一種虛擬電錶集抄集中器的創建方法
2023-07-07 05:25:26 1
專利名稱：一種虛擬電錶集抄集中器的創建方法
技術領域：
本發明涉及一種電錶集抄集中器的創建方法，尤其是涉及一種用於智能用電小區低壓集抄的虛擬電錶集抄集中器的創建方法。
背景技術：
當前運行的電網當中計量自動化業務系統所使用的傳統集中器設備，一般都會有處理能力較弱、通訊速率低等問題，為了能可靠抄集大型居民小區的電錶讀數(通常指過千戶居民)，在組網上相對採用較多數量的集中器來分區管理下面數量眾多的電錶。最終導致局部地區內(一般是在一個居民小區內)分散的多臺集中器的通訊連接、管理和運維上的困難度大大增加，每臺集中器設備都需要單獨檢查其設備性能和狀態，並定期進行檢測，確保與計量自動化主站之間的可靠接入通訊，並且與下面每個電錶連接和數據採集均正常。現階段已有處理能力足夠強大的CPU硬體，而國內在研究大型社區中的集中器虛擬化併集中統一管理方面目前仍然是空白。
發明內容
本發明所要解決的技術問題，就是提供一種虛擬電錶集抄集中器的創建方法，可創建、運行及管理多臺虛擬集中器，實現集中器設備的集中管理，簡化運行和維護的難度，且每臺虛擬集中器均可單獨運作實現電錶讀數的集抄業務、並與計量自動化主站之間協議對接。為解決上述技術問題，本發明採取的技術方案如下一種虛擬電錶集抄集中器的創建方法，包括以下步驟
`
S1:選取合適的伺服器級工控機作為主機，在其上完成Linux作業系統的移植及內核裁減，使之成為虛擬化集中器的基礎作業系統運行環境；S2:針對實現了電力集抄的集中器功能的源碼進行相關移植、修改和重新開發，使之在實現電力集抄集中器原有功能的基礎上，且可單進程運行、並可運行於本發明中的定製Linux作業系統之上,還可讀寫及訪問Linux文件系統,實現應用數據的存儲；S3 :虛擬集中器所實現功能的改造，包括上行通訊和下行抄表兩部分上行通訊通過TCP/IP方式與計量自動化主站進行溝通，使用UDP方式，在虛擬集中器啟動後，在主機上指定IP的本地埠上建立m)P監聽，響應來自計量自動化主站的招測報文並執行相應動作處理，且確保從主機到計量自動化主站之間的報文路由雙向可達；下行抄表改造為採用以太分組報文交換的方式實現多個虛擬集中器與眾多個電錶之間的連接和數據交換，虛擬集中器的下行抄表協議重新設計並定義成基於以太方式的通訊協議，並對虛擬集中器的下行通訊部分功能進行改造；S4:原來集中器中所保留的凍結電量保存功能、通過主站下發的集中器配置參數的保存和電錶列表參數配置，這些信息的存儲改造為通過本地文件系統來實現，設計虛擬集中器在當前運行目錄下，創建相應名稱的文件實現隨機訪問和數據存儲，多個虛擬化集中器實例之間共享同一作業系統下本地磁碟的可用空間；S5 :將現有的以太抄表協議轉485抄表規約的轉換設備，做為485電錶的前置單元，該設備的接口特徵是一頭為乙太網接口，通過區域網連接到虛擬集中器運行的主機上，而另一頭則是一路獨立的485總線接口，可根據實際組網需要連接I臺到數臺符合標準通信規約的485電錶上；實際組網由工程實施人員根據設計規劃的圖紙來實施，實現從虛擬集中器的運行主機，到以太抄表協議轉換設備的連接，最末端的終端接續到標準485電錶上，完成通訊和數據交換；S6 :開發虛擬化設備管理控制系統，控制系統的人機互動界面採用Web方式，實施人員可使用手提電腦通過區域網連接到虛擬集中器主機的下行以太接口，並訪問其http埠，在手提電腦上用瀏覽器打開並登陸基於web的虛擬化設備管理虛擬化集中器設備管理控制系統，並在其當中完成虛擬化集中器實例的創建，設置初始化參數，配置虛擬集中器下的電錶列表及具體參數，實現虛擬化集中器實例的啟動、停止，連接計量自動化主站的控制動作，同時可以實現對虛擬化集中器運行狀態的監控，及時告警提示異常的運行狀態。所述的步驟SI中的伺服器級工控機採用Intel的多核至強CPU，8G以上大規模內核及500G以上硬碟陣列，兩個獨立的乙太網接口，以及4個以上備用的USB設備連接口。所述的步驟S6中虛擬化集中器設備管理控制系統內部實現過程還包括如下內容當創建虛擬集中器的時候，虛擬化集中器設備管理控制系統為其分配相應的運行資源，包括指定的工作目錄，可訪問的磁碟空間，初始化參數的運行配置文件(包括集中器運行的一些基本參數，如計量自動化主站的IP位址和埠，連接模式，需要監聽招測命令的本地埠等);虛擬化集中器設 備管理控制系統通過交互界面控制虛擬集中器的啟動和停止，虛擬集中器的單進程運行方式，使得虛擬化集中器設備管理控制系統對其的運行管理更加方便，可以像管理進程一樣來對虛擬集中器實例進行啟動和停止；在啟動虛擬集中器之前，虛擬化集中器設備管理控制系統為其分配足夠的運行資源，包括當前工作目錄，網絡通信資源，磁碟訪問空間資源，運算資源，以及初始化運行參數等，然後再執行啟動虛擬集中器進程的具體操作；虛擬集中器的功能在經過改造後，使其能夠支持與管理虛擬化集中器設備管理控制系統之間的通訊，在關閉虛擬集中器的進程之前，虛擬化集中器設備管理控制系統通過管理接口通知虛擬集中器先完成數據的訪問和存儲，緩存寫入到文件系統的操作，預防數據丟失；虛擬化集中器設備管理控制系統在接收到虛擬集中器的確認響應之後，使用安全的方式關閉虛擬集中器的進程。本發明的方法具備以下的特徵1、以上所述的多臺虛擬化集中器實例都是在同一臺硬體主機上實現參數配置，運行維護和管理的。2、同時在一臺硬體主機上模擬運行多個具備集中器功能的虛擬設備，每一臺虛擬設備都能夠單獨與計量自動化主站進行連接和溝通，遵循《廣東電網公司低壓電力用戶集中抄表系統集中器上行通訊規約》。由於完全兼容相關電力集抄通訊協議，使計量自動化主站可以無差別地訪問虛擬集中器實現計量抄表等業務功能。3、下行通過以太通訊接口先通過連接專用的「以太轉485轉接器」，然後與一個或多個標準化的485電錶相連，實現抄集電錶的實時電量和凍結電量等具體業務功能4、多臺虛擬集中器設備均可以在主機上通過虛擬化集中器設備管理控制系統進行虛擬設備實例的創建、配置、統一管理和運行維護。所抄回來的電錶數據通過各虛擬集中器的處理、存儲、調用和管理。5、可以使用虛擬化集中器設備管理虛擬化集中器設備管理控制系統進行虛擬集中器參數的配置，在基於Web管理頁面的人機互動方式下，配置虛擬集中器實例的具體參數，集中器下屬電錶列表和參數配置，以及虛擬化集中器設備實例的管理和運行狀態監控。有益效果本發明的虛擬電錶集抄集中器集中在一伺服器上，能夠充分利用硬體資源和網絡資源，在區域分布和組網上均在同一地點，方便運維人員進行小區內集抄系統的正常運行及維護。在布了以太區域網的小區內，可以方便地實現連接組網(IP化)，有效充分利用新建小區的網絡資源。
圖1是本發明的設備結構示意圖；圖2是本發明的設備內部邏輯示意圖；圖3是本發明的實際組網示意
圖4是本發明的電力集抄系統架構原理示意圖。
圖中1_計量自動化主站，2-無線上網撥號設備，3-虛擬集中器，4-管理模塊，5-485轉換單元，6-485電錶。
具體實施例方式參見圖1至圖4，為本發明的設備結構、設備內部邏輯、實際組網和電力集抄系統架構原理示意圖。圖4清晰地表達了整個電力集抄系統的組織架構和組網層次關係，以及其設備管理，數據採集的基本原理。本發明的虛擬電錶集抄集中器的創建方法實施例，包括以下步驟第一步選取合適的類伺服器級的工控機作為主機，建議配置可定製為採用Intel的多核至強CPU，8G以上大規模內核及500G以上硬碟陣列，兩個獨立的乙太網接口，以及4個以上備用的USB設備連接口 ；在其上完成Linux作業系統的移植及內核裁減，使之成為虛擬化集中器實例的基礎作業系統運行環境。第二步針對實現了電力集抄的集中器功能的源碼進行相關移植、修改和重新開發，使之在實現電力集抄集中器原有功能的基礎上，改造成可以單進程運行，並可運行於本例中的定製Linux作業系統之上，改造成可以讀寫及訪問Linux文件系統實現應用數據的存儲。第三步虛擬集中器所實現功能的改造，大致上劃分為兩大部分，上行通訊部分和下行抄表部分。
上行通過TCP/IP方式與計量自動化主站進行溝通，如本方法使用UDP方式，就是在虛擬集中器啟動後，在主機上指定IP的本地埠上建立m)P監聽，響應來自計量自動化主站的招測報文並執行相應動作處理。由於是要通過以太方式與計量自動化主站建立連接，所以首先要確保從本發明當中主機到計量自動化主站之間的報文路由雙向可達(可使用外置GPRS設備或通過城域網連接的方式，同時配通路由參數實現與計量自動化主站的互聯互通，此處不再贅述)。針對下行抄表部分需要進行改造，原集中器功能是通過485方式連接到電錶進行讀數抄集的(通過DL645規約)。但由於運行虛擬集中器的主機本身無法預知需要配置多少路獨立的硬體485總線通道，所以改造為採用以太分組報文交換的方式實現多個虛擬集中器與眾多個電錶之間的連接和數據交換。虛擬集中器的下行抄表協議重新設計並定義成基於以太方式的通訊協議，並對虛擬集中器的下行通訊部分功能進行改造。第四步原來集中器中所保留的凍結電量保存功能，通過主站下發的集中器配置參數的保存，電錶列表參數配置，這些信息的存儲都改造為通過本地文件系統來實現。虛擬集中器將會在當前運行目錄下，創建相應名稱的文件來實現隨機訪問和數據存儲。多個虛擬化集中器實例之間共享同一作業系統下本地磁碟的可用空間。第五步由於現行的電錶大部分都是485表，為了保持與現有解決方案和標準計量設備之間的兼容，本發明採用將現有的以太抄表協議轉485抄表規約的轉換設備(單元)。在新的整體解決方案當中，可視為485電錶的前置單元，作為虛擬集中器與電錶之間通訊的中間橋梁，是解決方案組網中的關鍵節點設備。該設備的接口特徵是一頭為乙太網接口，通過區域網連接到虛擬集中器運行的主機上，而另一頭則是一路獨立的485總線接口，可根據實際組網需要連接I臺到數臺符合標準通信規約的485電錶上。實際組網由工程實施人員根據設計規劃的圖紙來實施，實現從虛擬集中器的運行主機，到以太抄表協議轉換設備的連接，及最末端的終端接續到標準485電錶上，完成通訊和數據交換。
第六步本虛擬化解決方案當中，需要在一臺主機上運行多臺虛擬化集中器實例，針對其運行、管理和維護的需求，開發出虛擬化設備管理虛擬化集中器設備管理控制系統。本虛擬化集中器設備管理控制系統的人機互動界面採用了 Web方式，實施人員可使用手提電腦通過區域網連接到虛擬集中器主機的下行以太接口，並訪問其http埠，在手提電腦上用瀏覽器打開並登陸基於web的虛擬化設備管理虛擬化集中器設備管理控制系統，並在其當中完成虛擬化集中器實例的創建，設置初始化參數，配置虛擬集中器下的電錶列表及具體參數，實現虛擬化集中器實例的啟動、停止，連接計量自動化主站的控制動作。同時可以實現對虛擬化集中器運行狀態的監控，及時告警提示異常的運行狀態。虛擬化集中器設備管理虛擬化集中器設備管理控制系統的內部實現過程如下當創建虛擬集中器實例的時候，虛擬化集中器設備管理控制系統為其分配相應的運行資源，包括指定的工作目錄，可訪問的磁碟空間，初始化參數的運行配置文件(裡面包括集中器運行的一些基本參數，如計量自動化主站的IP位址和埠，連接模式，需要監聽招測命令的本地埠等)。虛擬化集中器設備管理控制系統通過交互界面可以控制虛擬集中器的啟動和停止，虛擬集中器的單進程運行方式，使得虛擬化集中器設備管理控制系統對其的運行管理更加方便，可以像管理進程一樣來對虛擬集中器進行啟動和停止。在啟動虛擬集中器(進程)之前，虛擬化集中器設備管理控制系統為其分配足夠的運行資源，包括當前工作目錄，網絡通信資源，磁碟訪問空間資源，運算資源，以及初始化運行參數等，然後再執行啟動虛擬集中器進程的具體操作。虛擬集中器的功能在經過改造後，使其能夠支持與管理虛擬化集中器設備管理控制系統之間的通訊，可以在關閉虛擬集中器實例的進程之前，虛擬化集中器設備管理控制系統通過管理接口通知虛擬集中器先完成數據的訪問和存儲，緩存寫入到文件系統的操作，預防數據丟失。虛擬化集中器設備管理控制系統在接收到虛擬集中器的確認響應之後，才使用安全的方式關閉虛擬集中器·實例的進程。
權利要求
1.一種虛擬電錶集抄集中器的創建方法，包括以下步驟 S1:選取合適的伺服器級工控機作為主機，在其上完成Linux作業系統的移植及內核裁減，使之成為虛擬化集中器的基礎作業系統運行環境； S2:針對實現了電力集抄的集中器功能的源碼進行相關移植、修改和重新開發，使之在實現電力集抄集中器原有功能的基礎上，且可單進程運行、並可運行於本發明中的定製Linux作業系統之上,還可讀寫及訪問Linux文件系統,實現應用數據的存儲； S3:虛擬集中器所實現功能的改造，包括上行通訊和下行抄表兩部分 上行通訊通過TCP/IP方式與計量自動化主站進行溝通，使用UDP方式，在虛擬集中器啟動後，在主機上指定IP的本地埠上建立m)P監聽，響應來自計量自動化主站的招測報文並執行相應動作處理，且確保從主機到計量自動化主站之間的報文路由雙向可達； 下行抄表改造為採用以太分組報文交換的方式實現多個虛擬集中器與眾多個電錶之間的連接和數據交換，虛擬集中器的下行抄表協議重新設計並定義成基於以太方式的通訊協議，並對虛擬集中器的下行通訊部分功能進行改造； S4:原來集中器中所保留的凍結電量保存功能、通過主站下發的集中器配置參數的保存和電錶列表參數配置，這些信息的存儲改造為通過本地文件系統來實現，設計虛擬集中器在本實例的當前運行目錄下，創建相應名稱的文件實現隨機訪問和數據存儲，多個虛擬化集中器實例之間共享同一作業系統下本地磁碟的可用空間； S5:將現有的以太抄表協議轉485抄表規約的轉換設備，做為485電錶的前置單元，該設備的接口特徵是 一頭為乙太網接口，通過區域網連接到虛擬集中器運行的主機上，而另一頭則是一路獨立的485總線接口，可根據實際組網需要連接I臺到數臺符合標準通信規約的485電錶上； 實際組網由工程實施人員根據設計規劃的圖紙來實施，實現從虛擬集中器的運行主機，到以太抄表協議轉換設備的連接，最末端的終端接續到標準485電錶上，完成通訊和數據交換； S6:開發虛擬化設備管理控制系統，控制系統的人機互動界面採用Web方式，實施人員可使用手提電腦通過區域網連接到虛擬集中器主機的下行以太接口，並訪問其http埠，在手提電腦上用瀏覽器打開並登陸基於web的虛擬化設備管理虛擬化集中器設備管理控制系統，在其當中完成虛擬化集中器創建，設置初始化參數，配置虛擬集中器下的電錶列表及具體參數，實現虛擬化集中器的啟動、停止，連接計量自動化主站的控制動作，同時可以實現對虛擬化集中器運行狀態的監控，及時告警提示異常的運行狀態。
2.根據權利要求1所述的虛擬電錶集抄集中器的創建方法，其特徵是所述的步驟S6中的虛擬化集中器設備管理控制系統內部實現過程還包括如下內容 當創建虛擬集中器的時候，虛擬化集中器設備管理控制系統為其分配相應的運行資源，包括指定的工作目錄、可訪問的磁碟空間和初始化參數的運行配置文件； 虛擬化集中器設備管理控制系統通過交互界面控制虛擬集中器的啟動和停止和虛擬集中器的單進程運行方式； 在啟動虛擬集中器之前，虛擬化集中器設備管理控制系統為其分配運行資源，包括當前工作目錄、網絡通信資源、磁碟訪問空間資源、運算資源以及初始化運行參數，然後再執行啟動虛擬集中器進程的具體操作；虛擬集中器的功能在經過改造後支持與管理虛擬化集中器設備管理控制系統之間的通訊，在關閉虛擬集中器的進程之前，虛擬化集中器設備管理控制系統通過管理接口通知虛擬集中器先完成數據的訪問和存儲，緩存寫入到文件系統的操作，預防數據丟失；虛擬化集中器設備管理控制系統在接收到虛擬集中器的確認響應之後，使用安全的方式關閉虛擬集中器的進程。
3.根據權利要求1所述的虛擬電錶集抄集中器的創建方法，其特徵是所述的步驟SI中的伺服器級工控機採用Intel的多核至強CPU，8G以上大規模內核及500G以上硬碟陣列，兩個獨立的乙太網接口，以及4個以上備用的USB設備連接口。
全文摘要
一種虛擬電錶集抄集中器的創建方法S1選工控機；S2對源碼進行相關移植、修改和重新開發；S3功能改造，分為上行通訊部分和下行抄表部分；S4原來集中器功能改造；S5轉換設備做為485電錶的前置單元，實現從虛擬集中器的運行主機，到以太抄表協議轉換設備的連接，及最末端的終端接續到標準485電錶上，完成通訊和數據交換；S6開發虛擬化設備管理控制系統。本發明創建的虛擬電錶集抄集中器集中在一伺服器上，能夠充分利用硬體資源和網絡資源，方便運維人員進行小區內集抄系統的正常運行及維護。在布了以太區域網的小區內，可以方便地實現連接組網(IP化)，有效充分利用新建小區的網絡資源。
文檔編號H04L29/08GK103051683SQ20121052582
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月7日 優先權日2012年12月7日
發明者尹惠慧, 羅建 申請人:廣東電網公司佛山供電局