专利名称：一种虚拟电表集抄集中器的创建方法
技术领域：
本发明涉及一种电表集抄集中器的创建方法，尤其是涉及一种用于智能用电小区低压集抄的虚拟电表集抄集中器的创建方法。
背景技术：
当前运行的电网当中计量自动化业务系统所使用的传统集中器设备，一般都会有处理能力较弱、通讯速率低等问题，为了能可靠抄集大型居民小区的电表读数(通常指过千户居民)，在组网上相对采用较多数量的集中器来分区管理下面数量众多的电表。最终导致局部地区内(一般是在一个居民小区内)分散的多台集中器的通讯连接、管理和运维上的困难度大大增加，每台集中器设备都需要单独检查其设备性能和状态，并定期进行检测，确保与计量自动化主站之间的可靠接入通讯，并且与下面每个电表连接和数据采集均正常。现阶段已有处理能力足够强大的CPU硬件，而国内在研究大型社区中的集中器虚拟化并集中统一管理方面目前仍然是空白。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，就是提供一种虚拟电表集抄集中器的创建方法，可创建、运行及管理多台虚拟集中器，实现集中器设备的集中管理，简化运行和维护的难度，且每台虚拟集中器均可单独运作实现电表读数的集抄业务、并与计量自动化主站之间协议对接。为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下一种虚拟电表集抄集中器的创建方法，包括以下步骤
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S1:选取合适的服务器级工控机作为主机，在其上完成Linux操作系统的移植及内核裁减，使之成为虚拟化集中器的基础操作系统运行环境；S2:针对实现了电力集抄的集中器功能的源码进行相关移植、修改和重新开发，使之在实现电力集抄集中器原有功能的基础上，且可单进程运行、并可运行于本发明中的定制Linux操作系统之上,还可读写及访问Linux文件系统,实现应用数据的存储；S3 :虚拟集中器所实现功能的改造，包括上行通讯和下行抄表两部分上行通讯通过TCP/IP方式与计量自动化主站进行沟通，使用UDP方式，在虚拟集中器启动后，在主机上指定IP的本地端口上建立m)P监听，响应来自计量自动化主站的招测报文并执行相应动作处理，且确保从主机到计量自动化主站之间的报文路由双向可达；下行抄表改造为采用以太分组报文交换的方式实现多个虚拟集中器与众多个电表之间的连接和数据交换，虚拟集中器的下行抄表协议重新设计并定义成基于以太方式的通讯协议，并对虚拟集中器的下行通讯部分功能进行改造；S4:原来集中器中所保留的冻结电量保存功能、通过主站下发的集中器配置参数的保存和电表列表参数配置，这些信息的存储改造为通过本地文件系统来实现，设计虚拟集中器在当前运行目录下，创建相应名称的文件实现随机访问和数据存储，多个虚拟化集中器实例之间共享同一操作系统下本地磁盘的可用空间；S5 :将现有的以太抄表协议转485抄表规约的转换设备，做为485电表的前置单元，该设备的接口特征是一头为以太网接口，通过局域网连接到虚拟集中器运行的主机上，而另一头则是一路独立的485总线接口，可根据实际组网需要连接I台到数台符合标准通信规约的485电表上；实际组网由工程实施人员根据设计规划的图纸来实施，实现从虚拟集中器的运行主机，到以太抄表协议转换设备的连接，最末端的终端接续到标准485电表上，完成通讯和数据交换；S6 :开发虚拟化设备管理控制系统，控制系统的人机交互界面采用Web方式，实施人员可使用手提电脑通过局域网连接到虚拟集中器主机的下行以太接口，并访问其http端口，在手提电脑上用浏览器打开并登陆基于web的虚拟化设备管理虚拟化集中器设备管理控制系统，并在其当中完成虚拟化集中器实例的创建，设置初始化参数，配置虚拟集中器下的电表列表及具体参数，实现虚拟化集中器实例的启动、停止，连接计量自动化主站的控制动作，同时可以实现对虚拟化集中器运行状态的监控，及时告警提示异常的运行状态。所述的步骤SI中的服务器级工控机采用Intel的多核至强CPU，8G以上大规模内核及500G以上硬盘阵列，两个独立的以太网接口，以及4个以上备用的USB设备连接口。所述的步骤S6中虚拟化集中器设备管理控制系统内部实现过程还包括如下内容当创建虚拟集中器的时候，虚拟化集中器设备管理控制系统为其分配相应的运行资源，包括指定的工作目录，可访问的磁盘空间，初始化参数的运行配置文件(包括集中器运行的一些基本参数，如计量自动化主站的IP地址和端口，连接模式，需要监听招测命令的本地端口等);虚拟化集中器设 备管理控制系统通过交互界面控制虚拟集中器的启动和停止，虚拟集中器的单进程运行方式，使得虚拟化集中器设备管理控制系统对其的运行管理更加方便，可以像管理进程一样来对虚拟集中器实例进行启动和停止；在启动虚拟集中器之前，虚拟化集中器设备管理控制系统为其分配足够的运行资源，包括当前工作目录，网络通信资源，磁盘访问空间资源，运算资源，以及初始化运行参数等，然后再执行启动虚拟集中器进程的具体操作；虚拟集中器的功能在经过改造后，使其能够支持与管理虚拟化集中器设备管理控制系统之间的通讯，在关闭虚拟集中器的进程之前，虚拟化集中器设备管理控制系统通过管理接口通知虚拟集中器先完成数据的访问和存储，缓存写入到文件系统的操作，预防数据丢失；虚拟化集中器设备管理控制系统在接收到虚拟集中器的确认响应之后，使用安全的方式关闭虚拟集中器的进程。本发明的方法具备以下的特征1、以上所述的多台虚拟化集中器实例都是在同一台硬件主机上实现参数配置，运行维护和管理的。2、同时在一台硬件主机上模拟运行多个具备集中器功能的虚拟设备，每一台虚拟设备都能够单独与计量自动化主站进行连接和沟通，遵循《广东电网公司低压电力用户集中抄表系统集中器上行通讯规约》。由于完全兼容相关电力集抄通讯协议，使计量自动化主站可以无差别地访问虚拟集中器实现计量抄表等业务功能。3、下行通过以太通讯接口先通过连接专用的“以太转485转接器”，然后与一个或多个标准化的485电表相连，实现抄集电表的实时电量和冻结电量等具体业务功能4、多台虚拟集中器设备均可以在主机上通过虚拟化集中器设备管理控制系统进行虚拟设备实例的创建、配置、统一管理和运行维护。所抄回来的电表数据通过各虚拟集中器的处理、存储、调用和管理。5、可以使用虚拟化集中器设备管理虚拟化集中器设备管理控制系统进行虚拟集中器参数的配置，在基于Web管理页面的人机交互方式下，配置虚拟集中器实例的具体参数，集中器下属电表列表和参数配置，以及虚拟化集中器设备实例的管理和运行状态监控。有益效果本发明的虚拟电表集抄集中器集中在一服务器上，能够充分利用硬件资源和网络资源，在区域分布和组网上均在同一地点，方便运维人员进行小区内集抄系统的正常运行及维护。在布了以太局域网的小区内，可以方便地实现连接组网(IP化)，有效充分利用新建小区的网络资源。
图1是本发明的设备结构示意图；图2是本发明的设备内部逻辑示意图；图3是本发明的实际组网示意
图4是本发明的电力集抄系统架构原理示意图。
图中1_计量自动化主站，2-无线上网拨号设备，3-虚拟集中器，4-管理模块，5-485转换单元，6-485电表。
具体实施例方式参见图1至图4，为本发明的设备结构、设备内部逻辑、实际组网和电力集抄系统架构原理示意图。图4清晰地表达了整个电力集抄系统的组织架构和组网层次关系，以及其设备管理，数据采集的基本原理。本发明的虚拟电表集抄集中器的创建方法实施例，包括以下步骤第一步选取合适的类服务器级的工控机作为主机，建议配置可定制为采用Intel的多核至强CPU，8G以上大规模内核及500G以上硬盘阵列，两个独立的以太网接口，以及4个以上备用的USB设备连接口 ；在其上完成Linux操作系统的移植及内核裁减，使之成为虚拟化集中器实例的基础操作系统运行环境。第二步针对实现了电力集抄的集中器功能的源码进行相关移植、修改和重新开发，使之在实现电力集抄集中器原有功能的基础上，改造成可以单进程运行，并可运行于本例中的定制Linux操作系统之上，改造成可以读写及访问Linux文件系统实现应用数据的存储。第三步虚拟集中器所实现功能的改造，大致上划分为两大部分，上行通讯部分和下行抄表部分。
上行通过TCP/IP方式与计量自动化主站进行沟通，如本方法使用UDP方式，就是在虚拟集中器启动后，在主机上指定IP的本地端口上建立m)P监听，响应来自计量自动化主站的招测报文并执行相应动作处理。由于是要通过以太方式与计量自动化主站建立连接，所以首先要确保从本发明当中主机到计量自动化主站之间的报文路由双向可达(可使用外置GPRS设备或通过城域网连接的方式，同时配通路由参数实现与计量自动化主站的互联互通，此处不再赘述)。针对下行抄表部分需要进行改造，原集中器功能是通过485方式连接到电表进行读数抄集的(通过DL645规约)。但由于运行虚拟集中器的主机本身无法预知需要配置多少路独立的硬件485总线通道，所以改造为采用以太分组报文交换的方式实现多个虚拟集中器与众多个电表之间的连接和数据交换。虚拟集中器的下行抄表协议重新设计并定义成基于以太方式的通讯协议，并对虚拟集中器的下行通讯部分功能进行改造。第四步原来集中器中所保留的冻结电量保存功能，通过主站下发的集中器配置参数的保存，电表列表参数配置，这些信息的存储都改造为通过本地文件系统来实现。虚拟集中器将会在当前运行目录下，创建相应名称的文件来实现随机访问和数据存储。多个虚拟化集中器实例之间共享同一操作系统下本地磁盘的可用空间。第五步由于现行的电表大部分都是485表，为了保持与现有解决方案和标准计量设备之间的兼容，本发明采用将现有的以太抄表协议转485抄表规约的转换设备(单元)。在新的整体解决方案当中，可视为485电表的前置单元，作为虚拟集中器与电表之间通讯的中间桥梁，是解决方案组网中的关键节点设备。该设备的接口特征是一头为以太网接口，通过局域网连接到虚拟集中器运行的主机上，而另一头则是一路独立的485总线接口，可根据实际组网需要连接I台到数台符合标准通信规约的485电表上。实际组网由工程实施人员根据设计规划的图纸来实施，实现从虚拟集中器的运行主机，到以太抄表协议转换设备的连接，及最末端的终端接续到标准485电表上，完成通讯和数据交换。
第六步本虚拟化解决方案当中，需要在一台主机上运行多台虚拟化集中器实例，针对其运行、管理和维护的需求，开发出虚拟化设备管理虚拟化集中器设备管理控制系统。本虚拟化集中器设备管理控制系统的人机交互界面采用了 Web方式，实施人员可使用手提电脑通过局域网连接到虚拟集中器主机的下行以太接口，并访问其http端口，在手提电脑上用浏览器打开并登陆基于web的虚拟化设备管理虚拟化集中器设备管理控制系统，并在其当中完成虚拟化集中器实例的创建，设置初始化参数，配置虚拟集中器下的电表列表及具体参数，实现虚拟化集中器实例的启动、停止，连接计量自动化主站的控制动作。同时可以实现对虚拟化集中器运行状态的监控，及时告警提示异常的运行状态。虚拟化集中器设备管理虚拟化集中器设备管理控制系统的内部实现过程如下当创建虚拟集中器实例的时候，虚拟化集中器设备管理控制系统为其分配相应的运行资源，包括指定的工作目录，可访问的磁盘空间，初始化参数的运行配置文件(里面包括集中器运行的一些基本参数，如计量自动化主站的IP地址和端口，连接模式，需要监听招测命令的本地端口等)。虚拟化集中器设备管理控制系统通过交互界面可以控制虚拟集中器的启动和停止，虚拟集中器的单进程运行方式，使得虚拟化集中器设备管理控制系统对其的运行管理更加方便，可以像管理进程一样来对虚拟集中器进行启动和停止。在启动虚拟集中器(进程)之前，虚拟化集中器设备管理控制系统为其分配足够的运行资源，包括当前工作目录，网络通信资源，磁盘访问空间资源，运算资源，以及初始化运行参数等，然后再执行启动虚拟集中器进程的具体操作。虚拟集中器的功能在经过改造后，使其能够支持与管理虚拟化集中器设备管理控制系统之间的通讯，可以在关闭虚拟集中器实例的进程之前，虚拟化集中器设备管理控制系统通过管理接口通知虚拟集中器先完成数据的访问和存储，缓存写入到文件系统的操作，预防数据丢失。虚拟化集中器设备管理控制系统在接收到虚拟集中器的确认响应之后，才使用安全的方式关闭虚拟集中器·实例的进程。
权利要求
1.一种虚拟电表集抄集中器的创建方法，包括以下步骤 S1:选取合适的服务器级工控机作为主机，在其上完成Linux操作系统的移植及内核裁减，使之成为虚拟化集中器的基础操作系统运行环境； S2:针对实现了电力集抄的集中器功能的源码进行相关移植、修改和重新开发，使之在实现电力集抄集中器原有功能的基础上，且可单进程运行、并可运行于本发明中的定制Linux操作系统之上,还可读写及访问Linux文件系统,实现应用数据的存储； S3:虚拟集中器所实现功能的改造，包括上行通讯和下行抄表两部分 上行通讯通过TCP/IP方式与计量自动化主站进行沟通，使用UDP方式，在虚拟集中器启动后，在主机上指定IP的本地端口上建立m)P监听，响应来自计量自动化主站的招测报文并执行相应动作处理，且确保从主机到计量自动化主站之间的报文路由双向可达； 下行抄表改造为采用以太分组报文交换的方式实现多个虚拟集中器与众多个电表之间的连接和数据交换，虚拟集中器的下行抄表协议重新设计并定义成基于以太方式的通讯协议，并对虚拟集中器的下行通讯部分功能进行改造； S4:原来集中器中所保留的冻结电量保存功能、通过主站下发的集中器配置参数的保存和电表列表参数配置，这些信息的存储改造为通过本地文件系统来实现，设计虚拟集中器在本实例的当前运行目录下，创建相应名称的文件实现随机访问和数据存储，多个虚拟化集中器实例之间共享同一操作系统下本地磁盘的可用空间； S5:将现有的以太抄表协议转485抄表规约的转换设备，做为485电表的前置单元，该设备的接口特征是 一头为以太网接口，通过局域网连接到虚拟集中器运行的主机上，而另一头则是一路独立的485总线接口，可根据实际组网需要连接I台到数台符合标准通信规约的485电表上； 实际组网由工程实施人员根据设计规划的图纸来实施，实现从虚拟集中器的运行主机，到以太抄表协议转换设备的连接，最末端的终端接续到标准485电表上，完成通讯和数据交换； S6:开发虚拟化设备管理控制系统，控制系统的人机交互界面采用Web方式，实施人员可使用手提电脑通过局域网连接到虚拟集中器主机的下行以太接口，并访问其http端口，在手提电脑上用浏览器打开并登陆基于web的虚拟化设备管理虚拟化集中器设备管理控制系统，在其当中完成虚拟化集中器创建，设置初始化参数，配置虚拟集中器下的电表列表及具体参数，实现虚拟化集中器的启动、停止，连接计量自动化主站的控制动作，同时可以实现对虚拟化集中器运行状态的监控，及时告警提示异常的运行状态。
2.根据权利要求1所述的虚拟电表集抄集中器的创建方法，其特征是所述的步骤S6中的虚拟化集中器设备管理控制系统内部实现过程还包括如下内容 当创建虚拟集中器的时候，虚拟化集中器设备管理控制系统为其分配相应的运行资源，包括指定的工作目录、可访问的磁盘空间和初始化参数的运行配置文件； 虚拟化集中器设备管理控制系统通过交互界面控制虚拟集中器的启动和停止和虚拟集中器的单进程运行方式； 在启动虚拟集中器之前，虚拟化集中器设备管理控制系统为其分配运行资源，包括当前工作目录、网络通信资源、磁盘访问空间资源、运算资源以及初始化运行参数，然后再执行启动虚拟集中器进程的具体操作；虚拟集中器的功能在经过改造后支持与管理虚拟化集中器设备管理控制系统之间的通讯，在关闭虚拟集中器的进程之前，虚拟化集中器设备管理控制系统通过管理接口通知虚拟集中器先完成数据的访问和存储，缓存写入到文件系统的操作，预防数据丢失；虚拟化集中器设备管理控制系统在接收到虚拟集中器的确认响应之后，使用安全的方式关闭虚拟集中器的进程。
3.根据权利要求1所述的虚拟电表集抄集中器的创建方法，其特征是所述的步骤SI中的服务器级工控机采用Intel的多核至强CPU，8G以上大规模内核及500G以上硬盘阵列，两个独立的以太网接口，以及4个以上备用的USB设备连接口。
全文摘要
一种虚拟电表集抄集中器的创建方法S1选工控机；S2对源码进行相关移植、修改和重新开发；S3功能改造，分为上行通讯部分和下行抄表部分；S4原来集中器功能改造；S5转换设备做为485电表的前置单元，实现从虚拟集中器的运行主机，到以太抄表协议转换设备的连接，及最末端的终端接续到标准485电表上，完成通讯和数据交换；S6开发虚拟化设备管理控制系统。本发明创建的虚拟电表集抄集中器集中在一服务器上，能够充分利用硬件资源和网络资源，方便运维人员进行小区内集抄系统的正常运行及维护。在布了以太局域网的小区内，可以方便地实现连接组网(IP化)，有效充分利用新建小区的网络资源。
文档编号H04L29/08GK103051683SQ20121052582
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月7日 优先权日2012年12月7日
发明者尹惠慧, 罗建 申请人:广东电网公司佛山供电局