CN100485565C - 一种分布式数字集控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种分布式数字集控系统，该系统包括有一集中监控中心主站系统，至少一个通过网络与所述集中监控中心主站系统监控相连并受其监控的远程受控子站系统或远程分控中心分站系统；其中，每个远程分控中心分站系统或远程受控子站系统都具有各自的一级自动化应用服务器装置，该一级自动化应用服务器装置采集或/和保存有相应的远程受控子站系统或远程分控中心分站系统的实时信息和/或历史信息；而所述的集中监控中心主站系统则具有历史数据库服务器，该历史数据库服务器备份保存有各个远程分控中心分站系统或远程受控子站系统的一级自动化应用服务器中的历史信息。与现有技术相比，本发明能有效降低集控中心计算机信息处理压力，同时当某个远程受控子站系统出现故障后该远程受控子站系统的历史数据信息能通过与其连接的上级集控中心主站系统保存的历史数据信息及时得到恢复。
Description
技术领域
本发明涉及一种集控系统，特别是涉及一种分布式数字集控系统。
背景技术
目前，随着工业自动化系统涵盖的地域范围及各层站点数量越来越大，自动化装置的高度智能化，无人值守站端系统的快速发展，需要远程监控或维护的设备对象越来越多。特别是现代化企业管理中，为了提高企业生产效率、确保企业生产过程安全可靠，提高企业管理水平，构建生产过程及其重要辅助系统的集中监控管理中心/系统(简称集控中心)，是现代企业提高和不可或缺的重要和有效手段。
传统的分层集中监控系统中，受监控的所有子站点的数据信息都是直接发送到集控中心系统中进行集中监控处理的，管理者和维护者通常在集控中心对受监控的所有子站点进行统一管理、调配、维护和监控。随着高速TCP/IP网络的普及使用，大部分的远程受控子站系统都是通过TCP/IP网络与集控中心系统进行数据连接，由于传输通道信息传输能力大大提高，并且受控子站系统的数量不断扩容、数据不断更新，集控中心接收到的数据信息越来多，系统联调工作量越来越大，这就对集控中心系统的主服务器计算机的处理能力提出了更高的要求，虽然随着科技的发展，专业服务器计算机的处理能力在不断增强，但是相对受控子站系统的增长扩容带来的数据分析处理存储压力来说，集控中心系统的主服务器计算机系统的处理能力还是明显不足的，并且日渐明显，常常影响到系统的稳定运行，甚至在非常严重的时候，当集控中心主站系统的主服务器系统出现故障，整个系统将会停止运行，这将会给企业管理和系统运行带来非常严重和危险的后果。虽然为了防止这种非常不利情况的发生，人们想到了为集控中心主站系统的主服务器计算机设置冗余系统，即设置一套配置相同的备用的主服务器计算机，两台主服务器系统轮流工作，在一台出现故障时启动另一台备用机，这样做虽然可以相对降低风险，但是最根本的问题——监控信息的快速膨胀与集中监控系统计算机处理能力相对不足的矛盾还是没有解决。
当远程受控子站系统的数量庞大的时候，一般会建立多个远程分控中心分站系统，一个远程分控中心分站系统负责监控一定数量的远程受控子站系统，然后集控中心主站系统只负责监控这些远程分控中心分站系统，这样分多层监控机制可以相对降低集中监控系统的数据处理压力，但还是存在一个问题，就是分控中心分站系统一般缺乏必要的就地维护监控手段，对于远程受控子站系统的监控点离监控中心相对较远的区域，系统就地运行维护工作很不方便，并且，对于众多的分控中心分站系统，由于缺乏必要的远程诊断手段和自动化系统运行维护专业人员的不足，依据传统的故障发生->值班员报告->厂商参与或指导现场诊断->问题处理的故障处理模式，常常使故障不能即时处理而影响正常的生产作业。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种有效降低集控中心计算机信息处理压力，同时当某个远程受控子站系统出现故障后该远程受控子站系统的数据信息能及时恢复的分布式数字集控系统。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该分布式数字集控系统，其特征在于包括有一集中监控中心主站系统，至少一个通过网络与所述集中监控中心主站系统监控相连并受其监控的远程受控子站系统或远程分控中心分站系统；其中，每个远程分控中心分站系统或远程受控子站系统都具有各自的一级自动化应用服务器装置，该一级自动化应用服务器装置采集或/和保存有相应的远程受控子站系统或远程分控中心分站系统的实时信息和/或历史信息；而所述的集中监控中心主站系统则具有历史数据库服务器，该历史数据库服务器备份保存有各个远程分控中心分站系统或远程受控子站系统的一级自动化应用服务器中的历史信息。上述一级自动化应用服务器装置包括有：一对自动化应用服务器装置与外部设备之间通讯信息进行发送或接收的数据收发模块；一存放有实时信息的实时数据库；一存放有历次实时信息的历史数据库；一人机界面服务模块，该人机界面服务模块与所述的实时数据库和历史数据库相连接；一对自动化应用服务器装置与外部设备之间通讯信息进行监听和故障分析的报文监听及在线分析模块，该报文监听及在线分析模块与所述的数据收发模块相连接。这样，远程受控子站系统或远程分控中心分站系统通过一对一配对的与自身连接的一级自动化应用服务器装置实现信息自治和故障分析，而对于集中监控中心主站系统来说，只需要其备份保存各个远程分控中心分站系统或远程受控子站系统的一级自动化应用服务器中的历史信息即可，不需要对大量的一级自动化应用服务器装置采集或/和保存有相应的远程受控子站系统或远程分控中心分站系统的实时信息和/或历史信息进行分析处理，有效降低了集控中心计算机信息处理压力；并且，当某一个一级自动化应用服务器装置出现故障后，其上级的集中监控中心主站系统能够通过网络将其备份保存的该一级自动化应用服务器装置的历史信息反馈给该一级自动化应用服务器装置，使得该一级自动化应用服务器装置能够在故障修复后立即恢复其保存的历史数据信息。
为了实现分层管理机制，即当远程受控子站系统的数量庞大时，为了缓解集中监控中心主站系统的监控压力，上述远程分控中心分站系统也通过网络连接有至少一个远程受控子站系统，各远程受控子站系统也具有各自的二级自动化应用服务器装置，该二级自动化应用服务器装置采集并保存有相应的远程受控子站系统的实时信息和历史信息，而远程分控中心分站系统的一级自动化应用服务器装置则保存有与其相连的所有远程受控子站系统的历史信息。
为了实现上述二级自动化应用服务器装置的信息自治和故障分析，上述二级自动化应用服务器装置包括有：一对自动化应用服务器装置与外部设备之间通讯信息进行发送或接收的数据收发模块；一存放有实时信息的实时数据库；一存放有历次实时信息的历史数据库；一人机界面服务模块，该人机界面服务模块与所述的实时数据库和历史数据库相连接；一对自动化应用服务器装置与外部设备之间通讯信息进行监听和故障分析的报文监听及在线分析模块，该报文监听及在线分析模块与所述的数据收发模块相连接。这样，一级自动化应用服务器装置或二级自动化应用服务器装置首先将其连接的远程分控中心分站系统或远程受控子站系统的数据信息进行分析诊断，然后将分析诊断后的结果发送给集控中心主站系统供其查阅和管理；并且人机界面服务模块能给集控中心主站系统的管理者和维护者提供友好的人机操作界面的接口，方便管理。
进一步改进，上述一级或二级自动化应用服务器装置根据实时数据库信息进行就地故障分析和诊断，并为每条告警信息设置至少两个告警级别和告警确认机制，同时将分析后的故障信息发送给与之相连的集中监控中心主站系统或远程分控中心分站系统。
为了实现告警机制的完善并使告警信息得到及时处理，上述告警级别设置为五级，不同告警级别的告警确认机制执行如下步骤：
步骤一：发生五级告警信息时，所述的一级或二级自动化应用服务器装置发送告警短信给值班员，如果值班员在规定时间内经过一定次数重发后均未收到确认，所述的第一自动化应用服务器装置发送短信给维护工程师发送告警信息，并等待确认；
步骤二：如在规定时间内经过一定次数重发后均未收到维护工程师的确认，则告警信息设置为四级告警信息，并向主任工程师发送告警信息，并等待确认；
步骤三：如在规定时间内经过一定次数重发后均未收到主任工程师的确认，则告警信息设置为三级告警信息，并向维护主任发送告警信息，并等待确认；
步骤四：如在规定时间内经过一定次数重发后均未收到维护主任的确认，则告警信息设置为二级告警信息，并向维护经理发送告警信息，并等待确认；
步骤五：如在规定时间内经过一定次数重发后均未收到维护经理的确认，则告警信息设置为一级告警信息，并向维护经理的上级发送告警信息，直至收到告警确认。
当维护技术人员出差在外，不在集中监控中心时，为了同样能够使该维护技术人员能够实现远程维护，上述分布式数字集控系统还可以包括有一通过网络与所述的集中监控中心主站系统相连的远程监控端，该远程监控端通过获取所述集中监控中心主站系统提供的实时信息，从而实时获取需要访问的远程分控中心分站系统或远程受控子站系统的实时信息。这样，出差在外的维护技术人员只需要在远程监控端通过网络就可以访问集中监控中心主站系统，实现远程访问管理或维护。
当然，为了保证信息安全，所述的集中监控中心主站系统还包括有授权验证模块，用来验证所述远程监控端的连接请求，只有远程监控端的连接请求通过了系统的验证，才允许该远程监控端访问相关信息。
与现有技术相比，本发明的优点在于：通过给每个远程受控子站系统或远程分控中心分站系统设置一对一配对的一级或二级自动化应用服务器装置，每个远程受控子站系统或远程分控中心分站系统的监控信息即实时数据信息或历史数据信息在对应的自动化应用服务器装置进行保存和分析处理，并且对故障信息实施不同级别的告警机制，能有效降低集控中心计算机信息处理压力，同时当某个远程受控子站系统出现故障后该远程受控子站系统的历史数据信息能通过与其连接的上级集控中心主站系统保存的历史数据信息及时得到恢复。
附图说明
图1为本发明实施例一的系统结构示意图；
图2为本发明实施例二的系统结构示意图；
图3为本发明实施例中一级或二级自动化应用服务器装置的模块结构框图；
图4为本发明实时例中分级告警机制的管理流程图；
图5为本发明实施例三的系统结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
本发明提供一种分布式数字集控系统，图1是实施例一的结构示意图，其主要包括集中监控中心主站系统，受集中监控中心主站系统远程监控的安装在远程受控子站系统1到n或分控中心系统X，及连接集中监控中心主站系统和远程子站系统或分控中心系统的企业专线网络或公共网络。集中监控中心主站系统主要是由至少四个逻辑服务器即网络接入访问服务器、人机界面服务器，历史数据库服务器，报表服务器和至少四个工作站即浏览工作站、操作员工作站、系统管理工作站、大屏/模拟盘管理工作站组成；远程受控子站系统或分控中心系统分别通过系统内配置的一级自动化应用服务器装置与外界连接；而连接集中监控中心主站系统和远程子站系统或分控中心系统的企业专线网络或公共网络包括通过卫星构建的专线网络、基于宽带电力载波的通讯网络、支持GPRS、CDMA、ADSL等多种公共网络(Internet)，还支持通过GPRS、CDMA、ADSL等多种公共网络构建的虚拟专用网。上述一级自动化应用服务器装置采集或/和保存有相应的远程受控子站系统或远程分控中心分站系统的实时信息和/或历史信息；而集中监控中心主站系统的历史数据库服务器通过网络同步复制并备份保存有各个远程分控中心分站系统或远程受控子站系统的一级自动化应用服务器中的历史信息。
图2为本发明的第二个实施例，与实施例一不同的是远程分控中心分站系统X也通过网络连接有多个远程受控子站系统X1到Xn，各远程受控子站系统也具有各自的二级自动化应用服务器装置，该二级自动化应用服务器装置采集并保存有相应的远程受控子站系统的实时信息和历史信息，该二级自动化应用服务器装置的实时信息和历史信息又通过同步复制给远程分控中心分站系统的一级自动化应用服务器。
分布式数字集控系统将整个自动化系统按监控区域分布或管理分工需要，分散集中为若干个远程受控子站，如对于电力变电所/配电室的集中监控，每个变电所/配电室，就是一个受控子站，而对于生产过程管理，一条生产线或某段工序，可定义为一个受控子站。在每个受控子站站点安装一级或二级自动化应用服务器装置，进行本地的实时数据采集，以适合的方式提供就地监控和维护所需的人机界面，并实施相关受控子站站点的实时数据和历史数据存储。各受控子站站点通过企业专线网络或公共网络，采用特定的同步和合并技术汇总到集中监控中心主站系统的人机界面服务器和历史数据库服务器，从而构成完整的集中监控系统。
图3为一级或二级自动化应用服务器装置的模块结构框图；该装置包括有至少一个与其受控站点智能设备相连接的自动化通讯接口，自动化通讯接口可以为串口也可以为网口，至少一个与外网相连接的网络端口；一对自动化应用服务器装置与外部设备之间通讯数据进行发送或接收的数据收发模块；一存放实时配置信息的实时数据库；一存放有所述智能设备的历次实时配置信息的历史数据库；一人机界面服务模块，该人机界面服务模块与所述的实时数据库和历史数据库相连接；一对自动化应用服务器装置与外部设备之间通讯数据进行监听和故障分析的报文监听与在线分析模块，该报文监听与在线分析模块与所述的数据收发模块相连接。
上述一级或二级自动化应用服务器装置的报文监听与在线分析模块提供具备以下特性的告警分层分级管理机制：树状告警组定义，根据告警点之间的逻辑或功能或管理需要，提供任意层次的树状告警组定义；对每个告警组，可设置总告警和告警确认点，方便人机界面的信息分层和告警确认工作；对每个告警组，还可设置关联短信通知用户群，在告警组或其子告警组的信息点发生告警时，一级或二级自动化通讯应用器可通过短信的方式通知值班或责任人，并抄送给相关人员；对于单条告警，可设置不同的告警级别，对于重要的告警级别，可设置强制告警确认机制，一旦告警发生，一级或二级自动化应用服务器装置将等待责任人员短信确认，在规定的时间内经过一定次数的重发后均未收到确认，一级或二级自动化应用服务器装置将向责任人员的上级发送告警信息，并等待确认，一直到等到告警确认为止，从而确保重要告警信息的及时、无遗漏按优先级处理。
本实施例中，对于单条告警，设置有五级告警确认机制，当发生五级告警信息时，所述的一级或二级自动化应用服务器装置发送告警短信给值班员，如果值班员在规定时间内经过一定次数重发后均未收到确认，所述的一级或二级自动化应用服务器装置发送短信给维护工程师发送告警信息，并等待确认；如在规定时间内经过一定次数重发后均未收到维护工程师的确认，则告警信息设置为四级告警信息，并向主任工程师发送告警信息，并等待确认；如在规定时间内经过一定次数重发后均未收到主任工程师的确认，则告警信息设置为三级告警信息，并向维护主任发送告警信息，并等待确认；如在规定时间内经过一定次数重发后均未收到维护主任的确认，则告警信息设置为二级告警信息，并向维护经理发送告警信息，并等待确认；如在规定时间内经过一定次数重发后均未收到维护经理的确认，则告警信息设置为一级告警信息，并向维护经理的上级发送告警信息，直至收到告警确认，详见图4所示。
当维护技术人员出差在外，不在集中监控中心时，为了同样能够使该维护技术人员能够实现远程维护，上述分布式数字集控系统还可以包括有一通过网络与所述的集中监控中心主站系统相连的远程监控端即操作员工作站，这是本发明的第三个实施例，详见图5所示。该远程监控端通过获取所述集中监控中心主站系统提供的实时信息，从而实时获取需要访问的远程分控中心分站系统或远程受控子站系统的实时信息。这样，远程浏览客户端通过访问集控中心系统的人机界面服务器提供的Web服务功能，获取需要信息的站点的HMI配置信息，并启动随页面发布的，分布式数字集控系统的HMI客户端工具，建立与受控子站站点自动化应用服务器的实时通讯连接，如果需要，在建立连接前可进行授权验证，获取实时数据信息，由分布式数字集控系统的HMI客户端工具在客户端本地动态刷新画面，达到远程监视的目的。
Claims (6)
1、一种分布式数字集控系统，其特征在于包括有一集中监控中心主站系统，至少一个通过网络与所述集中监控中心主站系统监控相连并受其监控的远程受控子站系统或远程分控中心分站系统；其中，每个远程分控中心分站系统或远程受控子站系统都具有各自的一级自动化应用服务器装置，该一级自动化应用服务器装置采集或/和保存有相应的远程受控子站系统或远程分控中心分站系统的实时信息和/或历史信息；而所述的集中监控中心主站系统则具有历史数据库服务器，该历史数据库服务器备份保存有各个远程分控中心分站系统或远程受控子站系统的一级自动化应用服务器中的历史信息，所述一级自动化应用服务器装置包括有：
一对自动化应用服务器装置与外部设备之间通讯信息进行发送或接收的数据收发模块；
一存放有实时信息的实时数据库，与所述数据收发模块相连；
一存放有历次实时信息的历史数据库，与所述数据收发模块相连；
一人机界面服务模块，该人机界面服务模块与所述的实时数据库和历史数据库相连接；
一对自动化应用服务器装置与外部设备之间通讯信息进行监听和故障分析的报文监听及在线分析模块，该报文监听及在线分析模块与所述的数据收发模块相连接，该报文监听及在线分析模块根据实时数据库信息进行就地故障分析和诊断，并为每条告警信息设置至少两个告警级别和告警确认机制，同时将分析后的故障信息发送给与之相连的集中监控中心主站系统。
2、根据权利要求1所述的分布式数字集控系统，其特征在于远程分控中心分站系统也通过网络连接有至少一个远程受控子站系统，各远程受控子站系统也具有各自的二级自动化应用服务器装置，该二级自动化应用服务器装置采集并保存有相应的远程受控子站系统的实时信息和历史信息，而远程分控中心分站系统的一级自动化应用服务器则保存有与其相连的所有远程受控子站系统的历史信息。
3、根据权利要求2所述的分布式数字集控系统，其特征在于：所述的二级自动化应用服务器装置包括有：
一对自动化应用服务器装置与外部设备之间通讯信息进行发送或接收的数据收发模块；
一存放有实时信息的实时数据库，与所述数据收发模块相连；
一存放有历次实时信息的历史数据库，与所述数据收发模块相连；
一人机界面服务模块，该人机界面服务模块与所述的实时数据库和历史数据库相连接；
一对自动化应用服务器装置与外部设备之间通讯信息进行监听和故障分析的报文监听及在线分析模块，该报文监听及在线分析模块与所述的数据收发模块相连接，该报文监听及在线分析模块根据实时数据库信息进行就地故障分析和诊断，并为每条告警信息设置至少两个告警级别和告警确认机制，同时将分析后的故障信息发送给与之相连的远程分控中心分站系统。
4、根据权利要求1或3所述的分布式数字集控系统，其特征在于：所述的告警级别设置为五级，不同告警级别的告警确认机制执行如下步骤：
步骤一：发生五级告警信息时，所述的一级或二级自动化应用服务器装置发送告警短信给值班员，如果值班员在规定时间内经过一定次数重发后均未收到确认，所述的一级或二级自动化应用服务器装置发送短信给维护工程师发送告警信息，并等待确认；
步骤二：如在规定时间内经过一定次数重发后均未收到维护工程师的确认，则告警信息设置为四级告警信息，并向主任工程师发送告警信息，并等待确认；
步骤三：如在规定时间内经过一定次数重发后均未收到主任工程师的确认，则告警信息设置为三级告警信息，并向维护主任发送告警信息，并等待确认；
步骤四：如在规定时间内经过一定次数重发后均未收到维护主任的确认，则告警信息设置为二级告警信息，并向维护经理发送告警信息，并等待确认；
步骤五：如在规定时间内经过一定次数重发后均未收到维护经理的确认，则告警信息设置为一级告警信息，并向维护经理的上级发送告警信息，直至收到告警确认。
5、根据权利要求1或2所述的分布式数字集控系统，其特征在于：还包括有一通过网络与所述的集中监控中心主站系统相连的远程监控端，该远程监控端通过获取所述集中监控中心主站系统提供的实时信息，从而实时获取需要访问的远程分控中心分站系统或远程受控子站系统的实时信息。
6、根据权利要求5所述的分布式数字集控系统，其特征在于：所述的集中监控中心主站系统还包括有授权验证模块，用来验证所述远程监控端的连接请求。
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| 基于分布式数据库系统的监控系统的开发模型及其实现. 许建中，戚飞虎.计算机工程与应用. 2003 |
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