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一种基于容器引擎的远方电 能量数据终端

阅读：66发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种基于容器引擎的远方电能量数据终端专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种基于容器引擎的远方电能量数据终端，涉及远方电能量数据终端领域。传统的远方电能量数据终端各应用程序运行于同一个操作平台上，容易出现互相干扰，严重时单个应用程序崩溃会引起整个系统瘫痪的问题。本发明包括硬件部分和软件部分，软件部分包括操作系统、基于操作系统的容器引擎和与远方电能量数据采集处理相关的各应用程序，所述的各应用程序通过容器引擎单独封装运行，各应用程序之间采用物联网通信协议完成数据交互。实现了各个应用程序的资源独立和相互间的隔离，有效的解决了电能量数据采集终端单个应用程序崩溃引起整个系统瘫痪的问题，保证了电能量采集终端现场运行稳定和数据安全。，下面是一种基于容器引擎的远方电能量数据终端专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于容器引擎的远方电能量数据终端，包括硬件部分和软件部分，其特征在于：
所述的硬件部分包括防护机箱（8）和设于防护机箱（8）内的主处理器模块（1）、网卡模块（3）、通讯口模块（2）、存储模块（6）、电源模块（4）、人机交互模块（5），所述的网卡模块（3）和通讯口模块（2）用于连接电能表，网卡模块（3）还可连接到主站系统，所述的人机交互模块（5）的交互操作面设于终端正面；所述的软件部分包括操作系统、基于操作系统的容器引擎和与远方电能量数据采集处理相关的各应用程序，所述的各应用程序通过容器引擎单独封装运行，各应用程序之间采用物联网通信协议完成数据交互。
2.根据权利要求1所述的一种基于容器引擎的远方电能量数据终端，其特征在于：所述的主处理器模块（1）、网卡模块（3）、通讯口模块（2）和电源模块（4）均从终端背面对应的不同位置插入到防护机箱（8）内的接口板（7）上后固定。
3.根据权利要求1所述的一种基于容器引擎的远方电能量数据终端，其特征在于：所述的存储模块（6）设于主处理器模块（1）上，采用FLASH存储，并设有用于帮助备份重要系统参数的辅助存储卡。
4.根据权利要求1所述的一种基于容器引擎的远方电能量数据终端，其特征在于：所述的防护机箱（8）的前端两侧设有机箱固定座板（801），两侧的机箱固定座板（801）上各设有2个腰形固定孔（802）。
5.根据权利要求1所述的一种基于容器引擎的远方电能量数据终端，其特征在于：所述的通讯口模块（2）包括5个RS232接口、15路RS485接口和6个10M/100M以太网接口。
6.根据权利要求1所述的一种基于容器引擎的远方电能量数据终端，其特征在于：所述的人机交互模块（5）包括彩色触摸屏（501）和21键键盘（502）。
7.根据权利要求1所述的一种基于容器引擎的远方电能量数据终端，其特征在于：所述的电源模块（4）采用交直流电源输入，无缝自动投切，支持DC +5V，DC +12V系统电源。
8.根据权利要求1所述的一种基于容器引擎的远方电能量数据终端，其特征在于：所述的主处理器模块（1）采用ARM-Cortex-A9处理器，所述的操作系统采用Ubuntu- Linux操作系统。
9.根据权利要求1所述的一种基于容器引擎的远方电能量数据终端，其特征在于：所述的容器引擎为Docker应用容器引擎，所述的物联网通信协议为MQTT。
10.根据权利要求1所述的一种基于容器引擎的远方电能量数据终端，其特征在于：在系统中部署一个MQTT 消息服务器，各个应用程序通过MQTT 消息服务器来订阅和发布主题，从而完成数据和命令的交互,容器和应用程序的维护管理由统一的管理程序负责，数据存储统一有数据中心应用程序负责，采集程序和通信服务程序通过MQTT协议与数据中心应用程序交互数据，系统共享一块数据卷来统一存放配置文件，不涉及掉电保存的过渡文件由各个子应用程序在容器内生成与销毁，采集程序用过以太网或串口通信采集电能表的电能量数据，然后通过MQTT 消息服务器发布数据给数据中心应用程序来完成本地存储，通信服务程序通过MQTT 消息服务器来接收数据中心应用发布的电能数据，然后上送主站系统。

说明书全文

一种基于容器引擎的远方电能量数据终端

技术领域

[0001] 本发明涉及远方电能量数据终端领域，尤其涉及一种基于容器引擎的远方电能量数据终端。

背景技术

[0002] 容器是一种轻量级操作系统层面的虚拟机，它为应用软件及其依赖组件提供了一个资源独立的运行环境。随着计算机技术发展，其开始在各个行业中得到应用。

[0003] 在容器技术应用之前，传统远方电能量数据终端作为主站与变电站中间环节，在电量交易的过程中，只具备电量采集功能。在拓展功能上，没有统一标准，主网增加应用功能时，需要投入更多的设备费用或许多的开发时间。随着社会用电量的日益增加，电力市场改革也变得越来越迫切，所采集的数据、设备信息、功能实现等要求越来钺多。交易系统对电能量数据的准确性和实时性都提出了更高的要求，特别是作为主网电能量数据采集和上送的关键一环，远方电能量数据终端的稳定性、可靠性和高效性也迫切需要得到进一步的提升。而传统的远方电能量数据终端各应用程序运行于同一个操作平台上，容易出现互相干扰，并且部署新的应用程序时容易对已有的应用程序造成干扰，严重时单个应用程序崩溃会引起整个系统瘫痪的问题，稳定可靠性差，部署和应用效率低。

发明内容

[0004] 本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供名一种基于容器引擎的远方电能量数据终端，以提升远方电能量数据终端的稳定性和可靠性为目的。为此，本发明采取以下技术方案。

[0005] 一种基于容器引擎的远方电能量数据终端，包括硬件部分和软件部分，所述的硬件部分包括防护机箱和设于防护机箱内的主处理器模块、网卡模块、通讯口模块、存储模块、电源模块、人机交互模块，所述的网卡模块和通讯口模块用于连接电能表，网卡模块还可连接到主站系统，所述的人机交互模块的交互操作面设于终端正面；所述的软件部分包括操作系统、基于操作系统的容器引擎和与远方电能量数据采集处理相关的各应用程序，所述的各应用程序通过容器引擎单独封装运行，各应用程序之间采用物联网通信协议完成数据交互。

[0006] 通过容器引擎单独封装运行相关的各应用程序，并通过物联网通信协议完成各应用程序之间的数据交互，实现了各个应用程序的资源独立和相互间的隔离，有效的解决了电能量数据采集终端单个应用程序崩溃引起整个系统瘫痪的问题，保证了电能量采集终端现场运行稳定和数据安全，使各个应用程序更合理的使用系统资源，提高电量计费精度，实现数据采集更加高效、稳定、精确、可靠，实现了环境一致性，提高了终端应用功能扩展开发的方便性，提高扩展布置效率，避免了因为开发环境不同而造成的人工成本和时间成本，不再因为传统终端由于应用软件的淘汰而造成设备淘汰的问题出现，增加了设备的使用寿命。

[0007] 作为优选技术手段：所述的主处理器模块、网卡模块、通讯口模块和电源模块均从终端背面对应的不同位置插入到防护机箱内的接口板上后固定。可方便实现独立的模块化安装，安装不同模块时，不需要拆下终端，安装维护更方便。

[0008] 作为优选技术手段：所述的存储模块设于主处理器模块上，采用FLASH存储，并设有用于帮助备份重要系统参数的辅助存储卡。空间占用小，数据存取速度快，成本较低。

[0009] 作为优选技术手段：所述的防护机箱的前端两侧设有机箱固定座板，两侧的机箱固定座板上各设有2个腰形固定孔。可有效实现终端的安装固定。

[0010] 作为优选技术手段：所述的通讯口模块包括5个RS232接口、15路RS485接口和6个10M/100M以太网接口。可有效支持20多种规约电能表等计量设备的接入。

[0011] 作为优选技术手段：所述的人机交互模块包括彩色触摸屏和21键键盘。可以很方便地定义、查询、修改各种运行参数，显示各种事件记录数据。

[0012] 作为优选技术手段：所述的电源模块采用交直流电源输入，无缝自动投切，支持DC +5V，DC +12V系统电源。可有效支持终端不同硬件的直流供电，稳定可靠。

[0013] 作为优选技术手段：所述的主处理器模块采用ARM-Cortex-A9处理器，所述的操作系统采用Ubuntu- Linux操作系统。ARM-Cortex-A9普遍应用于工业设备，采购成本低，通用性能好，配合Ubuntu- Linux，系统可靠稳定，交互能力强，平台扩展性好。

[0014] 作为优选技术手段：所述的容器引擎为Docker 应用容器引擎，所述的物联网通信协议为MQTT。开源沙箱技术，能够方便得到源码，安全性好，可有效实现容器内应用程序运行的独立性，MQTT可有效实现容器内不同应用程序之间的通信。

[0015] 作为优选技术手段：在系统中部署一个MQTT 消息服务器，各个应用程序通过MQTT 消息服务器来订阅和发布主题，从而完成数据和命令的交互,容器和应用程序的维护管理由统一的管理程序负责，数据存储统一有数据中心应用程序负责，采集程序和通信服务程序通过MQTT协议与数据中心应用程序交互数据，系统共享一块数据卷来统一存放配置文件，不涉及掉电保存的过渡文件由各个子应用程序在容器内生成与销毁，采集程序用过以太网或串口通信采集电能表的电能量数据，然后通过MQTT 消息服务器发布数据给数据中心应用程序来完成本地存储，通信服务程序通过MQTT 消息服务器来接收数据中心应用发布的电能数据，然后上送主站系统。有效实现不同容器内应用程序的协作，实现终端的正常工作。

[0016] 作为优选技术手段：远方电能量数据终端通过WEB配置程序和液晶界面程序对外提供参数配置和数据查询功能。

[0017] 作为优选技术手段：主处理器模块设有看门狗功能，可消除软件死机。

[0018] 有益效果：1、通过容器引擎单独封装运行相关的各应用程序，并通过物联网通信协议完成各应用程序之间的数据交互，实现了各个应用程序的资源独立和相互间的隔离，有效的解决了电能量数据采集终端单个应用程序崩溃引起整个系统瘫痪的问题，保证了电能量采集终端现场运行稳定和数据安全，使各个应用程序更合理的使用系统资源；
2、提高电量计费精度，实现数据采集更加高效、稳定、精确、可靠。

[0019] 3、实现了环境一致性，提高了终端应用功能扩展开发的方便性，提高扩展布置效率，避免了因为开发环境不同而造成的人工成本和时间成本，不再因为传统终端由于应用软件的淘汰而造成设备淘汰的问题出现，增加了设备的使用寿命。

[0020] 4、可方便实现独立的硬件模块化安装，安装不同硬件模块时，不需要拆下终端，安装维护更方便。附图说明

[0021] 图1是本发明系统框架示意图。

[0022] 图2是本发明硬件模块连接示意图。

[0023] 图3是本发明终端结构示意图。

[0024] 图4是本发明终端背面视图。

[0025] 图中：1-主处理器模块；2-通讯口模块；3-网卡模块；4-电源模块；5-人机交互模块；6-存储模块；7-接口板；8-防护机箱；501-彩色触摸屏；502-21键键盘；801-机箱固定座板；802-腰形固定孔。

具体实施方式

[0026] 以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。

[0027] 如图1-4所示，一种基于容器引擎的远方电能量数据终端，包括硬件部分和软件部分，硬件部分包括防护机箱8和设于防护机箱8内的主处理器模块1、网卡模块3、通讯口模块2、存储模块6、电源模块4、人机交互模块5，网卡模块3和通讯口模块2用于连接电能表，网卡模块3还可连接到主站系统，人机交互模块5的交互操作面设于终端正面；软件部分包括操作系统、基于操作系统的容器引擎和与远方电能量数据采集处理相关的各应用程序，各应用程序通过容器引擎单独封装运行，各应用程序之间采用物联网通信协议完成数据交互。

[0028] 为了实现不同容器内应用程序的协作，在系统中部署一个MQTT 消息服务器，各个应用程序通过MQTT 消息服务器来订阅和发布主题，从而完成数据和命令的交互,容器和应用程序的维护管理由统一的管理程序负责，数据存储统一有数据中心应用程序负责，采集程序和通信服务程序通过MQTT协议与数据中心应用程序交互数据，系统共享一块数据卷来统一存放配置文件，不涉及掉电保存的过渡文件由各个子应用程序在容器内生成与销毁，采集程序用过以太网或串口通信采集电能表的电能量数据，然后通过MQTT 消息服务器发布数据给数据中心应用程序来完成本地存储，通信服务程序通过MQTT 消息服务器来接收数据中心应用发布的电能数据，然后上送主站系统。有效实现不同容器内应用程序的协作，实现终端的正常工作。

[0029] 为了安装维护，主处理器模块1、网卡模块3、通讯口模块2和电源模块4均从终端背面对应的不同位置插入到防护机箱8内的接口板7上后固定。可方便实现独立的模块化安装，安装不同模块时，不需要拆下终端，安装维护更方便。

[0030] 为了实现较快的存取速度，存储模块6设于主处理器模块1上，采用FLASH存储，并设有用于帮助备份重要系统参数的辅助存储卡。空间占用小，数据存取速度快，成本较低。

[0031] 为了实现终端的安装固定，防护机箱8的前端两侧设有机箱固定座板801，两侧的机箱固定座板801上各设有2个腰形固定孔802。可有效实现终端的安装固定。

[0032] 为了支持各种规约计量设备的接入，通讯口模块2包括5个RS232接口、15路RS485接口和6个10M/100M以太网接口。可有效支持20多种规约电能表等计量设备的接入。

[0033] 为了实现方便地交互操作，人机交互模块5包括彩色触摸屏501和21键键盘502。可以很方便地定义、查询、修改各种运行参数，显示各种事件记录数据。

[0034] 为了给终端的不同硬件供电，电源模块4采用交直流电源输入，无缝自动投切，支持DC +5V，DC +12V系统电源。可有效支持终端不同硬件的直流供电，稳定可靠。

[0035] 为了实现较好地通用性，主处理器模块1采用ARM-Cortex-A9处理器，操作系统采用Ubuntu- Linux操作系统。ARM-Cortex-A9普遍应用于工业设备，采购成本低，通用性能好，配合Ubuntu- Linux，系统可靠稳定，交互能力强，平台扩展性好。

[0036] 为了实现容器内应用程序运行的独立性，容器引擎为Docker 应用容器引擎，物联网通信协议为MQTT。开源沙箱技术，能够方便得到源码，安全性好，可有效实现容器内应用程序运行的独立性，MQTT可有效实现容器内不同应用程序之间的通信。

[0037] 通过容器引擎单独封装运行相关的各应用程序，并通过物联网通信协议完成各应用程序之间的数据交互，实现了各个应用程序的资源独立和相互间的隔离，有效的解决了电能量数据采集终端单个应用程序崩溃引起整个系统瘫痪的问题，保证了电能量采集终端现场运行稳定和数据安全，使各个应用程序更合理的使用系统资源，将电量计费精度从两位小数提高到4位小数，实现数据采集更加高效、稳定、精确、可靠。

[0038] 本实例中，MQTT 消息服务器为MQTT-Broker服务器；远方电能量数据终端通过WEB配置程序和液晶界面程序对外提供参数配置和数据查询功能；主处理器模块1设有看门狗功能，可消除软件死机；彩色触摸屏501采用7.0英寸800×480彩色LCD；辅助存储卡采用CF卡。

[0039] 以上图1-4所示的一种基于容器引擎的远方电能量数据终端是本发明的具体实施例，已经体现出本发明突出的实质性特点和显著进步，可根据实际的使用需要，在本发明的启示下，对其进行形状、结构等方面的等同修改，均在本方案的保护范围之列。

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