电力物联网终端数据接入系统、方法、装置、设备及介质与流程

1.本发明属于电力物联网技术领域，具体涉及一种电力物联网终端数据接入系统、方法、装置、设备及介质。


背景技术：

2.电力系统是承载庞大电力输配电网络与海量信息的复杂工业化网络系统，随着电网数字化转型程度不断加深，电力系统已经初步构建电力物联网总体架构，如图1所示。经过十余年发展，电力物联网应用已具有一定基础，但仍存在一些不足。随着电力物联设备的大量增加，将这些数量众多的分散设备信息有效的收集和综合判断是智能电网必不可少的环节。各智能设备的联系必须根据所需要交互的信息采取合适的协议，新型融合终端直接采用mqtt协议的方式接入物联管理平台，用采、配电存量设备使用dl/t698.45、iec104等电力专有规约，无法直接连接到物联平台中。电力物联网出现了海量终端接入、实时数据交互、智能运维管理、应用快速迭代、信息全局共享等新的业务需求，原有技术架构无法实现末端在线互动，需要技术再次变革赋能业态变化，实现通信互操作、模型互操作、业务互操作。
3.负载均衡(load balance，简称lb)是高并发、高可用系统必不可少的关键组件，目标是尽力将网络流量平均分发到多个服务器上，以提高系统整体的响应速度和可用性。为了应对数据的指数级增长和高并发访问，大型数据中心都需要部署负载均衡模块，以处理来自外部或内部的巨大工作负载，提高资源利用率。负载均衡器一般位于路由器和最终服务器之间，能够在一组后端服务器之间平均分配工作负载，有效处理客户向服务器发出的请求。按照ios七层模型的划分，负载均衡可分为四层负载均衡和七层负载均衡。四层负载均衡使用传输层定义的信息作为如何在一组服务器之间分配客户端请求的基础，即仅基于数据包头中的五元组(源/目的ip，源/目的端口，协议)进行负载均衡决策，典型的有lvs。七层负载均衡可以检查请求的内容并根据应用层的信息将请求分发到不同的服务器，即通过应用层协议、url、浏览器类别和语言等信息进一步进行负载分担，典型的有nginx和haproxy。
4.四层与七层负载均衡的区别主要如下：
5.(1)技术原理：前者使用五元组信息进行转发，后者本质是进行内容交换和代理，建立在前者的基础之上，对负载均衡设备的性能要求更高；(2)应用场景：前者主要用于tcp应用，客户端与后端直接建立连接，后者广泛用于http协议，需要负载均衡器与后端额外建立连接，虽然增加了网络灵活性，但对报头的检查将增加网络损耗；(3)安全性：后者可以根据应用层信息设定多种安全过滤策略，对流量进行有效的清洗，前者的安全策略所采用的信息较少，但使用场景更为广泛，对设备要求不高，能进行高性价比的基础防御。
6.从支持负载均衡的载体来看，可以将负载均衡分为两类：硬件负载均衡、软件负载均衡。其中硬件负载均衡的优点：功能强大：支持全局负载均衡并提供较全面的、复杂的负载均衡算法。性能强悍：硬件负载均衡由于是在专用处理器上运行，因此吞吐量大，可支持
单机百万以上的并发。安全性高：往往具备防火墙，防ddos攻击等安全功能。软件负载均衡从软件层面实现负载均衡，一般可以在任何标准物理设备上运行。软件负载均衡的主流产品有：nginx、haproxy、lvs。软件负载均衡的优点：扩展性好：适应动态变化，可以通过添加软件负载均衡实例，动态扩展到超出初始容量的能力；成本低廉：软件负载均衡可以在任何标准物理设备上运行，降低了购买和运维的成本。
7.现有技术中，电力物联管理平台存在智能终端类型多、接入数量大、并发需求高、设备管理难等技术瓶颈。现有研究在解决物联网下海量异构设备的接入问题上，普遍存在局限和问题：现有接入标准的应用领域限制、有限兼容性和实现复杂性，企业接入平台的不兼容性，个人与机构接入方案的接入受限性、缺乏标准性。针对上述问题，一种解决方式为部署多种协议接入服务，感知层设备根据自身协议选择对应的接入服务，如图2所示。但是这种方式会导致感知层设备需要根据自身的协议配置对应平台层的协议接入服务访问地址，耦合度高，缺乏灵活性；数据对应的协议解析服务需要预先配置，缺乏灵活的负载均衡手段，当平台访问并发量增大时，易发生阻塞现象。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于提供一种电力物联网终端数据接入系统、方法、装置、设备及介质，以解决现有技术中，部署多种协议接入服务，缺乏灵活的负载均衡手段，当平台访问并发量增大时，易发生阻塞现象，导致接入访问困难的问题。
9.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
10.本发明的第一方面，提供了一种电力物联网终端数据接入系统，包括：
11.感知层设备，用于采集感知层数据；
12.四层交换机，以旁路部署的方式部署于平台层原核心交换机处，用于从所述感知层设备中获取感知层数据，以四层负载均衡策略将所述感知层数据分发至不同的软件定义接入代理；
13.软件定义接入代理，用于基于七层负载均衡策略，将接收到的感知层数据进行协议解析，判断协议类型与内容，基于所述协议类型与内容，将所述感知层数据传输至多协议接入服务模块或多协议转换服务模块或mqtt接入服务模块；
14.多协议接入服务模块，用于将接收到的感知层数据按照原始数据包格式进行解析上传；
15.多协议转换服务模块，用于将非mqtt协议的感知层数据进行解析，按照mqtt协议的方式重新封装业务数据并上传；
16.mqtt接入服务模块，用于接收处理并上传mqtt协议的感知层数据。
17.作为本发明的一种可选方案，所述感知层设备包括：配电终端、变电终端、监拍仪和巡检机器人。
18.作为本发明的一种可选方案，所述四层交换机以统一ip访问地址的方式连接所述感知层设备。
19.作为本发明的一种可选方案，所述软件定义接入代理包括：
20.协议解析模块，用于解析获取的所述感知层数据所采用的协议类型，并将所述协议类型传输至七层负载均衡模块；
21.内容解析模块，用于解析获取的所述感知层数据的内容，以得到感知层数据的数据包包头中的预知信息或者数据包内容信息，并将所述预知信息或者数据包内容信息传输至七层负载均衡模块；
22.七层负载均衡模块，用于基于获取的协议类型、预知信息或者数据包内容信息，制定所述感知层数据的分发去向；
23.数据分发模块，用于基于所述七层负载均衡模块制定的分发去向，将感知层数据分发至所述多协议接入服务模块、多协议转换服务模块或者mqtt接入服务模块。
24.作为本发明的一种可选方案，所述四层交换机以旁路部署的方式部署于平台层原核心交换机处时，部署两台或者两台以上的四层交换机。
25.基于同一发明构思，本发明的第二方面，提供了一种电力物联网终端数据接入方法，包括如下步骤：
26.获取感知层数据；
27.基于四层负载均衡策略，将所述感知层数据进行分发；
28.基于七层负载均衡策略，将分发后的感知层数据进行协议解析，判断协议类型与内容；基于所述协议类型与内容，将所述感知层数据传输至北向应用。
29.作为本发明的一种可选方案，所述基于七层负载均衡策略，将分发后的感知层数据进行协议解析，判断协议类型与内容；基于所述协议类型与内容，将所述感知层数据传输至北向应用的步骤，具体包括：
30.基于七层负载均衡策略，解析所述感知层数据所采用的协议类型，解析所述感知层数据的内容以得到感知层数据的数据包包头中的预知信息或者数据包内容信息；
31.基于所述协议类型、预知信息或者数据包内容信息，将感知层数据进行如下转换之一：
32.将接收到的感知层数据按照原始数据包格式进行解析上传至北向应用；
33.将非mqtt协议的感知层数据进行解析，按照mqtt协议的方式重新封装业务数据并上传至北向应用；
34.接收处理mqtt协议的感知层数据并上传至北向应用。
35.基于同一发明构思，本发明的第三方面，提供了一种电力物联网终端数据接入装置，包括：
36.获取模块，用于获取感知层数据；
37.数据分发模块，用于基于四层负载均衡策略，将所述感知层数据进行分发；
38.数据传输模块，用于基于七层负载均衡策略，将分发后的感知层数据进行协议解析，判断协议类型与内容；基于所述协议类型与内容，将所述感知层数据传输至北向应用。
39.基于同一发明构思，本发明的第四方面，提供了一种电子设备，包括处理器和存储器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序，以实现上述的电力物联网终端数据接入方法。
40.基于同一发明构思，本发明的第五方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有至少一个指令，所述至少一个指令被处理器执行时，实现上述的电力物联网终端数据接入方法。
41.本发明的有益效果如下：
42.1)本发明提供的电力物联网终端数据接入系统，包括以旁路部署的方式部署于平台层原核心交换机处的四层交换机，在四层交换机之上部署软件定义接入代理，在软件定义接入代理之上部署三种服务：多协议接入服务模块、多协议转换服务模块和mqtt接入服务模块，以解决电力物联网多协议接入访问困难的问题。将电力物联网的感知层与平台层松耦合，感知层设备能够以统一方式连入平台。平台层对外提供统一的ip地址，感知层设备不再需要根据自身业务、协议配置ip地址和端口，极大降低电力物联网设备连接冗余繁琐的工作，提高电力物联网建设效率。
43.2)本发明提供的电力物联网终端数据接入系统，通过四层+七层负载均衡方式，根据预先制定的负载均衡策略选择最优网络路径，并根据应用层信息选择适应的服务节点。此外可以根据配置的过滤条件将不符合要求的数据包剔除，提供安全防控能力，解决了电力物联网平台高并发访问，易发生阻塞现象，导致接入访问困难的问题。
附图说明
44.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
45.图1为现有技术中智慧物联体系总体架构图。
46.图2为现有技术中物联接入技术方案示意图。
47.图3为本发明实施例电力物联网终端数据接入系统的结构示意图。
48.图4为本发明实施例电力物联网终端数据接入方法的流程示意图。
49.图5为本发明实施例电力物联网终端数据接入装置的结构框图。
50.图6为本发明实施例一种电子设备的结构框图。
具体实施方式
51.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
52.以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本技术所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
53.实施例1
54.本发明的第一方面，提供了一种电力物联网终端数据接入系统，构建了四层+七层的负载均衡架构，以旁路部署方式部署四层交换机，对感知层设备提供统一的ip访问地址，通过四层负载方式将数据包分发到软件定义接入代理中，通过软件定义接入代理解析应用层信息，根据数据包协议及应用层信息选择对应的服务节点，实现七层(应用层)负载均衡。软件定义接入代理采用分布式部署策略，通过低代码方式进行转发策略的灵活配置，能够根据数据包应用层协议信息和内容信息进行消息转发。
55.如图3所示，电力物联网终端数据接入系统包括：感知层设备、四层交换机、软件定义接入代理、多协议接入服务模块、多协议转换服务模块和mqtt接入服务模块。基于现有电力物联体系架构，在平台侧进行改进。包括以下：
56.四层交换机，以旁路部署的方式部署于平台层原核心交换机处，用于从所述感知层设备中获取感知层数据，以四层负载均衡策略将所述感知层数据分发至不同的软件定义接入代理。需要说明的是，四层交换机作为硬负载均衡器。在其他的一些实施例中，部署两台或者两台以上的四层交换机，其中一台四层交换机起到备份作用。
57.当感知层设备采集感知层数据之后，会将感知层数据上传至四层交换机，具体来说，四层交换机对外提供统一的ip访问地址，感知层设备不需要知道平台内容各虚机、应用服务对应的真实ip地址。平台层接收的外部数据流量如感知层数据等均需经过四层交换机，四层交换机负责将感知层设备的请求转发给服务器，然后感知层设备与服务器之间建立tcp连接，在nat方式下，四层交换及设备调度访问请求时，先进行目的ip地址转换，再将访问请求转发给后端的每台前置接入服务器。因此通过四层负载均衡可以统一接入感知层设备，并且将设备上行信息按照既定的负载均衡策略转发至软件定义接入代理中。
58.需要说明的是，感知层设备是传感器或者相机等数据获取设备，用于采集环境信息。具体而言，本实施例中，感知层设备可以是配电终端、变电终端、监拍仪和巡检机器人等设备，其他一些实施例中，还包括输变电终端/传感、配电台区终端/传感、客户侧终端/传感和供应商数据采集中心等设备。
59.软件定义接入代理，在四层交换机之上构建软件定义接入代理，软件定义接入代理采用分布式系统架构，采用一主多辅模式协同工作，提供协议解析、内容解析、数据分发、七层负载均衡等能力；软件定义接入代理接收到数据包信息后，通过协议解析判断数据包采用的应用层协议。具体来说，是基于七层负载均衡策略，将接收到的感知层数据进行协议解析，判断协议类型与内容，基于所述协议类型与内容，将所述感知层数据传输至多协议接入服务模块或多协议转换服务模块或mqtt接入服务模块。
60.具体来说，本实施例中，软件定义接入代理包括：
61.协议解析模块，用于解析获取的所述感知层数据所采用的协议类型，并将所述协议类型传输至七层负载均衡模块。
62.内容解析模块，用于解析获取的所述感知层数据的内容，以得到感知层数据的数据包包头中的预知信息或者数据包内容信息，并将所述预知信息或者数据包内容信息传输至七层负载均衡模块。
63.七层负载均衡模块，用于基于获取的协议类型、预知信息或者数据包内容信息，制定所述感知层数据的分发去向。
64.数据分发模块，用于基于所述七层负载均衡模块制定的分发去向，将感知层数据分发至所述多协议接入服务模块、多协议转换服务模块或者mqtt接入服务模块。
65.需要说明的是，目前物联管理平台主要采用的是mqtt协议，然而由于电力领域设备众多，除mqtt协议之外，还存在着coap、http、698、104等协议类型。通过软件定义接入代理能够实现不同协议分类。并且在软件定义接入代理中能够以低代码配置的方式灵活配置消息转发策略，该协议转发策略可以基于协议本身类别，也可以基于数据包包头中的预知信息或者数据包内容信息，实现不同协议数据包、不同内容数据包的灵活转发推送。整个转发过程利用到了数据包osi七层即应用层相关信息，因此该过程其实本质上也是在做七层负载均衡。
66.根据不同的数据包类型，软件定义接入代理将数据转发到三种服务中，分别是在
软件定义接入代理之上部署的多协议接入服务、多协议转换服务和mqtt接入服务，这三种服务以分布式策略部署，并且每种服务内部同样采用分布式部署策略，实现对电力物联网多种不同协议类型、不同应用需求的统一处理。
67.其中：
68.多协议接入服务模块，用于将接收到的非mqtt协议类型的感知层数据按照原始数据包格式进行解析上传，不修改感知层的数据格式，物联管理平台相当于转发平台。多协议转换服务模块，用于将非mqtt协议例如698.45、1376.1、376.1、101、104等传统电力协议常用的电力协议纳入协议库，并依据协议规则进行解析，分析报文内容，按照mqtt协议的方式重新封装业务数据。其他协议通过可视化的参数配置，参数封装，进行自动化解析。这个过程中物联管理平台还起到接口和统一格式的作用。mqtt接入服务模块，用于接收处理并上传mqtt协议的感知层数据。
69.本发明提供的电力物联网终端数据接入系统，在平台层提供统一的访问地址，能够根据感知层设备上传的数据协议和内容自适应分发到对应的应用服务中，实现不同类型协议的数据能够统一接入服务；针对电力物联网高并发访问问题，设计四层+七层负载均衡方法，根据预先配置的负载均衡策略进行流量分发，能够支撑千万级并发访问。
70.实施例2
71.如图4所示，基于与上述实施例的同一发明构思，本发明实施例还提供了一种电力物联网终端数据接入方法，包括如下步骤：
72.s1、获取感知层数据。
73.本步骤中，感知层数据由感知层设备采集，并传输至四层交换机。感知层设备包括：配电终端、变电终端、监拍仪和巡检机器人等，其他一些实施例中，还包括输变电终端/传感、配电台区终端/传感、客户侧终端/传感和供应商数据采集中心等设备。
74.s2、基于四层负载均衡策略，将所述感知层数据进行分发。
75.本步骤中，四层交换机内部署有四层负载均衡策略，将所述感知层数据分发至不同的软件定义接入代理。
76.s3、软件定义接入代理中，基于七层负载均衡策略，将分发后的感知层数据进行协议解析，判断协议类型与内容；基于所述协议类型与内容，将所述感知层数据传输至北向应用。
77.步骤s3，具体包括：
78.基于七层负载均衡策略，解析所述感知层数据所采用的协议类型，解析所述感知层数据的内容以得到感知层数据的数据包包头中的预知信息或者数据包内容信息；基于所述协议类型、预知信息或者数据包内容信息，将感知层数据进行如下转换之一：
79.将接收到的感知层数据按照原始数据包格式进行解析上传至北向应用；
80.将非mqtt协议的感知层数据进行解析，按照mqtt协议的方式重新封装业务数据并上传至北向应用；
81.接收处理mqtt协议的感知层数据并上传至北向应用。
82.实施例3
83.如图5所示，基于与上述实施例的同一发明构思，本发明实施例还提供一种电力物联网终端数据接入装置，包括：
84.获取模块，用于获取感知层数据。
85.数据分发模块，用于基于四层负载均衡策略，将所述感知层数据进行分发。
86.数据传输模块，用于基于七层负载均衡策略，将分发后的感知层数据进行协议解析，判断协议类型与内容；基于所述协议类型与内容，将所述感知层数据传输至北向应用。
87.获取模块中，获取感知层数据的方式为：感知层设备采集感知层数据，并传输至四层交换机。
88.数据分发模块中，将所述感知层数据进行分发，是基于预部署的四层负载均衡策略进行。
89.数据传输模块中，基于七层负载均衡策略，将分发后的感知层数据进行协议解析，判断协议类型与内容；基于所述协议类型与内容，将所述感知层数据传输至北向应用，具体方式为：基于七层负载均衡策略，解析所述感知层数据所采用的协议类型，解析所述感知层数据的内容以得到感知层数据的数据包包头中的预知信息或者数据包内容信息；基于所述协议类型、预知信息或者数据包内容信息，将感知层数据进行如下转换之一：
90.将接收到的感知层数据按照原始数据包格式进行解析上传至北向应用；
91.将非mqtt协议的感知层数据进行解析，按照mqtt协议的方式重新封装业务数据并上传至北向应用；
92.接收处理mqtt协议的感知层数据并上传至北向应用。
93.实施例4
94.如图6所示，基于与上述实施例的同一发明构思，本发明实施例还提供了一种用于实现电力物联网终端数据接入方法的电子设备100；电子设备100包括存储器101、至少一个处理器102、存储在存储器101中并可在至少一个处理器102上运行的计算机程序103及至少一条通讯总线104。存储器101可用于存储计算机程序103，处理器102通过运行或执行存储在存储器101内的计算机程序，以及调用存储在存储器101内的数据，实现实施例2电力物联网终端数据接入方法步骤。存储器101可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据电子设备100的使用所创建的数据(比如音频数据)等。此外，存储器101可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、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)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。
95.至少一个处理器102可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。处理器102可以是微处理器或者该处理器102也可以是任何常规的处理器等，处理器102是电子设备100的控制中心，利用各种接口和线路连接整个电子设备100的各个部分。
96.电子设备100中的存储器101存储多个指令以实现一种电力物联网终端数据接入方法，处理器102可执行多个指令从而实现：
97.获取感知层数据；
98.基于四层负载均衡策略，将所述感知层数据进行分发；
99.基于七层负载均衡策略，将分发后的感知层数据进行协议解析，判断协议类型与内容；基于所述协议类型与内容，将所述感知层数据传输至北向应用。
100.实施例5
101.电子设备100集成的模块/单元如果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，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器及只读存储器(rom，read-only memory)。
102.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
103.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
104.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
105.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
106.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。