CN101498919B

CN101498919B - 一种便于规约扩展的采集系统的前置冗余架构及方法

Info

Publication number: CN101498919B
Application number: CN2008100071425A
Authority: CN
Inventors: 尚晋钢; 郭乐深; 张乃靖; 史乃彪; 邵英浩
Original assignee: BEIJING CITY UNIVERSITY
Current assignee: BEIJING CITY UNIVERSITY
Priority date: 2008-02-02
Filing date: 2008-02-02
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2028-02-02
Also published as: CN101498919A

Abstract

本发明公开一种便于规约扩展的采集系统的前置冗余架构，用于控制系统中进行数据采集的前置机的冗余功能实现。它包括主机管理模块、前置管理模块、状态管理模块。本发明还公开一种数据采集系统的前置冗余架构实现的方法。采用本发明的技术方案形成的数据采集系统的前置冗余架构可以使数据采集系统在增加新的不同类别的采集设备时，具有良好的扩展性。系统的结构清晰，可以有效的实现主备用双前置机切换，新增采集规约时，可以独立开发，不影响前置架构中其他的模块、其他采集规约的功能，不影响数据采集系统地正常使用。

Description

一种便于规约扩展的采集系统的前置冗余架构及方法

技术领域

本发明涉及计算机控制领域中的数据采集监控系统，尤其涉及一种便于规约扩展的采集系统的前置冗余架构及方法。

背景技术

在数据采集监控系统中，一般数据采集功能均由前置机实现，出于前置计算机稳定性等其他考虑，经常采用主备用双前置进行采集功能的保障。主备用双前置机的工作方式的好处在于：主前置机因为某种原因需要停止工作，或者出现故障的情况下，备前置机可以自动升级为主前置机完成系统中数据采集等功能。

现有的主备用双前置冗余架构在实现上一般采用两种方式：

综合型：基本情况是前置中各个数据采集程序将读取的信息放入到统一数据结构中，如数据表，公共队列等等，然后再进行信息上传。采用这种方式的控制系统的内部数据结构复杂，因统一数据结构要考虑各种不同规约信息的存储，对不同规约的适应差。新增一种数据结构和传输信息，就有可能会引起上传信息结构的改变。从而导致系统扩展性差。

DCOM型：基本情况是各个扫描程序直接通过DCOM形式的函数调用，将数据上传，这种情况扫由于没有了统一数据结构，信息环节减少，系统内部的复杂性降低。但是依然没有解决扩展性的问题。特别是当一些信息由于信息不全在前置端无法解释，如保护信息等。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种便于规约扩展的采集系统的前置冗余架构。

本发明进一步所要解决的技术问题是：提供一种便于规约扩展的采集系统的前置冗余架构方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种便于规约扩展的采集系统的前置冗余架构，包括主机管理模块、前置管理模块、状态管理模块。

主机管理模块：

启动实时采集系统端的接入服务进程；主动告知主前置；与主前置机上的前置管理模块进程通信；完成对定时、设备、通道、前置状态等管理。

前置管理模块：

提供前置的冗余状态；若被主机管理模块指定为主前置，则立即启动规约扫描框架进程；若被指定为备前置，则立即停止各规约扫描框架进程；监控规约扫描框架进程；接受来自主机管理模块(或前置状态接口模块)的“指定为主前置”的命令，主备前置机都跟主机管理模块通信；向主机管理模块报告前置的状态。

主机管理模块、前置管理模块的状态管理数据结构如下：

typedef struct{

char s_szName[30]； //机器名

int s_nSta； //状态

}NODE_STA；

typedef struct{

NODE_STA s_sMaster1； //主机1的状态信息

NODE_STA s_sMaster2； //主机2的状态信息

NODE_STA s_sQz1； //前置1的状态信息

NODE_STA s_sQz2； //前置2的状态信息

int s_nAllSysSta； //整个系统状态

int s_nSysCfgType； //系统节点配置类型

}SYS_STATUS；

状态管理模块：

提供前置机状态获取的调用接口，其他模块通过调用这些接口，获取本前置的当前状态；

显示前置机当前的冗余状态，提供进行状态切换的工具；

对数据采集的设备状态进行管理，设备状态包括设备初始状态、设备当前状态；

对数据采集通道状态的管理，通道状态包括信道编号、原始主通道名、原始备通道名、原始主通道初始状态、原始备通道初始状态、原始主通道当前地位、原始备通道当前地位、原始主通道当前运行状态、原始备通道当前运行状态、原始主通道误码率、原始备通道误码率。

状态管理模块使用的数据结构如下：

//设备结构定义

typedef struct{

BYTE bDevInit； //初始状态

BYTE bDevSta； //本设备的状态

}DEVINFO；

//通道结构定义

typedef struct{

BYTE bComInit； //初始状态

BYTE bComSta； //本通道的状态

BYTE bComLev； //本通道的地位

float fComErr； //本通道的误码率

BYTE bManSet； //本通道手工设置为主1

}COMINFO；

//信道结构定义

typedef struct{

int nChnNum； //本信道编号

int nCom； //本信道支持的通道数

char szCom[MAXCOM][30]； //各个通道的名称

COMINFO Com[MAXCOM]； //各个通道的定义结构

int nDev； //本通道支持的设备数

char szDev[MAXDEV][30]； //各个设备的名称

DEVINFO Dev[MAXDEV]； //各个设备的定义结构

}CHANNELINFO；

//规约协议结构定义

typedef struct{

int nChn； //本规约支持的信道数

char szChn[MAXCHN][30]； //各个信道的名称

CHANNELINFO Chn[MAXCHN]； //各个信道的定义结构

int nSta[MAXCHN]； //各个信道的状态(手工、自动判优)

}PROTOCALINFO；

//前置系统配置结构

typedef struct{

char szMasterQz[30]； //主前置

char szSlaveQz[30]； //备前置

int nPro； //支持规约个数

char szPro[MAXPRO][30]； //各个规约的名称

PROTOCALINFO Gy[MAXPRO]； //各个规约的结构

}QZSYSINFO；

本发明还公开一种便于规约扩展的采集系统的前置冗余架构的实现方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1、建立主机管理模块进行主备采集系统端控制管理。

主机管理模块控制方法：

主采集系统	备采集系统
		启动接入服务程序	启动接入服务程序
设置主前置	寻找主前置

2、建立前置管理模块进行主备前置机端的控制管理。

主备前置机的确认方法：

成为主前置的方式：	成为备前置的方式：
		1、接受主机管理模块告知称为主前置机	1、接受主前置机的告知成为备前置机

2、通过状态显示转换模块手工设置为主前置机
		3、备前置切机为主前置

主备前置机的控制管理方法：

主前置机	备前置
		1、响应主、备数据采集系统的告知	1、响应主前置的告知，置本机为备前置
2、启动协议扫描程序	2、回答本机信息给主前置
		3、记录主、备数据采集系统的信息	3、同步前置数据表
4、寻找备前置的信息	4、停止所有协议扫描程序
		5、根据各个节点的信息判断系统状态
6、判断本前置是否可以下发控制
		7、响应主备数据采集系统的其他功能
8、同步备前置的数据表
		9、两个前置之间的功能
10、双主前置时的解决方案
		11、切机处理

3、建立状态管理模块进行主备前置机冗余状态管理、采集设备、采集通道状态管理。

主备前置冗余状态错误处理方法：

双主前置出现的解决方法：	1、网络断时无法解决处理。2、网络正常时，两个前置相互发现对方也是主前置，两个前置的前置名进行字符串比较，前置名小的成为主机。
		切机处理：	1、单前置或另一个前置关机时不
	进行切机。2、切机动作只能在主前置上进行，本主前置先进入切机状态，停止扫描框架程序，告知对方前置成为主前置，告知成功本机变为备前置。
		下控操作处理：	无主实时采集系统时不支持下控操作。

采集设备状态包括：

设备的初始状态
	设备的当前状态

采集通道状态包括：

主通道的初始化状态
	主通道的当前运行状态
主通道的误码率
	备通道的初始化状态
备通道的当前运行状态
	备通道的误码率

本发明的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1是本发明一种便于规约扩展的采集系统的架构图。

图2是本发明前置冗余架构图。

图3是本发明规约扩展说明图。

图4是一种便于规约扩展的采集系统的前置冗余架构处理流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细描述。需要注意的是，根据本发明的便于规约扩展的采集系统的前置冗余架构的实施方式仅仅作为例子，但本发明不限于该具体实施方式。

请参阅图1，本发明的一种便于规约扩展的采集系统的前置冗余架构图，主要包括主机系统、冗余前置(双机)、信道、设备。其中主机系统上运行有主机管理模块，用于启动实时采集系统端的接入服务进程，进行主动设置主前置操作，与主前置机上的前置管理模块进程通信，实现前置状态冗余管理。冗余前置(双机)进行设备、通道的状态管理，同时实现前置机的冗余功能，启动数据采集程序进行现场数据采集。信道为前置机与数据采集设备进行数据采集通信的通道，分为主通道、备通道。设备为数据采集设备，可以将现场的数据采集到设备中，然后通过信道与采集规约进行数据交互，发送数据给前置上的数据采集程序。

请参阅图2，本发明的前置冗余架构图，

其中在实时采集系统一侧的主机管理模块。功能如下：

1、根据本机的状态，对主机侧的规约接入程序进行控制。如停止或建立连接。

2、与前置侧的前置管理模块进行传递一些信息。如对时命令、状态通知等。

3、搜集本机的各个规约接入程序的运行状态。

在前置机一侧的前置管理模块的功能如下：

1、提供前置冗余状态。

2、响应实时采集系统的告知命令，设置本前置的前置状态。

3、响应主实时采集系统的对时命令。

主前置管理模块特殊功能：

启动本机作为主前置时启动的任务，停止本机作为主前置时应停止的任务。

获取另一前置的的状态，判定整个系统的运行状态。

根据主备选择的策略，在前置系统状态不正常时，进行前置主、备状态的设置。

响应切机请求，将本机状态切换为备前置，通知另一个前置成为主前置。

备前置管理模块特殊功能：

启动本机作为备前置时启动的任务，停止本机作为备前置时应停止的任务。

响应主前置的状态请求，提供本前置的状态给主前置。

在前置侧，状态管理模块的功能如下：

1、显示本前置当前所处的状态，提供状态切换功能

2、调用“扫描”提供的通道、设备状态接口获取设备状态、通道状态。

3、响应本机其他任务对前置状态的请求，回答当前前置状态。

主前置状态管理模块特殊功能：

调用“扫描”提供的接口获取设备状态、通道状态。发送给主、备实时采集系统，同时也发送给备前置。

备前置状态管理模块特殊功能：

接收主前置发送来的设备状态、通道状态，在前置状态由备前置变化为主前置时，按照从主前置接收到的设备状态、通道状态信息，通过调用“扫描”提供的接口，设置设备的状态、通道的状态，进行前置的设备状态信息、通道状态信息同步。保证主前置上进行的对设备的设置操作，在切机后也保持，保证系统的一致性。

冗余管理逻辑如下：

1、前置初始启动都为“空状态”

2、前置管理模块接收到主机管理模块的“主前置告知”，成为主前置。

3、前置管理模块接收到主前置机管理模块的“备前置告知”，成为备前置。

4、手工前置状态切换时只有是空前置状态才可以把状态切换为主前置状态；主前置状态切换为备前置。

5、出现两个主前置的容错，前置名进行字符串比较，前置名小的前置成为主前置。

切换过程：

主实时采集系统与前置系统建立连接过程：

备实时采集系统与前置系统建立连接过程：

前置主机切换过程：

本发明的规约扩展方便体现在，每新增一个新的采集设备的扫描规约，均可以独立进行开发，而不影响前置冗余架构中的其他模块的功能。

系统的结构清晰，要新增加一个扫描规约，需开发两个运行程序。一个在前置端运行，既扫描程序，对采集设备进行数据规约扫描采集，一个在实时采集系统机上运行，既接口程序，接受扫描程序提供采集数据供系统处理使用。

接口程序也可以运行在系统的任何接点上。这样可以通过接口程序搜集主机上的数据库信息，例如保护的解释定义等，结合采集信息与保护的解释定义可以构成完整的保护解释信息。例如对保护信息的解释说明等等。还可以将解释完成的各种信息存入到各种数据的源中。例如将保护的解释信息写入到关系数据库中。

扫描程序和接口程序之间的信息交换的种类和方式有较大的自由性，这也充分体现了扩展性。

请参阅图4，一种便于规约扩展的采集系统的前置冗余架构处理流程图，以下详述其工作流程：

首先运行在主备实时采集系统机上的主机管理模块获取本机的主备状态，如果根据获取的主备状态判断本机为主机则进行以下操作：启动接入服务程序，用于同主前置机上的协议扫描程序通信，获取主前置机获取的采集数据，然后进行主前置机的设置，设置方式为如果前置冗余架构中存在主前置机则保持其为主前置，否则设置发现的第一个空前置机为主前置。如果根据获取的主备状态判断本机为备机则进行以下操作：启动接入服务程序，用于从主前置机获取采集的数据，然后进行主前置机的查找，同前置冗余架构中的前置机上的前置管理模块通信，请求其状态信息。

运行在主备前置机上的前置管理模块接受主机管理模块的设置主前置操作，如果本前置机被主机管理模块设置成为主前置，则启动现场数据的协议扫描程序，采集现场数据发送给主备实时采集系统机上的接入服务程序，然后将本主前置机的数据表发送给备前置机进行主备前置机之间的实时数据同步，最后进行主备前置机的切机处理。如果本前置机成为备前置，则停止现场数据的协议扫描程序，接受主前置机的发送过来的数据表数据进行数据同步，最后响应主前置机的切机处理。

本发明通过一种便于规约扩展的采集系统的前置冗余架构及方法，有效的实现了采集系统中，主备用双前置机的工作方式，同时在规约扩展方面据有方便、灵活的特点，为保障采集系统地安全高效运行提供了保障。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种便于规约扩展的采集系统的前置冗余架构，包括：

主机管理模块，用于

启动实时采集系统端的接入服务进程；

主动告知主前置；

与主前置机上的前置管理模块进程通信；

完成对定时、设备、通道、前置状态管理；

前置管理模块，用于

提供前置的冗余状态；

若被主机管理模块指定为主前置，则立即启动规约扫描框架进程；

若被指定为备前置，则立即停止各规约扫描框架进程；

监控规约扫描框架进程；

接受来自主机管理模块或前置状态接口模块的“指定为主前置”的命令，主备前置机都跟主机管理模块通信；

向主机管理模块报告前置的状态；

状态管理模块，用于

提供前置机状态获取的调用接口；

显示前置机当前的冗余状态，提供进行状态切换的工具；

对数据采集的设备状态进行管理；

对数据采集通道状态进行管理；

所述前置冗余架构还包括：

扫描程序和接口程序，扫描程序在前置端运行，对采集设备进行数据规约扫描采集；接口程序在实时采集系统机上运行，接受扫描程序提供采集数据供系统处理使用。

2.根据权利要求1的前置冗余架构，其中所述调用接口由其他模块调用，以获取本前置的当前状态。

3.根据权利要求1的前置冗余架构，其中所述设备状态包括设备初始状态、设备当前状态。

4.根据权利要求1的前置冗余架构，其中所述通道状态包括信道编号、原始主通道名、原始备通道名、原始主通道初始状态、原始备通道初始状态、原始主通道当前地位、原始备通道当前地位、原始主通道当前运行状态、原始备通道当前运行状态、原始主通道误码率、原始备通道误码率中的至少其中之一。

5.一种便于规约扩展的采集系统的前置冗余架构处理方法，所述前置冗余架构包括扫描程序和接口程序，扫描程序在前置端运行，对采集设备进行数据规约扫描采集；接口程序在实时采集系统机上运行，接受扫描程序提供采集数据供系统处理使用，该方法包括以下步骤：

运行在主备实时采集系统机上的主机管理模块获取本机的主备状态；

如果根据获取的主备状态判断本机为主机，则

启动接入服务程序，用于同主前置机上的协议扫描程序通信，获取主前置机获取的采集数据，然后进行主前置机的设置，设置方式为如果前置冗余架构中存在主前置机则保持其为主前置，否则设置发现的第一个空前置机为主前置；

如果根据获取的主备状态判断本机为备机，则：

启动接入服务程序，用于从主前置机获取采集的数据，然后进行主前置机的查找，同前置冗余架构中的前置机上的前置管理模块通信，请求其状态信息；

运行在主备前置机上的前置管理模块接受主机管理模块的设置主前置操作；

如果本前置机被主机管理模块设置成为主前置，则启动现场数据的协议扫描程序，采集现场数据发送给主备实时采集系统机上的接入服务程序，然后将本主前置机的数据表发送给备前置机进行主备前置机之间的实时数据同步，最后进行主备前置机的切机处理；

如果本前置机成为备前置，则停止现场数据的协议扫描程序，接受主前置机的发送过来的数据表数据进行数据同步，最后响应主前置机的切机处理。