基于物联网技术的配网线路拓扑可视化监测方法与流程

1.本发明属于配电物联网数据传输技术领域。


背景技术：

2.随着配电网系统的建设，各种数据信息系统逐渐完善，不同层级系统之间数据传输的效率和能力不断提高，这位配电网系统的整体稳定和高效带来了进一步发展的空间，作为配电网建设维护的重要工作内容之一，配电网拓扑连接关系的梳理和更新在电网用电分配、负荷预测以及区域功能设计等方面均具有重要意义，但随着电网规模的扩大以及连接至电网的节点数量的增多，各区域网络拓扑结构不断发展扩大，处在一个持续更新的过程中，目前采用的拓扑分析以及数据收集系统和方案在进行处理时，会涉及到庞大的数据量处理能力，包括大量的数据存储、传输和分析等，对于现有的企业或设备来说，难以有效保证其实施，因此会引起数据更新延迟，工作成本提高等问题，因此，以上问题亟需解决。


技术实现要素：

3.本发明目的是为了解决现有分析方法对配电网线路拓扑结构信息进行监测时，存在数据处理效率低、数据更新延迟的问题，本发明提供了基于物联网技术的配网线路拓扑可视化监测方法。
4.基于物联网技术的配网线路拓扑可视化监测方法，包括如下步骤：
5.s1、数据更新：用于获取已知数据终端的上级和下级网络连接关系信息的步骤，所述数据终端是指设置有数据传输模块、数据存储模块的配网终端；所述上级和下级网络连接关系信息存储于所述数据终端中的数据存储模块；
6.s2、连接更新：用于完成数据终端初始化，启动数据传输模块，基于物联网传输协议定期或实时将数据存储模块中存储的网络连接关系信息经由配电系统更新至服务平台；
7.s3、状态更新：用于设定确认数据包，启动数据传输模块，以固定周期t0与服务平台联系传输；用于通过服务平台解析数据传输模块发送的确认数据包，根据确认数据包信息更新数据终端连接状态，若服务平台在特定周期t1＝kt0内未接收到确认数据包，则数据终端状态更新为未连接状态，k为正整数；
8.s4、层级更新：用于在服务平台构建初始状态下数据终端拓扑连接关系或有向图；用于根据数据终端连接至服务平台的顺序建立和存储数据表；基于特定刷新周期t2或基于数据终端的接入率时间点，更新数据终端拓扑连接关系或有向图，从而完成对数据终端线路拓扑的可视化监测。
9.优选的是，所述步骤s1中网络连接关系信息至少包括设备间拓扑连接关系，以及设备电气参数以及运行状态。
10.优选的是，所述步骤s4中，数据终端拓扑连接关系或有向图在服务平台中转换为关键点形式，所述数据表以通用数据交换格式将签署关键点信息进行存储，所述更新数据的内容包括关键点的增加、删减以及关键点连接关系修改。
11.优选的是，关键点增加的实现方式为：
12.若服务平台接收到关键点ji的状态更新为已连接，则定位关键点ji的上级关键点j
i-1
以及下级关键点j
i 1
，将关键点j
i-1
的所有下级关键点状态更新为已连接状态，将关键点j
i 1
的所有上级关键点状态更新为已连接，并在拓扑连接关系或有向图中更新关键点ji的连接关系，根据关键点j
i-1
更新关键点ji和关键点j
i 1
层级；其中，i为整数；
13.关键点删减的实现方式为：
14.若服务平台接收到关键点ji的状态更新为未连接，则依次查询其关键点j
i 1
的连接状态，并根据关键点j
i 1
的连接状态进行相应更新；
15.若关键点j
i 1
为已连接状态，则删除原有关键点ji的连接关系，并查询关键点j
i 1
的现有连接关系中是否存在与关键点ji同级的关键点j’i
，若不存在关键点j’i
则将下级关键点j
i 1
更新为连接至关键点j
i 1
；
16.若关键点j
i 1
为未连接状态，则删除原有关键点ji和下级关键点j
i 1
连接关系，并更新关键点j
i 1
为未连接状态；
17.关键点连接关系修改的实现方式为：
18.当关键点jk和其下级关键点j
k 1
之间出现新的连接关系l
new
，则依次查询关键点jk的上级关键点j
k-1
与关键点j
k 1
之间是否存在连接关系l
k-1
→
k 1
，若存在则删除l
k-1
→
k 1
；
19.当关键点jk和关键点j
k 1
之间的连接关系l
new-被删除，则查询关键点j
k 1
的连接状态，若关键点j
k 1
为已连接状态，则查询关键点j’i
与关键点j
k 1
之间是否存在连接关系lj→
k 1
，若不存在连接关系lj→
k 1
，则建立关键点j
k-1
与关键点j
k 1
之间的连接关系，其中，j为整数。
20.优选的是，所述的基于物联网技术的配网线路拓扑可视化监测方法，还包括用于完成远程拓扑可操作处理的步骤，具体步骤及内容包括：
21.基于可视化图形模块建立可操作拓扑编辑截面的步骤，具体是指：在移动端基于可编译编程语言建立可以与服务平台之间进行数据对接的可视化浏览器；
22.基于josn格式构建拓扑结构数据存储于服务平台的数据库中；基于文本标记语言，建立可视化浏览器的文档编辑处理功能；
23.根据客户端请求向服务器获取拓扑结构的josn格式数据，并将其转变为可编辑图形。
24.优选的是，基于可视化图形模块建立可操作拓扑编辑截面的步骤中：
25.所述可视化浏览器是指：基于html5画板技术，至少包括有关键节点、线段、群组、基本形状、树形组织以及文本图元，可通过可编译编程语言控制图元操作布局的图形组件；
26.所述josn格式的拓扑结构数据通过若干标记字段进行标记以可进行索引，所述标记字段至少包括拓扑结构id、拓扑结构类型、拓扑结构的地址或坐标信息；
27.所述编辑处理功能至少包括：对于任意文档的定位、查询、遍历、编辑。
28.优选的是，所述数据传输模块还用于，基于数据传输模块内部存储器占用率或者固定周期t3＝mt1，对进行数据融合转存；所述数据融合转存是指：
29.对于某关键点jk对应的数据终端zk，对数据终端zk的所有上级的数据终端z
k-1
和所有的下级的数据终端z
k 1
之间的传输频次进行统计和排序；
30.当数据终端zk满足数据融合转存的条件，且数据终端z
k-1
存在足够存储空间，则根
据传输频次从高到低的顺序抽取数据终端zk中若干下级数据终端z
k 1
对应的拓扑数据并将其转存至数据终端z
k-1
中，之后清空数据终端zk内的相应数据，直至数据终端zk的内部存储器占用率低于预设阈值。
31.本发明带来的有益效果是：
32.本发明的基于物联网技术的配网线路拓扑可视化监测方法，摆脱了传统网络拓扑结构更新慢，数据更新的延迟高，系统传输成本高，容易出现数据错误的问题，从以下四方面进行数据刷新以及更新操作，也即：数据更新、连接更新、状态更新、层级更新，保证数据的实时有效性，基于特殊的节点控制方式以及数据更新和数据转存融合方法，在提高系统实时性的同时，更均匀的分配系统存储能力，避免局部负载过高或数据溢出等问题，进一步提高了系统的稳定性。
附图说明
33.图1是本发明所述基于物联网技术的配网线路拓扑可视化监测方法中数据终端与服务平台之间的连接关系图；
34.图2是拓扑连接机构的原理示意图。
具体实施方式
35.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
37.本发明所述的基于物联网技术的配网线路拓扑可视化监测方法，主要用于配电网在线监测应用场景，具体而言，是基于物联网系统内的各个节点终端设备，实现电网拓扑结构的自动构建和更新，结合可视化图形技术提高配电网拓扑实时更新和编辑，以提高配电网系统数据采集功能特别是拓扑结构更新的速度和效率。
38.参见图1说明本实施方式，本实施方式所述的基于物联网技术的配网线路拓扑可视化监测方法，包括如下步骤：
39.s1、数据更新：用于获取已知数据终端的上级和下级网络连接关系信息的步骤，所述数据终端是指设置有数据传输模块、数据存储模块的配网终端；所述上级和下级网络连接关系信息存储于所述数据终端中的数据存储模块；网络连接关系信息至少包括设备间拓扑连接关系，以及设备电气参数以及运行状态；
40.根据实际情况，系统通过获取数据终端在网络拓扑结构中上级和下级的拓扑连接关系，并将其存储至终端内的数据存储模块，并利用数据传输模块传输至相应层级或者服务平台；
41.s2、连接更新：用于完成数据终端初始化，启动数据传输模块，基于物联网传输协议定期或实时将数据存储模块中存储的网络连接关系信息经由配电系统更新至服务平台；
42.s3、状态更新：用于设定确认数据包，启动数据传输模块，以固定周期t0与服务平
台联系传输；用于通过服务平台解析数据传输模块发送的确认数据包，根据确认数据包信息更新数据终端连接状态，若服务平台在特定周期t1＝kt0内未接收到确认数据包，则数据终端状态更新为未连接状态，k为正整数；
43.前述内容用于构建数据终端与系统以及网络拓扑结构之间的接入断开机制，通过周期性的查询和检测，在实现数据持续更新的同时，对各个数据终端的接入状态进行分析，以便于根据相应连接状态对拓扑结构进行更新；
44.s4、层级更新：用于在服务平台构建初始状态下数据终端拓扑连接关系或有向图；用于根据数据终端连接至服务平台的顺序建立和存储数据表；基于特定刷新周期t2或基于数据终端的接入率时间点，更新数据终端拓扑连接关系或有向图，从而完成对数据终端线路拓扑的可视化监测。
45.其中，数据终端拓扑连接关系或有向图在服务平台中转换为关键点形式，数据表以通用数据交换格式将签署关键点信息进行存储，更新数据的内容包括关键点的增加、删减以及关键点连接关系修改；
46.进一步的，具体参见图2，关键点增加的实现方式为：
47.若服务平台接收到关键点ji的状态更新为已连接，则定位关键点ji的上级关键点j
i-1
以及下级关键点j
i 1
，将关键点j
i-1
的所有下级关键点状态更新为已连接状态，将关键点j
i 1
的所有上级关键点状态更新为已连接，并在拓扑连接关系或有向图中更新关键点ji的连接关系，根据关键点j
i-1
更新关键点ji和关键点j
i 1
层级；其中，i为整数；
48.进一步的，具体参见图2，关键点删减的实现方式为：
49.若服务平台接收到关键点ji的状态更新为未连接，则依次查询其关键点j
i 1
的连接状态，并根据关键点j
i 1
的连接状态进行相应更新；
50.若关键点j
i 1
为已连接状态，则删除原有关键点ji的连接关系，并查询关键点j
i 1
的现有连接关系中是否存在与关键点ji同级的关键点j’i
，若不存在关键点j’i
则将下级关键点j
i 1
更新为连接至关键点j
i 1
；
51.若关键点j
i 1
为未连接状态，则删除原有关键点ji和下级关键点j
i 1
连接关系，并更新关键点j
i 1
为未连接状态；
52.进一步的，关键点连接关系修改的实现方式为：
53.当关键点jk和其下级关键点j
k 1
之间出现新的连接关系l
new
，则依次查询关键点jk的上级关键点j
k-1
与关键点j
k 1
之间是否存在连接关系l
k-1
→
k 1
，若存在则删除l
k-1
→
k 1
；
54.当关键点jk和关键点j
k 1
之间的连接关系l
new-被删除，则查询关键点j
k 1
的连接状态，若关键点j
k 1
为已连接状态，则查询关键点j’i
与关键点j
k 1
之间是否存在连接关系lj→
k 1
，若不存在连接关系lj→
k 1
，则建立关键点j
k-1
与关键点j
k 1
之间的连接关系，其中，j为整数。
55.上述过程在实际工作过程中以程序内部处理的内容呈现，通过该部分实现拓扑结构的自动更新和修正，使整个拓扑结构始终保持相对完整的链路形式，并可以随时补充或修改，上述过程仍给予周期性的数据更新所获取的连接状态等数据，在实际工作过程中，具体设备的接入或断开一般伴随特定的操作内容，因此在小范围内，实际操作者往往能够更及时准确的了解到拓扑结构的改变细节，为便于更有效准确的获取实时拓扑结构信息，在实际工作过程中，还可以通过可接入系统的移动端设备配合可编辑操作界面的方式，来实
现自动更新结合主动维护的方式，进一步提高拓扑结构的实时性，降低系统自检的工作量，更好的应用系统内资源，为实现上述目的，本发明中还包括用于完成远程拓扑可操作处理的步骤，具体步骤及内容包括：
56.基于可视化图形模块建立可操作拓扑编辑截面的步骤，具体是指：在移动端基于可编译编程语言建立可以与服务平台之间进行数据对接的可视化浏览器；
57.基于josn格式构建拓扑结构数据存储于服务平台的数据库中；基于文本标记语言，建立可视化浏览器的文档编辑处理功能；
58.根据客户端请求向服务器获取拓扑结构的josn格式数据，并将其转变为可编辑图形。
59.进一步的，可视化浏览器是指：基于html5画板技术，至少包括有关键节点、线段、群组、基本形状、树形组织以及文本图元，可通过可编译编程语言控制图元操作布局的图形组件；josn格式的拓扑结构数据通过若干标记字段进行标记以可进行索引，标记字段至少包括拓扑结构id、拓扑结构类型、拓扑结构的地址或坐标信息；
60.基于通用性好，功能强大的文本标记语言配合对应的api连接浏览器，可以方便各类移动端设备以及接口实现快速高效的可视化输出和交互操作，结合现有配电网配套设备以及合理的权限分配，可以方便的将其与现有配网系统和硬件设备相结合，实现快速应用。
61.更进一步，为使现场操作者对于拓扑结构的各项更新操作顺利完成，前述编辑处理功能至少包括：对于任意文档的定位、查询、遍历、编辑。前述操作内容可以给予诸如不同类浏览器中的html或css操作等手段来实现，具体实现方法较为成熟，在此不予赘述。
62.一般而言，对于大多数基层数据终端而言，其数据存储模块的容量是有限的，且越往下存储容量越小，主要用于作为临时存储以及传输节点的临时存储，当某数据终端或者其下级终端产生大量的状态更新内容，有可能导致部分终端产生的新数据量暴增，可能导致数据无法有效保存和更新的问题，为避免此问题，数据传输模块还用于，基于数据传输模块内部存储器占用率或者固定周期t3＝mt1，对进行数据融合转存；数据融合转存是指：
63.对于某关键点jk对应的数据终端zk，对数据终端zk的所有上级的数据终端z
k-1
所有的下级的数据终端z
k 1
之间的传输频次进行统计和排序；
64.当数据终端zk满足数据融合转存的条件，且数据终端z
k-1
存在足够存储空间，则根据传输频次从高到低的顺序抽取数据终端zk中若干下级数据终端z
k 1
对应的拓扑数据并将其转存至数据终端z
k-1
中，之后清空数据终端zk内的相应数据，直至数据终端zk的内部存储器占用率低于预设阈值。其中，足够存储空间指定的是满足存储要求的存储空间。
65.虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。