一种配电网边缘网关的软件架构方法及网关终端技术

一种配电网边缘网关的软件架构方法及网关终端，软件开发技术领域，基于嵌入式Linux系统实现，所述方法包括：确定软件框架，构建各层APP并部署在容器中；设备参数及设备数据模型在数据中心交互层注册存储；功能层中的APP在数据中心交互层进行注册；功能层中的APP通过消息总线与数据中心交互层进行通信。所述设备通过上述方法构建软件。采用本发明专利技术提出的技术方案，系统层次清晰，软硬件完全解耦；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和良好的扩展性。能软件具有高复用性和重构性和良好的扩展性。能软件具有高复用性和重构性和良好的扩展性。

【技术实现步骤摘要】
一种配电网边缘网关的软件架构方法及网关终端


[0001]本专利技术涉及配电系统，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。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。

技术实现思路

[0006]本专利技术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。
[0007]为实现专利技术目的，本专利技术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。
[0008]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。
[0009]设备参数及设备数据模型在数据中心交互层注册存储。
[0010]功能层中的APP在数据中心交互层进行注册。
[0011]功能层中的APP通过消息总线与数据中心交互层进行通信。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]本专利技术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。
[0016]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。
[0017]采用本专利技术提出的技术方案，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
[0018]图1是本专利技术实施例的软件框架示意图；图2是本专利技术中看门狗设置的示意图。
具体实施方式
[0019]下面结合附图对本专利技术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专利技术，并不起限制作用。
[0020]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。
[0021]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。
[0022]本专利技术基于嵌入式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。
[0023]本专利技术提出的软件构架方法包括：1、确定软件框架。
[0024]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。
[0025]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。
[0026]本专利技术应用于边缘网关，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。本专利技术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。
[0027]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。
[0028]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。
[0029]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。
[0030]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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一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，其特征在于，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，各层通过消息总线连接；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；设备参数及设备数据模型在数据中心交互层注册存储；功能层中的APP在数据中心交互层进行注册；功能层中的APP通过消息总线与数据中心交互层进行通信。2.根据权利要求1所述的软件架构方法，其特征在于，所述功能层包括硬件接口资源互斥层、通信采集层、应用层；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。3.根据权利要求2所述的软件架构方法，其特征在于，所述硬件接口资源互斥层包括硬件接口APP，部署在一个容器中，由功能层的APP调用，实现硬件接口资源访问；所述硬件接口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
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SUN接口APP。4.根据权利要求2所述的软件架构方法，其特征在于，所述通信采集层实现通过硬件接口资源互斥层获取数据，并将数据存储到数据中心交互层；通信采集层按照功能分为营销、运检、新能源，分别部署到三个容器中；所述营销包括抄表APP；所述运检包括智能断路器感知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；所述新能源包括光伏逆变器感知APP、充电桩感知APP、储能感知APP、蓄热式电采暖感知APP。5.根据权利要求2所述的软件架构方法，其特征在于，所述应用层包括主站通信层和高级应用层；所述主站通信层实现将数据中心交互层的数据上传到主站、将主站下发的定值或控制命令下发到数据中心交互层；主站通信层包括营销主站通信APP、配电主站通信APP、互联网部主站通信APP，分别部署到三个容器中；所述高级应用层实现从数据中心交互层读取数据中心交互层数据，经过边缘计算后，将结果数据回写到数据中心交互层；高级应用层按照业务分为营销业务、运检业务、新能源业务三个业务板块，分别部署到三个容器中；所述营销业务包括线损精益分析APP、载波通信拓扑识别APP；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李春海，陈贺，王强，刘海涛，刘晓龙，翟志国，李国朋，郭殿聪，马跃，戎艳朝，
申请(专利权)人：石家庄科林物联网科技有限公司，
类型：发明
国别省市：