计量自动化系统原理.docx

计量自动化系统原理.docx

《计量自动化系统原理.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计量自动化系统原理.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

计量自动化系统原理

计量自动化系统原理简介

1、培训内容

系统结构介绍。

前置机、定时任务、日志服务模块的功能介绍；

南网698内容：

采集任务执行流程介绍,前置机转发数据流程，任务生成/补采策略、任务执行时间调整策略。

南网698协议讲解（报文例子讲解、实际定时任务报文分析），web通讯原理、web通讯参数讲解，web通讯功能使用。

广电协议内容：

采集任务执行流程介绍,前置机转发数据流程，任务生成/补采策略、任务执行时间调整策略。

广电协议讲解（报文例子讲解、实际定时任务报文分析），web通讯原理、web通讯参数讲解，web通讯功能使用。

102内容：

采集任务执行流程介绍,前置机转发数据流程，任务生成/补采策略、任务执行时间调整策略。

102协议讲解（报文例子讲解、实际定时任务报文分析），web通讯原理、web通讯参数讲解，web通讯功能使用。

针对网络通道、串口通道、电话通道等分别讲述原理及参数。

前置机判断终端在线条件、前置机监测到终端上下线的处理流程。

正反向物理隔离装置讲解，内外网隔离程序原理，采集点/主站监测节点隔离通道参数配置原理。

工况原理，主站监测原理，计算/告警原理，系统特性。

2、系统结构

2.1总体架构

系统总体分为采集设备层、通讯信道层、前置机采集层、物理隔离层、计算服务层、应用层。

其中主站系统包括除采集对象层以外的所有环节。

采集设备层是计量自动化系统的信息底层，负责收集和提供整个系统的原始用电信息。

该层可分为终端子层和计量设备子层，终端子层收集用户计量设备的信息，处理和冻结有关数据，并实现与上层主站的交互；计量设备层实现用电计量等功能。

通讯信道层负责提供各种采集设备接入计量自动化系统的通道，是主站和采集设备的纽带，提供了各种可用的有线和无线的通信信道，为主站和终端的信息交互提供链路基础，支持GPRS/CDMA无线通道、光纤网络、串口、电话拨号等多种通道。

前置机采集层包括前置机和定时采集两个模块，前置机主要负责对终端通道的管理及在终端和主站其他模块之间转发各种请求，包括数据召测、参数设置、参数召测、控制命令等；定时采集模块负责定时采集原始数据。

物理隔离层负责将数据采集层和应用层隔开，同时又提供特定的API使用户能够以编程的方式通过正/反向物理隔离装置，为内外网数据交互提供软件通道。

计算服务层负责针对各种采集数据进行统计、分析、计算以提供应用层展现所需要的数据。

数据处理层负责对各种采集、计算数据进行入库以及为其他系统提供所需要的数据，如接口等。

业务应用层负责提供操作本系统的交互界面，方便用户进行日常工作。

2.2软件架构

本系统软件分为前置机通讯转发模块、后台定时采集模块、内/外网隔离程序、控制台（jboss）、计算服务、日志服务、数据库等几大模块。

前置机负责管理所有终端的通道；定时采集负责定时发送采集命令、等待接收终端应答并按协议解析数据存库，采集模块与前置机之间的通讯规则遵循主站通讯协议；内外网隔离程序提供内网和外网进行数据交互的通道，同时将外网数据库的档案同步到内网；计算服务负责对采集数据进行各种统计分析和计算，提供应用层需要的数据；日志服务负责收集前置机或定时任务的各种日志，并依据前置机发送的终端通讯报文进行终端工况数据的统计；控制台（Web服务）提供面向用户的一切应用，包括建档、终端通讯调试、数据分析查询、报表等。

前置机

定时采集

定时采集

实时通讯服务

日志服务器

内网

外网

正向隔离装置

反向隔离装置

计算服务

中间件

内网隔离程序

前置机

档案库

外网隔离程序

中间件

全局数据库

档案同步

档案同步

命令执行模块

命令转换模块

Web服务

系统数据流程图

2.3网络结构

2.4硬件架构

主站网络的物理结构主要由数据服务器、磁盘阵列、前置采集服务器、计算服务器、应用服务器、备份服务器、工作站以及相关的网络设备组成。

主要硬件设备功能：

◆数据库服务器：

负责系统数据的存储。

◆计算服务器：

负责后台的数据计算和处理、为客户端应用功能提供服务，提供Web服务；

◆应用服务器（包括内外网隔离通道服务器、中间件服务器、web服务器等）：

负责提供对底层通道的服务以及对底层数据库操作的接口。

◆接口服务器：

负责与其它系统的接口，或数据交换；

◆前置、采集服务器集群（包括通信前置服务器、数据采集服务器）：

负责完成系统的采集、控制、通信工作，由多台服务器共同组成。

◆备份服务器：

负责数据库、操作系统及应用的备份和恢复。

◆工作站：

以B/S方式为用户提供工作环境，用户只需通过浏览器即可使用本系统，不需要安装其他客户端程序。

3、系统原理

计量自动化系统分为数据采集和数据分析查询应用两部分。

前置机和定时采集主要采集原始数据，计算服务对原始数据进行计算、分析。

3.1数据采集原理

数据采集主要涉及到前置机、定时任务、日志服务。

前置机主要功能

1、同终端建立通道（包括GPRS/CDMA，串口、电话拨号，光纤网络等）；

2、给各定时任务程序分配采集终端；

3、在终端和定时任务之间转发采集请求与终端应答数据；

4、在终端和web通讯服务之间转发数据招测、参数设置/招测、控制等请求与响应。

定时任务主要功能

1、定时发送数据采集请求，解析终端应答数据帧，并将解析的数据存库；

2、采取优化策略保证采集数据的完整性；

3、提供手工补采数据的功能；

4、采用本地文件缓存的方法保证在数据库不可用的情况下采集数据仍然不丢失。

日志服务主要功能

1、接收前置机和定时任务的通讯日志，并保存成文件；

2、接收前置机发送的上行/下行报文，并对报文进行分析，统计出终端工况数据（上/下行流量、终端在线时间、离线时间、是否含有有效数据等），每日0:

10分存库。

南网698协议/广电协议采集任务执行流程

a.定时任务模块根据各终端配置的采集模板定时生成任务；

b.根据各任务所包含的信息组织各任务对应终端协议的请求命令报文；

c.将上一步组织的终端协议请求命令作为数据区用CL7100系统主站协议封装，组织成主站协议报文；

d.找到各终端对应的前置机，并将组织的主站协议格式的请求报文发送到对应的前置机。

e.前置机接收到定时任务发送过来的各种请求后按照主站协议格式解析出对应的终端报文；

f.前置机找到对应的终端通道，并将终端报文请求通过该通道发送给终端；

g.终端接收到前置机发过来的请求后，按照协议组织对应的响应数据应答给前置机；

h.前置机接收到终端的响应数据后，根据终端协议解析出终端地址，并根据终端地址找到对应的定时任务模块；

i.前置机将接收到的响应数据组织成主站协议格式的报文并发送到该终端对应的定时任务模块；

j．定时任务接收到前置机转发的终端响应数据后按照终端通讯协议解析数据并存库；

k.如果终端未应答或终端应答报文错误，定时任务会根据应答的具体报文决定是否需要调整任务执行时间。

如果定时任务正常解析数据则调整任务执行完成时间指针至采集到的数据时标位置，本次任务执行完成。

任务生成策略

任务可分为实时数据任务和冻结数据任务，所谓实时数据任务就是指采集的数据是实时数据，冻结数据任务指采集的数据是事先在终端内已经冻结好的数据。

针对实时数据任务，定时任务按照一定的周期（即实时数据模板配置的采集周期）从终端任务列表查找满足采集周期条件的任务，找到的任务即为需要执行的任务，任务的执行时间为任务生成时间。

此类任务在执行过程中容易因为网络问题或其他问题导致丢点。

针对冻结数据任务，定时任务首先会检查每个任务的执行时间，如果系统当前时间-某任务的执行时间>2小时，表明该冻结任务有较多数据未及时采集，则立即生成需要执行的任务并执行，执行完毕后立即循环检查任务执行时间看是否仍需要立即继续执行；如果<2小时，表明该任务采集相对比较及时，这时任务生成的频率会做及时调整，任务生成周期检为模板配置的采集周期。

任务补采策略

定时任务通过记录每个数据采集任务的时间指针来保证数据采集的完整性的。

对于实时数据任务，由于网络等太多的不确定性导致漏点的数据无法再次采集，故在本系统中一般重要数据的采集任务均配置成冻结数据任务，由于冻结数据任务会在终端内保存一定的时间，所以只要记录下每次采集数据的时标，而在下次采集时接着上次采集的时标继续采集就能最大程度的保证数据采集的完整性。

任务执行时间调整策略

实时数据任务的执行时间即为任务生成时间。

定时任务发送采集请求后，终端应答分三种情况：

不应答、正常应答、错误应答。

冻结数据任务的执行时间调整如下：

如果终端正常应答，则从报文中解析数据及时标，并调整任务执行时间至数据时标处；如果终端未应答，则任务执行时间不做调整；如果终端应答错误，则不调整任务执行时间并将重试次数加1，如果重试次数超过指定配置值（默认3次），则调整任务执行时间至下一次采集周期。

102协议采集任务执行流程

a.定时采集模块根据各终端配置的采集模板定时生成任务；

b.定时采集模块向前置机申请某终端锁，如果该终端正在被web招测或其他模块采集，则前置机向定时任务返回申请终端锁失败，该终端任务执行流程直接终止；如果该终端未被其他模块采集，则前置机立即将终端上锁并通知定时任务终端锁成功，继续下一步流程；

c.定时任务根据电能量终端的通道类型，向前置机发送通道连接请求，前置机收到该请求后，依据终端通道类型进行连接（注意：

不同通道类型，连接通道的处理方式不一样），前置机将通道连接的结果及时反馈给定时任务。

如果通道连接成功，则继续下一步，如果失败则释放终端锁，并结束流程；

d.定时任务通过前置机向电能量终端发送复位链路命令（来回交互3次），终端复位链路成功后继续进行数据采集流程，否则释放终端锁并结束；

e.定时任务继续发送数据采集命令，直到终端应答无数据为止，解析并存储采集的数据。

f.定时任务调整任务执行完成时间指针至采集到的数据时标位置，本次任务执行完成。

前置机判断终端在线条件

前置机收到每个终端的每条上行报文时，立即为每个终端记录下最新接收数据的时间。

GPRS/CDMA通道（负控/配变/电能量终端）的终端在线条件：

a.终端与前置机通道连接正常，b.2个心跳周期（30分钟）内终端有上行报文；以上两个条件同时满足则认为终端在线，否则不在线；

TCPClient网络/电话/串口通道的终端在线条件：

a.前置机向终端连接成功,b.1小时内终端有上行报文；以上两个条件只要满足一个则认为终端在线，否则不在线。

前置机监测到终端上下线的处理流程

监测到终端上线后，根据终端上行报文对应的协议解析出终端地址，然后根据终端地址和终端协议类型从数据库采集点档案中查询对应的终端档案，如果能够查询到终端档案，则认为该终端为已知终端，否则为未知终端。

监测到终端掉线后，从前置机内存中删除该终端的所有信息，释放终端占用的所有资源（包括该终端占用的通道连接资源）。

前置机转发数据流程

负控/配变/集中器：

a.前置机接收到定时任务采集请求或web招测请求后，从请求信息中找到请求的终端地址以及对应终端的请求命令；

b.如果终端在线，则前置机将对应终端的请求命令转发给对应的终端，如果终端不在线，则不转发，流程结束；

c.终端收到前置机转发的采集请求后，将采集的电表数据按照终端通讯协议要求组织成对应的终端协议格式的报文，并将数据报文发送给前置机；

d.前置机接收到终端应答的数据响应报文后，按照终端通讯协议解释出终端地址及主站编号；

e.如果主站编号是1或0，则将终端应答转发给该终端对应的定时任务，如果是其他值（>=10）则发送给web通讯服务，前置机转发流程正常结束。

电能量终端：

a.前置机接收到定时任务或web的终端上锁请求后，从请求信息中找到请求的终端ID并锁终端，且将锁结果返回给