基于MQTT的高压电缆在线监测数据采集装置和方法与流程

基于mqtt的高压电缆在线监测数据采集装置和方法
技术领域
1.本发明属于电网高压电缆在线监测领域，具体涉及一种基于mqtt的高压电缆在线监测数据采集装置和方法。


背景技术：

2.随着我国城市化进程的不断加快，电缆规模日益扩大，各省市中心区变电站普遍采用电缆供电方式。为保障电网的安全可靠运行需要时刻关注电缆线路的运行状态。国家电网专门提出了高压电缆专业精益化管理综合平台用于高压电缆的管理和监测，其旨在为输电电缆精益化运维管理工作提供信息化、智能化支撑，重点围绕输电电缆专业精益化管理专项工作管控需求，实现专项工作进度管控、运维数据管理，逐步建立输电电缆运维大数据管控机制与分析诊断平台，实现输电电缆线路状态综合诊断、风险预警、差异化运维决策、老化评估及退役决策等智能化运维管控功能。
3.高压电缆在线监测模块是高压电缆专业精益化管理综合平台的重要部分。它负责采集全省各地市高压电缆监测数据，同时对数据进行存储、转发，是后续模块的数据来源，其数据的实时性、精确性和安全性关系到高压电缆在线监测与状态检修水平。
4.高压电缆在线监测涉及到的传感器种类繁多，通讯协议也五花八门。因此亟需一种规范的、高效的适用于高压电缆在线监测领域的数据采集方法。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本发明提出一种基于mqtt的高压电缆在线监测数据采集装置和方法，能够实现不同种类传感器、不同类型监测数据的统一采集。
6.为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
7.第一方面，本发明提供了一种基于mqtt的高压电缆在线监测数据采集装置，包括数据采集单元、mqtt代理服务器和数据处理单元；
8.所述数据采集单元包括若干个传感器，各传感器之间通过mqtt协议与mqtt代理服务器连接，且各传感器分别向mqtt代理服务器订阅指定topic；
9.所述数据处理单元与所述mqtt代理服务器；
10.当各传感器的监测数据发生变化时，则按照约定好的格式组织json报文作为mqtt协议的负载发送到mqtt代理服务器中的指定topic，所述数据处理单元接收到指定topic的数据后进行解析，完成基于mqtt的高压电缆在线监测数据采集。
11.可选地，所述mqtt代理服务器中包括加密模块，用于保证数据传输的安全性。
12.可选地，所述json报文包括传感器唯一编号、传感器类型和发送序号。
13.可选地，当所述传感器为智能传感器时，所述传感器直接与所述mqtt代理服务器相连。
14.可选地，当所述传感器不支持mqtt协议或网络不可达时，各传感器分别连接至物联网智能网关，通过物联网智能网关与所述mqtt代理服务器相连。
15.可选地，所述topic格式为/v1/devices/{sensorid}/uploaddatas，其中sensorid为传感器编码，用于唯一标识传感器。
16.第二方面，本发明提供了一种基于mqtt的高压电缆在线监测数据采集方法，包括以下步骤：
17.当各传感器的监测数据发生变化时，传感器按照约定好的格式组织json报文作为mqtt协议的负载发送到mqtt代理服务器中的指定topic；
18.所述mqtt代理服务器将接收到的指定topic发送至数据处理单元；
19.所述数据处理单元对接收到的指定topic进行数据解析，完成基于mqtt的高压电缆在线监测数据采集。
20.可选地，所述topic格式为/v1/devices/{sensorid}/uploaddatas，其中sensorid为传感器编码，用于唯一标识传感器。
21.可选地，所述json报文包括传感器唯一编号、传感器类型和发送序号。
22.与现有技术相比，本发明的有益效果：
23.本发明提供的一种基于mqtt的高压电缆在线监测数据采集装置及方法，能够实现不同种类传感器不同类型监测数据的统一采集。
附图说明
24.为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：
25.图1为本发明一种实施例的基于mqtt的高压电缆在线监测数据采集装置的结构示意图。
具体实施方式
26.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。
27.下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
28.消息队列遥测传输(mqtt，message queuing telemetry transport)是一个基于客户端-服务器架构的消息发布/订阅传输协议。mqtt协议是清凉、简单、开放和易于实现的，即使在硬件性能低下的嵌入式设备和网络状况糟糕的情况下也能正常工作。为此，本发明提出了一种基于mqtt的高压电缆在线监测数据采集装置及方法，能够实现不同种类传感器不同类型监测数据的统一采集。
29.实施例1
30.本发明实施例中提供了一种基于mqtt的高压电缆在线监测数据采集装置，包括数据采集单元、mqtt代理服务器和数据处理单元；
31.所述数据采集单元包括若干个传感器，各传感器之间通过mqtt协议与mqtt代理服务器连接，且各传感器分别向mqtt代理服务器订阅指定topic；
32.所述数据处理单元与所述mqtt代理服务器；
33.当各传感器的监测数据发生变化时，则按照约定好的格式组织json报文作为mqtt
协议的负载发送到mqtt代理服务器中的指定topic，所述数据处理单元接收到指定topic的数据后进行解析，完成基于mqtt的高压电缆在线监测数据采集。
34.在本发明实施例的一种具体实施方式中，mqtt代理采用集群方式部署，根据传感器数量的不同，可以适当调整集群节点的个数以保证mqtt代理的高可用性。所述mqtt代理服务器中包括加密模块，可实现敏感数据的加解密，保证数据传输的安全性。
35.在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述json报文包括传感器唯一编号、传感器类型和发送序号，以下为电缆接头传感器的监测数据报文示例：
[0036][0037]
在本发明实施例的一种具体实施方式中，当所述传感器为智能传感器时，所述传感器直接与所述mqtt代理服务器相连。所述传感器可通过有线和无线方式与mqtt代理服务器连接。
[0038]
在本发明实施例的另一种具体实施方式中，当所述传感器不支持mqtt协议或网络不可达时，各传感器分别连接至物联网智能网关，通过物联网智能网关与所述mqtt代理服务器相连。所述传感器可通过有线和无线方式与mqtt代理服务器连接。一般单个传感器仅需向一个topic发送数据，物联网智能网关则需要根据所接传感器的数目来决定topic的数据。
[0039]
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述topic格式为/v1/devices/{sensorid}/uploaddatas，其中sensorid为传感器编码，用于唯一标识传感器，所述数据处理单元的数量可以根据负载情况针对性调整。
[0040]
实施例2
[0041]
本发明实施例中提供了一种基于mqtt的高压电缆在线监测数据采集方法，包括以下步骤：
[0042]
当各传感器的监测数据发生变化时，传感器按照约定好的格式组织json报文作为mqtt协议的负载发送到mqtt代理服务器中的指定topic；
[0043]
所述mqtt代理服务器将接收到的指定topic发送至数据处理单元；
[0044]
所述数据处理单元对接收到的指定topic进行数据解析，完成基于mqtt的高压电缆在线监测数据采集。
[0045]
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述方法还包括所述数据处理单元对接
收到的指定topic进行数据解析；响应报文的负载内容也采用json格式，其内容包括传感器唯一编号、传输序号、错误码和错误信息，以下为响应报文的示例：
[0046][0047]
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述topic格式为/v1/devices/{sensorid}/uploaddatas，其中sensorid为传感器编码，用于唯一标识传感器。
[0048]
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述json报文包括传感器唯一编号、传感器类型和发送序号。
[0049]
下面结合一具体实施过程对本发明实施例中的方法进行详细说明。
[0050]
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：
1.一种基于mqtt的高压电缆在线监测数据采集装置，其特征在于，包括数据采集单元、mqtt代理服务器和数据处理单元；所述数据采集单元包括若干个传感器，各传感器之间通过mqtt协议与mqtt代理服务器连接，且各传感器分别向mqtt代理服务器订阅指定topic；所述数据处理单元与所述mqtt代理服务器；当各传感器的监测数据发生变化时，则按照约定好的格式组织json报文作为mqtt协议的负载发送到mqtt代理服务器中的指定topic，所述数据处理单元接收到指定topic的数据后进行解析，完成基于mqtt的高压电缆在线监测数据采集。2.根据权利要求1所述的一种基于mqtt的高压电缆在线监测数据采集装置，其特征在于：所述mqtt代理服务器中包括加密模块，用于保证数据传输的安全性。3.根据权利要求1所述的一种基于mqtt的高压电缆在线监测数据采集装置，其特征在于：所述json报文包括传感器唯一编号、传感器类型和发送序号。4.根据权利要求1所述的一种基于mqtt的高压电缆在线监测数据采集装置，其特征在于：当所述传感器为智能传感器时，所述传感器直接与所述mqtt代理服务器相连。5.根据权利要求1所述的一种基于mqtt的高压电缆在线监测数据采集装置，其特征在于：当所述传感器不支持mqtt协议或网络不可达时，各传感器分别连接至物联网智能网关，通过物联网智能网关与所述mqtt代理服务器相连。6.根据权利要求1所述的一种基于mqtt的高压电缆在线监测数据采集装置，其特征在于：所述topic格式为/v1/devices/{sensorid}/uploaddatas，其中sensorid为传感器编码，用于唯一标识传感器。7.一种基于mqtt的高压电缆在线监测数据采集方法，其特征在于，包括以下步骤：当各传感器的监测数据发生变化时，传感器按照约定好的格式组织json报文作为mqtt协议的负载发送到mqtt代理服务器中的指定topic；所述mqtt代理服务器将接收到的指定topic发送至数据处理单元；所述数据处理单元对接收到的指定topic进行数据解析，完成基于mqtt的高压电缆在线监测数据采集。8.根据权利要求7所述的一种基于mqtt的高压电缆在线监测数据采集方法，其特征在于，所述topic格式为/v1/devices/{sensorid}/uploaddatas，其中sensorid为传感器编码，用于唯一标识传感器。9.根据权利要求7所述的一种基于mqtt的高压电缆在线监测数据采集方法，其特征在于，所述json报文包括传感器唯一编号、传感器类型和发送序号。

技术总结
本发明公开了一种基于MQTT的高压电缆在线监测数据采集装置和方法，所述装置包括数据采集单元、MQTT代理服务器和数据处理单元；所述数据采集单元包括若干个传感器，各传感器之间通过MQTT协议与MQTT代理服务器连接，且各传感器分别向MQTT代理服务器订阅指定topic；所述数据处理单元与所述MQTT代理服务器；当各传感器的监测数据发生变化时，则按照约定好的格式组织JSON报文作为MQTT协议的负载发送到MQTT代理服务器中的指定topic，所述数据处理单元接收到指定topic的数据后进行解析，完成基于MQTT的高压电缆在线监测数据采集。本发明能够实现不同种类传感器、不同类型监测数据的统一采集。统一采集。统一采集。


技术研发人员：李先上 施志良 李华 吉跃瑾 苏荣强
受保护的技术使用者：南京南瑞继保工程技术有限公司
技术研发日：2020.11.04
技术公布日：2022/5/25