一种电力数据采集装置和控制方法

技术领域

本发明涉及电力技术领域，具体涉及一种电力数据采集装置和控制方法。

背景技术

目前，电力数据采集终端普遍单独使用以下两种操作系统：实时操作系统(Real-Time Operating System，RTOS)和Linux操作系统。

单独使用RTOS的优势在于其实时性高，但是，RTOS不足在于使用任务式编程，对于边缘计算能力要求很高的电力数据采集终端来说，很难满足终端上各个业务使用多个应用程序(application，APP)来解耦，很容易相互影响。

单独使用Linux操作系统能满足终端多APP的应用需求，同时Linux操作系统携带很多开源软件，能够减少开发人员的开发工作量，但是，Linux操作系统的实时性不足，主流的Linux时间片在10ms，无法满足像故障录波、毫秒级事件顺序记录(Sequence Of Event，SOE)等实时性要求较高的功能。

因此，相关技术中的电力数据采集终端不能满足多种类型目标任务的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种电力数据采集装置和控制方法，以解决相关技术中的电力数据采集终端不能满足多种类型目标任务的需求的问题。

第一方面，本发明提供一种电力数据采集装置，电力数据采集装置包括主处理模块、协处理模块和通信模块：通信模块基于主处理模块和协处理模块触发，在主处理模块和协处理模块之间通信；其中，通信模块的通信报文包括应用功能码区和应用数据命令区；主处理模块用于处理目标任务，或者用于修改通信报文中的应用功能码区和应用数据命令区的数据，并通过修改后的通信报文与协处理模块进行通信，以触发协处理模块处理目标任务。

在一种可选的实施方式中，电力数据采集装置还包括状态获取模块，状态获取模块包括状态获取单元、状态区确定单元、报文生成单元，通信报文还包括GPIO状态域区；状态获取单元用于获取协处理模块的GPIO状态；状态区确定单元基于GPIO状态确定GPIO状态域区；报文生成单元用于修改通信报文中的GPIO状态域区，通过修改后的通信报文与主处理模块进行通信，以使得主处理器确定协处理模块的GPIO状态。

在一种可选的实施方式中，主处理模块还包括GPIO控制模块，主处理模块在触发协处理模块处理目标任务时，GPIO控制模块基于目标任务确定协处理模块需要使能的GPIO，修改通信报文中的GPIO状态域区，通过修改后的通信报文与协处理模块进行通信，以控制协处理模块的GPIO的使能状况。

在一种可选的实施方式中，主处理模块包括第一存储状态获取单元、第一存储控制单元和第一存储单元，协处理模块包括第二存储单元；第一存储状态获取单元用于获取第一存储单元的第一存储状态；第一存储控制单元用于在第一存储状态表征第一存储单元的存储空间不足时，将存储目标对象切换至第二存储单元，并将第一存储目标标识存储至第二存储单元。

在一种可选的实施方式中，协处理模块还包括第二存储状态获取单元、第二存储控制单元；第二存储状态获取单元用于获取第二存储单元的第二存储状态；第二存储控制单元用于在第二存储状态表征第二存储单元的存储空间不足时，将存储目标对象切换至第一存储单元，并将第一存储目标标识存储至第二存储单元。

在一种可选的实施方式中，电力数据采集终端还包括存储标志获取单元和存储读取单元；存储标志获取单元用于获取存储目标标识的存储位置；存储读取单元用于基于存储位置，控制主处理模块或处理模块从存储位置中读取存储数据。

在一种可选的实施方式中，主处理模块包括升级控制模块，升级控制模块包括升级文件获取单元、信息确定单元、升级校验单元和升级控制单元；其中：升级文件获取单元用于获取升级文件；信息确定单元用于基于升级文件确定待升级对象；升级校验单元用于对升级文件进行校验，在校验结果为错误时，退出升级过程；升级控制单元用于在校验结果为正确时，控制待升级对象进行升级；其中，在待升级对象包括主处理模块、协处理模块时，升级控制单元用于控制主处理模块完成升级后，再控制协处理模块进行升级。

在一种可选的实施方式中，电力数据采集装置还包括通信测试模块，通信测试模块包括测试单元和接口控制单元，通信模块包括第一通信接口和第二通信接口；其中，第一通信接口的通信速度快于第二通信接口，第一通信接口的通信连接稳定性低于第二通信接口；测试单元用于在识别到电力数据采集装置上电时，控制主处理模块和协处理模块通过通信模块的第一通信接口进行若干次通信测试，并将通信测试结果发送至接口控制单元；接口控制单元用于在通信测试结果为第一预设结果时，控制通信模块保持采用第一通信接口，在通信测试为第二预设结果时，控制通信模块切换至第二通信接口。

在一种可选的实施方式中，通信测试模块还包括装置控制单元，通信测试单元在识别到通信模块切换至第二通信接口后，控制主处理模块和协处理模块通过通信模块的第二通信接口进行若干次通信测试，并将通信结果发送至接口控制单元；装置控制单元用于在通信结果为第二预设结果时，控制电力数据采集装置重启。

第二方面，本发明提供一种电力数据采集装置的控制方法，电力数据采集装置的控制方法应用于如上述任一项的电力数据采集装置，该控制方法包括：控制主处理模块用于处理目标任务，或者用于修改通信报文中的应用功能码区和应用数据命令区的数据，并通过修改后的通信报文与协处理模块进行通信，以触发协处理模块处理目标任务。

本发明提供一种电力数据采集装置，电力数据采集装置包括主处理模块、协处理模块和通信模块：通信模块基于主处理模块和协处理模块触发，在主处理模块和协处理模块之间通信；其中，通信模块的通信报文包括应用功能码区和应用数据命令区；主处理模块用于处理目标任务，或者用于修改通信报文中的应用功能码区和应用数据命令区的数据，并通过修改后的通信报文与协处理模块进行通信，以触发协处理模块处理目标任务；本发明的上述方案，在目标任务为实时性要求较低的任务时，通过主处理模块处理；在目标任务为实时性要求较高的目标任务时，主处理模块修改通信报文，并通过修改后的通信报文与协处理模块进行通信以使得协处理模块进行处理；因此，本发明的电力数据采集终端在使用时，既能够处理实时性较高的目标任务，又能够满足处理使用多个应用程序进行解耦的需求，能够解决相关技术中的电力数据采集终端不能满足多种类型目标任务的需求的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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是根据本发明实施例的一种电力数据采集装置的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的又一种电力数据采集装置的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的又一种电力数据采集装置的结构示意图；

图4是根据本发明实施例的又一种电力数据采集装置的结构示意图；

图5是根据本发明实施例的又一种电力数据采集装置的结构示意图；

图6是根据本发明实施例的又一种电力数据采集装置的结构示意图；

图7是根据本发明实施例的又一种电力数据采集装置的结构示意图；

图8是根据本发明实施例的又一种电力数据采集装置的结构示意图；

图9是根据本发明实施例的再一种电力数据采集装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域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，都属于本发明保护的范围。

目前，电力数据采集终端普遍单独使用以下两种操作系统：实时操作系统(Real-Time Operating System，RTOS)或是Linux操作系统。

单独使用RTOS的优势在于其实时性高，但是，RTOS不足在于使用任务式编程，对于边缘计算能力要求很高的电力数据采集终端来说，很难满足终端上各个业务使用多个APP来解耦，很容易相互影响。

单独使用Linux操作系统能满足终端多APP的应用需求，同时Linux操作系统携带很多开源软件，能够减少开发人员的开发工作量，但是，Linux操作系统的实时性不足，主流的Linux时间片在10ms，无法满足像故障录波、毫秒级事件顺序记录(Sequence Of Event，SOE)等实时性要求较高的功能。从而可以看出，相关技术中的电力数据采集终端不能满足多种类型目标任务的需求。

为解决上述问题，本发明提供一种电力数据采集装置，图1是根据本发明实施例的一种电力数据采集装置的结构示意图，图2是根据本发明实施例的又一种电力数据采集装置的结构示意图，如图1、图2所示，电力数据采集装置包括主处理模块10、协处理模块20和通信模块30：通信模块30基于主处理模块10和协处理模块20触发，在主处理模块10和协处理模块20之间通信；其中，通信模块30的通信报文包括应用功能码区和应用数据命令区；主处理模块10用于处理目标任务，或者用于修改通信报文中的应用功能码区和应用数据命令区的数据，并通过修改后的通信报文与协处理模块20进行通信，以触发协处理模块20处理目标任务。

在本实施例中，通信模块30的通信报文包括应用功能码区和应用数据命令区；示例性地，主处理模块10安装有第一操作系统，在目标任务为实时性要求较低的任务时，主处理模块10用于处理目标任务；示例性地，第一操作系统包括Linux操作系统，第二操作系统包括RTOS；上述设置方式，主处理模块10可通过第一操作系统处理包括台区识别、负荷识别、线损计算等对实时性要求较低的功能，并可以通过Linux操作系统使用多个APP进行解耦；协处理模块20安装有第二操作系统，目标任务为实时性要求较高的任务时，主处理模块10用于修改通信报文中的应用功能码区和应用数据命令区的数据，并通过修改后的通信报文与协处理模块20进行通信，以触发协处理模块20处理目标任务；例如，目标任务可以包括脉冲计量、液晶显示以及CAN和RS485的通信报文处理等对实时性要求较高的任务，主处理模块10用于修改通信报文中的应用功能码区和应用数据命令区的数据，并通过修改后的通信报文与协处理模块20进行通信，以使得协处理模块20可通过第二操作系统处理上述任务。

在本实施例中，主处理模块10修改通信报文中的应用功能码区和应用数据命令区的数据，并通过修改后的通信报文与协处理模块20进行通信，以触发协处理模块20处理目标任务；具体实现方式为：应用功能码区由1字节组成，其中，0-255之间的每一数值均代表不同对象；例如，功能码区的数值为0x01表示液晶，功能码区的数值为0x02表示EEPROM，功能码区的数值为0x03表示RS485等；应用数据命令区由1字节组成，不同的应用数据命令区的应用数据对应有不同的功能，以通过功能码区和应用数据命令区的组合实现不同的功能；示例性地，当功能码区的数据为0x01(表示液晶)时，应用数据命令区的数据为0x01表示复位液晶；而当功能码区的数据为0x02时，应用数据命令区的数据为0x01表示读取EEPROM。

本发明的上述方案，在目标任务为实时性要求较低的任务时，通过主处理模块10处理；在目标任务为实时性要求较高的目标任务时，主处理模块10修改通信报文，并通过修改后的通信报文与协处理模块20进行通信以使得协处理模块20进行处理；因此，本发明的电力数据采集终端在使用时，既能够处理实时性较高的目标任务，又能够满足处理使用多个APP进行解耦的需求，能够解决相关技术中的电力数据采集终端不能满足多种类型目标任务的需求的问题。

在本发明中，协处理模块20设置有通用输入输出口(General-purpose input/output，GPIO)，协处理模块通过GPIO连接外围设备来实现相关的功能；为了使得主处理模块10能够通过通信报文获取协处理模块20的状态，电力数据采集装置还具有获取GPIO状态的模块。在一种可选的实施方式中，图2是根据本发明实施例的又一种电力数据采集装置的结构示意图，如图2所示，电力数据采集装置还包括状态获取模块，状态获取模块包括状态获取单元41、状态区确定单元42、报文生成单元43，通信报文还包括GPIO状态域区；状态获取单元41用于获取协处理模块20的GPIO状态；状态区确定单元42基于GPIO状态确定GPIO状态域区；报文生成单元43用于修改通信报文中的GPIO状态域区，通过修改后的通信报文与主处理模块10进行通信，以使得主处理器确定协处理模块20的GPIO状态。

在本实施例中，GPIO状态包括输入状态或输入状态；示例性地，GPIO状态域区由N个字节组成，则可以获取8N个GPIO的状态；其中，N为正整数，N的数值取决于协处理模块上设置的GPIO的数量。

为了使得主处理器能够通过通信报文控制协处理模块的GPIO的使能情况，电力数据采集装置还具有控制GPIO状态的模块。在一种可选的实施方式中，图3是根据本发明实施例的又一种电力数据采集装置的结构示意图，如图3所示

在一种可选的实施方式中，为了实现主处理模块10和协处理模块20的存储共享，电力数据采集装置还具有控制存储共享的模块。图4是根据本发明实施例的又一种电力数据采集装置的结构示意图，如图4所示，主处理模块10包括第一存储状态获取单元131、第一存储控制单元132和第一存储单元12，协处理模块20包括第二存储单元22；第一存储状态获取单元132用于获取第一存储单元12的第一存储状态；第一存储控制单元132用于在第一存储状态表征第一存储单元12的存储空间不足时，将存储目标对象切换至第二存储单元22，并将第一存储目标标识存储至第二存储单元22；第一存储控制单元用于基于存储目标标识进行存储。

在本实施例中，第一存储控制单元132用于在第一存储状态表征第一存储单元12的存储空间不足时，将存储目标对象切换至第二存储单元22，以实现主处理模块10在存储空间不足时的情况下，主处理模块10与协处理模块20的存储共享。

在一种可选的实施方式中，图5是根据本发明实施例的又一种电力数据采集装置的结构示意图，如图5所示，协处理模块包括第二存储状态获取单元212、第二存储控制单元211和第二存储单元22；第二存储状态获取单元212用于获取第二存储单元22的第二存储状态；第二存储控制单元211用于在第二存储状态表征第二存储单元22的存储空间不足时，将存储目标对象切换至第一存储单元12，并将第一存储目标标识存储至第二存储单元22。

在本实施例中，第二存储控制单元211用于在第二存储状态表征第二存储单元22的存储空间不足时，将存储目标对象切换至第一存储单元12，将存储目标对象切换至第一存储单元12，以实现协处理模块20在存储空间不足时的情况下，主处理模块10与协处理模块模块的存储共享。

在一种可选的实施方式中，图6是根据本发明实施例的又一种电力数据采集装置的结构示意图，如图6所示，电力数据采集终端还包括存储标志获取单元41和存储读取单元42；存储标志获取单元41用于获取存储目标标识的存储位置；存储读取单元42用于基于存储位置，控制主处理模块10或处理模块从存储位置中读取存储数据。

在本实施例中，存储标志获取单元41在获取到存储目标标识的存储位置为第一存储单元12时，控制主处理模块10或处理模块从第一存储单元12中读取存储数据；存储标志获取单元41在获取到存储目标标识的存储位置为第二存储单元22时，控制主处理模块10或处理模块从第二存储单元22中读取存储数据。

在一种可选的实施方式中，图7是根据本发明实施例的又一种电力数据采集装置的结构示意图，如图7所示，主处理模块10包括升级控制模块，升级控制模块包括升级文件获取单元51、信息确定单元52、升级校验单元53和升级控制单元54；其中：升级文件获取单元51用于获取升级文件；信息确定单元52用于基于升级文件确定待升级对象；升级校验单元53用于对升级文件进行校验，在校验结果为错误时，退出升级过程；升级控制单元54用于在校验结果为正确时，控制待升级对象进行升级；其中，在待升级对象包括主处理模块10、协处理模块20时，升级控制单元54用于控制主处理模块10模块完成升级后，再控制协处理模块20进行升级。

在本实施例中，当将升级文件下发至主处理模块10时，升级文件获取单元51获取升级文件，信息确定单元52根据升级文件确定待升级对象；升级校验单元53对待升级文件进行升级校验，并将升级校验结果发送至升级控制单元54；升级控制单元54在升级校验结果为校验正确时，控制待升级对象进行升级；在升级校验结果为校验错误时，控制电力数据采集终端退出升级过程。

示例性地，在待升级对象为主处理模块10时，升级控制单元54控制主处理模块10单独进行升级；在待升级对象为协处理模块20时，升级控制单元54通过通信模块30将校验后的升级文件通信至协处理模块20，协处理模块20在接收到升级文件后，根据升级文件进行升级。

示例性地，在待升级对象为主处理模块10和协处理模块20时，升级控制单元54用于控制主处理模块10模块完成升级后，再控制协处理模块20进行升级，以完成主处理模块10和协处理模块20的协同升级。

示例性地，升级校验单元53可以通过md5校验、CRC校验、哈希校验等校验方式对升级文件进行升级校验，得到校验结果；在本实施例中，以待升级对象为主处理模块10和协处理模块20，校验方式为md5校验对本发明的技术方案进行说明；具体地，升级文件由升级文件本体、md5校验文件和升级脚本组成，升级文件下发至电力数据采集终端后，升级文件获取单元51获取升级文件，信息确定单元52根据升级文件确定待升级对象为主处理模块10和协处理模块20；升级校验单元53分别计算主处理模块10对应的第一子升级文件和协处理模块20对应的第二子升级文件的md5值，在计算值与md5校验文件中对应的md5不同时，则停止升级；若计算值与md5校验文件中对应的md5相同时，主处理模块10会运行升级文件中的升级脚本完成升级，然后将第二子升级文件和升级脚本传输给协处理模块20；协处理模块20在接收完成后，运行升级文件中的升级脚本完成升级。

为了保证主处理模块10和协处理模块20进行通信时的通信稳定性，电力数据采集装置还具有通信测试模块。在一种可选的实施方式中，图8是根据本发明实施例的又一种电力数据采集装置的结构示意图，如图8所示，电力数据采集装置还包括通信测试模块，通信测试模块包括测试单元和接口控制单元，通信模块30包括第一通信接口31和第二通信接口32；其中，第一通信接口31的通信速度快于第二通信接口32，第一通信接口31的通信连接稳定性低于第二通信接口32；测试单元用于在识别到电力数据采集装置上电时，控制主处理模块10和协处理模块20通过通信模块30的第一通信接口31进行若干次通信测试，并将通信测试结果发送至接口控制单元；接口控制单元用于在通信测试结果为第一预设结果时，控制通信模块30保持采用第一通信接口31，在通信测试为第二预设结果时，控制通信模块30切换至第二通信接口32。

在本实施例中，第一通信接口31可以为USB接口，第二通信接口32可以为串口；测试单元在进行测试时，可以采用QoS 0等级的通信报文；在该通信等级下，消息最多传递一次，不需要等待确认且不需存储和重新传递；具体测试过程为：通信测试模块控制主处理模块10和协处理模块20通过通信模块30的第一通信接口31进行若干次通信测试，并将通信测试结果发送至接口控制单元；其中，通信测试的次数可以根据用户需求选定；示例性地，通信测试结果为协处理模块返回的ACK；接口控制单元在确认每一通信测试过程均返回正确的ACK时，确认通信测试结果为第一预设结果，控制通信模块30保持采用第一通信接口31；接口控制单元在确认至少一次通信测试过程没有返回ACK或返回了错误的ACK时，确认通信测试结果为第二预设结果，控制通信模块30切换至第二通信接口32。

在一种可选的实施方式中，图9是根据本发明实施例的再一种电力数据采集装置的结构示意图，如图9所示，通信测试模块还包括装置控制单元61，通信测试单元60在识别到通信模块30切换至第二通信接口32后，控制主处理模块10和协处理模块20通过通信模块30的第二通信接口32进行若干次通信测试，并将通信结果发送至接口控制单元；装置控制单元61用于在通信结果为第二预设结果时，控制电力数据采集装置重启。

第二方面，本发明提供一种电力数据采集装置的控制方法，电力数据采集装置的控制方法应用于如上述任一项的电力数据采集装置，该控制方法包括：控制主处理模块用于处理目标任务，或者用于修改通信报文中的应用功能码区和应用数据命令区的数据，并通过修改后的通信报文与协处理模块进行通信，以触发协处理模块处理目标任务。具体执行过程可以参见上述任意实施例所述的电力数据采集装置中各个功能模块所实现的功能，在此不再赘述。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。