一种变电站门禁系统数据采集系统及方法与流程

1.本发明涉及变电站无人值守技术领域，尤其涉及一种变电站门禁系统数据采集系统及方法。


背景技术：

2.随着电力系统的发展，电力体制的深化改革，无人值守变电站的运行模式理念全面推广，传统的变电站在改扩建方式、运维值班模式、运行检修方式上都需要转变为更加智能的变电站，以提高运检和调度效率。少人或无人值守模式初期，针对无人变电站的盗窃案件时有发生，由变电站带电设备引发的火灾也屡见不鲜，防盗、防火等辅助信息成了变电站安全工作的重中之重。
3.为提高工作效率，统一管理环境检测、安全防范、消防、照明控制、在线监测、sf6监测等子系统，智能变电站要求变电站内的所有辅助设备统一接入辅助设备监控后台，大大提高了运维人员的管理效率和监测水平。紧接着智慧变电站的提出，要求环境检测、安全防范、消防、照明控制、在线监测、sf6监测等子系统以标准的协议格式统一接入辅助设备监控系统，门禁系统作为安全防范子系统的一部分，管理着变电站内所有门的打开/关闭，为变电站内的安全运行提供了重要支撑。
4.通常情况下，辅助设备监控后台通过标准iec61850协议接收辅助设备数据信息，这样所有的辅助设备都要以iec61850协议进行接入，而门禁系统协议和iec61850协议的不兼容性，导致需要进行规约转换。
5.目前比较常见的方法是使用专门的电力规约转换装置，通过在规约转换装置上面开发门禁系统采集程序，然后将采集到的数据信息转换成iec61850格式发送给辅助设备监控后台。
6.现有的电力规约转换装置比较适用于标准的规约转换，例如iec103、iec104、iec61850等，针对非标准的电力规约需要重新开发相对应的程序。利用电力规约转换装置的这种模式也造成资源浪费，提高了使用成本，延长了消息响应时间，而且电力规约转换装置配置相对繁琐，给现场工程人员提高了复杂度。


技术实现要素：

7.为解决门禁系统快速接入辅助设备监控后台，本发明提出了一种变电站门禁系统数据采集系统及方法，目的在于解决门禁系统数据的快速采集，降低成本，针对传统变电站所使用的modbus协议也进行了兼容性处理。
8.为达到上述目的，本发明提供了一种变电站门禁系统数据采集系统，包括：
9.udp协议模块、modbus模块、线程管理模块、日志模块、消息处理模块以及共享空间；
10.所述udp协议模块用于采集门禁系统的udp协议报文，与门禁系统进行信息交互，解析门禁系统udp协议报文；
11.所述modbus模块用于采集门禁系统的modbus报文，与门禁系统进行信息交互，解析门禁系统modbus协议的报文；
12.所述线程管理模块用于管理线程的建立和关闭；
13.所述日志模块用于记录程序的运行信息、报文信息以及错误信息；
14.所述消息处理模块用于接收udp协议模块和modbus协议模块解析过的报文并发送到共享空间，并读取共享空间中的数据传递给udp协议模块和modbus协议模块；
15.所述共享空间用于存储数据。
16.提供一种基于所述变电站门禁系统数据采集系统的数据采集方法，包括：
17.解析配置文件；
18.基于配置文件构建udp协议和modbus协议框架；
19.为每个门禁系统创建线程；
20.解析门禁系统基于udp协议或modbus协议的报文；
21.读取基于udp协议或modbus协议的报文中的数据写入共享空间；或读取共享空间中的结构体数据，打包成udp报文和modbus报文，通过udp协议模块和modbus协议模块发送给门禁系统。
22.进一步地，解析配置文件，包括规约类型文件、udp规约配置文件以及modbus规约配置文件；
23.所述规约类型文件用于选择门禁系统通信协议；udp规约配置文件用于配置udp协议通信的基本信息；modbus规约配置文件用于配置modbus协议通信的基本信息。
24.进一步地，构建udp协议和modbus协议框架，包括：基于udp规约配置文件的devnum来建立线程的数量；配置ip、掩码、端口、创建udp通信链路，为每一个接入的门禁系统建立一个线程用作处理其相关信息，基于序列号和序号为文件的交互提供基础。
25.根据配置文件modbus配置文件创建rs485通信链路，为modbus规约解析单独建立一个线程用作处理相关信息；
26.形成udp协议模块和modbus模块。
27.进一步地，管理模块通过配置文件中的devnum和序号为接入的具备udp协议的门禁系统创建线程，序号和ip、端口绑定，便于后续文件读写和线程的释放；专门的线程用于modbus报文的接收和发送。
28.进一步地，通过独立线程读取共享空间数据，保持读取状态，根据读位置的报文结构体中标志判断此报文是否已读取，如果是未读取的新报文，根据消息类型判断当前报文是否是所需要的报文，是则读取此报文，更新读取位置及标记报文结构体标志已读取，并解析出报文中的名称，和程序id比较是否相同，相同进一步解析；不相同则抛弃。
29.进一步地，每执行一步操作撰写运行日志文件，记录运行日志文件；关于udp协议模块的操作撰写udp模块规约日志文件，关于modbus模块的操作撰写modbus规约日志文件。
30.本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
31.(1)本发明首先通过配置文件选择通信规约(udp、modbus)，按照配置文件内容构建相应的通信框架，两种规约共存模式实现了传统变电站的兼容；日志模块的记录可以快速查看运行信息、报文信息以及定位错误。共享空间的建立，为规约转换提供了平台。
32.(2)本发明实现了采集门禁系统数据的udp协议和modbus协议共存，降低了成本，
提高了消息响应速度。
附图说明
33.图1是变电站门禁系统数据采集框架示意图；
34.图2采集流程示意图。
具体实施方式
35.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
36.本发明的技术方案是：根据配置文件选择门禁系统的规约类型，然后根据所选择的规约类型配置规约相关信息；启动日志模块，用于记录运行信息、报文信息以及错误信息；创建共享内存空间，用于与其他进程进行数据交互。
37.变电站门禁系统数据采集框架参见图1，包括6个部分，即udp协议模块、modbus模块、线程管理模块、日志模块、消息处理模块、共享空间。
38.udp协议模块和modbus模块用于采集门禁系统的数据，与门禁系统进行信息交互，解析门禁系统的报文，考虑到变电站环境的复杂性，存在两种协议的门禁系统，udp协议模块和modbus协议模块可以共存。线程管理模块用于管理线程的建立和关闭。日志模块用于记录程序的运行信息、报文信息以及错误信息。消息处理模块用于接收udp协议模块和modbus协议模块解析过的报文并发送到共享空间、并读取共享空间中的数据传递给udp协议模块和modbus协议模块；共享空间用于存储满足一定格式的数据。
39.消息处理模块，主要是将udp报文和modbus报文里面的数据，写到指定的结构体里面，并发送到共享空间并存储。读取共享空间中的结构体数据，包装成udp报文和modbus报文，通过udp协议模块和modbus协议模块发送给门禁系统。采用这种方法就能完成与其他进程的交互，进而实现了规约转换的功能。
40.存储udp报文和modbus报文里面的数据结构体采用srcid定义了每个进程的唯一的id，用来识别不同的进程，由于发送消息和接收消息都是在同一个共享空间里面，所以根据id可以不用读取本进程发送的消息；四字节标志readflag用来标志读取状态，初始化32位全为1(未读取标志)；timeout用来规定消息的生命周期，超过了这个时间之后，认为消息无效；msgtype用来定义消息类型(例如遥信变化、遥测变化、遥控选择、遥控执行等)，这个消息类型的作用也作为进程接收消息使用；msg是具体的消息数据(遥测、遥信、遥控、遥调等)。
41.日志模块，用来记录记录程序的运行信息、报文信息以及错误信息。日志文件分为：运行日志文件、规约日志文件。规约日志文件以规约名称和时间命名(例如“udp2021-10-09 14”和“modbus2021-10-09 14”)，以每小时为间隔，输出日志文件。具体实例如下：
42.运行日志文件：
43.2021-20-09 14：12：23 读取配置文件成功！
44.2021-20-09 14：12：24 start modbus线程！
45.2021-20-09 14：12：24 创建udp线程成功！
46.2021-20-09 14：12：25 创建modbus线程成功！
47.系统的操作流程如图2所示。包括如下流程：
48.(1)配置文件解析
49.配置文件主要包含三个文件：规约类型文件、udp规约配置文件、modbus规约配置文件，其格式如下：
50.①
规约类型文件
51.程序启动首先读取xml配置文件，根据type来选择规约类型。确定门禁系统的通信规约，1:udp协议2：modbus协议3：两者同时存在。
52.②
udp规约配置文件
53.根据udp规约配置文件中的devnum来建立线程的数量，做到为每一个门禁系统创建一个线程，相对独立的进行数据交互。通过其他条目获取门禁系统的ip、端口、序列号、序号，最后根据这些信息建立通信链路。
54.③
modbus规约配置文件
55.根据配置文件modbus配置文件创建rs485通信链路，通过resendnum来确定收不到回复报文时的重发次数；acktime参数确定帧发送间隔时间(就是最后一次命令发送时间与当前时间的间隔)；zdtime参数确定串口中断时间(超过此时间认为通信中断)。为modbus规约解析单独建立一个线程用作处理相关信息。
56.规约类型文件用于选择门禁系统通信协议；udp规约配置文件用于配置udp协议通信的基本信息；modbus规约配置文件用于配置modbus协议通信的基本信息。
57.(2)基于配置文件构建udp协议和modbus协议框架
58.根据上述配置文件解析内容进行初始串口(modbus)和网口(udp)。
59.基于udp规约配置文件的devnum来建立线程的数量；配置ip、掩码、端口、创建udp通信链路，为每一个接入的门禁系统建立一个线程用作处理其相关信息，基于序列号和序号为文件的交互提供基础。
60.根据配置文件modbus配置文件创建rs485通信链路，为modbus规约解析单独建立一个线程用作处理相关信息；
61.形成udp协议模块和modbus模块。
62.(3)为每个门禁系统创建线程，并建立通信链路。
63.(4)解析门禁系统基于udp协议或modbus协议的报文。
64.(5)读取基于udp协议或modbus协议的报文中的数据写入共享空间；或读取共享空间中的结构体数据，打包成udp报文和modbus报文，通过udp协议模块和modbus协议模块发送给门禁系统。
65.管理模块通过配置文件中的devnum和序号为接入的具备udp协议的门禁系统创建线程，序号和ip、端口绑定，便于后续文件读写和线程的释放；专门的线程用于modbus报文的接收和发送。
66.独立线程读取共享空间数据，保持读取状态，根据读位置的报文结构体中标志判断此报文是否已读取，如果是未读取的新报文，根据消息类型判断当前报文是否是所需要的报文，是则读取此报文，更新读取位置及标记报文结构体标志已读取，并解析出报文中的
名称，和程序id比较是否相同，相同进一步解析；不相同则抛弃。
67.每执行一步操作撰写运行日志文件，记录运行日志文件；关于udp协议模块的操作撰写udp模块规约日志文件，关于modbus模块的操作撰写modbus规约日志文件。
68.综上所述，本发明涉及一种变电站门禁系统数据采集系统及方法，解析配置文件；基于配置文件构建udp协议和modbus协议框架；为每个门禁系统创建线程；解析门禁系统基于udp协议或modbus协议的报文；读取基于udp协议或modbus协议的报文中的数据写入共享空间；或读取共享空间中的结构体数据，打包成udp报文和modbus报文，通过udp协议模块和modbus协议模块发送给门禁系统。本发明首先通过配置文件选择通信规约，按照配置文件内容构建相应的通信框架，两种规约共存模式实现了传统变电站的兼容；日志模块的记录可以快速查看运行信息、报文信息以及定位错误。共享空间的建立，为规约转换提供了平台。实现了采集门禁系统数据的udp协议和modbus协议共存，降低了成本，提高了消息响应速度。
69.应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。