基于PCIE-SSD环境的用电信息采集系统的制作方法

本实用新型涉及电力技术领域，尤其涉及基于PCIE-SSD环境的用电信息采集系统。

背景技术：

根据《国家电网公司“十一五”电力营销发展规划》总体目标，为了加快营销计量、抄表、收费标准化建设和公司信息化建设，进一步提升公司集约化、精益化和标准化管理水平，必须全面建设用电信息采集系统，实现公司系统范围内电力用户的“全覆盖、全采集、全费控”。

用电信息采集系统共涉及9个业务类，系统的核心业务是“用电信息采集”业务类(主要包括数据的采集管理及控制业务等)，通过“用电信息采集”业务类，支撑“有序用电管理”、“电费收缴及账务管理”、“计量点管理”、“线损管理”、“配变运行监测”、“市场管理”、“分布式电源并网管理”、“非统调电厂监测”等8个业务类，具体如图1所示。

用电信息采集系统是“SG186”营销业务应用系统的重要组成部分，既可通过中间库、WebService方式为“SG186”营销业务应用提供数据支撑，同时也可独立运行，完成数据采集管理、有序用电、费控管理、线损分析等功能。可以从主站、信道、设备等几个层面对用电信息采集系统进行逻辑分类，电网用电信息采集系统的逻辑架构图可以如图2所示。

此外，如图3所示，用电信息采集系统可以采用省公司集中部署模式，省、地、县、所四级应用。集中式部署使系统汇集了各地市采集的数据，集中统计分析全公司的用电信息数据，省公司或各地市可通过系统主站完成功能应用。用电信息采集系统可以采用成熟、标准的J2EE(Java 2 Enterprise Edition)企业平台架构搭建，采用多层的分布式应用模型、组件再用、一致化的安全模型及灵活的事务控制，使其具有更好的移植性，以适应采集应用环境复杂、业务规则多变、信息发布的需要，以及将来扩展的需要。

用电信息采集系统技术路线清单可以如表1所示：

表1用电信息采集系统技术路线清单

用电信息采集系统为营销抄表核算、预付费管理等业务提供了较好支撑。但由于系统架构等方面设计不足，仍然存在着不少问题及风险，具体如下：

1、快速增长的采集用户与设备给系统带来巨大压力

用电信息采集系统建设提速，接入用电信息采集系统的用户、终端、表计快速增长，采集数据项根据业务要求不断增加，对用电信息采集系统的设备接入与并发处理能力带来巨大压力，部分网省公司的用电信息采集系统在高峰期间运行速度受到影响。同时，采集的数据在实时费控、电费抄核收、电能质量在线监测、供电电压监测等业务的深化应用，要求用电信息采集系统在7×24小时稳定运行，但部分网省公司的用电信息采集系统出现因故障影响数据采集应用的情况，系统运行稳定性与业务需求存在一定差距。

2、海量采集数据的深化应用分析存在困难

自用电信息采集系统建设以来，积累了海量用电信息。目前，用电信息采集系统无法快速、实时地统计分析海量数据，不能满足营销业务需求，无法支撑深化应用需求。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种基于PCIE-SSD环境的用电信息采集系统，用以提高用电信息采集系统运行速度及稳定性，有利于快速实时地对用电信息进行计算分析，该用电信息采集系统包括：

数据采集设备，用于采集用电信息；

数据存储设备，与数据采集设备连接，用于存储用电信息；

数据传输设备，分别与数据存储设备和数据显示设备连接，用于将数据存储设备存储的用电信息传输至数据显示设备；

数据显示设备，用于显示用电信息；

其中，数据传输设备基于PCIE(Peripheral Component Interconnect Express，快速外设组件互连)进行数据交换；数据存储设备包括SSD(Solid State Drives，固态硬盘)。

在本实用新型实施例中，用电信息采集系统基于PCIE进行数据交换，数据存储设备包括SSD，能够实现用电信息的高速传输，提高用电信息采集系统的运行速度，即使在用电高峰期，用电信息采集系统的运行速度也不会受到影响；并且，基于PCIE的数据交换方式，数据存储设备包括SSD，在确保用电信息高速传输的同时，也可以提高用电信息采集系统的运行稳定性，使系统运行稳定性与业务需求相适应；此外，在基于PCIE进行数据交换，数据存储设备包括SSD的条件下，有利于实现快速实时地统计分析海量数据，满足营销业务需求，支撑深化应用需求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。在附图中：

图1为现有技术中电网用电信息采集系统的业务架构示例图；

图2为现有技术中电网用电信息采集系统的逻辑架构示例图；

图3为现有技术中电网用电信息采集系统的部署拓扑示例图；

图4为本实用新型实施例中基于PCIE-SSD环境的用电信息采集系统的示意图；

图5为本实用新型实施例中基于PCIE-SSD环境的用电信息采集系统进行数据交换的示例图；

图6为本实用新型实施例中基于PCIE-SSD环境的用电信息采集系统数据存储与分布的示例图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本实用新型实施例做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

发明人考虑到，为了提高用电信息采集系统运行速度及稳定性，有利于实现快速实时地对用电信息进行计算分析，可以在用电信息采集系统中应用PCIE进行数据交换，并采用SSD进行数据存储。

PCIE是一种高速串行计算机扩展总线标准，属于高速串行点对点双通道高带宽传输，所连接的设备分配独享通道带宽，不共享总线带宽，主要支持主动电源管理，错误报告，端对端的可靠性传输，热插拔以及服务质量(QOS)等功能。PCIE的主要优势就是数据传输速率高，并且能够改善数据传输和数据保护性能。针对海量的数据增长，用户对规模更大、可扩展性更强的用电信息采集系统的需求，PCIE可以实现更大的系统设计灵活性。基于此，在用电信息采集系统中应用PCIE进行数据交换，可以提高用电信息采集系统运行速度及稳定性，有利于实现快速实时地对用电信息进行计算分析。

图4为本实用新型实施例中基于PCIE-SSD环境的用电信息采集系统的示意图，如图4所示，该系统可以包括：

数据采集设备41，用于采集用电信息；

数据存储设备42，与数据采集设备连接，用于存储用电信息；

数据传输设备43，分别与数据存储设备和数据显示设备连接，用于将数据存储设备存储的用电信息传输至数据显示设备；

数据显示设备44，用于显示用电信息；

其中，数据传输设备43基于PCIE进行数据交换；数据存储设备包括SSD。

由图1所示结构可以得知，在本实用新型实施例中，基于PCIE-SSD环境的用电信息采集系统基于PCIE进行数据交换，数据存储设备包括SSD，能够实现用电信息的高速传输，提高用电信息采集系统的运行速度，即使在用电高峰期，用电信息采集系统的运行速度也不会受到影响；并且，基于PCIE的数据交换方式，数据存储设备包括SSD，在确保用电信息高速传输的同时，也可以提高用电信息采集系统的运行稳定性，使系统运行稳定性与业务需求相适应；此外，在基于PCIE进行数据交换，数据存储设备包括SSD的条件下，有利于实现快速实时地统计分析海量数据，满足营销业务需求，支撑深化应用需求。

本实用新型实施例的基于PCIE-SSD环境的用电信息采集系统中，数据传输设备是基于PCIE进行数据交换。在实施例中，数据传输设备例如可以包括：显卡插槽和PCIE交换机；数据显示设备连接至显卡插槽，显卡插槽连接至PCIE交换机，PCIE交换机连接至数据存储设备。具体的连接方式例如可以是：用电信息采集系统采用PC机实现，数据传输设备实现为PC机箱里显卡插槽和机箱外的PCIE交换机，显示插槽速度极高，例如可以高达128Gb/s，将显卡插槽的高速信号，用高速电缆引到机箱外面，连到PCIE交换机上，PCIE交换机两点间通信速率高，例如最快可达128G b/s，并支持远端内存直接读写，IO速度快，延迟小。

除PCIE交换机外，数据传输设备也可以采用PCIE总线。例如在上例中，逻辑上所有外部设备，包括数据存储设备都平等的连接在主机的PCIE总线上，设备都映射到主机的地址空间。每个板卡(外部设备)就是一个数组或指针。主机对各板卡的读和写，都是以简单的赋值语句实现，而不需要通过驱动程序，也就不需要主机在核心态和用户态间进行切换，节省了大量时间，极大提高效率。当然，可以理解的是，在实施例中可以使用仿真TCP/IP接口，实现IP over PCIE，不改变原有用电信息采集系统软件架构，完全仿真TCP/IP接口，对上层应用系统透明。

实施例中，本着坚持信息资源优化整合和业务应用深度集成的原则，用电信息采集系统以PCIE数据传输为基础，支撑用电信息数据传输，事实上实现了用电信息采集数据业务一体机，该一体机由于仿真实现了TCP/IP接口，所以可以无缝移植。

实施例中，数据采集设备采集用电信息。用电信息例如可以包括：电网运行数据、电网负荷数据、用户电量数据、自动化抄表数据、线损统计数据、窃电嫌疑数据、电网档案数据其中之一或任意组合。当然此处列举出的这些用电信息仅为举例，实施时可以根据实际需求采集其它类型的用户信息，相关的变化例均应落入本实用新型的保护范围。

数据存储设备存储用电信息。数据存储设备可以包括多种类型的用于存储数据的设备。例如，数据存储设备可以包括SSD。当然，数据存储设备还可以包括其它设备，例如在图5中给出了数据存储设备的其它一些例子。图5中给出了以PCIE总线方式进行数据交换的例子。如图5所示，例如可以由PCIE总线实现数据传输设备的功能，由主机与中心FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)，FPGA+TOE(TCP Offload Engine，TCP卸载引擎)、FPGA+随机读写存储器、FPGA+大内存、GPU(Graphics Processing Unit，图形处理器)和SSD作为主机的外部设备，共同实现数据采集设备、数据存储设备、数据显示设备的部分功能。实施例中还可以由PC服务器配置Flash卡和SAS磁盘(Serial Attached SCSI，串行连接SCSI)，提供数据存储服务。

实施例中，数据传输设备还可以用于将数据存储设备存储的用电信息传输至外部计算设备，接收外部计算设备反馈的用电信息的计算分析结果，将计算分析结果提供给数据存储设备和数据显示设备；数据存储设备还用于存储计算分析结果；数据显示设备还用于显示计算分析结果。外部计算设备用于对用电信息进行计算分析。在实施例中可以由PC服务器运行Oracle 11g R2，支持单实例和RAC(Real Application Clusters，实时应用集群)架构，提供数据运算服务。

在实施例中，数据存储设备可以以数据库的形式来存储用电信息。例如，数据存储设备可以包括：采集数据库，用于存储数据采集设备采集的用电信息；历史数据库，用于存储超过设定期限的历史用电信息；计算数据库，用于存储用电信息的计算分析结果。实施例中，还可以包括一实时数据库，用于存储用户终端主动或被动上报的时间序列数据。

根据上面对数据库的细分，以及根据数据实时性、数据海量存储的技术特点，用电信息采集系统的数据架构可以设计为四个存储区：采集数据存储区(采集数据库)，历史数据存储区(历史数据库)、计算数据存储区(计算数据库)以及实时数据存储区(实时数据库)。

图6给出了本实用新型实施例中数据存储与分布的一种示例图。如图6所示，在本例中：

采集数据存储区：主要存储在采集数据库，可以用于存储用电信息中用户终端主动或被动上报的曲线数据、日月数据等，或者是电网档案数据以及通过计算产生的统计汇总数据等。

历史数据存储区：主要存储在历史数据库，用于存储采集数据库中超过规定年限的历史数据。

计算数据存储区：主要存储在计算数据库，用于存储分析计算统计报表数据的原始数据及采集报表结果数据。

实时数据存储区：主要存储在实时数据库，用于存储终端主动或被动上报的时间序列数据。

以上四个数据存储区的内容与技术特性，可以如表2所示：

表2：数据存储特性

综上所述，在本实用新型实施例中，基于PCIE-SSD环境的用电信息采集系统基于PCIE进行数据交换，数据存储设备包括SSD，能够实现用电信息的高速传输，提高用电信息采集系统的运行速度，即使在用电高峰期，用电信息采集系统的运行速度也不会受到影响；并且，基于PCIE的数据交换方式，数据存储设备包括SSD，在确保用电信息高速传输的同时，也可以提高用电信息采集系统的运行稳定性，使系统运行稳定性与业务需求相适应；此外，在基于PCIE进行数据交换，数据存储设备包括SSD的条件下，有利于实现快速实时地统计分析海量数据，满足营销业务需求，支撑深化应用需求。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。