本发明涉及一种用电信息采集系统的本地通信协议压力测试方法及系统，属于智能电网领域。该测试方法通过模拟主站向集中器长时间下发密集型指令去抄读本地通信网络中电表中的数据，最后通过统计整个测试过程中的抄读成功率来测试本地通信网络的性能；该测试系统由模拟主站和本地通信网络组成；模拟主站由TTCN‑3测试集、Titan运行环境、测试参数配置模块、虚拟串口设备以及Socket服务端程序组成，本地通信网络由集中器、智能电表以及集中器和智能电表上的通信模块组成。本发明能够实现在大规模网络下对本地通信协议进行长时间、密集型业务功能的压力测试，以此判断各种本地通信技术的优劣，为未来能源互联网的建设提供有力支撑。
1.一种用电信息采集系统的本地通信协议压力测试系统，其特征在于，该测试系统包括：模拟主站和本地通信网络；所述模拟主站包括：TTCN‑3测试集、Titan运行环境、测试参数配置模块、虚拟串口设备以及Socket服务端程序；
所述TTCN‑3测试集用于实现模拟集中器的各项功能，以特定协议数据帧的形式构造模拟主站需要下发的一些数据，还包括对接收到的响应数据进行解析匹配；
所述Titan运行环境用于编译测试用例，执行测试并生成各个测试点的测试日志及综合测试日志；
所述测试参数配置模块用于配置测试点串口属性，选择可执行测试用例及抄读指令中可修改数据的配置；
所述虚拟串口设备用于为Titan运行环境和Socket服务端程序提供通信接口，使测试数据构造部分和通信链路维护部分独立开来；
所述Socket服务端程序用于维护模拟主站和多个集中器之间的通信，即对集中器建立连接的请求或心跳报文直接进行响应；对接收到的其他数据进行处理分析，将不同的集中器上传的数据分发到目的模拟主站，同时也会对模拟主站下发的数据进行处理分析，下发到目的集中器。
2.根据权利要求1所述的本地通信协议压力测试系统，其特征在于，所述Socket服务端程序的作用具体包括：建立模拟主站和集中器之间的通信链路，并且对于集中器与模拟主站建立连接所产生的登录请求进行处理和响应；同时集中器会周期性地向模拟主站发送心跳报文来维持他们之间的通信，而这样的报文不是测试过程中的关键数据，Socket服务端程序会直接进行处理和响应；如果Socket服务端程序收到了集中器上报的除登录和心跳之外的其他数据，则会通过虚拟串口设备上传至Titan测试运行环境，对应地，如果有抄读数据通过虚拟串口设备下发，Socket服务端程序接收到数据后会将对应数据下发至对应集中器。
3.根据权利要求1所述的本地通信协议压力测试系统，其特征在于，该测试系统还包括：集中器和电表；所述本地通信网络由安装在集中器和电表上的通信模块所构成。
4.根据权利要求1所述的本地通信协议压力测试系统，其特征在于，所述本地通信网络的通信协议包括：窄带微功率、窄带电力线载波、宽带电力线载波或宽带微功率无线。
5.根据权利要求1 4中任意一项所述的本地通信协议压力测试系统，其特征在于，该系~
S1：集中器与模拟主站之间建立连接，包括：设置集中器与模拟主站的通信方式；启动虚拟串口设备，建立测试执行模块和Socket服务端程序之间的通信连接；启动Socket服务端程序，建立模拟主站服务器与集中器之间的通信链路；
S2：模拟主站对集中器进行参数设置，下发电表白名单，进行数据抄读业务；
S3：测试结束后，模拟主站统计整个测试过程中的抄读成功率。
6.根据权利要求5所述的本地通信协议压力测试系统，其特征在于，步骤S1中，模拟主站与集中器的通信方式包括：以太网和无线公网。
7.根据权利要求5所述的本地通信协议压力测试系统，其特征在于，步骤S1中，在集中器与模拟主站之间建立连接过程中，集中器会向模拟主站发送登录请求，模拟主站对其正确响应后，集中器还会周期性地向模拟主站发送心跳报文，以此保持持续通信。
8.根据权利要求5所述的本地通信协议压力测试系统，其特征在于，步骤S2中，在对电表白名单下发并完成组网后，通过模拟主站向集中器长时间下发密集型指令去抄读本地通信网络中电表中的数据。
9.根据权利要求5所述的本地通信协议压力测试系统，其特征在于，步骤S3中，测试结束后，模拟主站统计数据抄读成功率，模拟主站对抄读响应数据进行解析判断数据是否有效，进而统计抄读成功率并记录抄读失败电表的MAC地址，生成测试报告。
10.根据权利要求5所述的本地通信协议压力测试系统，其特征在于，步骤S3中，模拟主站统计抄表成功率的方式为：当收到抄读数据响应后，模拟主站判断抄读响应帧的电表MAC地址是否和下发的抄读命令中对应电表MAC地址匹配，然后进一步判断抄读响应帧的数据域中的抄读响应数据是否是所期望的抄读数据类型并且是否为空；
若出现电表MAC地址不匹配、抄读响应帧的数据不是所期望的抄读数据类型或数据域为空时，模拟主站则判定为抄读失败并记录抄表失败次数以及抄读失败的电表MAC地址，用于后续统计抄读成功率和诊断问题。
一种用电信息采集系统的本地通信协议压力测试方法及系统
技术领域
[0001] 本发明属于智能电网领域，涉及用电信息采集系统本地通信协议测试技术领域，具体涉及一种用于用电信息采集系统本地通信协议压力测试的方法及系统。
背景技术
[0002] 电力用户用电信息采集系统是智能电网建设的重要组成部分，主要采用信息化手段实现对全网用户用电信息的采集和电网运行状态的监控。高效、可靠的用电信息采集系统本地通信技术是用电信息采集系统建设中的关键环节，是保证用电信息采集系统性能的关键。
[0003] 用电信息采集系统的本地通信协议主要有微功率无线、窄带电力线载波、宽带电力线载波以及正在进行协议标准制定的宽带微功率无线等。随着用电设备的海量接入，整个本地通信网络将会承载大量用户用电信息采集命令的下发和采集数据的汇集上报。为了保证整个用电信息采集系统数据采集传输的可靠性和稳定性，需要对本地通信协议进行测试，以此判断各种本地通信技术的优劣，为未来能源互联网的建设提供有力支撑。
[0004] 目前针对本地通信协议的测试主要是验证通信模块的组网或抄表功能是否实现，缺少针对大规模网络下对本地通信协议进行长时间、密集型业务功能的压力测试方案，无法验证本地通信网络的性能好坏。
发明内容
[0005] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于用电信息采集系统本地通信协议压力测试的方法及系统，实现在大规模网络下对本地通信协议进行长时间、密集型业务功能的压力测试，以此快速准确判断各种本地通信技术的优劣，为未来能源互联网的建设提供有力支撑。
[0006] 为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0007] 1、一种用电信息采集系统的本地通信协议压力测试方法，利用模拟主站的方式用于测试，可以定制性地为不同通信协议的集中器设计对应协议的便携式主站服务器，满足相应的测试需求。该方法整体思路是：通过主站向集中器长时间下发密集型指令去抄读本地通信网络中电表中的数据，最后通过统计整个测试过程中的抄读成功率来测试本地通信网络的性能。该方法具体包括以下步骤：
[0008] S1：集中器与模拟主站之间建立连接，包括：设置集中器与模拟主站的通信方式；启动虚拟串口设备，建立测试执行模块和Socket服务端程序之间的通信连接，以此实现测试数据和远程通信链路的维护功能相互独立，提高了测试效率；启动Socket服务端程序，建立模拟主站服务器与集中器之间的通信链路；
[0009] S2：模拟主站对集中器进行参数设置，下发电表白名单，进行数据抄读业务；
[0010] S3：测试结束后，模拟主站统计整个测试过程中的抄读成功率，从而测试本地通信网络的性能。
[0011] 进一步，步骤S1中，模拟主站与集中器的通信方式包括：以太网和无线公网。
[0012] 进一步，步骤S1中，在集中器与模拟主站之间建立连接过程中，集中器会向模拟主站发送登录请求，模拟主站对其正确响应后，集中器还会周期性地向模拟主站发送心跳报文，以此保持持续通信。
[0013] 进一步，步骤S2中，在对电表白名单下发并完成组网后，通过模拟主站向集中器长时间下发密集型指令去抄读本地通信网络中电表中的数据。
[0014] 进一步，步骤S2中，模拟主站向集中器下发抄读指令的主要方式是：(1)一次性向集中器下发可选个数的抄读命令，当模拟主站收到一条抄读响应后，立即补发一条新的抄读命令，使整个本地网络处于饱和抄读状态；(2)整个测试持续时间足够长并且可以随时暂停。
[0015] 进一步，步骤S3中，测试结束后，模拟主站统计数据抄读成功率，模拟主站对抄读响应数据进行解析判断数据是否有效，进而统计抄读成功率并记录抄读失败电表的MAC地址，生成测试报告。
[0016] 进一步，步骤S3中，模拟主站统计抄表成功率的方式为：当收到抄读数据响应后，模拟主站判断抄读响应帧的电表MAC地址是否和下发的抄读命令中对应电表MAC地址匹配，然后进一步判断抄读响应帧的数据域中的抄读响应数据是否是所期望的抄读数据类型并且是否为空；
[0017] 若出现电表MAC地址不匹配、抄读响应帧的数据不是所期望的抄读数据类型或数据域为空时，模拟主站则判定为抄读失败并记录抄表失败次数以及抄读失败的电表MAC地址，用于后续统计抄读成功率和诊断问题。
[0018] 2、一种用电信息采集系统的本地通信协议压力测试系统，包括：模拟主站和本地通信网络；所述模拟基站包括：TTCN‑3测试集、Titan运行环境、测试参数配置模块、虚拟串口设备以及Socket服务端程序；
[0019] 所述TTCN‑3测试集用于实现模拟集中器的各项功能，以特定协议数据帧的形式构造模拟主站需要下发的一些数据，还包括对接收到的响应数据进行解析匹配等功能；
[0020] 所述Titan运行环境用于编译测试用例，执行测试并生成各个测试点的测试日志及综合测试日志；
[0021] 所述测试参数配置模块用于配置测试点串口属性，选择可执行测试用例及抄读指令中可修改数据的配置；
[0022] 所述虚拟串口设备用于为Titan运行环境和Socket服务端程序提供通信接口，使测试数据构造部分和通信链路维护部分独立开来，简化了测试用例开发中的数据处理流程；
[0023] 所述Socket服务端程序用于维护模拟主站和多个集中器之间的通信，即对集中器建立连接的请求或心跳报文直接进行响应；对接收到的其他数据进行处理分析，将不同的集中器上传的数据分发到目的模拟主站，同时也会对模拟主站下发的数据进行处理分析，下发到目的集中器；
[0024] 进一步，所述Socket服务端程序的作用具体包括：建立模拟主站和集中器之间的通信链路，并且对于集中器与模拟主站建立连接所产生的登录请求进行处理和响应；同时集中器会周期性地向模拟主站发送心跳报文来维持他们之间的通信，而这样的报文不是测试过程中的关键数据，Socket服务端程序会直接进行处理和响应；如果Socket服务端程序收到了集中器上报的除登录和心跳之外的其他数据，则会通过虚拟串口设备上传至Titan测试运行环境，对应地，如果有抄读数据通过虚拟串口设备下发，Socket服务端程序接收到后会将对应将数据下发至对应集中器。
[0025] 进一步，该测试系统还包括：集中器和电表；所述本地通信网络由安装在集中器和电表上的通信模块所构成。
[0026] 进一步，所述本地通信网络的通信协议包括：窄带微功率、窄带电力线载波、宽带电力线载波或宽带微功率无线等，本测试系统均可以很好地兼容。针对不同的本地协议，鉴于集中器与本地通信模块之间的通信协议均一致，因此模拟主站测试端无需做出改变就能满足测试需求。
[0027] 本发明的有益效果在于：本发明采用模拟主站的方式向集中器长时间、密集地下发抄读数据以此来测试用电信息采集系统本地通信协议的性能，模拟集中器协议可选且下发数据灵活可控，能够满足测试需求，避免了因主站软件不兼容或实现功能不全面的情况；模拟主站的测试命令处理模块和通信链路维持模块相互独立，减小了测试开发的工作量；
模拟主站能够对响应数据进行解析，统计抄表成功率，以此来判断本地通信网络的性能，且测试脚本可以长时间运行，便于观察本地通信网络在长时间运行的情况下的工作状态。
[0028] 本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
[0029] 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
[0030] 图1为本发明实施例提供的用电信息采集系统本地通信协议压力测试方法的流程图；
[0031] 图2为本发明实施例提供的用电信息采集系统本地通信协议压力测试系统的架构图。
具体实施方式
[0032] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0033] 请参阅图1～图2，图1为本发明实施例提供的一种用电信息采集系统本地通信协议的压力测试方法流程图。该方法总的测试思路为通过模拟主站向集中器长时间下发密集型命令去抄读本地通信网络中电表中的数据，最后统计整个测试过程中的抄读成功率来测试本地通信网络的性能，具体的测试步骤为：
[0034] S101：在集中器设置上设置其与模拟主站的通信模式，有无线公网和以太网两种同时方式。
[0035] 根据测试场景，在实验室环境下，集中器和模拟主站通常能够连接到局域网中，此时优选以太网的通信方式，减小远程通信时延；在外场测试场景下，由于用户一般不需要到现场，此时集中器和模拟主站的远程通信选择无线公网，模拟主站通常部署在云服务器上，与此同时会产生通信费用。
[0036] S102：判断集中器与主站通信方式是否选择了以太网通信。
[0037] S103：若集中器选择了以太网通信方式，则集中器需设置其IP地址和模拟主站IP地址在同一网段。当某个集中器设置了某个主站IP，该集中器就会向对应模拟主站发送建立连接的请求。
[0038] S104：若集中器未选择以太网通信方式，则默认集中器与主站之间为无线公网通信。此时只需设置其需要连接的模拟主站的IP地址。
[0039] S105：模拟主站中虚拟串口设备的作用是为Titan运行环境和Socket服务端程序提供通信接口，使测试数据构造部分和通信链路维护部分独立开来，简化了测试用例开发中的数据处理流程。
[0040] S106：Socket服务端程序的功能是建立模拟主站和集中器之间的通信链路，并且对于集中器与模拟主站建立连接所产生的登录请求进行处理和响应；同时集中器会周期性地向模拟主站发送心跳报文来维持他们之间的通信，而这样的报文不是测试过程中的关键数据，Socket服务端程序会直接进行处理和响应；如果Socket服务端程序收到了集中器上报的除登录和心跳之外的其他数据，则会通过虚拟串口设备上传至Titan测试运行环境，反之，如果有抄读数据通过虚拟串口设备下发，Socket服务端程序也会对应将数据下发至对应集中器。
[0041] S107：集中器与模拟主站建立连接。模拟主站启动之后，集中器会向主站发出建立连接的请求。模拟主站接收到集中器的登录请求之后，会向集中器响应登陆请求响应；通信链路建立之后，集中器会根据自己设置的心跳周期，定时地向模拟主站发送心跳报文，以此保持通信的持续性，满足测试需求。
[0042] S108：模拟主站可对集中器进行参数设置，如心跳周期设置、集中器地址设置，还可以向集中器下发电表白名单启动本地通信网络组网。本地通信网络组网完成后，模拟主站将进行长时间多数据抄读业务，进而测试本地通信网络的运行状态。
[0043] S109：测试结束后，模拟主站会对抄表响应进行解析，并统计抄表成功率，最后生成测试报告。
[0044] 图2是根据本发明实施提供的一种用电信息采集系统本地通信协议压力测试系统架构。该测试系统包括：模拟主站，其中模拟主站由TTCN‑3测试集、Titan运行环境、测试参数配置模块、虚拟串口设备以及Socket服务端程序组成。该测试系统中，模拟主站用于设置集中器参数、向集中器下发电表白名单以及向集中器下发抄读数据命令、设置集中器心跳周期等功能。
[0045] TTCN‑3测试集的主要作用是实现模拟集中器的各项功能，以特定协议数据帧的形式构造模拟主站需要下发的一些数据，还包括对接收到的响应数据进行解析匹配等功能。TTCN‑3是一种协议测试语言，在linux系统下基于Eclipse Titan平台编辑测试用例。
[0046] Titan运行环境的作用是编译测试用例，执行测试并生成各个测试点的测试日志及综合测试日志；
[0047] 测试参数配置模块的作用是配置测试点串口属性、选择可执行测试用例及抄读命令中可修改数据的配置；
[0048] 虚拟串口设备的作用是为Titan运行环境和Socket服务端程序提供通信接口，使测试数据构造部分和通信链路维护部分独立开来，简化了测试用例开发中的数据处理流程；
[0049] 模拟主站中Socket服务端程序的功能是建立模拟主站和集中器之间的通信链路，并且对于集中器与模拟主站建立连接所产生的登录请求进行响应；同时集中器会周期性地向模拟主站发送心跳报文来维持他们之间的通信，而这样的报文不是测试过程中的关键数据，Socket服务端程序会直接进行响应；如果Socket服务端程序收到了集中器上报的除登录和心跳之外的其他数据，则会通过虚拟串口设备上传至Titan测试运行环境，反之，如果有抄读数据通过虚拟串口设备下发，Socket服务端程序也会对应将数据下发至对应集中器。
[0050] 该测试系统架构中还包括：集中器、电表以及这些设备上所安装的通信模块所构成的本地通信网络。
[0051] 可选的，本发明测试系统主要有模拟主站、集中器、智能电表、以及集中器或智能电表上的本地通信模块所组成的本地通信网络。
[0052] 可选的，模拟主站和集中器的通信方式可以为以太网或网线公网，模拟主站可以部署在个人笔记本或商业用服务器上。
[0053] 可选的，模拟主站与集中器远程通信模块之间的通信协议可以是Q/GDW 1376.1协议或最新的面向对象的Q/GDW 11778协议；集中器与本地通信模块之间的接口通信协议为Q/GDW 1376.2协议；智能电表与本地通信模块之间的接口通信协议为DL/T 645协议或Q/GDW 11778协议；本地通信协议可以是窄带微功率、窄带电力线载波、宽带电力线载波、宽带微功率无线等。
[0054] 以上协议规约的选择，根据具体的被测系统决定，本测试系统针对不同本地通信协议的压力测试具有良好的兼容性，能够满足测试需求。
[0055] 本发明具体实施例公开的技术方案采用模拟主站向集中器长时间下发密集型命令去抄读本地通信网络中电表中的数据，最后统计整个测试过程中的抄读成功率来测试本地通信网络的性能。具体设计了测试系统和测试实施方法，可以满足当前用电信息采集系统中的各种本地通信协议的压力测试需求。
[0056] 最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
