一种基于云平台的智能电表数据保护方法、系统与流程

1.本发明属于电力设备领域，具体涉及一种基于云平台的智能电表数据保护方法、系统。


背景技术：

2.智能电能表是客户用电的计量终端，是智能电网数据采集环节不可或缺的重要组成部分。现有的智能电表内部存储硬件通常采用ram(random access memory，随机存取存储器)和eeprom(electrically erasable programmable read only memory，带电可擦可编程只读存储器)结合的方式。存储单元中，前者是断电后数据会丢失的高速存储器，后者是断电后依然可正常存储数据的非易失性存储器。前者的可读写次数较大，后者的可读写次数相对较少。
3.智能电表使用过程中，通过检测到的脉冲触发个数对目标用户的用电量进行统计。再将计量得到的电量值存储到智能电表的eeprom中，从而保存用户的用电量数据。这种电量存储方法在各类智能电表中应用十分广泛；因此，eeprom的数据可靠性是智能电表运行可靠性的关键。随着电网的不断发展，部分智能电表已经运行多年，eeprom的使用频次已经较多，容易引起因eeprom故障而导致的智能电表运行故障，如数据丢失、参数混乱等。因此，要保证电网计量终端的可靠运行，必须保证智能电表中eeprom数据的正常存储。
4.为了实现上述目标，目前常用的保护eeprom数据的方法是：在电能表的存储器中设置保护模块，将需要保护的电量数据设置crc(cyclic redundancy check，循环冗余校验)校验码后存入该模块中。但是该方法仍然较大程度依赖电能表的本地存储，如果本地存储出现故障，这个方法依然无法保证数据安全。
5.此外，电能表中运行参数也需要借助eeprom进行存储。当电能表的存储单元出现故障导致存储的初始参数丢失后；电能表将无法完成参数的初始化恢复，这也可能会对电能表的正常运行造成影响。


技术实现要素：

6.为了解决现有智能电表的eeprom使用寿命有限，智能电表记录的运行参数和用电量数据可能丢失，进而影响智能电表运行可靠性的问题，提供一种基于云平台的智能电表数据保护方法、系统。
7.本发明采用以下技术方案实现：
8.一种基于云平台的智能电表数据保护方法，该方法用于对智能电表的运行参数和用电量的统计结果进行云端备份，并在智能电表中存储的运行参数和/或用电量数据出现错误时，通过云端的备份数据对智能电表中相关的运行参数和/或用电量数据进行本地恢复，进而保障智能电表的正常使用。
9.本发明的方法应用的智能电表的存储系统中包括ram存储单元和eeprom存储单元。ram存储单元用于存储智能电表的运行参数以及电量的动态更新数据。eeprom存储单元
用于在用户的累计用电量每达到一个预设幅度后，记录相应的用电量数据以及对应的时刻。
10.其中，云平台中包括参数备份区域、参数初始化区域，以及电量备份区域。
11.本发明提供的智能电表数据保护方法包括如下步骤：
12.s1：智能电表首次运行时，与云平台建立通讯，然后将智能电表的初始参数同步上传至参数备份区域和参数初始化区域。
13.s2：设定第一时钟阈值，在智能电表的时钟每达到第一时钟阈值后，执行参数检查任务。
14.参数检查过程中，当智能电表的运行参数出现错误时，使用云平台中参数备份区域内的数据对智能电表的运行参数进行更新。当智能电表内的运行参数和参数备用区域内的参数均出现错误时，使用参数初始化区域内的参数对智能电表的运行参数进行更新。
15.s3：设定第二时钟阈值，在智能电表的时钟每达到第二时钟阈值时，执行电量备份任务。
16.在电量备份任务中，判断智能电表的ram存储单元和eeprom存储单元存储的电量数据是否一致：是则将ram存储单元的电量值以及对应的时刻的数据上传至云平台的电量备份区域进行备份；否则执行下一步骤的电量恢复任务。
17.s4：在电量恢复任务执行过程中，获取ram存储单元中的电量数据m1，以及云平台电量备份区域中存储的最近一次的电量数据m2；比较m1和m2的大小，将m1和m2中较大的值更新到智能电表的ram存储单元中。
18.作为本发明进一步地改进，步骤s2中，智能电表的参数值每更新一次之后，智能电表还将自身的ram存储单元内更新后的参数值上传至云平台的参数备份区域，对参数备份区域内的参数值进行更新。
19.作为本发明进一步地改进，参数检查任务的详细过程如下：
20.s21：智能电表的时钟达到第一时钟阈值，参数检查任务被触发。
21.s22：读取智能电表ram存储单元内存储的当前的运行参数，并对运行参数进行crc校验：
22.(1)若校验正确，则结束当前的参数检查任务。
23.(2)若校验错误，则执行下一步骤；
24.s23：读取云平台中参数备份区域内的数据并更新至智能电表的ram存储单元；更新完成后对智能电表的ram存储单元内的运行参数进行crc校验：
25.(1)若校验正确，则使用更新后的ram存储单元内参数作为智能电表的运行参数，并结束参数检查任务。
26.(2)若校验错误，则执行下一步骤；
27.s24：读取云平台中参数初始化区域内的数据并更新至智能电表的ram存储单元。
28.s25：使用更新后的ram存储单元内参数作为智能电表的运行参数，并将ram存储单元内的参数上传到云平台的中的参数备份区域内，结束参数检查任务。
29.4.如权利要求1所述的基于云平台的智能电表数据保护方法，其特征在于：所述电能表中，eeprom存储单元内电量累计过程如下：
30.步骤一、获取智能电表检测到的动态实时更新的用电量。
31.步骤二、每当用电量的累计结果达到最小计量值时，在智能电表的ram存储单元内生成一个电量计量单元。
32.步骤三、对电量计量单元进行crc校验，校验正确后，将当前的电量计量单元累加到总电量中。
33.步骤四、获取当前电量计量单元对应的当前费率，并将当前电量计量单元累计到费率电量中。
34.步骤五、分别获取智能电表ram存储单元内总电量和费率电量的当前值，每当总电量或费率电量达到预设幅度时，将总电量或费率电量的值及其对应的时刻存储到智能电表的eeprom存储单元内。
35.作为本发明进一步地改进，步骤二中，还判断生成的每个电量计量单元属于正向电量还是反向电量；在完成每个电量计量单元的crc校验后，针对正向电量和反向电量进行分别统计。
36.作为本发明进一步地改进，电量计量单元对应的值为0.01kwh，即：电能表每检测到0.01kwh的用户电能消耗时，在ram存储单元中进行一次总电量和费率电量的累加。eeprom存储单元中更新用电量数据的预设幅度为1kwh，即：电能表在用户的用电量数据每达到一个整数值时将ram存储单元中的用电量数据记录到eeprom存储单元中。
37.作为本发明进一步地改进，步骤s3中，电量备份任务的详细过程如下：
38.s31：智能电表的时钟达到第二时钟阈值，电量备份任务被触发。
39.s32：分别读取智能电表ram存储单元和eeprom存储单元内存储的用电量的数据，其中，用电量的数据包括总电量和费率电量。
40.s33：比较上步骤获取的两个存储单元内存储的对应指标的值是否相同：
41.(1)若相同，则将智能电表ram中存储的用电量的数据上传到云平台中的电量备份区域，完成用电量的数据备份。
42.其中，备份的数据中既包括总电量和费率电量的值，还包括两个值对应的时刻。
43.(2)若不同，则不做备份处理，并触发电量恢复任务。
44.作为本发明进一步地改进，步骤s4中，电量恢复任务的详细过程如下：
45.s41：读取智能电表的ram存储单元内的用电量数据m1，
46.s42：对读取的用电量数据m1的值进行crc校验：
47.(1)若校验正确，则结束本次电量恢复任务；
48.(2)若校验错误，则查询云平台的电量备份区域，并提取其中最近一次备份的用电量数据m2。
49.s43：对读取的用电量数据m2的值进行crc校验：
50.(1)若校验错误，则结束本次电量恢复任务；
51.(2)若校验错误，则对m1和m2进行比对，将其中的较大值作为正确的用电量数据。
52.s44：将上步骤中确定的正确的用电量数据恢复到智能电表的ram存储单元，完成本次电量恢复任务。
53.作为本发明进一步地改进，第一时钟预阈值和第二时钟阈值在智能电表使用前预先完成设定；第一时钟阈值和第二时钟阈值由技术人员根据具体应用场景下用电数据的检测精度指标进行合理的差异化设置。
54.本发明还包括一种基于云平台的智能电表数据保护系统，该智能电表数据保护系统采用如前述的基于云平台的智能电表数据保护方法，对智能电表的运行参数和用电量统计结果进行云端备份，并在智能电表中存储的运行参数和/或用电量数据出现错误时，通过云端的备份数据对智能电表中相关的运行参数和/或用电量数据进行本地恢复，进而保障智能电表的正常使用。
55.智能电表内部的存储模块包括ram存储单元和eeprom存储单元；ram存储单元用于存储智能电表的运行参数以及电量的动态更新数据，eeprom存储单元用于存储电量累计至一个预设幅度后的数值，及其对应的时刻。
56.本发明提供的智能电表数据保护系统包括云平台、通讯模块和处理模块。
57.其中，云平台内包括参数备份区域、参数初始化区域，以及电量备份区域。参数备份区域用于存储智能电表的初始化参数，还用于在智能电表的ram存储单元每次更新运行参数后，将ram存储单元存储的参数备份到参数备份区域内。参数初始化区域用于存储智能电表的初始化参数，还用于在参数备份区域内存储的数据发生错误后，对智能电表的ram存储单元内的参数进行恢复。电量备份区域用于存储电能表每次更新后的用电量数据，还用于在智能电表的eeprom存储单元和ram存储单元内的用电量数据出现偏差后，对ram存储单元内的用电量数据进行恢复。
58.通讯模块用于在智能电表和云平台间建立双向通讯，实现二者中对应数据的上传和下载。具体的，本发明中，通讯模块采用物联网通讯协议mqtt(message queuing telemetry transport，消息队列遥测传输协议)与云平台传输数据。
59.处理模块运行时执行如前述的基于云平台的智能电表数据保护方法的步骤。
60.本发明提供的技术方案，具有如下有益效果：
61.本发明提供的基于云平台的智能电量数据保护方法，通过云平台备份智能电表运行参数和电量数据，并通过crc校验码的验证，既保证数据传递的准确性，并且保障了电能表上本地数据的安全性。在电能表本地存储的数据发生错误时，能够及时利用云平台中的数据对电能表中的参数和数据进行恢复，保障电能表的运行稳定性。
62.为了提高通讯可靠性，本发明还在电能表和云平台间采用mqtt通信协议。运用本发明的方法，即使电能表本地存储出现故障，也可以保存电表的参数和电量数据，明显提高智能电表的运行可靠性。且保存至云平台的数据不做覆盖处理，可作为用电分析的基础数据，开发其他大数据应用，具有进一步应用的价值。
附图说明
63.图1为本发明实施例1中智能电表的存储单元内电量累计过程的步骤流程图。
64.图2为本发明实施例1中提供的一种基于云平台的智能电表数据保护方法的步骤流程图。
65.图3为本发明实施例1中参数检查任务执行过程详细的步骤流程图。
66.图4为本发明实施例1中电量备份任务执行过程详细的步骤流程图。
67.图5为本发明实施例1中电量恢复任务执行过程详细的步骤流程图。
68.图6为本发明实施例3中提供的一种基于云平台的智能电表数据保护系统的模块示意图。
具体实施方式
69.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步地详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
70.实施例1
71.本实施例提供了一种基于云平台的智能电表数据保护方法，该方法用于对智能电表的运行参数和用电量的统计结果进行云端备份，并在智能电表中存储的运行参数和/或用电量数据出现错误时，通过云端的备份数据对智能电表中相关的运行参数和/或用电量数据进行本地恢复，进而保障智能电表的正常使用。
72.本实施例的方法应用的智能电表的存储系统中包括ram存储单元和eeprom存储单元。ram存储单元用于存储智能电表的运行参数以及电量的动态更新数据。eeprom存储单元用于在用户的累计用电量每达到一个预设幅度后，记录相应的用电量数据以及对应的时刻。
73.在本实施例的电能表中，如图1所示，eeprom存储单元内电量累计过程如下：
74.步骤一、获取智能电表检测到的动态实时更新的用电量。
75.步骤二、每当用电量的累计结果达到最小计量值时，在智能电表的ram存储单元内生成一个电量计量单元。
76.步骤三、对电量计量单元进行crc校验，校验正确后，将当前的电量计量单元累加到总电量中。
77.步骤四、获取当前电量计量单元对应的当前费率，并将当前电量计量单元累计到费率电量中。
78.步骤五、分别获取智能电表ram存储单元内总电量和费率电量的当前值，每当总电量或费率电量达到预设幅度时，将总电量或费率电量的值及其对应的时刻存储到智能电表的eeprom存储单元内。
79.其中，在本实施例的步骤二中，还判断生成的每个电量计量单元属于正向电量还是反向电量；在完成每个电量计量单元的crc校验后，针对正向电量和反向电量进行分别统计。
80.本实施例的电量累计过程中，单个电量计量单元对应的值为0.01kwh，即：电能表每检测到0.01kwh的用户电能消耗时，在ram存储单元中进行一次总电量和费率电量的累加。
81.eeprom存储单元中更新用电量数据的预设幅度为1kwh，即：电能表在用户的用电量数据每达到一个整数值时将ram存储单元中的用电量数据记录到eeprom存储单元中。
82.其中，云平台中包括参数备份区域、参数初始化区域，以及电量备份区域。
83.如图2所示，本实施例提供的智能电表数据保护方法包括如下步骤：
84.s1：智能电表首次运行时，与云平台建立通讯，然后将智能电表的初始参数同步上传至参数备份区域和参数初始化区域。
85.s2：设定第一时钟阈值，在智能电表的时钟每达到第一时钟阈值后，执行参数检查任务。
86.参数检查过程中，当智能电表的运行参数出现错误时，使用云平台中参数备份区
域内的数据对智能电表的运行参数进行更新。当智能电表内的运行参数和参数备用区域内的参数均出现错误时，使用参数初始化区域内的参数对智能电表的运行参数进行更新。
87.具体地，如图3所示，参数检查任务的详细过程如下：
88.s21：智能电表的时钟达到第一时钟阈值，参数检查任务被触发。
89.s22：读取智能电表ram存储单元内存储的当前的运行参数，并对运行参数进行crc校验：
90.(1)若校验正确，则结束当前的参数检查任务。
91.(2)若校验错误，则执行下一步骤；
92.s23：读取云平台中参数备份区域内的数据并更新至智能电表的ram存储单元；更新完成后对智能电表的ram存储单元内的运行参数进行crc校验：
93.(1)若校验正确，则使用更新后的ram存储单元内参数作为智能电表的运行参数，并结束参数检查任务。
94.(2)若校验错误，则执行下一步骤；
95.s24：读取云平台中参数初始化区域内的数据并更新至智能电表的ram存储单元。
96.s25：使用更新后的ram存储单元内参数作为智能电表的运行参数，并将ram存储单元内的参数上传到云平台的中的参数备份区域内，结束参数检查任务。
97.此外，在本实施例中，智能电表的参数值每更新一次之后，智能电表还将自身的ram存储单元内更新后的参数值上传至云平台的参数备份区域，对参数备份区域内的参数值进行更新。
98.s3：设定第二时钟阈值，在智能电表的时钟每达到第二时钟阈值时，执行电量备份任务。
99.在电量备份任务中，判断智能电表的ram存储单元和eeprom存储单元存储的电量数据是否一致：是则将ram存储单元的电量值以及对应的时刻的数据上传至云平台的电量备份区域进行备份；否则执行下一步骤的电量恢复任务。
100.如图4所示，电量备份任务的详细过程如下：
101.s31：智能电表的时钟达到第二时钟阈值，电量备份任务被触发。
102.s32：分别读取智能电表ram存储单元和eeprom存储单元内存储的用电量的数据，其中，用电量的数据包括总电量和费率电量。
103.s33：比较上步骤获取的两个存储单元内存储的对应指标的值是否相同：
104.(1)若相同，则将智能电表ram中存储的用电量的数据上传到云平台中的电量备份区域，完成用电量的数据备份。
105.其中，备份的数据中既包括总电量和费率电量的值，还包括两个值对应的时刻。
106.(2)若不同，则不做备份处理，并触发电量恢复任务。
107.s4：在电量恢复任务执行过程中，获取ram存储单元中的电量数据m1，以及云平台电量备份区域中存储的最近一次的电量数据m2；比较m1和m2的大小，将m1和m2中较大的值更新到智能电表的ram存储单元中。
108.如图5所示，电量恢复任务的详细过程如下：
109.s41：读取智能电表的ram存储单元内的用电量数据m1，
110.s42：对读取的用电量数据m1的值进行crc校验：
111.(1)若校验正确，则结束本次电量恢复任务；
112.(2)若校验错误，则查询云平台的电量备份区域，并提取其中最近一次备份的用电量数据m2。
113.s43：对读取的用电量数据m2的值进行crc校验：
114.(1)若校验错误，则结束本次电量恢复任务；
115.(2)若校验错误，则对m1和m2进行比对，将其中的较大值作为正确的用电量数据。
116.s44：将上步骤中确定的正确的用电量数据恢复到智能电表的ram存储单元，完成本次电量恢复任务。
117.本实施例中，针对参数检查任务和电量备份任务设定的第一时钟预阈值和第二时钟阈值，在智能电表使用前应当预先完成设定。第一时钟阈值和第二时钟阈值由技术人员根据具体应用场景下用电数据的检测精度指标进行合理的差异化设置。本实施例中，将二者均设置为15min，即智能电表的数据采集过程中，每隔15min就对参数进行一次检查和备份。避免出现参数错误。而在用电量采集时，每隔15min就对采集的用电量数据进行一次核算和云端备份，并在本地端出现错误时，及时利用云端数据对本地端错误的数据进行恢复。
118.本实施例提供的基于云平台的智能电量数据保护方法，通过云平台备份智能电表运行参数和电量数据，并通过crc校验码的验证，既保证数据传递的准确性，并且保障了电能表上本地数据的安全性。在电能表本地存储的数据发生错误时，能够及时利用云平台中的数据对电能表中的参数和数据进行恢复，保障电能表的运行稳定性。
119.实施例2
120.本实施例提供一种基于云平台的智能电表数据保护系统，该智能电表数据保护系统采用如实施例1中的基于云平台的智能电表数据保护方法，对智能电表的运行参数和用电量统计结果进行云端备份，并在智能电表中存储的运行参数和/或用电量数据出现错误时，通过云端的备份数据对智能电表中相关的运行参数和/或用电量数据进行本地恢复，进而保障智能电表的正常使用。
121.智能电表内部的存储模块包括ram存储单元和eeprom存储单元；ram存储单元用于存储智能电表的运行参数以及电量的动态更新数据，eeprom存储单元用于存储电量累计至一个预设幅度后的数值，及其对应的时刻。
122.如图6所示，本实施例提供的智能电表数据保护系统包括云平台、通讯模块和处理模块。
123.其中，云平台内包括参数备份区域、参数初始化区域，以及电量备份区域。参数备份区域用于存储智能电表的初始化参数，还用于在智能电表的ram存储单元每次更新运行参数后，将ram存储单元存储的参数备份到参数备份区域内。参数初始化区域用于存储智能电表的初始化参数，还用于在参数备份区域内存储的数据发生错误后，对智能电表的ram存储单元内的参数进行恢复。电量备份区域用于存储电能表每次更新后的用电量数据，还用于在智能电表的eeprom存储单元和ram存储单元内的用电量数据出现偏差后，对ram存储单元内的用电量数据进行恢复。
124.通讯模块用于在智能电表和云平台间建立双向通讯，实现二者中对应数据的上传和下载。具体的，本发明中，通讯模块采用物联网通讯协议mqtt(message queuing telemetry transport，消息队列遥测传输协议)与云平台传输数据。
125.处理模块运行时执行如前述的基于云平台的智能电表数据保护方法的步骤。
126.本实施例在电能表和云平台间采用mqtt通信协议实现通讯，可以大幅提升通讯过程的可靠性。运用本实施例的方法，即使电能表本地存储出现故障，也可以保存电表的参数和电量数据，明显提高智能电表的运行可靠性。且保存至云平台的数据不做覆盖处理，可作为用电分析的基础数据，开发其他大数据应用，具有进一步应用的价值。
127.实施例3
128.本实施例提供一种基于云平台的智能电表数据保护装置，该装置包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序。处理器执行程序时实现如实施例1中的基于云平台的智能电表数据保护方法的步骤。
129.该计算机设备可以是可以执行程序的智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式计算机、机架式服务器、刀片式服务器、塔式服务器或机柜式服务器(包括独立的服务器，或者多个服务器所组成的服务器集群)等。本实施例的计算机设备至少包括但不限于：可通过系统总线相互通信连接的存储器、处理器。
130.本实施例中，存储器(即可读存储介质)包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，sd或dx存储器等)、随机访问存储器(ram)、静态随机访问存储器(sram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、可编程只读存储器(prom)、磁性存储器、磁盘、光盘等。在一些实施例中，存储器可以是计算机设备的内部存储单元，例如该计算机设备的硬盘或内存。在另一些实施例中，存储器也可以是计算机设备的外部存储设备，例如该计算机设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card,smc)，安全数字(secure digital,sd)卡，闪存卡(flash card)等。当然，存储器还可以既包括计算机设备的内部存储单元也包括其外部存储设备。本实施例中，存储器通常用于存储安装于计算机设备的操作系统和各类应用软件等。此外，存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的各类数据。
131.处理器在一些实施例中可以是中央处理器(central processing unit，cpu)、控制器、微控制器、微处理器、或其他数据处理芯片。该处理器通常用于控制计算机设备的总体操作。本实施例中，处理器用于运行存储器中存储的程序代码或者处理数据，以实现如实施例1中的基于云平台的智能电表数据保护方法的处理过程，从而在云平台中对电能表本地的运行参数和电量数据进行备份。并在电能表运行过程出现因为数据存储问题而导致的故障时，利用云平台中备份的数据对电能表进行本地恢复，进而保障电能表的稳定运行。
132.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。