面向电力物联网的边缘物联数据接入方法、系统及设备与流程

本发明属于电力物联网，具体涉及一种面向电力物联网的边缘物联数据接入方法、系统及设备。

背景技术：

1、随着物联网的快速发展，网络的连接数和产生的数据流量正在以指数级的速度增长，如果将所有数据都传送到云服务器中进行处理将会给通信网络造成极大的负担。为了克服云计算的时延问题和网络带宽限制，边缘计算通过利用更靠近用户终端的网络边缘设备的计算、存储及通信资源，为用户终端提供高实时性服务。通过对各种资源进行灵活的分配和管理，边缘计算网络减少了通信网络的负载，降低了传输和计算时延，同时提高了系统的资源利用效率和能量效率。针对电力系统多类型传感器混合并存现状，以及新型电力物联网环境下对设备高度灵敏、准确的感知能力与设备间互联、互通、互操作功能需求，而基于边缘计算技术的电力物联网体系架构，研究电力物联网环境下状态信息全面感知技术，研究终端设备数据处理技术，探索适用于边缘计算的数据应用，结合业务感知、数据预处理、接入控制以及虚拟映射等方法，开展资源灵活编排与软硬件解构的边缘计算技术研究，能够有效解决传感器即插即用、终端传感数据就地实时处理与应用云边协同部署问题。

2、电网一直存在设备接入量大、分布广泛的问题，由于其技术门槛相对较低，各类功能设备厂家繁多。然而，传统在电力物联网设备接入上，由于缺乏统一的规划设计，导致设备接入问题严重：受限于各个厂家间设备多数采用自建规约和数据上报格式，导致设备数据通道管理十分混乱，数据对应方面需要独立部署应用进行配对。尤其是当台区接入多个厂家不同设备时，会对终端资源造成极大浪费。其次，由于终端设备部署在各个位置，对设备的调试需要耗费大量的时间；由于本地通信需要终端配合，相比传统的云-端互通调试，云-边互通调试需要耗费更多时间。再者，整个系统将出现对厂家的长期依赖性，当设备出现问题时，也只能采用原有厂家装置进行替换，无法利用其他厂家设备进行替换。因此，实现低压设备的即插即用，是满足未来电力物联网能够落地的关键支撑技术，在通讯、规约一致前提下，实现终端零配置上线运行，降低施工现场配置工作量，提高数据采集的准确性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种面向电力物联网的边缘物联数据接入方法、系统及设备，实现海量传感器的即插即用，降低电力物联网的运维难度。

2、为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：

3、第一方面，提供一种面向电力物联网的边缘物联数据接入方法，包括：

4、在边缘物联终端中，采用预先建立的微服务分层系统架构分离设备与服务，并屏蔽底层设备驱动，对服务统一部署，完成数据的集中统一上传；

5、根据集中统一上传的数据，采用并发接入控制方法，实现传感器的接入；

6、采用传感器-边缘物联终端-物联平台-主站四方协同的控制方法，对接入的传感器实现自注册，完成面向电力物联网的边缘物联数据接入。

7、作为一种优选的方案，所述的微服务分层系统架构包括设备服务层、核心数据服务层、元数据服务层、数据库及消息总线；

8、其中，设备服务层接收设备或传感器上报数据，设备服务层将数据进行格式归一化后，向核心数据服务层发起添加数据记录请求，核心数据服务层用于接收添加数据记录请求，并向元数据服务层查询设备是否存在，在核心数据服务层成功查询到设备后，向数据库插入数据，并向消息总线发布对应数据，由核心数据服务层向设备服务层返回成功指令。

9、作为一种优选的方案，在所述微服务分层系统架构中通过如下三条指令与边缘物联终端以及设备或传感器进行交互：

10、get命令，从设备请求数据；

11、set命令，请求采取行动或启动设备或在设备上设置相关配置；

12、put命令，将相应的控制指令下发至传感器。

13、作为一种优选的方案，在所述采用并发接入控制方法，实现传感器的接入步骤中，将传感器和边缘物联终端进行分组，使每组的传感器数量小于边缘物联终端接入点并发容量；

14、每个组的业务接入控制过程分为两个周期，即集中周期和竞争周期；在集中周期内，传感器以竞争方式与边缘物联终端进行通信，上传电力感知业务信息；边缘物联终端统计数据上传失败的传感器，并全网广播通知对应传感器以轮询方式进行丢失数据的重传。

15、作为一种优选的方案，所述并发接入控制方法包括传感器分群、集中召信以及补充重传三个过程；

16、在传感器分群的过程中，边缘物联终端的最大吞吐量为n bps，传感器的总数为m，能够并发接入的传感器数量为t，边缘物联终端完成与所有传感器的初始化交互之后，统计获知传感器的deviceid号；边缘物联终端按下式将所有传感器分为若干组，每组包括t个传感器：

17、t＝n/len

18、式中，len为传感器的最大业务报文长度；

19、在集中召信的过程中，边缘物联终端基于已知的传感器组gj中每个传感器的deviceid号，根据传感器组gj中的传感器数量规模t，边缘物联终端通过广播的方式，对传感器组gj中的传感器发起集中周期，则传感器组gj中的所有传感器在集中周期时间内，以竞争方式上报数据给边缘物联终端；

20、在补充重传的过程中，边缘物联终端统计上传失败的传感器，形成需要进行补充重传的传感器集合gr，则对应传感器进行补充重传；边缘物联终端为每个传感器分配好各自的时隙和频谱资源，通过广播的方式通知传感器集合gr内的传感器发起补充重传，传感器集合gr内的各传感器以轮询方式上报业务数据，直至传感器集合gr内的所有传感器实现100％的抄收成功率。

21、作为一种优选的方案，在所述传感器-边缘物联终端-物联平台-主站四方协同的控制方法中：

22、传感器通过自描述格式向边缘物联终端进行上线及注册操作；

23、边缘物联终端按照端口地址码设置规则与规约设置规则进行地址扫描，发现传感器设备上线；发现以后，进行传感器服务注册，收集传感器的应用规约，从规约库中取出相应规约点表，进行数据采集，并将信息进行匹配；根据地址码定义规则，将传感器与一次设备类型进行归集，建立一次设备数据采集点与传感器点表进行数据对应，进行数据采集与存储；

24、物联平台用于进行边缘物联终端注册，上报一次设备类型及地址码，按照预定的一次设备数据采集点表，向主站上报一次设备采集数据；

25、主站用于根据前期勘察情况，确认设备连接关系，进行一二次设备挂接及业务整体使用。

26、第二方面，提供一种面向电力物联网的边缘物联数据接入系统，包括：

27、数据上传模块，用于在边缘物联终端中，采用预先建立的微服务分层系统架构分离设备与服务，并屏蔽底层设备驱动，对服务统一部署，完成数据的集中统一上传；

28、传感器接入模块，用于根据集中统一上传的数据，采用并发接入控制方法，实现传感器的接入；

29、传感器自注册模块，用于采用传感器-边缘物联终端-物联平台-主站四方协同的控制方法，对接入的传感器实现自注册，完成面向电力物联网的边缘物联数据接入。

30、作为一种优选的方案，所述数据上传模块采用的微服务分层系统架构包括设备服务层、核心数据服务层、元数据服务层、数据库及消息总线；

31、其中，设备服务层接收设备或传感器上报数据，设备服务层将数据进行格式归一化后，向核心数据服务层发起添加数据记录请求，核心数据服务层用于接收添加数据记录请求，并向元数据服务层查询设备是否存在，在核心数据服务层成功查询到设备后，向数据库插入数据，并向消息总线发布对应数据，由核心数据服务层向设备服务层返回成功指令。

32、作为一种优选的方案，所述传感器接入模块采用的并发接入控制方法包括传感器分群、集中召信以及补充重传三个过程；

33、在传感器分群的过程中，边缘物联终端的最大吞吐量为n bps，传感器的总数为m，能够并发接入的传感器数量为t，边缘物联终端完成与所有传感器的初始化交互之后，统计获知传感器的deviceid号；边缘物联终端按下式将所有传感器分为若干组，每组包括t个传感器：

34、t＝n/len

35、式中，len为传感器的最大业务报文长度；

36、在集中召信的过程中，边缘物联终端基于已知的传感器组gj中每个传感器的deviceid号，根据传感器组gj中的传感器数量规模t，边缘物联终端通过广播的方式，对传感器组gj中的传感器发起集中周期，则传感器组gj中的所有传感器在集中周期时间内，以竞争方式上报数据给边缘物联终端；

37、在补充重传的过程中，边缘物联终端统计上传失败的传感器，形成需要进行补充重传的传感器集合gr，则对应传感器进行补充重传；边缘物联终端为每个传感器分配好各自的时隙和频谱资源，通过广播的方式通知传感器集合gr内的传感器发起补充重传，传感器集合gr内的各传感器以轮询方式上报业务数据，直至传感器集合gr内的所有传感器实现100％的抄收成功率。

38、作为一种优选的方案，所述传感器自注册模块采用的传感器-边缘物联终端-物联平台-主站四方协同的控制方法中：

39、传感器通过自描述格式向边缘物联终端进行上线及注册操作；

40、边缘物联终端按照端口地址码设置规则与规约设置规则进行地址扫描，发现传感器设备上线；发现以后，进行传感器服务注册，收集传感器的应用规约，从规约库中取出相应规约点表，进行数据采集，并将信息进行匹配；根据地址码定义规则，将传感器与一次设备类型进行归集，建立一次设备数据采集点与传感器点表进行数据对应，进行数据采集与存储；

41、物联平台用于进行边缘物联终端注册，上报一次设备类型及地址码，按照预定的一次设备数据采集点表，向主站上报一次设备采集数据；

42、主站用于根据前期勘察情况，确认设备连接关系，进行一二次设备挂接及业务整体使用。

43、第三方面，提供一种电子设备，包括处理器和存储器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序以实现所述面向电力物联网的边缘物联数据接入方法。

44、第四方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有至少一个指令，所述至少一个指令被处理器执行时实现所述面向电力物联网的边缘物联数据接入方法。

45、相较于现有技术，本发明的第一方面至少具有如下的有益效果：

46、利用微服务分层系统架构分离设备与服务，屏蔽了底层设备驱动的不同，实现了服务的统一部署，完成数据的集中统一上传。采用并发接入控制方法，实现传感器的海量接入，在并发接入控制方法中，通过分群、集中与竞争方式结合，提高了传感器的抄收成功率。采用传感器-边缘物联终端-物联平台-主站四方协同的控制方法，对接入的传感器实现自注册，实现海量传感器的即插即用，降低了电力物联网的运维难度，推动电力物联网的进一步发展。

47、可以理解的是，上述第二方面至第四方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。