动态平衡能源互联网网络带宽的高效数据传输方法及系统

摘要

本发明提供了一种动态平衡能源互联网网络带宽的高效数据传输方法及系统，包括：采用设于变配电终端处的数据采集服务器进行采集电力数据，并将电力数据以分组的形式存储在数据缓冲区中；网络正常时以后进先出的形式将数据缓冲区内的数据上传至互联网，并由调度传输器控制每次发送的数据量。其中：调度传输器获取每次发送数据所用的时间以计算每次的平均时间T；并获取最近一次发送数据所用的时间t及数据量n；计算出下一次发送的最佳数据量；判断数据缓冲区内的数据是否大于m，如是，则控制下一次发送到互联网上的数据量为m，如否，则将数据缓冲区内的全部数据发送到互联网上。该方法及系统成本低廉、传输稳定、网络不易堵塞、实时性较好。

权利要求

1.一种动态平衡能源互联网网络带宽的高效数据传输方法，其特征在于，包括以下步骤：采用设于变配电终端处的数据采集服务器进行采集电力数据，并将所述电力数据以分组的形式存储在一数据缓冲区中；当互联网网络正常时，所述数据采集服务器以后进先出的形式依次将所述数据缓冲区内的电力数据通过互联网传输到电力监控分中心服务器，并由调度传输器控制每次发送到互联网网络上的数据量；

其中，调度传输器控制每次发送到互联网网络上的数据量的过程具体包括以下步骤：

S1：所述调度传输器获取在互联网网络正常时数据采集服务器每次发送电力数据所用的时间以计算每次发送电力数据所用的平均时间T；

S2：所述调度传输器获取最近一次发送电力数据所用的时间t及数据量n；

S3：所述调度传输器计算出下一次发送的最佳数据量m＝[T/t*n]，其中，m为正整数；

S4：所述调度传输器判断所述数据缓冲区内的电力数据是否大于m，如是，则控制下一次发送到互联网网络上的数据量为m，并在发送完成后返回步骤S1，如否，则将所述数据缓冲区内的全部电力数据发送到互联网网络上。

2.根据权利要求1所述的动态平衡能源互联网网络带宽的高效数据传输方法，其特征在于，所述数据采集服务器包括PLC数据采集器及通信单元，所述PLC数据采集器通过RS485模块或RJ-45模块采集变配电终端的智能表计及/或传感器的电力数据；

所述通信单元用于监测互联网网络是否正常，并在互联网网络正常时将所述数据缓冲区中的电力数据经由互联网发送至电力监控分中心服务器，以及在互联网网络故障时将采集的所述电力数据以分组的形式继续存储在所述数据缓冲区中。

3.根据权利要求1所述的动态平衡能源互联网网络带宽的高效数据传输方法，其特征在于，所述调度传输器将每次发送到互联网网络上的数据量发送至互联网上的一云端服务器，所述云端服务器在监测到本次发送数据量对应的电力数据成功发送后，反馈本次发送电力数据所用的时间至所述调度传输器。

4.根据权利要求1所述的动态平衡能源互联网网络带宽的高效数据传输方法，其特征在于，将所述电力数据以分组的形式存储在一数据缓冲区中时，设置所述数据缓冲区中每组数据的数据量为预设的固定值，并在互联网网络正常时以组为单位将所述数据缓冲区内的电力数据通过互联网传输到所述电力监控分中心服务器。

5.根据权利要求1或4所述的动态平衡能源互联网网络带宽的高效数据传输方法，其特征在于，所述数据采集服务器按预设周期采集所述电力数据，采集的每组数据的大小相同；

数据采集服务器将所述电力数据以分组的形式存储在数据缓冲区中时，以采集后每次发送的数据量的最小单位作为分组存储的单位。

6.根据权利要求1所述的动态平衡能源互联网网络带宽的高效数据传输方法，其特征在于，所述数据缓冲区为嵌入在数据采集服务器内的eMMC存储器，所述eMMC存储器的存储容量为8G。

7.一种动态平衡能源互联网网络带宽的高效数据传输系统，其特征在于，包括：

数据采集服务器，设于变配电终端处，用于采集电力数据并将所述电力数据以分组的形式存储在一数据缓冲区中，以及在互联网网络正常时，将所述数据缓冲区中的电力数据经由互联网发送至电力监控分中心服务器；

调度传输器，用于在互联网网络恢复正常后，控制所述数据采集服务器每次发送到互联网网络上的数据量不大于最佳数据量；

云端服务器，用于反馈每次发送电力数据所用的时间至所述调度传输器；

其中，所述最佳数据量m＝[T/t*n]，m为正整数，T为每次发送电力数据所用的平均时间T，t、n分别为最近一次发送电力数据所用的时间及数据量，n为正整数。

8.根据权利要求7所述的动态平衡能源互联网网络带宽的高效数据传输系统，其特征在于，所述数据采集服务器包括：PLC数据采集器，其设有RS485模块或RJ-45模块，用于通过RS485模块或RJ-45模块采集变配电终端的智能表计及/或传感器的电力数据；

通信单元，用于监测互联网网络是否正常，并在互联网网络正常时将所述数据缓冲区中的电力数据经由互联网发送至电力监控分中心服务器，以及在互联网网络故障时将采集的所述电力数据以分组的形式继续存储在所述数据缓冲区中。

9.根据权利要求7所述的动态平衡能源互联网网络带宽的高效数据传输系统，其特征在于，所述数据缓冲区为嵌入在数据采集服务器内的eMMC存储器，所述eMMC存储器的存储容量为8G。

说明书

动态平衡能源互联网网络带宽的高效数据传输方法及系统

技术领域

[0001] 本发明涉及能源互联网和电力大数据传输的技术领域，特别涉及一种动态平衡能源互联网网络带宽的高效数据传输方法及系统。

背景技术

[0002] 传统电力行业的设备采集数据方式为局域网模式，每个电站点分别独立管理自己电站中的电力设备数据，这种传统的局域网数据管理具有局限性，是对大数据时代的资源极大浪费。由于变配电站的数量众多，且分布广泛，部署专网将会耗费巨金，由此可见部署专网是不现实的，所以本发明采用基于互联网的方式，但将互联网直接用于电力大数据传输存在以下问题：

[0003] 1)互联网接入的网络特点：互联网的使用成本较低，连接方便，针对我国现有三大网络运营商，其中包括移动、联通以及电信，都具有统一的特点，即数据传输的上行速率和下行速率是不一致的，且上行速率远比比下行速率要低很多，使得数据上传流量受到限制。

[0004] 2)网络共用：互联网接入端是大家共用的，且网络用户众多，由于对公共用网的其他用户流量的使用具有不可预测性，所以网络公用带宽流量可能会时刻发生变化，具有不稳定性。

[0005] 3)电力数据的特性：在当今大数据得到广泛运用的背景下，电力行业的采样频率非常高，数据传输密度大，所以当变配电站采集的大量数据持续上传到互联网时，将会造成网络堵塞，以至于网络数据传输延迟等现象，最终会影响到电力数据的预测，为削峰填谷带来隐患。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种动态平衡能源互联网网络带宽的高效数据传输方法及系统，以解决现有的电力行业中数据传输所存在的局域网数据管理具有局限性、浪费资源及成本高昂的问题。

[0007] 本发明的第二目的在于提供一种动态平衡能源互联网网络带宽的高效数据传输方法及系统，以解决采用互联网进行电力数据传输时所存在的数据上传流量受到限制、传输不稳定、网络易堵塞、传输易延迟的问题。

[0008] 为实现上述目的，本发明提供了一种动态平衡能源互联网网络带宽的高效数据传输方法，包括以下步骤：

[0009] 采用设于变配电终端处的数据采集服务器进行采集电力数据，并将所述电力数据以分组的形式存储在一数据缓冲区中；当互联网网络正常时，所述数据采集服务器以后进先出的形式依次将所述数据缓冲区内的电力数据通过互联网传输到所述电力监控分中心服务器，并由调度传输器控制每次发送到互联网网络上的数据量；

[0010] 其中，调度传输器控制每次发送到互联网网络上的数据量的过程具体包括以下步骤：

[0011] S1：所述调度传输器获取在互联网网络正常时数据采集服务器每次发送电力数据所用的时间以计算每次发送电力数据所用的平均时间T；

[0012] S2：所述调度传输器获取最近一次发送电力数据所用的时间t及数据量n；

[0013] S3：所述调度传输器计算出下一次发送的最佳数据量m＝[T/t*n]，其中，m为正整数；

[0014] S4：所述调度传输器判断所述数据缓冲区内的电力数据是否大于m，如是，则控制下一次发送到互联网网络上的数据量为m，并在发送完成后返回步骤S1，如否，则将所述数据缓冲区内的全部电力数据发送到互联网网络上。

[0015] 较佳地，所述数据采集服务器包括PLC数据采集器及通信单元，

[0016] 所述PLC数据采集器通过RS485模块或RJ-45模块采集变配电终端的智能表计及/或传感器的电力数据；

[0017] 所述通信单元用于监测互联网网络是否正常，并在互联网网络正常时将所述数据缓冲区中的电力数据经由互联网发送至电力监控分中心服务器，以及在互联网网络故障时将采集的所述电力数据以分组的形式继续存储在所述数据缓冲区中。

[0018] 较佳地，所述调度传输器将每次发送到互联网网络上的数据量发送至互联网上的一云端服务器，所述云端服务器在监测到本次发送数据量对应的电力数据成功发送后，反馈本次发送电力数据所用的时间至所述调度传输器。

[0019] 较佳地，将所述电力数据以分组的形式存储在一数据缓冲区中时，设置所述数据缓冲区中每组数据的数据量为预设的固定值，并在互联网网络正常时以组为单位将所述数据缓冲区内的电力数据通过互联网传输到所述电力监控分中心服务器。

[0020] 较佳地，所述数据采集服务器按预设周期采集所述电力数据，采集的每组数据的大小相同；数据采集服务器将所述电力数据以分组的形式存储在数据缓冲区中时，以采集后每次发送的数据量的最小单位作为分组存储的单位。

[0021] 较佳地，所述数据缓冲区为嵌入在数据采集服务器内的eMMC存储器，所述eMMC存储器的存储容量为8G。

[0022] 本发明还提供了一种动态平衡能源互联网网络带宽的高效数据传输系统，包括：

[0023] 数据采集服务器，设于变配电终端处，用于采集电力数据并将所述电力数据以分组的形式存储在一数据缓冲区中，以及在互联网网络正常时，将所述数据缓冲区中的电力数据经由互联网发送至电力监控分中心服务器；

[0024] 调度传输器，用于在互联网网络恢复正常后，控制所述数据采集服务器每次发送到互联网网络上的数据量不大于最佳数据量；

[0025] 云端服务器，用于反馈每次发送电力数据所用的时间至所述调度传输器；

[0026] 其中，所述最佳数据量m＝[T/t*n]，m为正整数，T为每次发送电力数据所用的平均时间T，t、n分别为最近一次发送电力数据所用的时间及数据量，n为正整数。

[0027] 较佳地，所述数据采集服务器包括：

[0028] PLC数据采集器，其设有RS485模块或RJ-45模块，用于通过RS485模块或RJ-45模块采集变配电终端的智能表计及/或传感器的电力数据；

[0029] 通信单元，用于监测互联网网络是否正常，并在互联网网络正常时将所述数据缓冲区中的电力数据经由互联网发送至电力监控分中心服务器，以及在互联网网络故障时将采集的所述电力数据以分组的形式继续存储在所述数据缓冲区中。

[0030] 较佳地，所述数据缓冲区为嵌入在数据采集服务器内的eMMC存储器，所述eMMC存储器的存储容量为8G。

[0031] 本发明具有以下有益效果：

[0032] (1)突破传统的思维方式，打破电力行业本地局域网独立管理模式，利用能源互联网的特点，将分布在不同地理位置的多个电站的数据采集后远程发送到互联网云端做集中管理，以便对收集到的大量数据进行深度分析处理。成本较低，效果较好；

[0033] (2)传输数据的过程中可充分根据网络状况选择将数据实时传输至互联网、存储到数据缓冲区内或根据网络承载力实时地调整传输数据缓冲区内上传至互联网上的数据量的大小，避免直接发送产生的网络延迟中断问题；

[0034] (3)针对于配电领域的行业特殊性，采用将数据缓冲区的数据后进先出的形式传输到调度传输器中，可以实时获取最新传输上来的数据，符合电力设备实时监控的需求；

[0035] (4)采用调度传输器及数据缓冲区配合来解决网络不稳定导致的数据上传延迟的问题，提高了数据发送的成功率。

附图说明

[0036] 图1为本发明优选实施例提供的高效电力数据传输方法流程图；

[0037] 图2为本发明优选实施例提供的调度传输器控制数据量的方法流程图；

[0038] 图3为本发明优选实施例提供的高效电力数据传输系统组成框图。

具体实施方式

[0039] 以下将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本发明的一部分实例，并不是全部的实例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

[0040] 为了便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例作进一步的解释说明，且各个实施例不构成对本发明实施例的限定。

[0041] 如图1所示，本实施例提供了一种动态平衡能源互联网网络带宽的高效数据传输方法，包括以下步骤：

[0042] (1)采用设于变配电终端处的数据采集服务器进行采集电力数据，并将所述电力数据以分组的形式存储在一数据缓冲区中；

[0043] (2)监测当前的互联网网络是否正常，如正常进入步骤(3)，否则进入步骤(4)；

[0044] (3)当互联网网络正常时，将数据缓冲区中的电力数据经由互联网发送至电力监控分中心服务器；

[0045] (4)当互联网网络故障时，继续将采集电力数据以分组的形式存储在上述的数据缓冲区中，并返回步骤(2)。当然，这里本领域技术人员可根据需要设置返回步骤(2)的间隔时间，也即监测网络是否正常可根据需要设为实时进行监测，或根据需要以一定的预设频率进行监测。

[0046] 返回步骤(2)后是为了继续监测互联网网络是否恢复，当互联网网络恢复正常后，进入步骤(3)以将数据缓冲区内的电力数据传输到电力监控分中心服务器，否则进入步骤(4)，从而保证整个数据采集及传输过程的高效进行。

[0047] 具体地，当互联网网络正常时步骤(3)中的数据采集服务器是通过后进先出的形式依次将存储在上述的数据缓冲区内的电力数据通过互联网传输到电力监控分中心服务器，并由调度传输器控制每次发送到互联网网络上的数据量。也即，在具体实施例中，数据缓冲区内的电力数据可根据需要以堆栈形式的数据结构进行存储，以便进行后进先出式的数据存储及取用，方便设置。

[0048] 其中，如图2所示，调度传输器控制每次发送到互联网网络上的数据量的过程具体包括以下步骤：

[0049] S1：调度传输器获取在互联网网络正常时数据采集服务器每次发送电力数据所用的时间以计算每次发送电力数据所用的平均时间T；

[0050] S2：调度传输器获取最近一次(也即上一次)数据采集服务器发送电力数据至电力监控分中心服务器所用的时间t及数据量n；

[0051] S3：调度传输器计算出下一次发送的最佳数据量m＝[T/t*n]，其中，m为正整数；

[0052] S4：调度传输器判断当前的所述数据缓冲区内的电力数据是否大于m，如是，则控制下一次发送到互联网网络上的数据量为m，并在发送完成后返回步骤S1，如否，则将数据缓冲区内的全部电力数据发送到互联网网络上。当然，这里同样需要在本次传输完成后返回步骤S1继续传输数据缓冲区内新采集的电力数据。

[0053] 该方法在传输数据的过程中，可以充分监测当前互联网传输速率或互联网的状态，从而便于根据网络状况选择将数据实时传输至互联网、存储到数据缓冲区内或根据网络承载力实时地调整传输数据缓冲区内上传至互联网上的数据量的大小。这种方式在进行电力设备相关数据传输时，采集数据后根据需要将其上传到专门设计的数据缓冲区，此缓冲区将数据以分组形式存储，每组数据量大小相同，采用将数据间接发送到互联网的方式，避免直接发送产生的网络延迟中断问题。

[0054] 此外，本发明方法针对于配电领域的行业特殊性，也即该领域是需要数据及时的反馈到终端才能起到实时监控和调节作用的。所以在考虑如何解决实时传输数据这一问题时，本发明采用了将数据缓冲区的数据后进先出的形式传输到调度传输器中，这样可以实时获取最新传输上来的数据，即符合电力设备实时监控的需求。

[0055] 而考虑到采用互联网传输电力数据无需另建新网或专网的低成本优势，本发明采用互联网进行电力数据的上传，从而便于以较低的成本应用能源互联网大数据管理，将电力数据传输于互联网进行集中监控分析处理。但当大量的数据需要上传到互联网时，由于互联网属于大家共用的网络，其网络的带宽流量具有时刻变化的特性，网络堵塞、数据延迟将不可避免。基于这种情况，本发明采用调度传输器来解决网络不稳定导致的数据上传延迟的问题，提高数据发送成功率。该调度传输器通过设置步骤S1～S4的数据变更调度方法，对每次发送到互联网上的数据组返回的时间进行速率的分析计算，从而控制下次数据采集服务器发送的数据量的大小，便于实时根据网络拥塞程度进行每次传输的电力数据的量，从而有效地避免网络堵塞，提高数据发送成功率。

[0056] 进一步的，本实施例中的数据采集服务器包括PLC数据采集器及通信单元，其中，PLC数据采集器通过RS485模块或RJ-45模块采集变配电终端的智能表计及/或传感器的电力数据；而通信单元用于监测互联网网络是否正常，并在互联网网络正常时将所述电力数据经由互联网发送至电力监控分中心服务器，以及在互联网网络故障时将采集的所述电力数据继续以分组的形式存储在所述数据缓冲区中。

[0057] 在本发明的一优选实施例中，调度传输器将每次发送到互联网网络上的数据量发送至互联网上的一云端服务器，由该云端服务器在监测到本次的(或当前的)发送数据量对应的电力数据成功发送后，反馈本次发送电力数据所用的时间至调度传输器。则上述的调度传输器在接收到云端服务器反馈的最近一次发送数据所用的时间后以便计算历史发送数据所用的平均时间T，继而继续循环进行下一次的最佳数据量m的计算，便于互联网传输电力数据时，能够时刻根据当前的网络状况及时调整每次发送到互联网上的数据量，避免发生网络拥塞，从而提高数据传输效率。

[0058] 在本发明的另一优选实施例中，在数据缓冲区中存储数据时，将电力数据以分组的形式存储在该数据缓冲区中，存储时设置数据缓冲区中每组数据的数据量为预设的固定值，并在互联网网络正常时以组为单位将数据缓冲区内的电力数据通过互联网传输到所述电力监控分中心服务器。这里每组数据的数据量大小可根据实际所采集的变配电站中的电力数据的具体形式设置。其中，电站采集的数据采样按预设周期的方式进行定期采集，采集时，每组数据的大小是相同的。为了保证数据的完整性、有序性，数据采集服务器将所述电力数据以分组的形式存储在数据缓冲区中时，以采集后每次发送的数据量的最小单位作为分组存储的单位，也即该单位的数据量作为一个完整的数据组，以便在后续发送电力数据至互联网时，保证数据的完整性、有序性，避免数据被拆散后破坏原有数据结构或信息完整。也即，一组数据至少包括一个完整的电力数据信息，如完整的温度信息、完整的湿度信息等等与变配电设备及其所处的环境相关的电力数据信息。本发明不限定电力数据信息的具体种类或类型，本领域技术人员可根据需要设置电力数据信息的具体种类或类型。

[0059] 优选的，本发明的数据缓冲区为嵌入在数据采集服务器内的eMMC存储器，该eMMC存储器的存储容量为8G。这里的eMMC存储器为eMMC存储芯片。而eMMC存储芯片相对于现有的CF卡、SD卡来说，发热量较低且耐高温，数据擦写的速度及稳定性更好，特别时CF卡、SD卡为插拔件，易损坏。触点易磨损、易氧化，而本发明的eMMC存储器直接嵌入在数据采集服务器内即可。其中，可以根据需要优选设置eMMC存储器的3G容量用于系统运行，分配eMMC存储器的5G容量用于数据存储。根据历史数据计算变配电设备每条采集的数据的平均长度L，获取采集周期T，数据采集点N，根据平均长度L及采集周期T计算31天的采集数据的总占用存储空间Z为：

[0060] Z＝(L*N*3600秒/小时*24小时/天*31天)/T，

[0061] 其中，这里取L＝4字节，T＝10秒，N＝5000点，则Z为5G；

[0062] 则根据计算得到的Z的大小，设置eMMC存储器的容量大小设置为8G，并分配eMMC存储单元的3G容量用于系统运行，分配eMMC存储单元的5G的容量用于数据存储，则足够在网络故障时存储所采集的数据，以便于网络恢复后将数据传输到互联网上。

[0063] 如图3所示，本发明还提供了一种动态平衡能源互联网网络带宽的高效数据传输系统，该系统包括：

[0064] 数据采集服务器31，设于变配电终端32处，用于采集电力数据并将所述电力数据以分组的形式存储在一数据缓冲区33中，以及在互联网网络正常时，将所述数据缓冲区中的电力数据经由互联网发送至电力监控分中心服务器36；

[0065] 调度传输器34，用于在互联网网络恢复正常后，控制所述数据采集服务器每次发送到互联网网络上的数据量不大于最佳数据量；

[0066] 云端服务器35，用于反馈每次发送电力数据所用的时间至所述调度传输器；

[0067] 其中，所述最佳数据量m＝[T/t*n]，m为正整数，T为每次发送电力数据所用的平均时间T，t、n分别为最近一次发送电力数据所用的时间及数据量，n为正整数。

[0068] 该系统进行电力数据传输时，可以实时根据网络的不同状态控制上传的数据量，以更好地利用互联网进行数据的实时传输，同时避免网络拥塞或故障影响电力数据的采集。该动态平衡能源互联网网络带宽的高效数据传输系统的整个系统具有低成本、高可靠性和稳定性、易维护、易扩展的优点，十分适合在变配电站领域广泛应用。

[0069] 进一步地，本发明提供的高效电力数据传输系统中的数据采集服务器31包括：

[0070] PLC数据采集器，其设有RS485模块及/或RJ-45模块，用于通过RS485模块及/或RJ-45模块采集变配电终端的智能表计及/或传感器的电力数据；

[0071] 通信单元，用于监测互联网网络是否正常，并在互联网网络正常时将所述数据缓冲区中的电力数据经由互联网发送至电力监控分中心服务器，以及在互联网网络故障时将采集的所述电力数据以分组的形式继续存储在所述数据缓冲区中。

[0072] 其中，该高效电力数据传输系统的数据缓冲区为嵌入在上述的数据采集服务器内的eMMC存储器，且该eMMC存储器的存储容量根据现有变配电站数据的采集情况而优选设置为8G，该容量足够进行数据存储及设置控制系统，并具有足够的扩展空间，在互联网故障的情况下不会影响电力数据的采集，保证了数据采集的有效性与及时性。

[0073] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，对本发明所做的变形或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述的权利要求的保护范围为准。