一种配电网边缘网关的软件架构方法及网关终端与流程

1.本发明涉及配电系统，特别涉及一种嵌入式软件架构方法及应用该方法的配电网边缘网关终端设备。


背景技术：

2.在配电网中使用具有边缘计算能力的配电网边缘网关，提高了配电网主动支撑能力，采用“大、物、智、移、云”等新一代信息技术实现了源、网、荷、储各要素全景感知、广泛互联及协调互动；实现了配电台区电能质量分析、光伏安全并网与充分消纳、“源网荷”协同优化、拓扑自动识别、快速故障研判和线损精益分析等功能；支撑电网运行稳定、经济，用户供能低碳、可靠，助力双碳目标实现。
3.边缘网关的开发环境是嵌入式软件平台，目前是根据当前的业务需求进行软件开发，一个进程完成所有功能；不同专业方向的开发人员分别开发不同的功能模块，软件集成过程复杂，由于各功能模块之间的高耦合性，容易产生错误。
4.现在对边缘网关的要求高，需求变化也很快，因此，需要稳定、高性能、标准化、扩展性强的软件架构进行支撑。
5.中国专利申请cn 111708521 a披露了电力系统台区智能终端的软件构建方法及软件构建装置，其方法为根据所述台区智能终端所需执行的业务操作类型构建多个操作元模块；根据第一预设业务功能类型对所述操作元模块进行封装，获得多个第一部件功能模块；根据所述操作元模块和所述第一部件功能模块对所述台区智能终端的软件架构进行构建。该申请关注是系统底层的构建。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种软件架构方法以及应用该方法实现的配电网边缘网关，提高开发效率以及软件升级能力，实现配电设备的灵活接入。
7.为实现发明目的，本发明提出的技术方案之一是：一种配电网边缘网关的软件架构方法，基于嵌入式linux系统实现，所述方法包括：确定软件框架，所述软件框架包括数据中心交互层和功能层。
8.构建各层app，app部署在容器中；所述数据中心交互层包括数据中心app，部署在一个容器中；数据中心交互层中设置数据库，数据存取在数据中心交互层完成。
9.设备参数及设备数据模型在数据中心交互层注册存储。
10.功能层中的app在数据中心交互层进行注册。
11.功能层中的app通过消息总线与数据中心交互层进行通信。
12.进一步地，所述功能层包括硬件接口资源互斥层、通信采集层、应用层。
13.进一步地，所述设备参数包括设备数量、设备序号、硬件接口、对应app的名称；所述硬件接口资源互斥层app在数据中心交互层的注册信息包括app名称、硬件接口；所述功能层app在数据中心交互层的注册信息包括app名称。
14.所述功能层app通过app名称、设备参数与所述硬件接口资源互斥层app相匹配。
15.本发明提出的技术方案之二是：一种配电网边缘网关终端，包括mcu和硬件接口模块，mcu运行嵌入式linux系统。
16.所述网关终端包括：软件框架，所述软件框架包括数据中心交互层和功能层，所述功能层包括硬件接口资源互斥层、通信采集层、主站通信层、高级应用层，各层通过消息总线连接；为各层设置的容器，每一层的软件app部署在容器中；所述数据中心交互层包括数据中心app，部署在一个容器中；数据中心交互层中设置数据库，数据存取在数据中心交互层完成；数据中心交互层中存储设备参数及设备数据模型；各功能层中的app在数据中心交互层进行注册。
17.采用本发明提出的技术方案，形成层次结构的软件框架，框架以数据中心交互层为数据的存储和其它各层的信息交换中心，数据存取在数据中心交互层完成，其它各层按功能划分；单独的软件功能以app形式呈现，由不同专业的人员开发，实现软硬件完全解耦；各层的软件再按功能划分，将app部署在不同的容器中，充分利用容器的优势；各功能软件具有高复用性和重构性；软件增加功能时，在相应层增加容器，或在相应的容器中增加app即可；在新系统中构架软件时，只更改硬件相关的app即可，大大提高了效率；如果有新的业务领域可新建容器，此架构具备良好的扩展性。
附图说明
18.图1是本发明实施例的软件框架示意图；图2是本发明中看门狗设置的示意图。
具体实施方式
19.下面结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。以下所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不起限制作用。
20.linux容器是与系统其他部分隔离开的一个或一组进程。运行这些进程所需的所有文件都由另一个镜像提供，这意味着从开发到测试再到生产的整个过程中，linux 容器都具有可移植性和一致性。因而，相对于依赖重复传统测试环境的开发渠道，使用容器的速度要快得多。容器比较普遍也易于使用，我们可以利用 linux 容器解决很多难题。linux 容器的价值在于，它能加速开发并满足新出现的业务需求。
21.docker是一个开源的应用容器引擎，让开发者可以打包应用以及依赖包到一个可移植的镜像中，然后进行发布。docker容器可以快速完成从开发到部署的过程，程序运行于箱体内部进行安全隔离，从而实现在主机上同时运行多个容器。
22.本发明基于嵌入式linux操作系统，在linux操作系统上架设多个docker容器，软件程序在容器中运行。终端硬件接口通过驱动程序映射到容器中，软件程序在容器中可调用硬件接口，最终实现硬件平台化，软件app化，软硬件完全解耦。
23.本发明提出的软件构架方法包括：1、确定软件框架。
24.本实施例中的软件框架包括数据中心交互层和功能层，各层通过mqtt消息总线连接，参见图1。
25.框架中，数据中心交互层包含数据中心app，部署在一个容器中，数据中心交互层中设置数据库，功能层的软件app读写、数据存取都在数据中心交互层完成。
26.本发明应用于边缘网关，硬件采用嵌入式系统，系统资源受限。容器技术虽然后很多优点，但其内存使用效率比较低，读写操作会占用比较多的资源，如对vector向量、list双向链表等变量的操作。本发明将涉及数据存储的内存区域集中在数据中心交互层，数据存取也集中在数据中心交互层完成，弱化了其它硬件相关及业务相关app对内存的操作，减少对系统资源的需求。
27.所有与数据存取相关的功能放置在数据中心交互层，将软件的核心功能与硬件配置分离，实现软硬件完全解耦；在不同硬件基础构架软件时，只针对相关硬件的app进行设置修改，与核心功能无关。
28.按照处理对象不同划分功能层，本实施例中，功能层包括硬件接口资源互斥层、通信采集层、应用层。
29.硬件接口资源互斥层包括硬件接口资源互斥层app；通信采集层包括通信采集层app；应用层包括功能层app。
30.硬件接口资源互斥层：该层负责通信采集层的软件app实现硬件接口资源的调用。硬件接口资源互斥层根据配电网边缘网关的硬件接口部署相关硬件接口app，包括以太网接口app、rs485接口app、rs232接口app、rs422接口app、cs电流环接口app、高速载波hplc接口app、蓝牙2.4g接口app、lora接口app、wi-sun接口app等。
31.每一个硬件接口app可同时供多个通信采集层的软件app同时调用，即硬件接口app根据通信采集层的软件app的优先级和调用先后顺序实现接口资源调用规则。硬件接口app中可设置通信采集层的软件app的优先级别，优先级别高的先调用，优先级别相同的按照调用时间先后进行顺序处理，形成一个动态的硬件接口资源调用队列。
32.通信采集层：通信采集层按照营销、运检、新能源三个业务板块分别部署到三个容器中。
33.通信采集层中的营销容器：通信采集层中营销容器中部署抄表app，负责抄读低压配电台区下所有的电能表数据，并将数据存储到数据中心交互层。
34.通信采集层中的运检容器：通信采集层中运检容器中部署智能断路器感知app、智能电容器感知app、换相开关感知app、电气量传感器感知app、环境量传感器感知app、分支终端感知app、末端终端感知app等，负责抄读低压配电台区下所有的电气量和环境量数据，并将数据存储到数据中心交互层的数据库中。
35.通信采集层中的新能源容器：通信采集层中运检新能源中部署光伏逆变器感知app、充电桩感知app、储能感知app、蓄热式电采暖感知app等，负责抄读低压配电台区下所有新能源领域的数据，并将数据存储到数据中心交互层。
36.所述应用层包括主站通信层和高级应用层。
37.主站通信层：按照业务主站区分主站通信层中的app：营销主站通信app，采用dl/t698协议；配电主站通信app，采用104协议；互联网部主站通信app，采用mqtt协议。主站通信层的app可将数据中心app中所有数据按照不同协议上传到主站中，亦可将主站下发的定值或控制命
令下发到数据中心app中，而后通过数据中心app转发到通信采集层app。上述app分别部署到三个容器中。
38.高级应用层：高级应用层从数据中心app读取通信采集层app存储到数据中心交互层的数据，而后经过边缘计算，将结果数据回写到数据中心交互层。按照业务区分高级应用层中的app，部署到三个容器中。
39.营销业务容器：部署线损精益分析app、载波通信拓扑识别app等。
40.运检业务容器：部署配电台区电能质量分析app、基于大数据相似度和特征信号的拓扑自动识别app、快速故障研判app、三相负荷不平衡策略构建app等。
41.新能源业务容器：部署光伏安全并网与充分消纳app、“源网荷”协同优化app、基于分布式光伏“一键式”检修app和电动汽车有序用电app等。
42.每个容器中可安装新的高级应用app和升级、卸载现有高级应用app，可灵活支撑业务技术领域的变化，不同app的耦合性小。
43.2、完成注册。
44.为叙述方便，说明书中如果没有特别说明，除数据中心app外，其它app统称为应用app。
45.功能层中的应用app通过消息总线与数据中心交互层进行通信。为了保证应用app与数据中心app之间完善的交互机制，需要进行三种注册操作。
46.1）设备参数的注册和存储。
47.设备参数在数据中心交互层注册存储；设备参数包括设备数量、设备序号、硬件接口、对应app的名称。
48.如换相开关设备，需要json文件格式进行注册，注册信息如下： "appname": "kephasesw",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
//对应app名称
ꢀꢀꢀꢀ
"devnum": "1",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
//设备数量
ꢀꢀꢀꢀ
"com": [
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
//通信参数
ꢀꢀꢀꢀ
{
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"devno": "50",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
//设备序号
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"port": "rs485-2",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
//硬件接口
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"addr": "000000000001", //设备地址
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"desc": "换相开关1",
ꢀꢀꢀ
//设备描述
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"protocol": "dl645"
ꢀꢀꢀꢀ
//通信协议
ꢀꢀꢀꢀꢀ
}
ꢀꢀꢀꢀ
]断路器的注册信息如下："appname": "kercd",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
//对应app名称
ꢀꢀꢀꢀ
"devnum": "1",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
//设备数量
ꢀꢀꢀꢀ
"com": [
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
//通信参数
ꢀꢀꢀꢀ
{
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"devno": "50",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
//设备序号
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"port": "rs485-1",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
//硬件接口
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"addr": "000000000003",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
//设备地址
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"desc": "断路器1",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
//设备描述
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"protocol": "剩余电流动作保护器协议"
ꢀꢀꢀ
//通信协议
ꢀꢀꢀꢀꢀ
}
ꢀꢀꢀꢀ
]2）设备数据模型的注册和存储。
[0049]
设备数据模型在数据中心交互层注册存储；应用app与数据中心app的数据和参数交互，通过mqtt消息总线进行，数据的读取/写入依据注册的数据模型进行操作。如通信采集层对应的运检容器中的换相开关数据模型包括遥测数据模型、遥信数据模型和定值参数数据模型，断路器数据模型包括遥测数据模型、遥信数据模型、定值参数数据模型。
[0050]
本实施例中，断路器数据模型注册信息如下：
ꢀꢀ
"modelname": "rcd",
ꢀꢀꢀ
//数据模型名称
ꢀꢀ
"modeldata":
ꢀꢀ
[
ꢀꢀꢀꢀ
{
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"datatype":"yc",
ꢀꢀꢀꢀ
//遥测数据
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"data":
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
[
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
{
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
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"type":"float",
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"unit":"v",
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"deadzone":"5.0",
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},
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
{
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ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
},
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
{
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
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ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
},
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
{
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"name":"a_phsa",
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ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
},
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{
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
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ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
},
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{
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"type":"float",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"unit":"i",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"deadzone":"2.0",
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"ratio":"1",
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ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
},
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{
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"name":"resa",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"type":"float",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"unit":"ma",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"deadzone":"2.0",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"ratio":"1",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"isreport":"1",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"userdefine":"当前剩余电流"
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
},
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
},
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"datatype":"yx",
ꢀꢀꢀꢀ
//遥信数据
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"data":
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
[
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
{
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"name":"test_pos",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"type":"boolean",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"unit":"null",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"deadzone":"null",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"ratio":"null",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"isreport":"1",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"userdefine":"断路器自检成功"
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
},
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
{
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"name":"highvoltpoweroff",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"type":"boolean",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"unit":"null",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"deadzone":"null",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"ratio":"null",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"isreport":"1",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"userdefine":"高压失电"
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
},
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
{
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"name":"highvoltpoweron",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"type":"boolean",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"unit":"null",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"deadzone":"null",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"ratio":"null",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"isreport":"1",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"userdefine":"高压复电"
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
},
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
{
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"name":"swpos",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"type":"boolean",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"unit":"null",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"deadzone":"null",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"ratio":"null",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"isreport":"1",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"userdefine":"开关合位"
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
},
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
{
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"name":"swchange",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"type":"boolean",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"unit":"null",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"deadzone":"null",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"ratio":"null",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"isreport":"1",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"userdefine":"闸位变化"
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
},
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
{
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"name":"ptlk_op",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"type":"boolean",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"unit":"null",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"deadzone":"null",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"ratio":"null",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"isreport":"1",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"userdefine":"剩余电流保护动作"
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
},
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
}
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"datatype":"dz", //定值
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"data":
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
[
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
{
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"name":"ptlk_strval",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"type":"ushort",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"unit":"null",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"deadzone":"null",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"ratio":"1",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"isreport":"1",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"val":"124",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"userdefine":"额定剩余电流动作值"
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
},
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
{
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"name":"ptlk_opdltmms",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"type":"ushort",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"unit":"null",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"deadzone":"null",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"ratio":"1",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"isreport":"1",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"val":"13",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"userdefine":"额定极限不驱动时间"
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
},
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
{
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"name":"ptlk_ctrl4",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"type":"utiny",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"unit":"null",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"deadzone":"null",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"ratio":"1",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"isreport":"1",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"val":"1",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"userdefine":"剩余电流保护控制字(控制字4)"
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
},
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
{
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"name":"pioc_a_lim",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"type":"utiny",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"unit":"null",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"deadzone":"null",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"ratio":"1",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"isreport":"1",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"val":"1",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"userdefine":"短路瞬时保护电流定值"
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
},
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
{
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"name":"pioc_ctrl3",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"type":"utiny",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"unit":"null",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"deadzone":"null",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"ratio":"1",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"isreport":"1",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"val":"1",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"userdefine":"短路瞬时保护控制字(控制字3)"
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
},
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
{
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"name":"ptoc_a_lim",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"type":"utiny",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"unit":"null",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"deadzone":"null",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"ratio":"1",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"isreport":"1",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"val":"1",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"userdefine":"短路短延时保护电流定值"
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
},
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
{
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"name":"ptoc_tm_lim",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"type":"ushort",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"unit":"null",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"deadzone":"null",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"ratio":"1",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"isreport":"1",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"val":"14",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"userdefine":"短路短延时保护时间定值"
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
},
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
{
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"name":"ptoc_ctrl3",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"type":"utiny",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"unit":"null",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"deadzone":"null",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"ratio":"1",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"isreport":"1",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"val":"1",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"userdefine":"短路短延时保护控制字(控制字3)"
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
},
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
}
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
]
ꢀꢀꢀꢀ
}]3）功能层中的app在数据中心交互层进行注册。
[0051]
每个应用app需要在数据中心注册，注册后应用app才能够通过数据中心app进行交互。app名称appname和app序号appno是关键索引。
[0052]
下面是注册信息示例。
[0053]
换相开关感知app的注册信息："appname": "kephasesw",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
//app名称
ꢀꢀ
"app": [
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
//app参数
ꢀꢀꢀꢀ
{
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"appno": "10",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
//app序号
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"desc": "换相开关感知app", //app描述
ꢀꢀꢀꢀꢀ
}
ꢀꢀꢀꢀ
]断路器感知app的注册信息："appname": "kercd",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
//app名称
ꢀꢀ
"app": [
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
//app参数
ꢀꢀꢀꢀ
{
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"appno": "8",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
//app序号
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"desc": "断路器感知app", //app描述
ꢀꢀꢀꢀꢀ
}
ꢀꢀꢀꢀ
]rs485接口app的注册信息："appname": "kers485",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
//app名称
ꢀꢀ
"app": [
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
//app参数
ꢀꢀꢀꢀ
{
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"appno": "9",
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
//app序号
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
"desc": "rs485接口app", //app描述
ꢀꢀꢀꢀꢀ
}
ꢀꢀꢀꢀ
]通信采集层的软件app在注册时还包括自身的优先级信息，硬件接口app根据优先级信息设置通信采集层的软件app的优先级别，根据优先级别运行，实现硬件资源互斥。
[0054]
设备参数描述了涉及的所有硬件的信息，设备数据模型定义了所有存储的数据格式，不同专业的开发人员根据上述定义，完成不同功能的开发，实现完全解耦。
[0055]
通信的交互机制通过mqtt标准的消息总线完成。
[0056]
一个容器中的app、一个层中的app没有关联，本层的app没有调用关系，不需要交互，交互只存在于功能层的应用app与数据中心app之间。
[0057]
以下为信息交互的实施例。
[0058]
通信采集层的断路器感知app依据在数据中心交互层注册的参数找到对应的硬件接口资源互斥层中的rs485接口app；断路器感知app通过mqtt消息总线将召测断路器的通信报文传给硬件接口资源互斥层的rs485接口app，由rs485接口app经过资源互斥后将报文转发到rs485口至断路器，rs485接口app收到断路器回复报文后，通过mqtt消息总线将报文传给断路器感知app；断路器感知app通过mqtt消息总线按照断路器的数据模型将数据存储到数据中心交互层；
高级应用中的快速故障研判app再按照数据模型进行从数据中心交互层读取数据，经过高级边缘计算后，按照边缘计算的数据结果的模型（例如故障研判结果为找到最上游的停电断路器及其告警信息）将数据存储到数据中心交互层；主站通信中的配电主站通信app按照边缘计算的数据结果的模型，通过mqtt消息总线从数据中心交互层中读取数据，而后通过mqtt消息总线将数据组织成报文传输给硬件接口资源互斥层的以太网接口app，通过以太网接口上传给配电主站系统。
[0059]
当需要增加功能，开发一个应用app时，首先确定增加的功能属于哪个层，是否有现有业务容器可以包含该app，如果有，将该app部署到现有容器，如果没有可新建立一个容器单独部署该app。
[0060]
为了保证软件系统正常运行，本发明为每个app、每个容器及系统设置看门狗，参看图2，各看门狗配置日志文件。
[0061]
每个app具备单独的线程负责看门狗功能，保证自身不会跑死。
[0062]
每个容器设置的看门狗监控容器中各app看门狗状态，若某app看门狗状态异常，且一段时间内没有恢复正常，则杀死该app，并重新启动该app。
[0063]
系统看门狗监控所有容器看门狗状态，若某容器看门狗状态异常，且一段时间内没有恢复正常，则重新启动该容器，并重新启动该容器内所有app。
[0064]
看门狗之间通过mqtt消息总线进行交互。
[0065]
看门狗采用多层次化设计理念，保证系统耦合性小，稳定性强。
[0066]
本发明还提出了一种配电网边缘网关终端，包括mcu和硬件接口模块，mcu运行嵌入式linux系统，硬件接口模块以太网接口模块、rs485接口模块、rs232接口模块、rs422接口模块、cs电流环接口模块、高速载波hplc接口模块、蓝牙2.4g接口模块、lora接口模块、wi-sun接口模块。每个接口模块通过系统驱动映射到容器中，供硬件接口资源互斥层的app使用。
[0067]
配电网边缘网关终端通过前述的软件架构方法进行软件部署。
[0068]
配电网边缘网关终端还包括：软件框架，所述软件框架包括数据中心交互层和功能层，所述功能层包括硬件接口资源互斥层、通信采集层、主站通信层、高级应用层，各层通过消息总线连接。
[0069]
硬件接口资源互斥层包括硬件接口资源互斥层app；通信采集层包括通信采集层app；应用层包括功能层app。
[0070]
为各层设置的容器，每一层的软件app部署在容器中。
[0071]
所述数据中心交互层包括数据中心app，部署在一个容器中；数据中心交互层中设置数据库。
[0072]
数据中心交互层中存储设备参数及设备数据模型；各功能层中的app在数据中心交互层进行注册。
[0073]
所述设备参数包括设备数量、设备序号、硬件接口、对应app的名称。
[0074]
所述硬件接口资源互斥层app在数据中心交互层的注册信息包括app名称、硬件接口。
[0075]
所述更能层app在数据中心交互层的注册信息包括app名称。
[0076]
为每个app、每个容器及系统设置看门狗，各看门狗配置日志文件；每个容器设置
的看门狗监控容器中各app看门狗状态，若某app看门狗状态异常，且一段时间内没有恢复正常，则重新启动该app；系统看门狗监控所有容器看门狗状态，若某容器看门狗状态异常，且一段时间内没有恢复正常，则重新启动该容器，并重新启动该容器内各个app；看门狗之间通过消息总线进行交互。
[0077]
采用本发明提出的方法和网关终端，可以在以下方面提升标准：采用标准的消息总线通信，避免私有交互方式，如有n个app，私有交互方式最多有n*(n-1)/2种交互方式，标准化水平最多可提升n*(n-1)/2倍。
[0078]
采用容器的方式管理程序，容器之间相对独立，如n个容器，稳定性提高了n倍。
[0079]
由于硬件接口资源互斥层和数据中心交互层的存在，大大降低了代码的重复率，例如有m个app应用了硬件接口资源互斥层，有n个app应用了数据中心交互层，对应代码重复率会降低m n倍。
[0080]
软件框架具备硬件接口资源互斥层、通信采集层、应用层等，层次结构清楚，扩展性强。
[0081]
只有硬件接口资源互斥层的app与硬件相关，软件在不同设备上易于移植，代码的修改低于5%。
[0082]
为了更换边缘网关，本发明还提供了以下数据备份的实施例：数据中心交互层中的容器中包括数据中心app和数据库。将数据中心交互层中容器的当前状态保存成docker镜像。边缘网关与上位机有通信连接，如光纤、4g、5g通道等，通过通信连接，将镜像上传至上位机，完成数据备份。
[0083]
如果边缘网关损坏需要更换时，将保存的镜像移植到配置相同的边缘网关上，重新部署数据库，完成设备更换。