專利名稱：一種虛擬電表集抄集中器的創(chuàng)建方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電表集抄集中器的創(chuàng)建方法，尤其是涉及一種用于智能用電小區(qū)低壓集抄的虛擬電表集抄集中器的創(chuàng)建方法。
背景技術：
當前運行的電網(wǎng)當中計量自動化業(yè)務系統(tǒng)所使用的傳統(tǒng)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(qū)的電表讀數(shù)(通常指過千戶居民)，在組網(wǎng)上相對采用較多數(shù)量的集中器來分區(qū)管理下面數(shù)量眾多的電表。最終導致局部地區(qū)內(nèi)(一般是在一個居民小區(qū)內(nèi))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(tài)，并定期進行檢測，確保與計量自動化主站之間的可靠接入通訊，并且與下面每個電表連接和數(shù)據(jù)采集均正常?，F(xiàn)階段已有處理能力足夠強大的CPU硬件，而國內(nèi)在研究大型社區(qū)中的集中器虛擬化并集中統(tǒng)一管理方面目前仍然是空白。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題，就是提供一種虛擬電表集抄集中器的創(chuàng)建方法，可創(chuàng)建、運行及管理多臺虛擬集中器，實現(xiàn)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(xiàn)電表讀數(shù)的集抄業(yè)務、并與計量自動化主站之間協(xié)議對接。為解決上述技術問題，本發(fā)明采取的技術方案如下一種虛擬電表集抄集中器的創(chuàng)建方法，包括以下步驟
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S1:選取合適的服務器級工控機作為主機，在其上完成Linux操作系統(tǒng)的移植及內(nèi)核裁減，使之成為虛擬化集中器的基礎操作系統(tǒng)運行環(huán)境；S2:針對實現(xiàn)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(fā)，使之在實現(xiàn)電力集抄集中器原有功能的基礎上，且可單進程運行、并可運行于本發(fā)明中的定制Linux操作系統(tǒng)之上,還可讀寫及訪問Linux文件系統(tǒng),實現(xiàn)應用數(shù)據(jù)的存儲；S3 :虛擬集中器所實現(xiàn)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，在虛擬集中器啟動后，在主機上指定IP的本地端口上建立m)P監(jiān)聽，響應來自計量自動化主站的招測報文并執(zhí)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；下行抄表改造為采用以太分組報文交換的方式實現(xiàn)多個虛擬集中器與眾多個電表之間的連接和數(shù)據(jù)交換，虛擬集中器的下行抄表協(xié)議重新設計并定義成基于以太方式的通訊協(xié)議，并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(jié)電量保存功能、通過主站下發(fā)的集中器配置參數(shù)的保存和電表列表參數(shù)配置，這些信息的存儲改造為通過本地文件系統(tǒng)來實現(xiàn)，設計虛擬集中器在當前運行目錄下，創(chuàng)建相應名稱的文件實現(xiàn)隨機訪問和數(shù)據(jù)存儲，多個虛擬化集中器實例之間共享同一操作系統(tǒng)下本地磁盤的可用空間；S5 :將現(xiàn)有的以太抄表協(xié)議轉(zhuǎn)485抄表規(guī)約的轉(zhuǎn)換設備，做為485電表的前置單元，該設備的接口特征是一頭為以太網(wǎng)接口，通過局域網(wǎng)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(jù)實際組網(wǎng)需要連接I臺到數(shù)臺符合標準通信規(guī)約的485電表上；實際組網(wǎng)由工程實施人員根據(jù)設計規(guī)劃的圖紙來實施，實現(xiàn)從虛擬集中器的運行主機，到以太抄表協(xié)議轉(zhuǎn)換設備的連接，最末端的終端接續(xù)到標準485電表上，完成通訊和數(shù)據(jù)交換；S6 :開發(fā)虛擬化設備管理控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)的人機交互界面采用Web方式，實施人員可使用手提電腦通過局域網(wǎng)連接到虛擬集中器主機的下行以太接口，并訪問其http端口，在手提電腦上用瀏覽器打開并登陸基于web的虛擬化設備管理虛擬化集中器設備管理控制系統(tǒng)，并在其當中完成虛擬化集中器實例的創(chuàng)建，設置初始化參數(shù)，配置虛擬集中器下的電表列表及具體參數(shù)，實現(xiàn)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(xiàn)對虛擬化集中器運行狀態(tài)的監(jiān)控，及時告警提示異常的運行狀態(tài)。所述的步驟SI中的服務器級工控機采用Intel的多核至強CPU，8G以上大規(guī)模內(nèi)核及500G以上硬盤陣列，兩個獨立的以太網(wǎng)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(tǒng)內(nèi)部實現(xiàn)過程還包括如下內(nèi)容當創(chuàng)建虛擬集中器的時候，虛擬化集中器設備管理控制系統(tǒng)為其分配相應的運行資源，包括指定的工作目錄，可訪問的磁盤空間，初始化參數(shù)的運行配置文件(包括集中器運行的一些基本參數(shù)，如計量自動化主站的IP地址和端口，連接模式，需要監(jiān)聽招測命令的本地端口等);虛擬化集中器設 備管理控制系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)為其分配足夠的運行資源，包括當前工作目錄，網(wǎng)絡通信資源，磁盤訪問空間資源，運算資源，以及初始化運行參數(shù)等，然后再執(zhí)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(jīng)過改造后，使其能夠支持與管理虛擬化集中器設備管理控制系統(tǒng)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(tǒng)通過管理接口通知虛擬集中器先完成數(shù)據(jù)的訪問和存儲，緩存寫入到文件系統(tǒng)的操作，預防數(shù)據(jù)丟失；虛擬化集中器設備管理控制系統(tǒng)在接收到虛擬集中器的確認響應之后，使用安全的方式關閉虛擬集中器的進程。本發(fā)明的方法具備以下的特征1、以上所述的多臺虛擬化集中器實例都是在同一臺硬件主機上實現(xiàn)參數(shù)配置，運行維護和管理的。2、同時在一臺硬件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(wǎng)公司低壓電力用戶集中抄表系統(tǒng)集中器上行通訊規(guī)約》。由于完全兼容相關電力集抄通訊協(xié)議，使計量自動化主站可以無差別地訪問虛擬集中器實現(xiàn)計量抄表等業(yè)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(zhuǎn)485轉(zhuǎn)接器”，然后與一個或多個標準化的485電表相連，實現(xiàn)抄集電表的實時電量和凍結(jié)電量等具體業(yè)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(tǒng)進行虛擬設備實例的創(chuàng)建、配置、統(tǒng)一管理和運行維護。所抄回來的電表數(shù)據(jù)通過各虛擬集中器的處理、存儲、調(diào)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(tǒng)進行虛擬集中器參數(shù)的配置，在基于Web管理頁面的人機交互方式下，配置虛擬集中器實例的具體參數(shù)，集中器下屬電表列表和參數(shù)配置，以及虛擬化集中器設備實例的管理和運行狀態(tài)監(jiān)控。有益效果本發(fā)明的虛擬電表集抄集中器集中在一服務器上，能夠充分利用硬件資源和網(wǎng)絡資源，在區(qū)域分布和組網(wǎng)上均在同一地點，方便運維人員進行小區(qū)內(nèi)集抄系統(tǒng)的正常運行及維護。在布了以太局域網(wǎng)的小區(qū)內(nèi)，可以方便地實現(xiàn)連接組網(wǎng)(IP化)，有效充分利用新建小區(qū)的網(wǎng)絡資源。


圖1是本發(fā)明的設備結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的設備內(nèi)部邏輯示意圖；圖3是本發(fā)明的實際組網(wǎng)示意
圖4是本發(fā)明的電力集抄系統(tǒng)架構(gòu)原理示意圖。

圖中1_計量自動化主站，2-無線上網(wǎng)撥號設備，3-虛擬集中器，4-管理模塊，5-485轉(zhuǎn)換單元，6-485電表。
具體實施例方式參見圖1至圖4，為本發(fā)明的設備結(jié)構(gòu)、設備內(nèi)部邏輯、實際組網(wǎng)和電力集抄系統(tǒng)架構(gòu)原理示意圖。圖4清晰地表達了整個電力集抄系統(tǒng)的組織架構(gòu)和組網(wǎng)層次關系，以及其設備管理，數(shù)據(jù)采集的基本原理。本發(fā)明的虛擬電表集抄集中器的創(chuàng)建方法實施例，包括以下步驟第一步選取合適的類服務器級的工控機作為主機，建議配置可定制為采用Intel的多核至強CPU，8G以上大規(guī)模內(nèi)核及500G以上硬盤陣列，兩個獨立的以太網(wǎng)接口，以及4個以上備用的USB設備連接口 ；在其上完成Linux操作系統(tǒng)的移植及內(nèi)核裁減，使之成為虛擬化集中器實例的基礎操作系統(tǒng)運行環(huán)境。第二步針對實現(xiàn)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(fā)，使之在實現(xiàn)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，并可運行于本例中的定制Linux操作系統(tǒng)之上，改造成可以讀寫及訪問Linux文件系統(tǒng)實現(xiàn)應用數(shù)據(jù)的存儲。第三步虛擬集中器所實現(xiàn)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后，在主機上指定IP的本地端口上建立m)P監(jiān)聽，響應來自計量自動化主站的招測報文并執(zhí)行相應動作處理。由于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(fā)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(wǎng)連接的方式，同時配通路由參數(shù)實現(xiàn)與計量自動化主站的互聯(lián)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方式連接到電表進行讀數(shù)抄集的(通過DL645規(guī)約)。但由于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件485總線通道，所以改造為采用以太分組報文交換的方式實現(xiàn)多個虛擬集中器與眾多個電表之間的連接和數(shù)據(jù)交換。虛擬集中器的下行抄表協(xié)議重新設計并定義成基于以太方式的通訊協(xié)議，并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(jié)電量保存功能，通過主站下發(fā)的集中器配置參數(shù)的保存，電表列表參數(shù)配置，這些信息的存儲都改造為通過本地文件系統(tǒng)來實現(xiàn)。虛擬集中器將會在當前運行目錄下，創(chuàng)建相應名稱的文件來實現(xiàn)隨機訪問和數(shù)據(jù)存儲。多個虛擬化集中器實例之間共享同一操作系統(tǒng)下本地磁盤的可用空間。第五步由于現(xiàn)行的電表大部分都是485表，為了保持與現(xiàn)有解決方案和標準計量設備之間的兼容，本發(fā)明采用將現(xiàn)有的以太抄表協(xié)議轉(zhuǎn)485抄表規(guī)約的轉(zhuǎn)換設備(單元)。在新的整體解決方案當中，可視為485電表的前置單元，作為虛擬集中器與電表之間通訊的中間橋梁，是解決方案組網(wǎng)中的關鍵節(jié)點設備。該設備的接口特征是一頭為以太網(wǎng)接口，通過局域網(wǎng)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(jù)實際組網(wǎng)需要連接I臺到數(shù)臺符合標準通信規(guī)約的485電表上。實際組網(wǎng)由工程實施人員根據(jù)設計規(guī)劃的圖紙來實施，實現(xiàn)從虛擬集中器的運行主機，到以太抄表協(xié)議轉(zhuǎn)換設備的連接，及最末端的終端接續(xù)到標準485電表上，完成通訊和數(shù)據(jù)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(fā)出虛擬化設備管理虛擬化集中器設備管理控制系統(tǒng)。本虛擬化集中器設備管理控制系統(tǒng)的人機交互界面采用了 Web方式，實施人員可使用手提電腦通過局域網(wǎng)連接到虛擬集中器主機的下行以太接口，并訪問其http端口，在手提電腦上用瀏覽器打開并登陸基于web的虛擬化設備管理虛擬化集中器設備管理控制系統(tǒng)，并在其當中完成虛擬化集中器實例的創(chuàng)建，設置初始化參數(shù)，配置虛擬集中器下的電表列表及具體參數(shù)，實現(xiàn)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(xiàn)對虛擬化集中器運行狀態(tài)的監(jiān)控，及時告警提示異常的運行狀態(tài)。虛擬化集中器設備管理虛擬化集中器設備管理控制系統(tǒng)的內(nèi)部實現(xiàn)過程如下當創(chuàng)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(tǒng)為其分配相應的運行資源，包括指定的工作目錄，可訪問的磁盤空間，初始化參數(shù)的運行配置文件(里面包括集中器運行的一些基本參數(shù)，如計量自動化主站的IP地址和端口，連接模式，需要監(jiān)聽招測命令的本地端口等)。虛擬化集中器設備管理控制系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)為其分配足夠的運行資源，包括當前工作目錄，網(wǎng)絡通信資源，磁盤訪問空間資源，運算資源，以及初始化運行參數(shù)等，然后再執(zhí)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(jīng)過改造后，使其能夠支持與管理虛擬化集中器設備管理控制系統(tǒng)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(tǒng)通過管理接口通知虛擬集中器先完成數(shù)據(jù)的訪問和存儲，緩存寫入到文件系統(tǒng)的操作，預防數(shù)據(jù)丟失。虛擬化集中器設備管理控制系統(tǒng)在接收到虛擬集中器的確認響應之后，才使用安全的方式關閉虛擬集中器·實例的進程。
權(quán)利要求
1.一種虛擬電表集抄集中器的創(chuàng)建方法，包括以下步驟 S1:選取合適的服務器級工控機作為主機，在其上完成Linux操作系統(tǒng)的移植及內(nèi)核裁減，使之成為虛擬化集中器的基礎操作系統(tǒng)運行環(huán)境； S2:針對實現(xiàn)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(fā)，使之在實現(xiàn)電力集抄集中器原有功能的基礎上，且可單進程運行、并可運行于本發(fā)明中的定制Linux操作系統(tǒng)之上,還可讀寫及訪問Linux文件系統(tǒng),實現(xiàn)應用數(shù)據(jù)的存儲； S3:虛擬集中器所實現(xiàn)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，在虛擬集中器啟動后，在主機上指定IP的本地端口上建立m)P監(jiān)聽，響應來自計量自動化主站的招測報文并執(zhí)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； 下行抄表改造為采用以太分組報文交換的方式實現(xiàn)多個虛擬集中器與眾多個電表之間的連接和數(shù)據(jù)交換，虛擬集中器的下行抄表協(xié)議重新設計并定義成基于以太方式的通訊協(xié)議，并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(jié)電量保存功能、通過主站下發(fā)的集中器配置參數(shù)的保存和電表列表參數(shù)配置，這些信息的存儲改造為通過本地文件系統(tǒng)來實現(xiàn)，設計虛擬集中器在本實例的當前運行目錄下，創(chuàng)建相應名稱的文件實現(xiàn)隨機訪問和數(shù)據(jù)存儲，多個虛擬化集中器實例之間共享同一操作系統(tǒng)下本地磁盤的可用空間； S5:將現(xiàn)有的以太抄表協(xié)議轉(zhuǎn)485抄表規(guī)約的轉(zhuǎn)換設備，做為485電表的前置單元，該設備的接口特征是 一頭為以太網(wǎng)接口，通過局域網(wǎng)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(jù)實際組網(wǎng)需要連接I臺到數(shù)臺符合標準通信規(guī)約的485電表上； 實際組網(wǎng)由工程實施人員根據(jù)設計規(guī)劃的圖紙來實施，實現(xiàn)從虛擬集中器的運行主機，到以太抄表協(xié)議轉(zhuǎn)換設備的連接，最末端的終端接續(xù)到標準485電表上，完成通訊和數(shù)據(jù)交換； S6:開發(fā)虛擬化設備管理控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)的人機交互界面采用Web方式，實施人員可使用手提電腦通過局域網(wǎng)連接到虛擬集中器主機的下行以太接口，并訪問其http端口，在手提電腦上用瀏覽器打開并登陸基于web的虛擬化設備管理虛擬化集中器設備管理控制系統(tǒng)，在其當中完成虛擬化集中器創(chuàng)建，設置初始化參數(shù)，配置虛擬集中器下的電表列表及具體參數(shù)，實現(xiàn)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(xiàn)對虛擬化集中器運行狀態(tài)的監(jiān)控，及時告警提示異常的運行狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛擬電表集抄集中器的創(chuàng)建方法，其特征是所述的步驟S6中的虛擬化集中器設備管理控制系統(tǒng)內(nèi)部實現(xiàn)過程還包括如下內(nèi)容 當創(chuàng)建虛擬集中器的時候，虛擬化集中器設備管理控制系統(tǒng)為其分配相應的運行資源，包括指定的工作目錄、可訪問的磁盤空間和初始化參數(shù)的運行配置文件； 虛擬化集中器設備管理控制系統(tǒng)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(tǒng)為其分配運行資源，包括當前工作目錄、網(wǎng)絡通信資源、磁盤訪問空間資源、運算資源以及初始化運行參數(shù)，然后再執(zhí)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(jīng)過改造后支持與管理虛擬化集中器設備管理控制系統(tǒng)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(tǒng)通過管理接口通知虛擬集中器先完成數(shù)據(jù)的訪問和存儲，緩存寫入到文件系統(tǒng)的操作，預防數(shù)據(jù)丟失；虛擬化集中器設備管理控制系統(tǒng)在接收到虛擬集中器的確認響應之后，使用安全的方式關閉虛擬集中器的進程。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛擬電表集抄集中器的創(chuàng)建方法，其特征是所述的步驟SI中的服務器級工控機采用Intel的多核至強CPU，8G以上大規(guī)模內(nèi)核及500G以上硬盤陣列，兩個獨立的以太網(wǎng)接口，以及4個以上備用的USB設備連接口。
全文摘要
一種虛擬電表集抄集中器的創(chuàng)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(fā)；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(zhuǎn)換設備做為485電表的前置單元，實現(xiàn)從虛擬集中器的運行主機，到以太抄表協(xié)議轉(zhuǎn)換設備的連接，及最末端的終端接續(xù)到標準485電表上，完成通訊和數(shù)據(jù)交換；S6開發(fā)虛擬化設備管理控制系統(tǒng)。本發(fā)明創(chuàng)建的虛擬電表集抄集中器集中在一服務器上，能夠充分利用硬件資源和網(wǎng)絡資源，方便運維人員進行小區(qū)內(nèi)集抄系統(tǒng)的正常運行及維護。在布了以太局域網(wǎng)的小區(qū)內(nèi)，可以方便地實現(xiàn)連接組網(wǎng)(IP化)，有效充分利用新建小區(qū)的網(wǎng)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(yōu)先權(quán)日2012年12月7日
發(fā)明者尹惠慧, 羅建 申請人:廣東電網(wǎng)公司佛山供電局