拆回电能表分拣架构设计与实现

第３９卷第１１期２０１８年１１月

自㊀动㊀化㊀仪㊀表

ＰＲＯＣＥＳＳＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＡＴＩＯＮ

Ｖｏｌ ３９Ｎｏ １１

Ｎｏｖ.２０１８

收稿日期:２０１８￣０４￣２６

基金项目:国家电网公司科技基金资助项目(５２１６Ａ０１６００ＶＺ)

作者简介:朱东升(１９８７ )ꎬ男ꎬ硕士ꎬ工程师ꎬ主要从事电力系统及其自动化㊁计量管控业务㊁智能用电的研究工作ꎬ

Ｅ￣ｍａｉｌ:ｎｊｄｓｚｈｕ＠１６３.ｃｏｍ

拆回电能表分拣架构设计与实现

朱东升１ꎬ２ꎬ储鹏飞１ꎬ２ꎬ李天阳１ꎬ２ꎬ李延满１ꎬ２ꎬ徐石明１ꎬ２

(１.南瑞集团(国网电力科学研究院)有限公司ꎬ江苏南京２１０００３ꎻ

２.国电南瑞南京控制系统有限公司ꎬ江苏南京２１０００３)

摘㊀要:针对现有拆回电能表数量日益庞大㊁缺乏有效的管理和技术手段对其进行处理的问题ꎬ设计了一种基于Ｋａｆｋａ数据总线的拆回电能表分拣体系架构ꎮ该架构通过对营销系统(ＳＧ１８６)㊁省级计量生产调度平台(ＭＤＳ)的功能改造ꎬ引入分拣装置对拆回电能表进行分拣检测ꎬ并通过Ｋａｆｋａ数据总线和 四线一库 接口建立了各系统及装置之间的数据交互ꎬ实现了对拆回电能表的闭环管理ꎬ提高了资产的利用率ꎮ采用该架构设计的系统已在相关省电力公司上线运行ꎮ运行结果表明ꎬ该系统运行稳定ꎬ有力地支撑了拆回电能表分拣工作ꎬ为节约计量资源㊁减少投资成本奠定了基础ꎮ

关键词:电能表ꎻＫａｆｋａ数据总线ꎻＳＧ１８６ꎻ分拣检测装置ꎻＺｏｏｋｅｅｐｅｒ

中图分类号:ＴＨ￣３９ꎻＴＰ２７３㊀㊀㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀㊀㊀ＤＯＩ:１０.１６０８６/ｊ.ｃｎｋｉ.ｉｓｓｎ１０００￣０３８０.２０１８０４００４５

ＤｅｓｉｇｎａｎｄＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＳｏｒｔｉｎｇＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ

ｆｏｒＤｉｓａｓｓｅｍｂｌｅｄＥｌｅｃｔｒｉｃＥｎｅｒｇｙＭｅｔｅｒｓ

ＺＨＵＤｏｎｇｓｈｅｎｇ１ꎬ２ꎬＣＨＵＰｅｎｇｆｅｉ１ꎬ２ꎬＬＩＴｉａｎｙａｎｇ１ꎬ２ꎬＬＩＹａｎｍａｎ１ꎬ２ꎬＸＵＳｈｉｍｉｎｇ１ꎬ２

(１.ＳｔａｔｅＧｒｉｄＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅꎬＮＡＲＩＧｒｏｕｐＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎꎬＮａｎｊｉｎｇ２１０００３ꎬＣｈｉｎａꎻ

２.ＮＡＲＩＮａｎｊｉｎｇＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＮａｎｊｉｎｇ２１０００３ꎬＣｈｉｎａ)

Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｉｎｖｉｅｗｏｆｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｎｕｍｂｅｒｏｆｅｘｉｓｔｉｎｇｄｉｓａｓｓｅｍｂｌｅｄｅｌｅｃｔｒｉｃｅｎｅｒｇｙｍｅｔｅｒｓａｎｄｔｈｅｌａｃｋｏｆｅｆｆｅｃｔｉｖｅｍａｎａｇｅｍｅｎｔ

ａｎｄｔｅｃｈｎｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｓｔｏｄｅａｌｗｉｔｈｔｈｅｍꎬａＫａｆｋａｄａｔａｂｕｓｂａｓｅｄｓｏｒｔｉｎｇａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｏｆｄｉｓａｓｓｅｍｂｌｅｄｅｌｅｃｔｒｉｃｅｎｅｒｇｙｍｅｔｅｒｓｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ.Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍａｒｋｅｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍ(ＳＧ１８６)ａｎｄｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇｓｙｓｔｅｍ(ＭＤＳ)ꎬｔｈｅｓｏｒｔｉｎｇｄｅｖｉｃｅｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｏｓｏｒｔａｎｄｄｅｔｅｃｔｔｈｅｄｉｓａｓｓｅｍｂｌｅｄｍｅｔｅｒｓꎬａｎｄｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈｔｈｅｄａｔａｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎａｍｏｎｇｅａｃｈｓｙｓｔｅｍａｎｄｄｅｖｉｃｅｖｉａｔｈｅＫａｆｋａｄａｔａｂｕｓａｎｄｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｓｏｆ ｆｏｕｒｔｙｐｅｓｏｆｔｅｓｔｉｎｇａｎｄｗａｒｅｈｏｕｓｉｎｇ ꎬｔｏｉｍｐｌｅｍｅｎｔｃｌｏｓｅｄｌｏｏｐｍａｎａｇｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｄｉｓａｓｓｅｍｂｌｅｄｍｅｔｅｒｓꎬａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆａｓｓｅｔｓ.Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｄｅｓｉｇｎｅｄｗｉｔｈ

ｔｈｉｓａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｉｓｐｕｔｉｎｔｏｏｐｅｒａｔｉｏｎａｔｔｈｅｒｅｌｅｖａｎｔｐｒｏｖｉｎｃｉａｌｐｏｗｅｒｃｏｍｐａｎｉｅｓ.Ｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｓ

ｓｔａｂｌｅａｎｄｐｏｗｅｒｆｕｌｌｙｓｕｐｐｏｒｔｓｔｈｅｓｏｒｔｉｎｇｗｏｒｋｏｆｔｈｅｄｉｓａｓｓｅｍｂｌｅｄｅｌｅｃｔｒｉｃｅｎｅｒｇｙｍｅｔｅｒｓꎬｗｈｉｃｈｌａｙｓａｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｆｏｒｓａｖｉｎｇｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｒｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄｒｅｄｕｃｉｎｇｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔｃｏｓｔｓ.

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＥｌｅｃｔｒｉｃｅｎｅｒｇｙｍｅｔｅｒꎻＫａｆｋａｄａｔａｂｕｓꎻＳＧ１８６ꎻＳｏｒｔｉｎｇｄｅｔｅｃｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅꎻＺｏｏｋｅｅｐｅｒ

０㊀引言

２０１７年ꎬ国家电网公司公布了«国家电网公司电

能表拆回分拣管理办法»ꎬ要求各单位全面推进电能表分拣管理工作ꎮ实现智能电能表拆回工作管控和精准处置是国家电网公司电能表质量监督管理的重要内容之一ꎮ本方案结合Ｋａｆｋａ数据总线技术ꎬ改造国家电网公司营销部统一推广的ＳＧ１８６和省级计量中心

生产调度平台(ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ

ｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇｓｙｓｔｅｍꎬＭＤＳ)ꎬ在不影响电能表常规检定工作的情况下ꎬ采用性价比更高的装置用于大量拆回电能表的分拣检测ꎬ快速推进电能表分拣工作ꎬ实现拆回电能表的再利用ꎮ通过Ｋａｆｋａ数据总线技术实现ＭＤＳ系统对分拣检测数据的归集ꎬ为以后通过大数据方法分析挖掘电能表检测㊁检定数据价值ꎬ更好地支撑计量生产活动奠定基础ꎮ

第１１期㊀拆回电能表分拣架构设计与实现㊀朱东升ꎬ等

１㊀业务系统介绍

ＳＧ１８６和ＭＤＳ作为国家电网公司营销部推广的

两大业务系统ꎬ在电能表全寿命周期管理各环节中扮演着重要的角色:ＳＧ１８６是面向用户的主要窗口ꎬＭＤＳ是省级计量中心日常生产活动的管理工具ꎮ１.１㊀ＳＧ１８６

ＳＧ１８６分为客户服务与客户关系㊁电费管理㊁电能计量及信息采集㊁市场与需求侧和综合管理５部分ꎬ包含１９个业务类ꎬ各业务类包含若干业务项及业务子项ꎮ各业务类之间功能独立但彼此信息共享ꎬ共同实现了营销资源的集约与共享ꎮＳＧ１８６系统功能如图１所示

ꎮ

图１㊀ＳＧ１８６系统功能图

Ｆｉｇ.１㊀ＦｕｎｃｔｉｏｎｓｄｉａｇｒａｍｏｆＳＧ１８６ｓｙｓｔｅｍ

１.２㊀ＭＤＳ

ＭＤＳ既是实现省级计量中心现代化㊁自动化管理

的重要工具ꎬ也是建设国家电网公司计量生产管控系统的基础ꎮＭＤＳ功能框架如图２所示

ꎮ

图２㊀ＭＤＳ功能框图

Ｆｉｇ.２㊀ＦｕｎｃｔｉｏｎａｌｂｌｏｃｋｄｉａｇｒａｍｏｆＭＤＳ

２㊀分拣需求分析

地市公司根据现场工作人员观察情况ꎬ制定电能表拆回工单ꎬ触发电能表拆回工作ꎬ并将拆回的电能表归档后配送至省公司拆回表分拣单位[１]ꎮ分拣单位将拆回表按一定规则存入库房ꎬ同时制定电能表分拣工作计划ꎬ并按照计划采用分拣装置检测拆回表性能ꎬ给出处置建议ꎮ电能表管理部门根据分拣处置建议与物资部门㊁电能表供应商确定电能表最终处置结论并安排实物处置ꎬ并调配仓储㊁配送资源协调检定合格的拆回电能表及供应商修理㊁赔付的电能表重新上线运行ꎬ实现电能表价值的再利用ꎬ降低财政支出ꎮ

根据需求分析可知ꎬ分拣流程复杂ꎬ涉及现场作业㊁电量退补㊁产品验收㊁室内检定㊁分拣检测㊁仓储配送㊁物资处理等业务环节ꎮ除分拣检测为新增环节外ꎬＳＧ１８６的 新装增容及变更用电 支持电能表的现场作业ꎬＭＤＳ的 生产运行管理 ㊁ 生产调度监控 对新购的电能表在验收㊁检定㊁仓储㊁配送等环节已起到较好支撑[２]ꎮ为避免系统的重复建设ꎬ通过改造ＳＧ１８６和ＭＤＳꎬ实现对拆回分拣工作的支撑ꎬ快速㊁稳健地推

进电能表拆回业务的开展ꎮ

３㊀分拣架构构建

通过改造ＳＧ１８６中新装增容及变更用电业务以

及ＭＤＳ验收㊁检定㊁仓储㊁配送等模块ꎬ实现电能表拆回业务线上闭环管理ꎻ设计并采用全新的分拣装置ꎬ实现电能表常见故障的快速检测ꎻ引入Ｋａｆｋａ＋Ｚｏｏｋｅｅｐｅｒ搭建数据服务总线作为系统间的数据交互载体ꎬ实现检测信息的归集[３]ꎮ

３.１㊀数据服务总线Ｋａｆｋａ数据服务总线包含Ｐｒｏｄｕｃｅｒ㊁Ｃｏｎｓｕｍｅｒ㊁Ｔｏｐｉｃ㊁Ｂｒｏｋｅｒ以及Ｚｏｏｋｅｅｐｅｒ这５大核心组件ꎮ

①Ｐｒｏｄｕｃｅｒ:消息的生产者ꎬ向Ｂｒｏｋｅｒ发送消息ꎮ②Ｃｏｎｓｕｍｅｒ:消息的消费者ꎬ读取Ｂｒｏｋｅｒ中的消息ꎮ

③Ｔｏｐｉｃ:用于区分不同消息的类别ꎮ每一类消息

称为一个Ｔｏｐｉｃꎬ一个Ｔｏｐｉｃ可以存储在若干分区中ꎬ每个分区都有一个Ｌｅａｄｅｒ用来处理读写操作ꎮ

④Ｂｒｏｋｅｒ:代表每个Ｋａｆｋａ实例ꎮ一台Ｋａｆｋａ服务器就是一个Ｂｒｏｋｅｒꎬ一个Ｂｒｏｋｅｒ可以包含多个Ｔｏｐｉｃꎮ⑤Ｚｏｏｋｅｅｐｅｒ:作为Ｂｒｏｋｅｒ集群的管理者ꎬ监视着集群各节点的状态ꎬ保证消息的稳定传输ꎮ

服务总线运行机制如下ꎮ

①在所有的Ｐｒｏｄｕｃｅｒ㊁Ｃｏｎｓｕｍｅｒ㊁Ｂｒｏｋｅｒ节点上配

置Ｚｏｏｋｅｅｐｅｒ服务器地址信息ꎬ保证Ｚｏｏｋｅｅｐｅｒ能够有效管理集群ꎮ

７