明中的规约模型的通讯方式示意图。
45.图6是本发明中的装置模型实例化为装置对象的硬件结构示意图。
46.图7是使用本发明的装置版本冲突策略示意图。
47.图8是使用本发明的删除设备链路通讯策略示意图。
48.图9是使用本发明的新增设备链路通讯策略示意图。
【具体实施方式】
49.配电站房采集体系分为三个单元，分别为采集模型、资源对象、运行数据。采集模型通过配置产生资源对象，资源对象通过运行产生业务数据，三个单元对于的实施的主体也不同，采集模型由系统开发人员配置，资源对象由工程实施人员配置，业务数据由系统运行产生。
50.本实施例是关于采集模型的生成方法，采集模型包含告警模型、量测模型、装置模型、设备模型、规约模型，如图1所示。资源对象包含装置对象、设备对象。业务数据包含实时数据、历史曲线、告警输出、采集链路、统计分析、运行日志。如图2所示为模型对象运行逻辑示意图，各单元内和单元间均存在联系，单元内为弱连接，单元间为强连接，模型是对象的
高度抽象，对象是模型的实例化，所有的模型通称为采集模型，所有的对象通称为资源对象，采集模型应该依据业务工程中需求建立，通过向导式创建资源对象，最终达到业务工程需要的运行数据。
51.采集模型是采集体系的关键，采集模型定义了需要采集的数据，数据采集的方法以及数据处理的规则。建立采集模型时应根据市场上采集装置和采集设备产品，分析产品的数据采集方式定制或者配置相应的采集规约，为了更完整的进行采集管理将采集装置也作为一个特殊的采集对象进行配置，也就是采集装置的运行数据也需要配置响应的采集规约以及告警规则，配置的顺序为：告警模型-》量测模型-》规约模型-》装置模型、设备模型。采集模型是采集体系的基础，也是核心单元，配置好采集模型直接影响到业务数据的正确与否，工程施工人员将会根据装置模型和设备模型构建资源对象的装置模型和设备模型，建立时需要根据现场施工的情况进行配置。业务数据根据采集模型与资源对象的配置自动运行产生，也是业务工程的建设的目的。
52.采集模型中各模型为弱关系，模型间通过模型名称 适用范围进行智能匹配，适用范围表示此项数据的使用范畴，比如电压适用范围是电压的具体等级，温度适用范围是温度所在的区域。模型名称是严格匹配，适用范围是智能匹配，智能匹配为优先匹配相同者，若存在且唯一则匹配成功，若存在多条则取其他参数中得分最高者，每个模型均具有各自的的参数得分算法，若不存在匹配模型则再通过空适用范围进行匹配，如还不能匹配成功则提醒模型匹配失败。通过联合匹配模式简化模型的名称规则，让模型配置的重心偏向应用场景，更便于工程化。
53.下面说细描述各模块的设计：
54.1、告警模型：
55.告警模型是针对数据变化采取的判断数据是否正确的策略模型。根据数据类型分为遥测和遥信两种。遥测指模拟量，具有连续变化的值，比如温度；遥信指状态栏，是常量之间变化的值，比如水浸。
56.遥测告警模型如图3所示，根据值的变化分为越上限、越上上限、越下限、越下下限，越上线和越下线之间是正常数据区间，越上上限和越下下限更强调数据超过或低于正常值太多的处理策略。
57.遥信告警模型如图4所示，是根据值从一个状态变化成另外一个状态的处理策略，变化前的状态可不设置表示任何状态变化到设置的状态均为告警，变化后的状态也可不设置表示开始状态不管变化到什么状态都告警，不能将变化前状态和变化后状态同时设置为空。
58.表1和表2分别为遥测告警模型样例和遥信告警模型样例：
59.表1：
60.[0061][0062]
表2：
[0063]
名称描述开始状态结束状态适用范围revdir_phsaa相潮流反向正负 revdir_phsbb相潮流反向正负 revdir_phscc相潮流反向正负 [0064]
告警根据严重程度分一般、严重、重大三类。一般等级指此状态的数据不正常，具有安全隐患，还可继续运行，等下次维修时一起处理；严重等级指此状态的数据缺陷，需要对此项异常进行修复，可在线维修；重大等级指此状态的数据故障，需要立刻停止运行，对问题数据进行处理，直到数据恢复后才能运行。
[0065]
告警的处理策略分为语音播报、手机短信、语音电话、画面推送。语音播报和画面推送均指值班台模式下采用的告警输出方式，手机短信和语音电话是后台启动，无论有没有值班台均会执行。
[0066]
数据变化中还包含两种特殊的跳变值和死数据。跳变值数据超出合理值很远或者变化出现不存在的状态数据，死数据指遥测值长时间不再变化，此两类数据不在告警范畴。
[0067]
2、量测模型：
[0068]
量测模型为数据域的抽象，包含了量测名称、属性描述、数据类型、计量单位、告警模型、适用范围、是否重要数据。数据类型为遥信和遥测，适用范围用于精确匹配告上述警模型以及用户后续规约模型的匹配。
[0069]
量测模型的名称具有唯一性，所有设备中不再具备自有的值域名称，解决各个厂家数据域定义的名称不一致问题，比如x厂家电表的a相电压用 ua表示，y厂家电表的a相电压用ua表示，不同的名称表述同一个数据域，使用统一的量测模型也简化了不同厂家设备的告警配置工作量，也简化了后续运维工作。
[0070]
量测模型的建立也使不同系统平台间交换数据变得简便，屏蔽了不同厂家设备的名称，对外接口具有唯一的数据域名称，表述根据具有可读性。表 3为量测模型的部分数据，系统随着应用不拓展应不断扩充新的量测模型。
[0071]
表3：
[0072]
[0073]
[0074]
[0075][0076]
3、规约模型：
[0077]
在通信中数据的传送应按约定的格式进行，收发两端事先应对传送的速率、同步方式、数据结构等互相约定，共同遵守，这些约定称之为通讯规约。规约模型包含通讯方式和通讯规约，通讯方式也叫采集链路，包含物理的通道和数据通讯特性，通讯规约也叫交换规则，包含了信息交换的运转过程和数据格式。如图4所示为规约模型通讯方式示意图。
[0078]
通讯方式分为串口、网络、无线。串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验，对于两个进行通信的端口，这些参数必须匹配，比较常用的为(9600,n,8,1)。
[0079]
通讯规约分为标准规约和私有规约。标准规约包含工业的modbus规约，电力的iec101，iec104，dl/t645等。私有规约根据每个厂家产品自行设计，为了兼容第三方规约的接入需要支持南向接口(southbound interface)和北向接口(northbound interface)。
[0080]
通讯规约不但描述了同步方式还包含数据结构，有时也称为点表，不同厂家使用了相同的规约方式但数据结构也会存在不一致，规约模型通过引入上述的量测模型解决不同厂家在数据结构上不一致的问题，数据结构只存在于规约模型内，对外只提供量测数据即具有统一的数据名称，比如电表都采用dl/t645规约，单x电表厂家ua存放于0001寄存器地址，y电表厂家ua 存放于0088寄存器地址，不同厂家不同数据名称不同电表位置采集数据的对外提供为量测模型数据，也就是只包含标准ua量测数据。表4为规约模型数据结构示例。
[0081]
表4：
[0082]
地址参数读写属性数值范围数据类型130h频率fr4500～6500word131h相电压v1r0～65535word132h相电压v2r0～65535word
133h相电压v3r0～65535word134h相电压均值vvavgr0～65535word135h线电压v12r0～65535word136h线电压v23r0～65535word137h线电压v31r0～65535word138h线电压均值vlavgr0～65535word139h相(线)电流i1r0～65535word13ah相(线)电流i2r0～65535word
[0083]
4、装置模型和设备模型：
[0084]
装置模型指采集前置机或边缘网关机的类抽象，描述了同种型号的装置产品，包括厂家、型号、串口数量、网口数量、cpu主频、硬盘容量、内存容量、外观尺寸、外形照片、规约模型。
[0085]
厂家 型号作为唯一模型标识，也就是同一厂家的统一型号的装置具有其相同的物理属性，事先要配置完成此装置的规约模型，此处选择即可，不同型号的装置可能使用同一规约模型，规约模型要依据装置的通讯规约进行配置，装置的运行属性在装置对象中配置。
[0086]
采集装置是采集系统的核心组件，系统通过采集装置进行数据采集，采集装置本体也属于运行设备，其运行状况也需要进行监控，包括硬盘使用率，内存cpu负载率以及其内部采集程序占用的资源情况，网络负载等，还应包含守护程序负责监管内部的采集进程。
[0087]
采集装置与采集设备间通过采集链路进行通讯，采集链路常用的为串口链路、网口链路、无线链路，对应采集装置即为串口、网口、无线接口。串口只能一次只能由一个线程打开，通讯时还要设置波特率、数据位、停止位和奇偶校验，采集装置模型实例化后由采集设备反向赋值。网口链路与串口链路不同，允许多个线性同时使用，其挂接的一个网络采集设备即为一个通讯链路，所有一个物理的网口链路可形成多个逻辑的网络链路。一条采集链路不允许挂接不同采集规约的设备，对于同一串口链路下设备应当具有相同的波特率、数据位、停止位和奇偶校验，链路下安装设备时进行有效性判断。
[0088]
设备模型指采集设备的通用描述，采集设备通过传感器进行数据采集，采集后根据数据结构存储与相应的寄存器地址内，采集设备与采集装置通讯，由采集装置下发规约命令集，采集设备解析后返回相应寄存器数据完成数据上传。
[0089]
设备模型属性包含采集类型、设备厂家、产品型号、外观尺寸、外形照片、规约模型。采集类型是采集设备的传感器类型，分为环境类，安防类和电力设备类。环境类：温湿度、水浸、烟感、气体、土壤、水文、风力、噪音，安防类：摄像机、红外，电力设备：电能表、多功能电表、变压器温控器、电流电压互感器、智能采集终端。设备厂家为单位的全称，一个设备厂家生产多种类型的采集设备，通过全称便于运维与查找，产品型号依赖于厂家，设备厂家 产品型号具有唯一标识。外观尺寸和外形照片用于组态的可视化展现，站房布局平面图和采集链路图均可使用。规约模型此处为引用关系，来源于规约模型章节建立的对象，规约模型可多次被引用，规约模型内容变更后与之管理的设备模型中的规约模型也随之改变，被引用的规约模型不允许删除，建立规约模型应依据采集设备的通讯规约，如通讯规约中包含允许时的属性需要运行时动态解析，比如设备地址等。
[0090]
工程实施人员根据上述采集模型配置资源对象，资源对象包括装置对象和设备对象，下面详细进行描述：
[0091]
装置对象：
[0092]
装置对象为装置模型的实例化，如图6所示，根据装置模型接口的数量自动创建接口实例，接口名称规则为从接口类型 编号，编号从1开始，比如串口为com1、com2...，网口为tcp1、tcp2...。串口的通讯参数无需设置，通过下游挂接的采集设备反向赋值，网口的ip地址也无需设计，系统通过下游设备的地址自动选取网口，注意串口网口等接口相关的物理设备上依然需要设置，而且要保证后续挂接的物理设备要保持一致。
[0093]
装置对象除装置模型的物理属性外还包含运行属性，比如装置名称、地理坐标、通讯地址，运行编号、服务编号、生产日期，连接云端时首先要上报装置的名称和运行编号，运行编号使用guid格式保证全局唯一，地理坐标为经纬度格式，可用于gis部署展现，通讯地址为装置本体的ip地址，服务编号、生产日期为设备出厂时的参数，当装置设备更换时，只维护新的出厂参数，其他属性值均保持不变。
[0094]
装置对象内容包含运行程序和配置信息，运行程序由厂家提供，配置信息由工程实施维护。装置可单独运行也可接入云端运行，单独运行时通过内置的浏览器进行程序和配置管理，也可通过运维工作站使用c/s工具进行管理，云端运行方式时应再云端进行程序和配置管理，云端方式下管理程序和配置时首先要进行版本检查，检查云端版本是否和装置版本一致，如不一致则需要根据版本号判别，如装置版本号比云端新则使用装置配置号覆盖云端配置，同时更新为装置的版本号，如云端版本号比装置新，则需要由管理人员判断选择哪一侧的配置作为统一的版本，原则上装置应该总是最新的版本，无论是程序还是配置云端发表新版本都需要人工操作，系统不支持自动下载新版本，以保证装置的稳定运行，如图7所示为装置版本冲突策略示意图。
[0095]
云端模式下新增装置对象时通过向导方式，通过选择厂家、选择型号、选择地理位置后填写装置的其他运行信息，对于同名的装置名称或同地理位置系统会发出警告。独立运行模式下出厂时已经生成配置信息。
[0096]
设备对象：
[0097]
通过设备模型实例化设备对象，除设备模型的物理属性外，还包含设备名称、通讯地址，设备名称可用为空，为空缺省用设备类型 同类型的编号，通讯地址分为串口类型和网口类型，串口类型时通讯地址为1-255的地址号，网口类型时通讯地址为ip:port格式。
[0098]
新增设备时需要先选择采集装置的接口，通过设备类型、设备厂家、产品型号的选择进行向导式新增，串口方式的链路下首个设备的波特率、数据位、停止位和奇偶校验以及规约类型反向赋值给串口链路，串口下同一个链路下的设备比较具有相同的通讯参数和通讯规约，新增后续设备时则和链路进行比较是否一致，串口链路上设备全部删除后链路的通讯参数和通讯规约也被清除。如图8所示为删除设备链路通讯策略示意图。
[0099]
新增设备后系统自动生成采集链路图，链路图上包含采集装置、采集链路、采集设备以及其连接关系，装置、链路、设备上展现重要的量测量的实时值，可查详细查看量测量的历史曲线。如图9所示为新增设备链路通讯策略示意图。
[0100]
链路下所有设备通讯失败则在采集链路上进行告警，采集设备通过设备模型关联的告警模型判断运行数据是否正常，对于设备的运行数据告警总是针对量测模型也就是数
值域，采集链路图和平面布置图对告警的数据进行红黑闪烁，直到告警复归后才能解除。
[0101]
另一实施例为关于采集模型的生成装置，具体包括：告警模型模块、量测模型模块、规约模型模块、装置模型模块和设备模型模块，其具体内容与上述采集模型的生成方法的内容相同，在此不再赘述。
[0102]
本发明增强设备状态管控力和穿透力，提升配电精益化管理水平，保障供电的安全可靠和优质服务。通过模型将专业的参数通过向导方式简便完成，减少了复杂的参数设置，降低了现场调试难度与技术要求，让现场实施工作更便捷高效。
[0103]
以上所述仅为本发明的较佳实施用例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。