海量用電信息采集終端一體化接入系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種海量用電信息采集終端一體化接入系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]用電信息采集系統(tǒng)作為“SG186”信息系統(tǒng)和營銷計量、抄表、收費標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)等的重要支撐，為國家電網(wǎng)公司推動雙向互動營銷、實施更具競爭力的市場營銷策略、優(yōu)化完善營銷業(yè)務(wù)奠定了基礎(chǔ)，是智能電網(wǎng)建設(shè)的重要組成部分。目前國家電網(wǎng)公司下轄27家省電力公司均已完成了采集系統(tǒng)的建設(shè)。
[0003]為貫徹落實智能電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃及國家電網(wǎng)公司發(fā)展戰(zhàn)略，實現(xiàn)“全覆蓋、全采集”建設(shè)目標(biāo)，各地在在運用電信息采集系統(tǒng)基礎(chǔ)上構(gòu)建集約化發(fā)展、精益化管理、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的用電信息采集體系。國網(wǎng)山東省電力公司積極響應(yīng)，開展用電信息采集系統(tǒng)省級集中建設(shè)，預(yù)計全覆蓋后接入終端數(shù)達(dá)240余萬臺。由于接入終端規(guī)模激增，現(xiàn)有分布式系統(tǒng)采用的接入框架難以滿足這種海量終端接入需求。
[0004]同時，由于統(tǒng)一更換終端從人力、資產(chǎn)等角度而言成本過高，需要對當(dāng)前終端資源進(jìn)行充分利舊，目前在用的終端規(guī)約包括《電力負(fù)荷控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約(2004版規(guī)約)》、《電力用戶用電信息采集系統(tǒng)主站與采集終端通信規(guī)約(2009版規(guī)約)》、《Q/GDW1376.1-2013電力用戶用電信息采集系統(tǒng)通信協(xié)議第I部分:主站與采集終端通信協(xié)議(2013版規(guī)約)》等多種，同時還需滿足未來新規(guī)約終端的接入。
[0005]如何實現(xiàn)海量終端的規(guī)約解析和數(shù)據(jù)通信，滿足不同規(guī)約類型終端的一體化接入也是一個亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對現(xiàn)有接入框架的不足及需求的升級，提供了一種海量用電信息采集終端一體化接入系統(tǒng)及方法，應(yīng)用于用電信息采集系統(tǒng)，不僅能夠滿足海量終端一體化接入的需求，而且有效提升終端信息采集效率及資源利用率。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0008]一種海量用電信息采集終端一體化接入系統(tǒng)，包括主控單元、前置通信單元、終端負(fù)載均衡單元；
[0009]所述主控單元，用于實現(xiàn)對用電信息采集系統(tǒng)向采集終端下發(fā)命令的接收、解析、記錄、分發(fā)給前置通信單元，以及用電信息采集系統(tǒng)命令執(zhí)行和結(jié)果反饋功能，實現(xiàn)任務(wù)的統(tǒng)一管理控制；與前置通信單元通信，對采集終端的實時狀態(tài)進(jìn)行集中管理，向用電信息采集系統(tǒng)提供實時在線狀態(tài)查詢、采集終端在線狀態(tài)統(tǒng)計功能；主控單元是核心控制單元，設(shè)置主備兩個主控單元節(jié)點，通過熱備機制避免系統(tǒng)運行的單點故障；
[0010]所述前置通信單元，用于接收終端負(fù)載均衡單元分配的采集終端，實現(xiàn)與采集終端的實時通訊、信道管理、規(guī)約解析和數(shù)據(jù)持久化；處理采集終端的運行狀態(tài)，并將最新狀態(tài)信息注冊到主控單元；前置通信單元包括若干個節(jié)點，前置通信單元各節(jié)點之間存儲的信息是相同的，通過更改終端負(fù)載均衡單元中負(fù)載均衡策略的配置信息，同時將變更情況發(fā)送給主控單元，更新采集終端的檔案信息，實現(xiàn)前置通信單元節(jié)點的堆疊、可伸縮。
[0011]所述終端負(fù)載均衡單元，用于將來自采集終端的連接按照配置信息的規(guī)則連接到若干個前置通信單元上，提高采集終端接入的響應(yīng)速度和資源利用率，避免網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵部位出現(xiàn)單點失效。
[0012]所述主控單元包括以下模塊:
[0013]命令服務(wù)通訊模塊(TCP/IP)，用于與采集系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，提供了一個基于TCP/IP協(xié)議的Socket端口，收發(fā)XML信息；
[0014]標(biāo)準(zhǔn)命令解析模塊(XML)，用于接收命令服務(wù)通訊模塊的XML信息，并實現(xiàn)XML信息到任務(wù)的解析以及任務(wù)到XML信息的轉(zhuǎn)換，同時把未解析的XML信息復(fù)制一份存入數(shù)據(jù)庫存儲模塊；標(biāo)準(zhǔn)命令解析模塊將處理后的數(shù)據(jù)傳輸給任務(wù)對象記錄及任務(wù)分發(fā)模塊；
[0015]任務(wù)對象記錄及任務(wù)分發(fā)模塊，用于把接收到的任務(wù)復(fù)制一份存入主控緩存模塊中的命令信息緩存子模塊，根據(jù)主控緩存模塊中的終端狀態(tài)信息子模塊向主站命令執(zhí)行模塊及主站內(nèi)部通訊模塊分發(fā)任務(wù)，并接收任務(wù)執(zhí)行返回結(jié)果，上送至標(biāo)準(zhǔn)命令解析模塊；
[0016]主站命令執(zhí)行模塊，用于執(zhí)行從任務(wù)對象記錄及任務(wù)分發(fā)模塊接收到的采集系統(tǒng)主站任務(wù)命令，并把執(zhí)行結(jié)果及時返回至任務(wù)對象記錄及任務(wù)分發(fā)模塊；
[0017]緩存加載模塊，用于從數(shù)據(jù)庫存儲模塊或通過主站內(nèi)部通訊模塊(RMI)加載程序運行必須的終端緩存信息；
[0018]數(shù)據(jù)庫存儲模塊，用于存儲標(biāo)準(zhǔn)命令解析模塊傳輸過來的XML命令日志，更新本模塊中的采集終端狀態(tài)信息；
[0019]主站內(nèi)部通訊模塊(RMI)，用于實現(xiàn)統(tǒng)一的遠(yuǎn)程調(diào)用方法，實現(xiàn)對其他前置通信單元的調(diào)用，同時對外提供內(nèi)部調(diào)用端口，實現(xiàn)任務(wù)執(zhí)行結(jié)果的接收和狀態(tài)信息的上報；主站內(nèi)部通訊模塊與緩存加載模塊之間相互通信，用于傳遞采集終端的實時狀態(tài)；
[0020]熱備管理模塊，用于實現(xiàn)主控單元的主節(jié)點和備節(jié)點的雙機熱備，避免單點故障。
[0021]所述主控單元包括主控緩存模塊，所述主控緩存模塊包括:終端狀態(tài)信息子模塊、模塊信息子模塊和命令信息緩存子模塊；
[0022]終端狀態(tài)信息子模塊用于緩存前置通信單元注冊的采集終端狀態(tài)信息，所述采集終端狀態(tài)信息包括采集終端與前置通信單元節(jié)點的對應(yīng)信息及采集終端實時狀態(tài)，所述采集終端狀態(tài)包括運行、停電兩種；
[0023]所述模塊信息子模塊用于緩存前置通信單元的模塊信息，所述模塊信息包括前置通信單元節(jié)點啟/停用情況；
[0024]所述命令信息緩存子模塊用于緩存任務(wù)命令信息。
[0025]所述前置通信單元包括以下模塊:
[0026]規(guī)約解析模塊，用于響應(yīng)終端任務(wù)管理模塊的調(diào)度將指令解析為數(shù)據(jù)幀，將返回數(shù)據(jù)幀處理成指令，為終端任務(wù)管理模塊提供各種處理接口，通過規(guī)約插件實現(xiàn)不同類型采集終端的一體化接入；規(guī)約解析模塊采用規(guī)約適配器，使用其工廠模式中的抽象工廠模式，構(gòu)建的規(guī)約解析工廠，以此實現(xiàn)規(guī)約插件的熱插拔、易擴展，根據(jù)終端檔案為每個采集終端在工廠中選擇合適的規(guī)約插件來進(jìn)行規(guī)約解析，負(fù)責(zé)解析底層網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)流以及將指令任務(wù)形成底層網(wǎng)絡(luò)能夠傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流，抽象規(guī)約類采取多層次繼承的方式實現(xiàn)多樣化的規(guī)約；
[0027]通信管理模塊，用于與終端負(fù)載均衡單元建立連接，將從終端負(fù)載均衡單元接收到的數(shù)據(jù)幀發(fā)送給終端任務(wù)管理模塊，將終端任務(wù)管理模塊的數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)給采集終端，并記錄每個終端的通信連接，將數(shù)據(jù)源幀存儲至數(shù)據(jù)存儲模塊；
[0028]任務(wù)接收模塊，用于建立與主控內(nèi)部通訊模塊間的連接，通過RMI接口接收來自采集系統(tǒng)的命令，將命令轉(zhuǎn)發(fā)給終端任務(wù)管理模塊和主站任務(wù)管理模塊，將主站任務(wù)管理模塊返回的數(shù)據(jù)返回給采集系統(tǒng)；
[0029]終端任務(wù)管理模塊，用于總控終端任務(wù)，處理主控單元下發(fā)的終端任務(wù)和采集終端主動上送的數(shù)據(jù)，采用隊列+線程池的方式來管理任務(wù)，按照需求調(diào)用規(guī)約解析模塊、通信管理模塊、前置通信緩存模塊、終端狀態(tài)傳遞模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊，完成終端任務(wù)的處理；
[0030]主站任務(wù)管理模塊，用于響應(yīng)主控單元下發(fā)的主站任務(wù)，并將結(jié)果通過任務(wù)接收模塊反饋主控單元；
[0031]前置通信緩存模塊，用于緩存終端檔案、任務(wù)檔案和信道檔案，加載終端通訊及報文解析需要用到的信息，管理采集終端當(dāng)前狀態(tài)，緩存前置通信單元對應(yīng)信道信息，管理信道相關(guān)狀態(tài)；
[0032]終端狀態(tài)傳遞模塊，用于感知終端狀態(tài)，當(dāng)前置通信單元中終端狀態(tài)發(fā)生變化時，向主控單元發(fā)送終端狀態(tài)變化信息；
[0033]數(shù)據(jù)存儲模塊，用于接受前置通信單元各模塊的調(diào)用，進(jìn)行存儲。
[0034]所述終端負(fù)載均衡單元還包括以下模塊:
[0035]終端報文接收模塊，用于接收采集終端上送的報文；
[0036]