一种终端通讯配置系统、方法、装置及介质

技术领域

本申请涉及通信技术领域，特别是涉及一种终端通讯配置系统、方法、装置及介质。

背景技术

Modbus是一种串行通信协议，Modbus协议有两种协议版本：串行链路标准(采用RS485总线)和工业以太网协议标准(IP网络)。Modbus协议是一个主设备/从设备(master/slave)架构的协议。目前配电系统中的设备仪表绝大部分支持以太网通讯，配电系统按需进行传输控制协议(TCP，Transmission Control Protocol)连接设备并进行数据抄读，数据读取过程采用Modbus TCP协议读取对应寄存器。但是还有一些设备，例如智能电能表，多采用RS485通讯方式，只支持Modbus远程终端单元(RTU，Remote Terminal Unit)协议通过地址判断并响应master的读取需求，配电系统无法直接读取智能电能表所支持数据，因此必须接入一个Modbus TCP转Modbus RTU的协议转换器，将Modbus TCP协议中的单元标识和Modbus RTU协议中的地址进行对应(0x00-0xFF)，实现数据转换。

目前市面上的协议转换器为一对一的业务透传进行协议转换，因此对配电系统应用过程中必须考虑设备单元标识(RTU协议中的设备地址)是否冲突。当智能电能表接入配电系统时，若设备单元标识(RTU协议中的设备地址)和已有的设备冲突时，则需要修改某个设备，确保每个设备都是唯一地址，但由于接入设备的地址最多只有0xFF个，接入设备的数量有限，若通过划分服务器网段(即通过跨网络方式进行隔离区分)或提供更多的服务器网络端口进行区分，当网络资源受限时则无法接入新安装的设备，使得配电系统应用过程存在很多局限，应用扩展受限。

发明内容

本申请的目的是提供一种终端通讯配置系统、方法、装置及介质，用于解决终端与主站之间通讯协议冲突的问题。

为解决上述技术问题，本申请提供一种终端通讯配置系统，包括：

终端，用于采集不同类型的业务数据；

集中器，用于将多个终端采集到的业务数据进行数据管理；

主站，用于获取多个集中器进行数据管理之后的业务数据；

其中，终端与集中器采用Modbus RTU协议进行通讯，集中器与主站采用ModbusTCP协议进行通讯；

各集中器设置有唯一地址，地址为Modbus TCP协议地址位。

为解决上述技术问题，本申请还提供一种终端通讯配置方法，应用于终端通讯配置系统，包括：

获取到目标终端配置请求时，统计当前集中器中已连接终端的数量；

在数量不小于预设阈值的情况下，选取多个集中器中的另一个集中器作为当前集中器；

在数量小于预设阈值的情况下，将目标终端配置在当前集中器中，以便于当前集中器对目标终端采集到的业务数据进行数据管理。

优选地，将目标终端配置在当前集中器中具体包括：

获取目标终端的业务数据与所在第一寄存器的第一对应关系；

依据第一对应关系建立第一寄存器和当前集中器中的第二寄存器的第二对应关系；

将第一对应关系和第二对应关系发送至当前集中器。

优选地，应用于当前集中器，对目标终端采集到的业务数据进行数据管理具体包括：

依据第一对应关系获取业务数据；

依据第二对应关系将业务数据存储在对应的第二寄存器中；

获取并应答主站发送的业务数据获取请求。

优选地，应用于当前集中器，在依据第二对应关系将业务数据存储在对应的第二寄存器中之前，还包括：

获取主站所需要的业务数据的数据类型；

将业务数据的数据类型转换为主站所需要的业务数据的数据类型。

优选地，在获取到目标终端配置请求时，还包括：

判断目标终端的地址与当前集中器中已连接终端的地址是否冲突；

如果冲突，则进入统计当前集中器中已连接终端的数量的步骤；

则在数量小于预设阈值的情况下，将目标终端配置在当前集中器中，具体为：

在数量小于预设阈值的情况下，更改目标终端的地址，并将目标终端配置在当前集中器中；

如果不冲突，则将目标终端配置在当前集中器中。

优选地，应用于当前集中器，还包括：

判断数据管理过程中是否存在异常情况；

若是，则记录异常情况对应的数据。

为解决上述技术问题，本申请还提供一种终端通讯配置装置，包括：

统计模块，用于获取到目标终端配置请求时，统计当前集中器中已连接终端的数量；

选取模块，用于在数量不小于预设阈值的情况下，选取多个集中器中的另一个集中器作为当前集中器；

配置模块，用于在数量小于预设阈值的情况下，将目标终端配置在当前集中器中，以便于当前集中器对目标终端采集到的业务数据进行数据管理。

为解决上述技术问题，本申请还提供一种终端通讯配置装置，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行计算机程序时实现如终端通讯配置方法的步骤。

为解决上述技术问题，本申请还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如终端通讯配置方法的步骤。

本申请所提供的终端通讯配置系统包括多个终端、多个集中器和主站，不同终端可以采集不同类型的业务数据，集中器采用Modbus RTU协议与终端实现数据交互，并将业务数据进行数据管理之后，通过Modbus TCP协议发送至主站，能够解决终端与主站之间通讯协议冲突的问题，同时各个集中器的地址为Modbus TCP协议地址位，因此主站可以连接至少254个集中器，每个集中器可以连接多个不同的终端，避免了网络资源受限时无法接入新安装的终端的问题，满足了主站(例如配电系统)获取大批量终端业务数据的需求，拓宽了主站的应用场景。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种终端通讯配置系统的结构图；

图2为本申请实施例提供的一种终端通讯配置方法的流程图；

图3为本申请实施例提供的一种终端通讯配置装置的结构示意图；

图4为本申请另一实施例提供的终端通讯配置装置的结构图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护范围。

Modbus协议是一个master/slave架构的协议，有一个节点是master节点，其他使用Modbus协议参与通信的节点是slave节点。标准的Modbus协议物理层接口有RS232、RS422、RS485和以太网接口，采用master/slave方式通信，本申请中，以配电系统作为主站，智能电能表作为终端进行说明，并且采集设备(集中器)为slave，配电系统为master，配电系统按需进行TCP连接设备并进行数据抄读，数据读取过程采用Modbus TCP协议读取对应寄存器，当配电环境中存在智能电能表时，智能电能表多采用RS485通讯方式通讯不支持以太网通讯，则配电系统很难将智能电能表所支持数据进行读取，智能电能表只支持ModbusRTU协议通过地址判断进行响应master的读取需求，远端的配电系统无法直接将智能电能表数据进行采集，必须接入一个Modbus TCP转Modbus RTU的协议转换器设备，转换设备功能简单并且支持一对一转接，将Modbus TCP协议中的单元标识和Modbus RTU协议中的地址进行对应(0x00-0xFF)，实现数据转换，当设备中单元标识(最大只能支持0xFF个)冲突时则只能通过跨网络方式进行隔离区分，应用过程存在很多局限性，应用扩展受限。

目前配电应用环境中多种多样的传感器以及计量、监控设备接入配电系统，多为以太网通信方式，通信网络采用提前规划好的网络，当后期某些智能设备或智能电能表接入系统时(只支持RS485)，必须安装协议转换器，市场上的协议转换为一对一的业务透传进行协议转换，因此对配电系统应用过程中必须考虑设备单元标识(RTU协议中的设备地址)是否冲突。

基于此，本申请的核心是提供一种终端通讯配置系统、方法、装置及介质。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。

请参照图1，图1为本申请实施例提供的一种终端通讯配置系统的结构图，如图1所示，该系统包括：

终端10，用于采集不同类型的业务数据；

集中器11，用于将多个终端10采集到的业务数据进行数据管理；

主站12，用于获取多个集中器11进行数据管理之后的业务数据；

其中，终端10与集中器11采用Modbus RTU协议进行通讯，集中器11与主站12采用Modbus TCP协议进行通讯；

各集中器设11置有唯一地址，地址为Modbus TCP协议地址位。

在具体实施中，主站12采用以太网的通信方式并且通信协议多采用Modbus TCP协议，Modbus TCP协议格式为：

Modbus RTU协议格式为：

需要说明的是，主站12一般对同类型终端10采集业务数据的需求一致，比如智能电能表通常采集电量、电流、电压、功率、电网功率因数、电网频率等，集中器11也按照此类数据模型周期采集终端10的业务数据并进行周期更新。当终端10需要接入系统时，例如现场安装智能电能表时，采用RS485通信方式和集中器相连，集中器和电能表采用Modbus RTU通信方式进行通信，集中器为master，智能电能表为slave，集中器管理接入总线上的智能电能表，并且总线内的智能电能表安装的时候根据集中器当前管理RTU地址及根据网络的容量进行分配地址，并且将此分配地址设置到智能电能表中，有序递增(0x00-0xff)，方便地址管理，同时根据智能电能表的用户手册中的数据寄存器描述将配电系统所需的数据转换规律设置到集中器中。

其中，集中器硬件支持多路RS485确保现场实施过程最大支持245只slave设备，集中器抄读智能电能表的时候集中器为master智能电能表为slave，集中器连接配电系统时集中器为salve配电系统为master，现场安装智能电能表设备后，需要根据集中器当前管理的智能电能表设备个数及管理设备的地址进行制定新安装设备的地址(确保无重复设备地址)，并记录电能表在集中器中的设备地址和厂家信息同步到主站系统更新智能电能表档案管理，通过远程或者本地配置集中器参数(主站业务数据模型和电能表的业务数据寄存器格式等对应参数)，现场安装完成后确保集中器网络、集中器和电能表接线正常，并且确保集中器和主站、集中器和电能表通信正常。根据配电系统对业务数据要求，配置抄表间隔等，满足对数据的周期要求。

配电系统管理集中器及集中器所管理的智能电能表设备，并且现场的安装信息也同步到系统数据库中(设备地址及设备厂家信息)，配电系统根据客户对电能表设备的数据要求制定业务数据需求模板，并且系统支持各个厂家及各种型号设备数据寄存器和业务数据需求模板的对应关系，并且此对应关系参数可远程配置给集中器，集中器根据此数据对应关系进行管理抄读不同设备地址数据，集中器根据抄读周期将业务数据抄读存储更新，配电系统定期读取集中器抄表失败或者数据异常的诊断日志，根据诊断信息定位异常设备，并通知现场施工人员进行排查更换。

配电系统读取数据的时候根据设备地址和业务数据的组合映射出具体的抄读集中器的寄存器进行读取，确保集中器抄读间隔满足系统对数据抄读的要求，读取后进行数据解析。

当客户有新的业务需求，则需要按照新的需求制定出业务数据需求和设备寄存器的对应关系，并将新的抄读对应关系和设备信息设置给集中器。

现场安装过程中根据RS485总线驱动能力等合理布置安装，确保设备地址有效无重复，并确保现场档案和主站档案信息一致，如果存在更换或拆除设备则及时更新集中器和配电系统的档案对应信息。

本申请所提供的终端通讯配置系统包括多个终端、多个集中器和主站，不同终端可以采集不同类型的业务数据，集中器采用Modbus RTU协议与终端实现数据交互，并将业务数据进行数据管理之后，通过Modbus TCP协议发送至主站，能够解决终端与主站之间通讯协议冲突的问题，同时各个集中器的地址为Modbus TCP协议地址位，因此主站可以连接至少254个集中器，每个集中器可以连接多个不同的终端，避免了网络资源受限时无法接入新安装的终端的问题，满足了主站(例如配电系统)获取大批量终端业务数据的需求，拓宽了主站的应用场景。

图2为本申请实施例提供的一种终端通讯配置方法的流程图，应用于以上实施例提到的终端通讯配置系统，包括：

S10：获取到目标终端配置请求时，统计当前集中器中已连接终端的数量。

S11：在数量不小于预设阈值的情况下，选取多个集中器中的另一个集中器作为当前集中器。

S12：在数量小于预设阈值的情况下，将目标终端配置在当前集中器中，以便于当前集中器对目标终端采集到的业务数据进行数据管理。

在具体实施中，本方法可以基于配电系统中的控制器实现。由于每个集中器可以连接不同终端的数量有限，因此，在获取到目标终端配置请求时，应先统计当前集中器中已连接终端的数量，确定当前集中器还有余量时，将目标终端配置在当前集中器中，否则选取另一个集中器进行配置。

需要说明的是，本申请对于预设阈值的具体数值不做限定，可以设置为集中器所能配置终端数量的最大值，也可以设置为小于该最大值的任意值，具体根据实际情况进行选择。

本申请所提供的终端通讯配置方法，确定当前集中器还有余量时，将目标终端配置在当前集中器中，否则选取另一个集中器进行配置。主站可以连接至少254个集中器，每个集中器可以连接多个不同的终端，避免了网络资源受限时无法接入新安装的终端的问题，满足了主站(例如配电系统)获取大批量终端业务数据的需求，拓宽了主站的应用场景。

在上述实施例的基础上，将目标终端配置在当前集中器中具体包括：

获取目标终端的业务数据与所在第一寄存器的第一对应关系；

依据第一对应关系建立第一寄存器和当前集中器中的第二寄存器的第二对应关系；

将第一对应关系和第二对应关系发送至当前集中器。

进一步地，相对于当前集中器而言，对目标终端采集到的业务数据进行数据管理具体包括：

依据第一对应关系获取业务数据；

依据第二对应关系将业务数据存储在对应的第二寄存器中；

获取并应答主站发送的业务数据获取请求。

进一步地，在依据第二对应关系将业务数据存储在对应的第二寄存器中之前，还包括：

获取主站所需要的业务数据的数据类型；

将业务数据的数据类型转换为主站所需要的业务数据的数据类型。

在具体实施中，配电系统描述配置和目标终端的业务数据与所在第一寄存器的第一对应关系如下表格对应：

实际应用中，表格中配电系统描述配置包括配电系统所需要的业务数据寄存器序号，系统需求数据格式为集中器转换后的数据格式，智能电能表用户手册的寄存器地址、寄存器个数及格式为每个设备厂家提供的需求数据的对应描述。

例如，系统要读取集中器管理的智能电能表设备的A相电压，系统根据A相电压对应的寄存器抄读任务配置为第0～第1寄存器，系统读取集中器的寄存器为第0～第1寄存器并且是float格式(代表A相电压)，若甲厂家提供智能电能表设备设备地址为1并且A相电压对应的寄存器为0x0001～0x0002格式为float，则集中器抄读此设备通过寄存器0x0001读取2个寄存器读取回来的数据和系统要求数据格式一致，集中器将数据存储到设备地址为1的数据存储区，若乙厂家提供智能电能表设备设备地址为2并且A相电压对应的寄存器为0x0040～0x0041格式为Int32，则集中器抄读此设备通过寄存器0x0040读取2个寄存器读取回来的数据和系统要求数据格式不一致，则需要将Int32格式进行转换float，集中器将转换后的数据存储到设备地址为2的数据存储区，完成甲和乙厂家的两个表的A相电压的读取，其中配电系统知道寄存器第0～第1代表设备的A相电压，集中器只需将数据对应并且转换不关心具体内容(其他数据模型依次类推)，通过配置将所需系统所需的业务数据及不同厂家设备对应数据进行配置，集中器则按照配置周期执行抄读数据转换并存储。

配电系统读取智能电能表数据的时候根据配置的模型进行选择具体的寄存器值(寄存器最大值为0xffff＝65535，设备个数为254，则每个设备支出的寄存器个数为258，一般设置N＝200，其他预留寄存器为集中器本身参数及数据读取配置)：

通过上表格的映射则可灵活读取每个集中器管理终端的数据，通过灵活的参数映射配置，可支持不同差异厂家设备，并且配电系统和集中器间的通信模型一定，只需配置集中器映射表则完成设备接入系统。

例如：配电系统需要读取甲厂家设备1和乙厂家设备2的B相电压数据，其中业务数据中第0～第1寄存器为A相电压，第2～第3为B相电压数据，第4～第5为C相电压数据，则甲、乙厂家的智能电能表设备安装到现场后已经将甲、乙厂家B相电压的寄存器、寄存器个数、寄存器数据格式配置到设备1和设备2的对应的参数配置到集中器的第2～第3业务寄存器中，集中器周期采集器数据并存储到对应设备地址的存储区域。主站根据设备1和设备2地址及第2～第3寄存器进行计算，得到设备1的B相电压在集中器寄存器为0x0002～0x0003，设备2的B相电压在集中器寄存器为0x00ca～0x00cb，集中器收到请求命令后进行计算逆过程(0x0002～0x0003为设备1的第2～第3寄存器的内容，0x00ca～0x00cb为设备2的第2～第3寄存器的内容)，并将对应设备存储区的数据进行应答，配电系统收到集中器应答数据后进行转换，则分别对应设备1和设备2的B相电压。其他数据读取类似读取，如果后期有其他新的业务数据，只需修改集中器配置，现场物理设备无需更改，业务灵活扩展。

需要说明的是，当智能电能表设备不支持主站所需的业务数据时，则通过配置智能表数据模型描述配置中的寄存器个数为0进行配置，集中器识别出读取0个寄存器的时区分设备不支持此数据需求(比如单相表支持A相电压，不支持B、C相电压)。

进一步地，在获取到目标终端配置请求时，还包括：

判断目标终端的地址与当前集中器中已连接终端的地址是否冲突；

如果冲突，则进入统计当前集中器中已连接终端的数量的步骤；

则在数量小于预设阈值的情况下，将目标终端配置在当前集中器中，具体为：

在数量小于预设阈值的情况下，更改目标终端的地址，并将目标终端配置在当前集中器中；

如果不冲突，则将目标终端配置在当前集中器中。

在具体实施中，当新智能电能表设备接入配电系统时，设备单元标识(RTU协议中的设备地址)和已有的设备冲突时，则需要修改某个设备，确保每个设备都是唯一地址，若接入设备的数量有限，则配置在另一个集中器中。

集中器在数据抄读过程中，还包括：

判断数据管理过程中是否存在异常情况；

若是，则记录异常情况对应的数据。

集中器抄表失败或者抄表数据异常时需要记录对应错误诊断日志，配电系统可以读取此类诊断信息，确保整体解决方案以及及时运维和诊断。

在上述实施例中，对于终端通讯配置方法进行了详细描述，本申请还提供终端通讯配置装置对应的实施例。需要说明的是，本申请从两个角度对装置部分的实施例进行描述，一种是基于功能模块的角度，另一种是基于硬件的角度。

图3为本申请实施例提供的一种终端通讯配置装置的结构示意图。如图3所示，基于功能模块的角度，该装置包括：

统计模块20，用于获取到目标终端配置请求时，统计当前集中器中已连接终端的数量；

选取模块21，用于在数量不小于预设阈值的情况下，选取多个集中器中的另一个集中器作为当前集中器；

配置模块22，用于在数量小于预设阈值的情况下，将目标终端配置在当前集中器中，以便于当前集中器对目标终端采集到的业务数据进行数据管理。

由于装置部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此装置部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。

本申请所提供的终端通讯配置方法，确定当前集中器还有余量时，将目标终端配置在当前集中器中，否则选取另一个集中器进行配置。主站可以连接至少254个集中器，每个集中器可以连接多个不同的终端，避免了网络资源受限时无法接入新安装的终端的问题，满足了主站(例如配电系统)获取大批量终端业务数据的需求，拓宽了主站的应用场景。

图4为本申请另一实施例提供的终端通讯配置装置的结构图，如图4所示，基于硬件结构的角度，该装置包括：

存储器30，用于存储计算机程序；

处理器31，用于执行计算机程序时实现如上述实施例中终端通讯配置方法的步骤。

其中，存储器30至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、磁性存储器、磁盘、光盘等。存储器30在一些实施例中可以是终端通讯配置装置的内部存储单元。

处理器31在一些实施例中可以是一中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、控制器、微控制器、微处理器或其他数据处理芯片，用于运行存储器30中存储的程序代码或处理数据，例如执行终端通讯配置方法对应的程序等。

在一些实施例中，还可以包含有总线32可以是外设部件互连标准(peripheralcomponent interconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(extended industrystandard architecture，简称EISA)总线等。该总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图4中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

本领域技术人员可以理解，图4中示出的结构并不构成对终端通讯配置装置的限定，可以包括比图示更多或更少的组件。

本申请实施例提供的终端通讯配置，包括存储器和处理器，处理器在执行存储器存储的程序时，能够实现如下方法：确定当前集中器还有余量时，将目标终端配置在当前集中器中，否则选取另一个集中器进行配置。主站可以连接至少254个集中器，每个集中器可以连接多个不同的终端，避免了网络资源受限时无法接入新安装的终端的问题，满足了主站(例如配电系统)获取大批量终端业务数据的需求，拓宽了主站的应用场景。

最后，本申请还提供一种计算机可读存储介质对应的实施例。计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述方法实施例中记载的步骤。

可以理解的是，如果上述实施例中的方法以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上对本申请所提供的一种终端通讯配置系统、方法、装置及介质进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。