融合终端微应用开发设计规范

营配融合终端

微应用开发设计规范

一、总体框架

1.1总体原则

营配融合终端微应用总体架构设计遵循三个基本原则：一是微应

用之间交互完全基于消息机制，达到数据交互解耦，避免私有交互造成

的管理复杂性；二是数据集中管理原则，避免各微应用建立私有数据库

进行数据存储与使用；三是微应用开发统一预留接口，保证互通互用。

从微应用开发管理角度，按照微应用使用数据、硬件接口的需求分

析，微应用分为四个主要类型：

基础管理：通信规约、数据库、配置文件等

采集监测：配变交采、低压分路采集监测、分支监测与用户端监测、

环境监测等

运维管理：低压拓扑动态识别、低压故障定位、无功自动调节、低

压分路分段线损分析、营配融合终端状态管理等

用户服务：配变负荷预测、台区及用户供电可靠性计算、低压分布

式电源即插即用等

1.2总体架构

微应用总体流程图

总体架构分析5个主要部分：

(1)基础平台部分，包含硬件通讯接口及驱动、基础操作系统、后

期增加的AI芯片及访问接口等系统级模块。

(2)资源虚拟化部分，主要由分配硬件资源的管理容器组成，对容

器实现mqtt消息接口与硬件接口访问。

(3)微应用部分，运行于容器内部，通过配电自动化主站进行部署

下发与运行监控。

(4)数据交互总线部分，基于容器间IP化技术与MQTT协议，实现

跨容器的消息交互。

(5)信息安全部分，可细分为数据采集安全、数据存储安全、数据

访问安全与数据上行通讯安全四个主要部分。

L3消息交互流程

信息交互流程是微应用数据访问、采集数据存储、微应用间消息交

互的核心部分。基于MQTT协议，各微应用均按照规则实现消息接口，

实现微应用间消息访问松耦合机制，以监测采集微应用与高级分析类

消息交互流程具体流程如下所示：

消息订阅机制流程图

关键节点如下：

(1)基于低压台区统一数据模型，定义数据采集节点唯一名称，同

时根据微应用发布需求，也可以定义私有节点名称供交互使用。

(2)消息总线提供发布订阅主题接口，各微应用运行启动需先进行

发布、订阅数据主题注册，注册接口见附件。

(3)对外提供数据的微应用，在生成新数据后调用总线消息发布接

口进行数据发布。

(4)消息总结接收到发布数据后，将数据存储至实时数据库。

消息总线在发现被订阅的点数据变化后，启动主题推送程序，根据订阅

主题信息调用订阅方接收接口，推送数据。

1.4数据存储架构

营配融合终端需存储多类数据信息，根据数据来源分为低压电网

模型台账数据、二次设备定值配置数据、电网运行数据、营销采集数据、

分析类微应用计算结果数据等，按照模型统一、本地化自管理的数据管

理原则，需建立唯一的数据管理及读写通道，并建立数据库自维护机制,

以提高数据融合与采集的效率，降低管理难度。

数据存储总架构如下所示：

数据存储访问架构图

数据存储总体架构由5个主要部分组成：

(1)发布订阅总线：基于MQTT协议的跨容器消息定与发布管理微

应用，直接对数据中心进行读写操作，主要功能为在实时数据库值发生

变化时，检索变化值被订阅方，取得相关订阅主题发布订阅消息。并实

时监听各发布微应用的发布接口，将发布数据写入实时数据库。

(2)数据库管理模块：数据库管理模块主要功能有四项：一是根据

主站下发的模型与本台区设备列表实例化，初始化实时数据库与历史

数据库；二是在设备台账发生变化、新微应用注册新发布数据时进行数

据库扩展；三是根据发布数据采集频率属性，采样实时数据至历史数据

库；四是在数据备份与数据库超出容量上限后进行循环覆盖操作。

(3)内存数据库(实时数据库)：为避免数据快速读写造成的终端

寿命问题，建议采用内存数据库进行频繁数据读写支撑，按照定时采样

原则，将数据存储至历史数据库。

(4)关系数据库(历史数据库)：关系数据库存储三个部分内容，

一是存储该低压台区模型实例；二是为各微应用提供过程数据临时存

储；三是进行运行数据采样存储。

数据访问总线：基于MQTT定义统一的实时、历史数据查询总线，避免

多微应用同时并联造成的资源浪费。

二、数据中心框架

2.1数据分类

电力系统中数据可分为遥测数据、遥信数据、事件数据。

遥测数据由实时数据和冻结数据组成，分钟冻结、小时冻结、日冻结、

月冻结等都属于冻结数据，遥测数据类型多样，多用float,int等类

型表示；

遥信数据是一种状态，反应设备在某时间点上状态信息，数据类型为

bool；

事件数据是一种记录型数据，表示某时间点设备生的异常状况，事件

数据信息含量大，一般为struct结构体表述。

综合上述分析，设备数据由数据名称、数据值、单位、数据类型、

数据时间、冻结类型几部分组成，并且定位了设备的唯一数据量。例如:

电能表，A相电压、220.OV、float数据类型、xxxx年xx月xx日xx

分xx秒xx毫秒，曲线冻结，这样能够确认数据的唯一性；再例如：电

能表，失压事件、失压时的各种状态、数据类型为struct结构体、产

生时间XXXX-XX-XXXX：XX：xx^事件记录。

数据中心模型是对设备所有遥测/遥信数据名称、数据类型、数据单

位的抽象，其中某一数据项成为属性。例如：电能表可以抽象成表模型,

A相电压、float、V为模型属性。

2.2设计原则

数据中心核心功能是数据的存储与管理以及对外提供标准的调用

接口。数据中心遵循以下原则：

1.在通信接口中属性数值全部采用string类型；

2.数据按设备（包括物理设备、虚拟设备）分类管理；

3.数据按实时数据、冻结数据、事件、参数分类管理，每一类

数据具有独立的、标准的调用接口；

4.接口中的拓展数据或私有数据采用自定义格式，并用base64

编码；

5.数据中心接口采用MQTT+JS0N方式。

2.3数据管理规范

数据中心从数据安全角度考虑，遵循以下安全策略：

1模型属性具有访问权限，根据权限可以禁止某些APP访问；

2实时数据、参数数据只有数据生成者具有数据更新权限；

3历史数据任何APP无权修改；

4APP可以任意访问权限允许的模型属性；

5参数具有备份和回滚能力。

三、数据存储规范

3.1模型属性命名原则

为了数据中心数据统一管理，变量应具有统一命名标识，属性命名

参考附件《设备模型属性规范》。

以电压电流为例，规定PhV_phsA、PhV_phsB>PhV_phsC为三相电

压标识，A_phsA、A_phsB、A_phsC、A_neut为三相及零序电流标识，任

意设备的相同变量使用同一个标识。

序号变量名称描述

1PhV_phsAA相电压

2PhV_phsBB相电压

3PhV_phsCC相电压

4A_phsAA相电流

5A_phsBB相电流

6A_phsCC相电流

7A_neut零序电流

3.2模型命名规则

选定一类设备，在变量命名表中选出该类设备能够采集的全部变

量，即构成了该类设备的设备模型表。将设备模型表初始化为数据库表,

即实现了设备模型到数据库的映射。

以漏保为例:

IDNameTypeUnit

1PhV_phsAfloatV

2PhV_phsBfloatV

3PhV_phsCfloatV

4A_phsAfloatA

5A_phsBfloatA

6A_phsCfloatA

7ResPhaseintnull

8ResAfloatA

9Timesintnull

10Almboolnull

11PTUV_strValboolV

12PTOV_strValboolV

13ResAlmboolnull

14PTOV_Open_Opboolnull

15PhAlmboolnull

设备的实时数据与冻结数据应分别建模，冻结数据模型表应以“模

型名.frozen”命名。以漏保为例，实时数据模型表名为MCCB,冻结

数据模型表名为MCCB„frozen0

3.3设备命名规则

为方便台区设备模型建立，台区设备应采取统一命名规则，同一台

区下的相同设备间以“模型名—唯一码”的形式区分。该关键字为一台

设备在台区下的唯一标识，也是业务APP订阅/发布的信息对象及数据

库存储的表名。

注：要求设备ID的唯一性，算法另考虑。

序号设备类型infoPath/数据库表名

1交流采样ADC

2开关量采样DI

3模拟量采样AI

MCCB_1

MCCB_2

4塑壳断路器

MCCB_frozen_l

.......

RCD_010000000001

RCD_010000000002

5漏保

RCD_frozen_010000000001

.......

MultiMeter」

MultiMeter_2

6多功能表

MultiMeter_frozen_l

.......

7电容器CAP

8静止无功发生器SVG

THSensor_l

THSensor_2

9温湿度传感器

THSensor_frozen_l

.......

ChargingPile_l

ChargingPile_2

10充电桩

ChargingPile_frozen_l

.......

PhaseSwitch_020000000001

PhaseSwitch_020000000002

11换相开关PhaseSwitch_

frozen_020000000001

.......

EndTerminal_030000000001

EndTerminal_030000000002

12末端/分支终端EndTerminal_

frozen_030000000001

.......

DistributedPower_l

13分布式电源DistributedPower_2

.......

TempSensor_l

14温度传感器TempSensor_2

.......

WaterLevelSensor_l

15水位传感器WaterLevelSensor_2

.......

SmokeSensor_l

16烟感传感器SmokeSensor_2

.......

MGSensor_l

17门磁传感器MGSensor_2

.......

SF6Sensor_l

18SF6传感器SF6Sensor_2

.......

VibSensor_l

19振动传感器

VibSensor_2

.......

PDSensor_l

20局放传感器PDSensor_2

.......

CondenseSensor_1

21冷凝除湿传感器CondenseSensor_2

.......

22营配融合终端TTU

3.4设备信息台账

台区设备信息应下表所示的方式存储到终端中。

序号设备名称设备类型TTU端口地址码

1MCCB_3MCCBRS485-23

2RCD_010000000001RCDRS485-1010000000001

3SVG_26SVGRS485-226

四、数据类型

4.1数据类型列表

常用数据类型如下:

名称类型标记（TAG）长度(LENGTH)值(VALUE)

布尔Boolean11l:tnie.O:folse

小整形Tiny431-128...127

无符号小整形UTiny3210...255

短整形Short332-32768...32767

无符号短整形UShort4520…65535

整形Int24-2147483648...2147483648

无符号整形Uint3540...4294967295

长整形Long368・2八64…2A64

无符号长整形Ulong3780…2T284

单精度浮点Float384-2A128...2A128

双精度浮点Double398-2T024…2T024

八位位串类型OcterString4可变OcterString

字符串类型String4可变一个或者多个Ascn组成一最长

64个字节，以'\0'结尾

4.2数据类型转换

模型属性的数据类型参照《设备模型属性规范》，采用《数据类型

表》中的类型；接口规范中的模型属性的数据类型全部采用string

类型传输；实际应用中需要《设备模型属性规范》数据类型与string

类型相互转换。

五、数据中心接口调用

数据中心调用分四步：模型注册、设备注册、GUID获取、数据/参

数的读写操作。对于APP（数据生成者）四步不可少，对于APP（消费者）

可缺少模型注册和设备注册。

数据中心综合考虑了配电、营销、物联网、边缘计算的业务，基本

能够满足电力所有业务的数据管理需要。

5.1接口概述

1版本信查询版本信息{app}/get/request/database/version

息查询

查询版本信息返回database/get/response/{app}/version

2模型管模型名称查询{app}/get/request/database/modelschema

理

模型名称查询返回database/get/response/{app}/modelschema

模型删除{app}/action/request/database/deletemodel

模型删除返回database/action/response/{app}/deletemodel

3模型交模型内容查询{app}/get/request/database/model

互

模型内容查询返回database/get/response/{app}/model

模型设置{app}/set/request/database/model

模型设置返回database/set/response/{app}/model

4设备/应设备GUID查询app}/get/request/database/guid

用注册

设备GUID查询返回database/get/response/{app}/guid

设备查询{app}/get/request/database/register

设备查询返回database/get/response/{app}/register

设备注册{app}/set/request/database/register

设备注册返回database/set/response/{app}/register

5定值交定值查询{app}/get/request/database/parameter

互

定值查询返回database/get/response/{app}/parameter

定值设置{app}/set/request/database/parameter

定值设置返回database/set/response/{app}/parameter

定值删除{app}/action/request/database/deleteparameter

定值删除返回database/action/response/{app}/deleteparameter

6数据主数据•主动上报{app}/notify/event/database/{设备类型}/{设备标识}

动上报

数据主动上报返回database/notify/response/{app}/{设备类型}/{设备标识}

7数据变数据变化上报{app}/notify/spont/*/{设备类型}/{设备标识}

化上报

8应用订应用订阅接口{app}/get/request/database/subscribe

阅接口

应用订阅接口返回database/get/response/{app}/subscribe

9实时数实时数据查询{app}/get/request/database/realtime

据查询

实时数据查询返回database/get/response/{app}/realtime

10历史数实例数据查询{app}/get/request/database/history

据查询database/get/response/{app}/history

5.2接口基本时序

数据中心基本操作采用问答式时序，示意图如下:

APP数据中心

发送

'消息体、*数据中心处理一

处理结果

息体返

接收

基础交互时序示意图

5.3业务流程

1采集类微应用APP接口调用流程

采集微应用APP交互流程

数据中心采集微应用APP

保存模型调3接口注册模型

保存设备调4接口注册设备

彝...........

骤|生成GUID---------►调用4接*取GUID

保存数据——调用6/10接口写数据

保存事件——调用11接口写事件

2边缘计算类APP接口调用流程

边缘计算微应用APP交互流程

数据中心边缘计算微应用APP

保存模型一—调3接口注册模型

保存设备一—调4接口注册设备

步生成GUID——►调用4接口获取GUID

骤

查询数据一一调用9/10接口获取读取数据

保固数据一调用6/10接口写数据

保存事件一—调用11接口写事件

3业务类APP接口调用流程

业务类微应用APP交互流程

数据中心业务类微应用APP

步获取GUID-----►调用4接口获取GUID

骤

查询数据-----►调用9/10接口获取读取数据

六、MQTT接口规范

•注：消息体内的时标均为北京时间。

•注：未标注可选项的字段，都为必填项。

•注：JSON值为string类选，不能为空，若需要为空填写NULL,例

如："token"：“NULL”。设备/应用注册接口中的“desc”：""为设备

的描述可以为空，不用填写NULL。

1.版本信息查询接口

获取当前数据中心微应用的版本信息。

app发布/database订阅

主题{app}/get/request/database/version

说明

注：JSON值为string类选，不能为空，若需要为空填写NULL,例如：“token”：

“NULL”o

请求(

“token“：“123”,

“timestamp”：“2019-03-0ITOgBOQgZBO+OgOO”，

“body”:[]

)

database发布/app订阅

主题database/get/response/{app}/version

响应(

“token”：“123”，

“timestamp”：“2019-03-01T09:30:08.230+0800”,

“version":"v5.91”,

“Compatible":'1"//最低版本号

}

注版本号大小版本号，小数点前为大版本，小数点后为小版本；

其中Compatible兼容版本只体现大版本。

2.模型管理接口

可获取当前库中已有的全部模型名称，可删除指定名称的模型。

模型名称查询app发布/database订阅

主题{app}/get/request/database/modelschema

说明注：JSON值为string类选，不能为空，若需要为空填写NULL,例如：“token”：

“NULL”o

请求(

“token”:"123”,

,)

“timestamp”：“2019-03-01T09:30:08.230+08005

“body":口

)

模型名称查询结果返回database发布/app订阅

主题database/get/response/{app}/modelschema

响应(

“token”:"123”,

“timestamp”:"2019-03-0lT09:30:09.230+0800”，

“body”:

[

“ADC”，

“DI”，

]

}

指定模型删除app发布/database订阅

主题{app}/action/request/database/deletemodel

说明注：JSON值为string类选，不能为空，若需要为空填写NULL,例如：“token”：

“NULL”o

请求(

“token”:"123”,

“timestamp”:"2019-03-01T09:30:08.230+0800”,

“body”:

[

“ADC”，

“DI”，

]

}

模型删除结果返回database发布/app订阅

主题database/action/response/{app}/deletemodel

响应(

“token”：“234”，

“timestamp”：“2019-03-01T09:30:09.230+0800”,

“status”:"OK”/“FAILURE”

)

3.模型交互接口

微应用初始化时，应调用模型交互接口设置应用/设备的数据模型，同

一设备的实时数据与冻结数据需分别建立不同的模型，冻结数据的模

型名称后缀规定为_frozen,如MCCB与MCCB_frozen0

模型查询app发布/database订阅

主题{app}/get/request/database/model

说明注：JSON值为string类选，不能为空，若需要为空填写NULL,例如：“token”：

“NULL”o

请求(

“token”:"123”,

,)

“timestamp”:"2019-03-01T09:30:08.230+08005

“body”:

[

“ADC”，〃模型名称

“DI”，

]

)

模型查询结果返回database发布/app订阅

主题database/get/response/{app}/model

响应(

“token“：“123”,

“timestamp”:"2019-03-0lT09:30:09.230+0800'',

“body”:

[

(

“model”:“ADC”,

“body”:

[

(

"name":"PhV_phsA”,

“type”:“float”，

“unit”:“V”，

“deadzone”：“0.5”，

“ratio”:“1”，

“isReport”：“1”，

“userdefine”:〃最大256字节

｝，

(

“name”:"PhV_phsB”，

“type”:“float”，

“unit”:“V”，

“deadzone":"0.5'’,

“ratio"："1",

“isReport”:"1",

"userdeflne":""

),

]

｝，

｛

“model"：“DI”,

“body”：

[

(

“name”:"DIO1",

“type”：“bool”,

"unit":null,

“deadzone"：““，

“ratio”：“1”，

“isReport”：“1”，

“userdefine"：

｝，

]

｝，

]

)

模型设置app发布/database订阅

主题｛app｝/set/request/database/model

说明例如：正确表示“name”:"PhV_phsA”或“name”:“NULL”，错误表示：

“name。

请求(

“token”:“234”,

“timestamp”：“2019-03-011'09:30:09.230+0800”，

“model”:“MCCB”，

“body”:

[

{

"name":"PhV_phsA”,

“type”:“float”，

“unit”:“V”，

“deadzone”：“0.5”，

“ratio"："1",

“isReport”:"1",

“userdefine":

},

(

“name”：“PhV_phsB”，

“type”:“float”，

“unit”:“V”，

“deadzone”：“0.5”，

“ratio"："1",

“isReport”:"1",

“userdefine":

},

]

)

database发布/app订阅

主题database/set/response/{app}/model

响应(

“token“：“234”，

,,

“timestamp”:“2019-03-01T09:30:09.230+0800)

“status"："OK”/"FAILURE”

)

4.设备/应用注册接口

微应用初始化时应调用注册接口注册设备/应用的名称、地址码等信息,

不同设备应用“模型名称+唯一编码(GUID)”进行标识，同一设备的实

时数据和冻结数据应分别注册，如MCCB_1与MCCB_frozen_lo

设备取消注册后，对应的所有设备数据应当清除。

唯一编码查询app发布/database订阅

主题{app}/get/request/database/guid

说明1、正确表示“name”:“PhV_phsA"或"name":"NULL"，错误表示：

uname。

2、“desc”:此字段作为设备描述，可以为空，不用填写NULL。

请求(

“token”:“234”,

“timestamp”：“2019-03-011'09:30:09.230+0800”，

“body”:

[

(

“model”:“MCCB",

“port”："RS485-2”,〃可选(RS485-1、RS485-2、RS485-3、RS485-4、

PLC)

“addr”:“1”，

“desc”:""〃此处值可以为空

},

(

“model”：“APP”，

“port”:“RS485-1”，

“addr”：“2”，

“desc":'"，

},

]

)

唯一编码查询结果返回database发布/app订阅

主题database/get/response/{app}/guid

响应(

“token”:“234”，

,)

“timestamp”:"2019-03-01T09:30:09.230+08005

“body”:

[

(

“dev”:“MCCB_guid”，

“guid”:“guid”，

),

(

“dev”:“MCCB_guid”，

“guid”:"guid”，

｝，

]

)

注册关系查询app发布/database订阅

主题{app}/get/request/database/register

说明1、正确表示“name":"PhV_phsA"或"name":"NULL"，错误表示：

"name"：“”。

2、“desc”:“"，此字段作为设备描述,可以为空，不用填写NULL。

请求{

“token”:“123”,

u,,

“timestamp”:2019-03-01T09:30:08.230+08005

“body”:[]

)

注册关系查询结果返回database发布/app订阅

主题database/get/response/{app}/register

响应(

“token“：“234”，

“timestamp”：“2019-03-01T09:30:09.230+0800”，

“body”：

[

(

“model”:“MCCB”，

“port”:“RS485-2”,

“body”:

[

(

“dev”:“MCCB_guid",

“addr”:“1”，

"appname":"MCCB_collector”,

“desc”:“"，

“guid”：“guid”，

),

(

“dev”:"MCCB_guid”，

“addr”：“2”，

“appname":"MCCB_collector”,

“desc”:“"，

“guid”：“guid”，

｝,

]

｝，

(

“model"：“RCD”，

“port”:“RS485-1”，

“body”：

[

(

“dev”:“RCDguid”，

“addr”:"010000000001”,

“appname":"RCD_coHector”,

“desc”:“'，

“guid”:“guid”，

),

]

｝，

]

)

设备/APP注册app发布/database订阅

主题{app}/set/request/database/register

说明1、正确表示“name”:“PhV_phsA"或"name":"NULL"，错误表示：

uname。

2、“desc”:"”,此字段作为设备描述，可以为空，不用填写NULL。

请求(

“token”:“234”，

“timestamp”:“2019-03-0lT09:30:09.230+0800”,

“body”:

[

(

“model”:“MCCB",

“port”:"RS485-2”,

“addr”:“1”，

“desc”:

},

(

“model”:“FaultAnalysis”,〃高级APP名称(未实体设备)

“port":

“addr”:“”，

“desc"：

},

{

“model”:“RCD”，

“port”:"RS485-1”,

“addr”：“010000000001”，

“desc”:““

},

]

)

注册结果返回database发布/app订阅

主题database/set/response/{app}/register

响应(

“token”:“234”，

“timestamp”:"2019-03-01T09:30:09.230+0800”，

“status":"OK”/"FAILURE”

}

设备/APP取消注册app发布/database订阅

主题{app}/action/request/database/unregister

说明1、正确表示“name”:“PhV_phsA”或"name”:"NULL”，错误表示：

"name":。

2、“desc”:“"，此字段作为设备描述，可以为空，不用填写NULL。

请求{

“token”:"234”,

“timestamp":"Oig-fn-OlTOWOpg3O+OgOO”，

“body”:

[

{

“model”:“MCCB”，

“port”:“RS485-1”,

“addr”：“1”，

“desc"：

},

]

)

取消注册结果返回database发布/app订阅

主题database/action/response/{app}/unregister

响应(

“token”:“234”，

“timestamp”:“2019-03-0lT09:30:09.230+0800”，

“status”:"OK”/“FAILURE"

}

5.定值交互接口

采集类微应用初始化时可调用定值交互接口设置/获取程序运行需要

的定值参数。

定值查询app发布/database订阅

主题{app}/get/request/database/parameter

说明正确表示"name":"PhV_phsA"或"name":"NULL”,错误表示："name”:

a，，

o

请求(

消息“token”:“123”，

体,)

“timestamp”：“2019-03-01T09:30:08.230+08005

“body”:

[

(

“dev”:“MCCB_guid”，

“totalcall'':"0",〃是否查询全部数据

“body”:[

“span",〃定值名称

“ratio”

]

)，(

“dev'':"MCCB_guid”，

“totalcall'':"1",〃是否查询全部数据

“body”:口

}，

]

)

定值查询结果返回database发布/app订阅

主题database/get/response/{app}/parameter

应

响

息(

涌

体“token”:"123”,

,)

“timestamp”：“2019-03-01T09:30:09.230+08005

“body”:[

{

“dev":''MCCB_guid”,

“body”:[

{“name”:“span",''va『:"5"},

{panme”:"span",''val”:”5"},

]

}，{

“dev":''MCCB_guid”，

“body”:[

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定值设置app发布/database订阅

主题{app}/set/request/database/parameter

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“dev”:“MCCB_guid”，

“body”:[

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},

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}

定值设置返回结果database发布/app订阅

主题database/set/response/{app}/parameter

响应(

消息“token”:“234”，

体,)

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