一种基于插件体系结构的电力大数据平台及使用方法技术

本发明专利技术提供了一种基于插件体系结构的电力大数据平台及使用方法，包括：电力大数据采集设备层、电力大数据平台层和电力大数据应用层；所述电力大数据采集设备层，用于采集配电网电力数据，并通过电力专网发送至所述电力大数据平台层；所述电力大数据平台层，用于收集电力大数据采集设备层发送的配电网电力数据，并进行分析、计算和处理；所述电力大数据应用层，用于利用所述电力大数据平台层处理后的电力大数据，进行实时数据展示和配电网设备控制；本发明专利技术提供的电力大数据平台和方法，能够满足电力大数据高计算性能、实时计算和高动态响应的需求。本发明专利技术可以有效解决当前电力大数据平台普遍具有实时大数据计算插件不能卸载更新的体系结构问题。更新的体系结构问题。更新的体系结构问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于插件体系结构的电力大数据平台及使用方法


[0001]本专利技术属于能源和信息科学学科领域，具体涉及一种基于插件体系结构的电力大数据平台及使用方法。

技术介绍

[0002]在电力大数据中，智能配电网大数据应用主要包括配电网的运营以及整体规划服务，并且对客户的用电进行了相应的服务和管理，这些对大数据的应用需求必须要涵盖各电力系统运营环节中的信息数据，还有客户的用电数据以及电力营销数据的信息等。综合管理智能配电网中供电环节的所有数据，可以在最大程度上发挥大数据的价值。
[0003]智能电网中采集的数据具有数据量巨大、属性多样、放置分散等特征，这些特征给数据抽取、转换及加载过程带来了极大的挑战。智能电网大数据的采集通常分为流式数据采集、数据库采集及文件采集三种。其中，流式处理实际上是批处理系统的继承和发展，与批量处理不同的是，流式处理针对的数据通常是连续的、异步的，这种处理方式最显著的一个特点就是动态性，更适合对大数据流进行在线处理。典型的大数据流式处理系统很多，如Storm、S4、Kafka等。Storm系统作为一种分布、开源、实时的主从式系统，流式处理作业被分发至不同类型的组件，每个组件负责一项简单的、特定的处理任务，因此处理效率较高，但由于资源分配时不考虑任务拓扑特征，有时会无法适应数据负载的动态变化。Yahoo的S4(simple scalable streaming system)系统采用对称的拓扑结构，当数据到来速度加快时，数据处理的错误率会随之增大。虽然Spark开发团队近期对内存计算框架Spark进行改良和完善，提出了针对实时流处理的Spark Streaming处理架构，在处理海量数据时较之上述计算系统具有更大的发展潜力，但依旧存在实时大数据计算插件不能卸载更新的体系结构问题，无法满足智能化电力系统在大数据时代下需求。

技术实现思路

[0004]为克服上述现有技术的不足，本专利技术提出一种基于插件体系结构的电力大数据平台，包括：电力大数据采集设备层、电力大数据平台层和电力大数据应用层；
[0005]所述电力大数据采集设备层，用于采集配电网电力数据，并通过电力专网发送至所述电力大数据平台层；
[0006]所述电力大数据平台层，用于收集电力大数据采集设备层发送的配电网电力数据，并进行分析、计算和处理；
[0007]所述电力大数据应用层，用于利用所述电力大数据平台层处理后的电力大数据，进行实时数据展示和配电网设备控制；
[0008]其中，所述电力大数据平台层是基于插件体系结构构建的。
[0009]优选的，所述电力大数据采集设备层的硬件结构为智能配电网前端通用硬件框架，所述硬件框架包括：
[0010]依次串联在入户总线上的入口接线端子、核心电路板、电气测量模块、继电器模块
和出口接线端子；
[0011]所述电气测量模块，用于测量配电网基础数据，并将所述配电网基础数据发送至核心电路板；
[0012]所述核心电路板，用于基于电气测量模块发送的配电网基础数据计算得到配电网电力数据，并将所述配电网电力数据发送至继电器模块；
[0013]其中，所述电气测量模块包括智能开关、智能无功补偿、智能电表、智能配电变压器监测设备、开闭所、环网柜和故障指示器。
[0014]优选的，所述核心电路板，包括：供电单元、数字信号处理单元、通讯单元、外围功能单元和显示单元；
[0015]所述供电单元串联在入户总线上；
[0016]所述数字信号处理单元，分别与通讯单元、外围功能单元和显示单元连接，用于对所述电气测量模块发送的配电网基础数据进行测量得到配电网电力数据，并将所述配电网电力数据发送给所述继电器模块、通讯单元、外围功能单元和显示单元；
[0017]所述配电网基础数据和配电网电力数据的传输方式包括无线WIFI、ZigBee、433MHz无线、电力无线专网和5G技术。
[0018]优选的，所述数字信号处理单元采用ARM Cortex架构的32位微处理器，通过内置的专用的三相交流电力测量芯片测量得到配电网电力数据；
[0019]所述数字信号处理单元的外设接口包括定时器、看门狗、窗口式看门狗、通用异步收发传输器、串行外设接口、I2C、PWM、GPIO、LIN总线、1000kSPS高速的12位ADC、低压复位和掉电侦测。
[0020]优选的，所述电力大数据平台层的软件系统，包括：传输控制协议连接建立管理层、101规约报文数据解析层、数据缓存层和高级应用层；
[0021]所述传输控制协议连接建立管理层，用于管理传输控制协议连接的接入和派发；
[0022]所述101规约报文数据解析层，用于采用插件动态卸载技术，通过预先缓存的设备配置表和设备唯一标识字段，对应协议解析插件，调用解析接口，对协议数据进行解析得到抽象设备数据；
[0023]所述数据缓存层，用于解耦101规约报文数据解析层和高级应用层间的逻辑和数据耦合，将101规约报文数据解析层解析的抽象设备数据进行信息同步；
[0024]所述高级应用层，用于对抽象设备数据进行实时计算，并将计算后的抽象设备数据进行存储或通过构建HTTP协议响应的方式将所述配电网电力数据发送给用户；
[0025]所述传输控制协议连接的主体为抽象设备。
[0026]优选的，所述插件动态卸载技术，采用消息通知机制和引用计数技术，对101规约报文数据解析层中的各插件和各插件宿主系统的数据结构和接口进行设计；
[0027]所述消息通知机制，用于通知宿主系统停止使用和插件相关的数据结构和接口，并在停止使用后，降低数据结构和接口的引用计数；
[0028]所述引用计数技术，用于检测到宿主系统对插件数据结构和接口的引用计数均降低为0时，通过操作系统动态链接库卸载API接口，对插件资源进行回收，实现插件动态卸载。
[0029]优选的，所述传输控制协议连接建立管理层，包括：连接管理器、连接接收器、连接
服务器和抽象设备连接；
[0030]所述连接管理器，用于接收连接接收器发送的传输控制协议连接信息，并采用负载均衡策略将接收的传输控制协议连接信息与I/O工作线程进行绑定，并将传输控制协议连接信息进行统计、分析和下发到数据缓存层；
[0031]所述连接接收器，用于与各智能配电网前端通用硬件建立传输控制协议连接，得到抽象设备的连接信息，并将所述抽象设备的连接信息输入到连接管理器中；
[0032]所述连接服务器，用于管理通过连接接收器建立的抽象设备的连接信息；
[0033]所述抽象设备连接，用于封装抽象设备的连接信息与电力大数据平台层的软件系统间的一次传输控制协议连接，并将封装后的协议连接派发至101规约报文数据解析层。
[0034]优选的，所述101规约报文数据解析层，包括：
[0035]数据缓冲区、协议分析模块和插件管理模块；
[0036]所述数据缓冲区，用于基于传输控制协议连接建立管理层派发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于插件体系结构的电力大数据平台，其特征在于，包括：电力大数据采集设备层、电力大数据平台层和电力大数据应用层；所述电力大数据采集设备层，用于采集配电网电力数据，并通过电力专网发送至所述电力大数据平台层；所述电力大数据平台层，用于收集电力大数据采集设备层发送的配电网电力数据，并进行分析、计算和处理；所述电力大数据应用层，用于利用所述电力大数据平台层处理后的电力大数据，进行实时数据展示和配电网设备控制；其中，所述电力大数据平台层是基于插件体系结构构建的。2.如权利要求1所述的平台，其特征在于，所述电力大数据采集设备层的硬件结构为智能配电网前端通用硬件框架，所述硬件框架包括：依次串联在入户总线上的入口接线端子、核心电路板、电气测量模块、继电器模块和出口接线端子；所述电气测量模块，用于测量配电网基础数据，并将所述配电网基础数据发送至核心电路板；所述核心电路板，用于基于电气测量模块发送的配电网基础数据计算得到配电网电力数据，并将所述配电网电力数据发送至继电器模块；其中，所述电气测量模块包括智能开关、智能无功补偿、智能电表、智能配电变压器监测设备、开闭所、环网柜和故障指示器。3.如权利要求2所述的平台，其特征在于，所述核心电路板，包括：供电单元、数字信号处理单元、通讯单元、外围功能单元和显示单元；所述供电单元串联在入户总线上；所述数字信号处理单元，分别与通讯单元、外围功能单元和显示单元连接，用于对所述电气测量模块发送的配电网基础数据进行测量得到配电网电力数据，并将所述配电网电力数据发送给所述继电器模块、通讯单元、外围功能单元和显示单元；所述配电网基础数据和配电网电力数据的传输方式包括无线WIFI、ZigBee、433MHz无线、电力无线专网和5G技术。4.如权利要求3所述的平台，其特征在于，所述数字信号处理单元采用ARM Cortex架构的32位微处理器，通过内置的专用的三相交流电力测量芯片测量得到配电网电力数据；所述数字信号处理单元的外设接口包括定时器、看门狗、窗口式看门狗、通用异步收发传输器、串行外设接口、I2C、PWM、GPIO、LIN总线、1000kSPS高速的12位ADC、低压复位和掉电侦测。5.如权利要求1所述的平台，其特征在于，所述电力大数据平台层的软件系统，包括：传输控制协议连接建立管理层、101规约报文数据解析层、数据缓存层和高级应用层；所述传输控制协议连接建立管理层，用于管理传输控制协议连接的接入和派发；所述101规约报文数据解析层，用于采用插件动态卸载技术，通过预先缓存的设备配置表和设备唯一标识字段，对应协议解析插件，调用解析接口，对协议数据进行解析得到抽象设备数据；所述数据缓存层，用于解耦101规约报文数据解析层和高级应用层间的逻辑和数据耦
合，将101规约报文数据解析层解析的抽象设备数据进行信息同步；所述高级应用层，用于对抽象设备数据进行实时计算，并将计算后的抽象设备数据进行存储或通过构建HTTP协议响应的方式将所述配电网电力数据发送给用户；所述传输控制协议连接的主体为抽象设备。6.如权利要求5所述的平台，其特征在于，所述插件动态卸载技术，采用消息通知机制和引用计数技术，对101规约报文数据解析层中的各插件和各插件宿主系统的数据结构和接口进行设计；所述消息通知机制，用于通知宿主系统停止使用和插件相关的数据结构和接口，并在停止使用后，降低数据结构和接口的引用计数；所述引用计数技术，用于检测到宿主系统对插件数据结构和接口的引用计数均降低为0时，通过操作系统动态链接库卸载API接口，对插件资源进行回收，实现插件动态卸载。7.如权利要求5所述的平台，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏孟举，杨洋，胡梦锦，潘明明，刘钊，赵贤龙，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：