重力储能数据分析的方法、装置及电子设备

技术领域

本发明涉及电力监控系统技术领域，特别涉及重力储能数据分析的方法、装置及电子设备。

背景技术

在电力行业或者能源行业，对设备的数据采集后，对数据的处理、分析、应用至关重要，然而，在传统的数据分析系统或者装置中，大多采用数据采集和分析耦合在一起，尤其在大数据量采集分析过程中，存在数据分析延迟，分析不够详细，数据分析时间较长等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种重力储能数据分析的装置，实现了每个分析功能相对独立，分析模块之间互补影响，且每个分析模块通过统一的软总线接口读写数据，提高了系统的稳定性和实时性，使得分析性能有了数量级的提升。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种重力储能数据分析的装置，依次包括通讯层、平台层、数据分析层和应用层，通讯层跟数据源设备通讯，实时采集重力储能塔中的电力设备的数据，平台层存储采集的数据，数据分析层针对采集的数据进行分析，以判断设备运行状态或将采集的数据发送给应用层进行展示，应用层用于与用户交互；

其中的通讯层、平台层、数据分析层皆包括多个对应的子模块，数据分析层的各子模块通过统一的软总线接口读写数据。

更进一步地，平台层包括有实时数据库模块，管理在内存缓冲区中电力系统运行的实时数据。

更进一步地，平台层还包括有历史库模块，提供历史数据的存储。

更进一步地，还包括有SCADA子系统；实时数据库包括实时数据库管理程序、实时数据库服务段程序、实时数据库客户端程序，实时数据库服务段程序仅运行在SCADA服务器上，实时数据库管理程序和实时数据库客户端程序运行在装置每个结点上。

更进一步地，实时数据库客户端程序向本机的实时数据库管理程序通过网络总线发送请求加载数据库指令，实时数据库管理程序收到指令后，通过网络总线向SCADA服务器上的实时数据库服务段程序做同样的请求，SCADA服务器上的实时数据库服务段程序收到请求后通过商业数据库访问接口从商业数据库上加载数据，并通过网络总线将结果返回给客户机的实时数据库管理程序，实时数据库管理程序再通过网络总线返回给实时数据库客户端程序。

更进一步地，还包括前置通讯模块，包括链路层、规约层、管理层，以前置库为核心，链路层与所有接入监控系统的设备通讯，由规约层进行解析后转换为归一化数据写入前置库，管理层数据转发模块根据不同需求将数据转发。

一种重力储能数据分析的方法，跟数据源设备通讯，实时采集需要分析的数据，并针对采集的数据进行存储和分析，每个分析功能相对独立，并通过统一的软总线接口读写数据。

一种重力储能数据分析的电子设备，包括处理器和存储器，所述储存器用于存储程序，处理器调用运行程序并用于执行上述方法。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

分析系统采用横向分离，纵向解耦的方式，由通讯层、平台层、数据分析层以及应用层组成，每个层次之间采用模块化设计，模块的数据交互采用统一的软总线方式；这样的设计最终实现了每个分析功能相对独立，分析模块之间互补影响，且每个分析模块通过统一的软总线接口读写数据，提高了系统的稳定性和实时性，分析性能有了数量级的提升；

通讯层跟数据源设备通讯，实时采集需要分析的数据，保证分析数据系统的原始数据完整，准确；平台层除了存储采集的的数据外，还能提供历史数据的存储。

附图说明

图1是本发明重力储能数据分析的装置的系统架构示意图；

图2是本发明重力储能数据分析的装置系统模块之间的关系图；

图3是本发明中前置子系统进程间协作关系图。

实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，本实施例不构成对本发明的限制。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。

一种重力储能数据分析的装置，如图1和图2所示，系统采用分布式架构设计，按照单一职责原则，并采用模块化设计，依次包括通讯层、平台层、数据分析层和应用层，

通讯层跟数据源设备通讯，实时采集需要分析的数据，包括采集重力储能塔中的电力设备的数据，如发电机、测控保护装置、变频器、无功补偿控制设备等的功率、电压、电流、通讯状态、运行状态、开关状态等信息，保证分析数据系统的原始数据完整，准确；

平台层包括实时数据库模块、历史库模块、后台服务、软总线，实时数据库模块存储采集的的数据，历史库模块提供历史数据的存储，后台服务主要负责系统的稳定运行、双机切换等功能；

数据分析层针对采集的数据进行分析，例如数据统计、远程浏览、报表数据分析等，通过针对采集到的功率、电压、电流、设备运行状态进行分析，以此来判断设备的实际运行状态，对设备采取停机还是开机的动作；同时也会在应用层，通过对采集到的有功功率和设备运行状态，计算出发电机设备的输出功率大小，通过控制命令将输出功率下发给发电机设备；或将采集的数据发送给应用层，在用户界面展示采集到的设备功率、电压、电流、设备运行状态等信息，供用户实时查看；应用层用于与用户展示、交互相关的应用功能。

如图1所示，其中的通讯层、平台层、数据分析层皆包括多个对应的子模块，各层之间采用数据总线的方式实现，提高了系统的易用性，降低了系统的耦合性；

本实施例的系统架构由A变为B架构后，采用横向分离、纵向解耦的方式，每个层之间采用模块化设计，模块的数据交互采用统一的软总线方式；最终实现了每个分析功能相对独立、分析模块之间互补影响，且每个分析模块通过统一的软总线接口读写数据，提高了系统的稳定性和实时性，分析性能有了数量级的提升。

如图2所示，系统采用层次化设计，软件功能模块化封装，其核心系统是网络软总线、实时数据库模块、SCADA子系统，这些模块构成一个最小的运行系统。在最小系统的基础上可以按需要部署应用模块，包括：前置通讯模块、操作图形界面、防误闭锁、五防操作票、程控、拓扑计算、智能告警等应用，每个应用之间没有信息交互，可独立运行，每个应用提供的子功能可通过系统功能组态灵活配置；

从系统部署上看，系统主要分为SCADA服务器、操作员站、前置机、辅助服务器（即综合应用服务器）等。其中，前置机可以单独部署，也可以部署在服务器上，操作员站也可以和服务器合并。

其中，实时数据库模块管理在内存缓冲区中电力系统运行的实时数据，以提高系统的响应速度和处理能力；原始的数据模型存于商用历史库模块，实时数据库模块中的数据从历史库模块中下装，其中，实时数据库模块采用磁盘文件映射的内存管理机制实现。

实时数据库包括实时数据库管理程序（svc_rdb_manager)、实时数据库服务段程序（svc_rdb_server)、实时数据库客户端程序(cmd_rdb_client)，实时数据库服务段程序仅运行在SCADA服务器上，实时数据库管理程序和实时数据库客户端程序运行在每个结点上；

具体的，实时数据库客户端程序向本机的实时数据库管理程序通过网络总线发送请求加载数据库指令，实时数据库管理程序收到指令后，通过网络总线向SCADA服务器上的实时数据库服务段程序做同样的请求，SCADA服务器上的实时数据库服务段程序收到请求后通过商业数据库访问接口从商业数据库上加载数据，并通过网络总线将结果返回给客户机的实时数据库管理程序，实时数据库管理程序再通过网络总线返回给实时数据库客户端程序。

SCADA子系统主要由SCADA服务(svc_scada), 遥控服务(svc_control_proxy)，拓扑着色服务（svc_topo)等组成；

SCADA服务运行在所有结点上，它通过网络总线从前置等其它子系统获得数据，经过处理后进行推告警窗、语音告警等操作，并更新本机实时库及商业库，

遥控服务运行在所有结点上，它通过网络总线接收画面程序的鉴权请求并弹出鉴权对话框（操作员、监护员验证）；

拓扑着色服务运行在SCADA服务器上，拓扑着色服务从本机实时库读取模型数据，通过设备位置信息及连接点关系，计算出设备的带点状态并通过网络总线发送给SCADA服务器上的数据库更改器进行商业数据库及实时数据库的更新。

系统可采用模型配置工具通过实时库访问接口从本机实时数据库加载模型数据，修改后通过网络总线发送给SCADA服务器的数据库更改器（svc_db_modifier)，数据库更改器通过商业库访问接口更改商业库，成功后，再通过网络总线通知所有结点的实时库管理程序更新其实时库，最后数据库更改器会返回模型配置工具修改结果；

图形工具(gui_graph)通过实时库访问接口从本机实时数据库加载模型数据及变化数据。如需置数等修实时库的操作则通过网络总线发送报文给所有结点的实时库管理服务，实时库管理服务负责更新本机实时库；

报表工具(gui_report)为java程序，采样Formula_one控件二次开发，通过JNI方式调用C++库DB_INTERFACE，DB_INTERFACE从本机实时数据库加载模型数据；查询历史数据时DB_INTERFACE通过网络总线发送报文给SCADA服务器的历史查询服务SVC_QUERY,修改或删除历史库则由DB_INTERFACE通过网络总线发送报文给SCADA服务器的svc_db_modifier。

如图3所示，前置通讯模块包括链路层、规约层、管理层，以前置库为核心，链路层与所有接入监控系统的设备通讯，由规约层进行解析后转换为归一化数据写入前置库，管理层数据转发模块根据不同需求将数据转发；管理层程序包括前置库管理（svc_fep_rdb)、前置切换(svc_fep_exchange)、前置进程管理(svc_fep_manager)、前置代理(svc_fep_proxy)等，实现前置库的加载、双机冗余、进程管理、定时任务(综合量计算)。

系统采用实时数据库管理模块管理在内存缓冲区中电力系统运行的实时数据，切换模块切换双机同步和冗余切换，即异常情况下完成主机到备机的商业库数据同步（双机同步），正常工作情况下，绑定1号服务器为主机，当1号主机的核心进程崩溃，则自动切换2号服务器为主服务器（冗余切换）；

系统在不同机器和进程间搭建快速数据交换的通道，提供数据接口给每个进程调用；利用socket和共享内存，实现进程间和远程应用之间消息通信，支持同步和异步方式；支持双网，提供主备和均衡两种工作方式。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，不用于限制本发明，本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明技术方案的保护范围内。