CN101621373B - 集控站系统的网络通讯方法及择优值班、动态选路方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及集控站系统网络通讯方法，该方法通过择优值班方法确认各数据源的值班数据处理单元，用动态选路方法确定当前最优的通讯路径；若通讯主机崩溃或者数据处理单元与数据源连通的通讯通道断开，使数据源失去值班数据处理单元，则重新对该数据源通讯通道进行择优值班逻辑判断；若通讯节点之间或通讯节点与应用程序接口之间通讯通道中断，则只需断开的相对下层的通讯节点向上一级通讯节点发出选路请求，进行此通讯节点以上路径的动态选路；该方法满足集控站系统可能出现的各种网络环境，使整个系统的网络实现方法成为一个统一的整体。

Description

集控站系统的网络通讯方法及择优值班、动态选路方法

技术领域

本发明属于自动化控制系统技术领域，具体涉及集控站系统网络通讯方法及择优值班方法和动态选路方法。

背景技术

在集控站系统中，为了提高通讯的可靠性并满足较大通讯容量的要求，常常需要配置双通讯主机或者更多的通讯主机以实现通讯服务集群，并使用冗余的通讯通道来实现数据的采集；同时由于数据采集点位置分布的各种可能性，以及向远动进行数据转发的需要，系统中往往会出现多级通讯节点的情况，在这样复杂的网络架构中，如何充分利用已有的通信通道，使得系统网络通讯的实现做到最优，目前业界尚没有一个比较完善的解决方法。

传统的实现方法是使用双通讯主机针对冗余通道进行主备管理，当某一个通讯主机上某一个通讯通道出现异常时，系统会切换到另一台通讯主机上进行工作，这就造成了一个通讯通道出现问题会导致所有通讯通道进行切换，当双通讯主机分别有异常通讯通道同时出现时，虽然某个数据源实际上存在着能够连通的通道，但系统仍会出现无法与这些数据源进行通讯的现象。

上面所述其实是一种“多对一”的网络结构，在集控站系统中同时还存在着“一对多”的网络结构，譬如多级通讯节点的情况，以及一个后台主机面对全部处于工作状态的双通讯主机的情况等等，此时如何将报文发送至正确的网络节点，也是一个比较棘手的问题，目前传统的做法是有几个通讯节点就发送几份报文，由接收方自行判断是否加以处理，不但加大了数据通讯的负担，也存在着重复处理的潜在可能性。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够解决一个通讯通道出现异常而导致整个通讯主机切换的问题的集控站系统网络通讯择优值班方法。

本发明的另一目的是提供一种能够解决因下行通讯难以识别合适通道而重复发送数据的问题的集控站系统网络通讯的动态选路方法。

本发明的另一目的是提供一种能够同时解决集控站系统可能出现的一个通讯通道出现异常而导致整个通讯主机切换的问题和因下行通讯难以识别合适通道而重复发送数据问题的集控站系统网络通讯方法。

本发明的一种集控站系统网络通讯的择优值班方法步骤如下：

(1)系统中至少设置主备两台通讯主机；

(2)将通讯主机中负责具体数据采集任务的模块按照通讯类型的不同，定义为不同的数据处理单元，每个数据处理单元负责一个或者多个数据源的通讯处理，进一步将处理相同数据源通讯的数据处理单元划分为同一数据处理组，设定同一数据处理组中的数据处理单元分别与数据源通讯的通道优先级；

(3)在同级网络节点内，通过数据处理单元间的协调，对数据源与所对应的数据处理组中的数据处理单元相连通的通讯通道进行择优值班逻辑判断，确认每个数据处理组中对数据源进行值班的数据处理单元；

若通讯主机崩溃或者数据处理单元与数据源连通的通讯通道断开，使通讯主机中的数据处理单元无法对数据源进行值班，则触发该数据源值班态的调整，对该数据源与所对应的数据处理组中的数据处理单元相连通的通讯通道进行择优值班逻辑判断，重新确认该数据源的值班数据处理单元。

所述择优值班逻辑判断为：首先判断所需路径上是否有可用选路，若有则向下进行判断，若无则跳出择优值班的判断；继续判断与数据源相连的通讯链路是否正常，若正常则向下继续判断，若都不正常则跳出择优值班的判断；判断比较组内数据处理单元中链路的优先级，选定当前优先级最高的数据处理单元链路为值班链路。

本发明的一种集控站系统网络通讯的动态选路方法的步骤为：

(1)由数据源的值班数据处理单元所在的通讯节点发出选路请求；

(2)当通讯节点的上行通讯通道的优先级相同时，按照“以路径为单位，考虑负载均衡”发出选路请求，当上行通讯通道的优先级不同时，向通讯通道优先级高的通讯节点发出选路请求；

(3)执行步骤(2)直到向应用程序接口发出选路请求；

(4)在接收到应用程序接口或上级通讯节点反馈的选路确认后，方能逐层向下一级通讯节点反馈选路确认，给出选路确认后同时刷新本通讯节点的路由表。

本发明的集控站系统网络通讯方法的技术方案为：

系统中至少设置主备两台通讯主机，该方法首先用择优值班方法确认对各数据源值班的数据处理单元，然后将具体需要进行数据通讯的应用程序接口与数据源分别作为需要进行动态选路的“路径”的两端，把数据处理单元值班的状态、通讯节点间的通讯状态、在通讯节点之间进行网络通讯状态信息的交互作为基础信息，最后用动态选路方法确定当前最优的通讯选路；

若通讯主机崩溃或者数据处理单元与数据源连通的通讯通道断开，使通讯主机中的数据处理单元无法对数据源进行值班，则触发该数据源值班态的调整，对该数据源与所对应的数据处理组中的数据处理单元相连通的通讯通道进行择优值班逻辑判断，重新确认该数据源的值班数据处理单元；或者是导致通讯节点之间或通讯节点与应用程序接口之间通讯通道中断，则只需断开的相对下层的通讯节点向上一级通讯节点重新发出选路请求，进行此通讯节点以上路径的动态选路。

所述择优值班方法的步骤为：

(1)系统中至少设置主备两台通讯主机；

(2)将通讯主机中负责具体数据采集任务的模块按照通讯类型的不同，定义为不同的数据处理单元，每个数据处理单元负责一个或者多个数据源的通讯处理，进一步将处理相同数据源通讯的数据处理单元划分为同一数据处理组，设定同一数据处理组中的数据处理单元分别与数据源通讯通道的优先级；

(3)在同级网络节点内，通过数据处理单元间的协调，对数据源与所对应的数据处理组中的数据处理单元相连通的通讯通道进行择优值班逻辑判断，确认每个数据处理组中对数据源进行值班的数据处理单元。

所述择优值班逻辑判断顺序为：首先判断所需路径上是否有可用选路，若有则向下进行判断，若无则跳出择优值班的判断；继续判断与数据源相连的通讯链路是否正常，若正常则向下继续判断，若都不正常则跳出择优值班的判断；判断比较组内数据处理单元中链路的优先级，选定当前优先级最高的数据处理单元链路为值班链路。

所述动态选路方法的步骤为：

(1)由数据源的值班数据处理单元所在的通讯节点发出选路请求；

(2)当通讯节点的上行通讯通道的优先级相同时，按照“以路径为单位，考虑负载均衡”发出选路请求，当上行通讯通道的优先级不同时，向通讯通道优先级高的通讯节点发出选路请求；

(3)执行步骤(2)直到向应用程序接口发出选路请求；

(4)在接收到应用程序接口或上级通讯节点反馈的选路确认后，方能逐层向下一级通讯节点反馈选路确认，给出选路确认后同时刷新本通讯节点的路由表。

本发明的择优值班方法在同级网络节点中，通过数据处理单元间的协调，以数据处理组为单位进行相应的逻辑判断，根据相同数据源不同通讯通道的优先级，针对每一个具体的数据源进行主备值班管理，这样既可以使得一个通讯主机根据需要来处理可能的数据采集任务，灵活进行部署，又可以使得通讯通道的切换是以具体的数据源为单位，避免了一个通讯通道出现异常时导致整个通讯主机的切换，以实现系统的择优值班。

本发明的动态选路方法解决了在“一对多”网络结构下，下行通讯通道难以识别合适通道，从而不得不发送多份数据的尴尬局面，减缓了重复发送所引起的数据负担，并彻底根治了由此可能出现的数据重复的可能；同时避免了某一通讯通道出现问题而导致整个路径重新进行的动态选路，以实现系统高效的动态选路。

本发明的集控站系统网络通讯方法能够有效地将“多对一”和“一对多”两种网络结构的实现方法有效地结合在一起，满足了集控站系统可能出现的各种网络环境，使得整个系统的网络实现方法成为一个统一的整体，不仅解决了集控站系统可能出现的一个通讯通道出现异常而导致整个通讯主机切换的问题，而且解决了因下行通讯难以识别合适通道而重复发送数据的问题。

附图说明

图1是本发明数据处理单元及数据处理组的定义示意图；

图2是本发明的所示的多通讯通道数据源的择优值班与动态选路图；

图3是本发明所示的多层级联的择优值班与图动态选路。

具体实施方式

举例说明集控站系统网络通讯动态选路与择优值班的实现方法：

1.集控站系统网络通讯择优值班的实现：

集控站系统网络通讯的择优值班方法的步骤如下：

(1)系统中至少设置主备两台通讯主机；

(2)将通讯主机中负责具体数据采集任务的模块按照通讯类型的不同，定义为不同的数据处理单元，每个数据处理单元负责一个或者多个数据源的通讯处理，进一步将处理相同数据源通讯的数据处理单元划分为同一数据处理组，设定同一数据处理组中的数据处理单元分别与数据源通讯的通道优先级；

(3)在同级网络节点内，通过数据处理单元间的协调，对数据源与所对应的数据处理组中的数据处理单元相连通的通讯通道进行择优值班逻辑判断，确认每个数据处理组中对数据源进行值班的数据处理单元；

若通讯主机崩溃或者数据处理单元与数据源连通的通讯通道断开，使通讯主机中的数据处理单元无法对数据源进行值班，则触发该数据源值班态的调整，对该数据源与所对应的数据处理组中的数据处理单元相连通的通讯通道进行择优值班逻辑判断，重新确认该数据源的值班数据处理单元。

所述择优值班逻辑判断为：首先判断所需路径上是否有可用选路，若有则向下进行判断，若无则跳出择优值班的判断；继续判断与数据源相连的通讯链路是否正常，若正常则向下继续判断，若都不正常则跳出择优值班的判断；判断比较组内数据处理单元中链路的优先级，选定当前优先级最高的数据处理单元链路为值班链路。

将负责数据采集任务的模块按照通讯类型的不同，定义为不同的DP(数据处理单元)，每个DP负责一个或者多个数据源的通讯处理，并进一步将处理相同数据源通讯的DP划分到相同的DPG(数据处理组)。具体的定义与分组方法参见图1。在同级网络节点内，通过DP间的协调，对数据源与所对应的DPG中的DP相连通的通讯通道进行择优值班逻辑判断，确认每个DPG中对数据源进行值班的DP，并确认每个通讯通道的优先级。

设定集控站系统网络配置了三台通讯服务器，其工作方式是它们要通过主备冗余通道接入数据源A、数据源B和数据源C的数据，然后将这些数据传递至后台主机1和后台主机2进行处理，如图3所示。

在本实现方法中数据源A由DP1、DP4和DP7来进行数据处理，其定义的优先级分别为1、2、3，这三个DP组成了DPG1；数据源B由DP2、DP5和DP8来进行数据处理，其定义的优先级分别为3、1、2，这三个DP组成了DPG2；数据源C由DP3、DP6和DP9来进行数据处理，其定义的优先级分别为2、3、1，这三个DP组成了DPG3；其中优先级的数字越小优先级越高。

假设系统运行处于正常阶段，所有的通讯服务器都能和数据源进行有效连接和数据处理，后台主机也都能和通讯服务器进行有效连接和数据接收。此时按照择优值班逻辑判断条件，因为它们都有可用选路且都是正常连接，那么条件1和条件2都相同，只用比较第三个条件，即比较链路优先级的高低来确定值班的状态。在DPG1中，DP1优先级高，在DPG2中，DP2优先级高，在DPG3中，DP9优先级高，所以DP1对数据源A值班，DP5对数据源B值班，DP9对数据源C值班。

假设情况1：运行中后台主机一和后台主机二都与通讯节点3断开了连接，由于DP1对数据源A值班，DP5对数据源B值班，DP9对数据源C值班，那么数据源A和数据源B由于判断条件没有变化，所以值班不会调整；数据源C由于其值班的DP9和后台主机的网络连接断开，触发了值班调整的条件，因为DP3和DP6也处理数据源C的数据，那么值班状态将切换到这两个DP中的一个。因为在DPG3中DP3的优先级为2，DP6的优先级为3，按照优先级的数字越小优先级越高的比较，DP3切换为对数据源C的值班态。

假设情况2：运行中如果数据源A与通讯节点1断开连接，因为DP1对数据源A值班，此时，DP1与数据源A连接断开，所以会触发值班切换条件，因为在DPG1中，DP4的优先级为2，DP7的优先级是3，其它的比较条件相同，所以，DP4切换为对数据源A的值班态。

假设情况3：运行中如果后台主机和通讯节点3断开了连接且通讯节点1崩溃。因为通讯节点1崩溃，所以在通讯节点上对数据源1值班的状态将会切换。因为后台主机和通讯节点3断开，所以，按照判断值班的优先级条件，所有的值班状态都要切换到通讯节点2，此时DP4切换为对数据源A的值班态，DP6切换为对数据源C的值班态，DP5仍对数据源B值班。

2.集控站系统网络通讯动态选路的实现：

动态选路方法的步骤为：(1)由数据源的值班数据处理单元所在的通讯节点发出选路请求；

(2)当通讯节点的上行通讯通道的优先级相同时，按照“以路径为单位，考虑负载均衡”发出选路请求，当上行通讯通道的优先级不同时，向通讯通道优先级高的通讯节点发出选路请求；

(3)执行步骤(2)直到向应用程序接口发出选路请求；

(4)在接收到应用程序接口或上级通讯节点反馈的选路确认后，方能逐层向下一级通讯节点反馈选路确认，给出选路确认后同时刷新本通讯节点的路由表。

3.集控站系统网络通讯方法的实现：

系统中至少设置主备两台通讯主机，该方法首先用择优值班方法确认对各数据源值班的数据处理单元，然后将具体需要进行数据通讯的应用程序接口与数据源分别作为需要进行动态选路的“路径”的两端，把数据处理单元值班的状态、通讯节点间的通讯状态、在通讯节点之间进行网络通讯状态信息的交互作为基础信息，最后用动态选路方法确定当前最优的通讯选路；

若通讯主机崩溃或者数据处理单元与数据源连通的通讯通道断开，使通讯主机中的数据处理单元无法对数据源进行值班，则触发该数据源值班态的调整，对该数据源与所对应的数据处理组中的数据处理单元相连通的通讯通道进行择优值班逻辑判断，重新确认该数据源的值班数据处理单元；或者是使通讯节点之间或通讯节点与应用程序接口之间通讯通道中断，则只需断开的相对下层的通讯节点向上一级通讯节点重新发出选路请求，进行此通讯节点以上路径的动态选路。

所述择优值班方法的步骤为：

(1)系统中至少设置主备两台通讯主机；

(2)将通讯主机中负责具体数据采集任务的模块按照通讯类型的不同，定义为不同的数据处理单元，每个数据处理单元负责一个或者多个数据源的通讯处理，进一步将处理相同数据源通讯的数据处理单元划分为同一数据处理组，设定同一数据处理组中的数据处理单元分别与数据源通讯通道的优先级；

(3)在同级网络节点内，通过数据处理单元间的协调，对数据源与所对应的数据处理组中的数据处理单元相连通的通讯通道进行择优值班逻辑判断，确认每个数据处理组中对数据源进行值班的数据处理单元。

所述择优值班逻辑判断顺序为：首先判断所需路径上是否有可用选路，若有则向下进行判断，若无则跳出择优值班的判断；继续判断与数据源相连的通讯链路是否正常，若正常则向下继续判断，若都不正常则跳出择优值班的判断；判断比较组内数据处理单元中链路的优先级，选定当前优先级最高的数据处理单元链路为值班链路。

所述动态选路方法的步骤为：

(1)由数据源的值班数据处理单元所在的通讯节点发出选路请求；

(2)当通讯节点的上行通讯通道的优先级相同时，按照“以路径为单位，考虑负载均衡”发出选路请求，当上行通讯通道的优先级不同时，向通讯通道优先级高的通讯节点发出选路请求；

(3)执行步骤(2)直到向应用程序接口发出选路请求；

(4)在接收到应用程序接口或上级通讯节点反馈的选路确认后，方能逐层向下一级通讯节点反馈选路确认，给出选路确认后同时刷新本通讯节点的路由表。

如图4所示，以数据源E的数据要通过多级网络发送到App为例来说明择集控站系统网络通讯方法的实现。

首先对各数据源进行择优值班的逻辑判断，系统完全正常运行的情况下，数据源E由DP9值班，然后进行动态路由的选择。路由请求由DP9所在的通讯节点7发出，由图4所示通讯节点7和通讯节点3所构成的路径9的优先级是1，本方法中优先级的数字越小则优先级越高，通讯节点7和通讯节点4所构成的路径10的优先级是2，所以选路请求会沿路径9发出，发送到通讯节点3，通讯节点3和通讯节点1所构成的路径1的优先级是1，与通讯节点2构成的路径2的优先级是2，所以，选路请求会再沿路径1发送到通讯节点1，通讯节点1会把路由请求发动到应用程序接口App，应用程序接口App确认后，向通讯节点1发送路由确认报文，通讯节点1接收到确认报文后，修改本地路由表，将应用程序接口App和通讯节点3信息写入路由表中，再发路由确认至通讯节点3，通讯节点3同样会把通讯节点1和通讯节点7信息写入路由表，再发送路由确认报文到通讯节点7，通讯节点7更新本地路由表，由此完成一次路由请求和确认。

假设：在运行中通讯节点2和通讯节点3崩溃，数据源E的数据在发送过程中发现通讯节点3和通讯节点7之间的网络断开，导致原来的路由失效，此时通讯节点7会再次发出路由请求，沿路径10发送到通讯节点4，通讯节点4如果按照优先级会沿路径4发送路由请求到通讯节点2，但此时通讯节点2已经崩溃，所以通讯节点4会将路由请求沿路径3发送路由请求到通讯节点1，通讯节点1会把路由请求发送给应用程序接口。应用程序接口发送确认报文到通讯节点1，通讯节点1接收到确认报文后，修改本地路由表，将应用程序接口和通讯节点4的信息更新到本地路由表中，再发路由确认至通讯节点4，通讯节点4同样会把通讯节点1和通讯节点7的信息更新到本地路由表，再发送路由确认报文到通讯节点7，通讯节点7更新本地路由表，由此完成一次路由请求和确认的更新过程。

Claims (4)

1. 一种集控站系统网络通讯的择优值班方法，其特征在于，该方法的步骤如下：

（1）系统中至少设置主备两台通讯主机；

（2）将通讯主机中负责具体数据采集任务的模块按照通讯类型的不同，定义为不同的数据处理单元，每个数据处理单元负责一个或者多个数据源的通讯处理，进一步将处理相同数据源通讯的数据处理单元划分为同一数据处理组，设定同一数据处理组中的数据处理单元分别与数据源通讯的通道优先级；

（3）在同级网络节点内，通过数据处理单元间的协调，对数据源与所对应的数据处理组中的数据处理单元相连通的通讯通道进行择优值班逻辑判断，确认每个数据处理组中对数据源进行值班的数据处理单元；

若通讯主机崩溃或者数据处理单元与数据源连通的通讯通道断开，使通讯主机中的数据处理单元无法对数据源进行值班，则触发该数据源值班态的调整，对该数据源与所对应的数据处理组中的数据处理单元相连通的通讯通道进行择优值班逻辑判断，重新确认该数据源的值班数据处理单元；

所述择优值班逻辑判断为：首先判断所需路径上是否有可用选路，若有则向下进行判断，若无则跳出择优值班的判断；继续判断与数据源相连的通讯链路是否正常，若正常则向下继续判断，若都不正常则跳出择优值班的判断；判断比较组内数据处理单元中链路的优先级，选定当前优先级最高的数据处理单元链路为值班链路。

2. 一种集控站系统网络通讯的动态选路方法，其特征在于，该方法的步骤为：

（1）由数据源的值班数据处理单元所在的通讯节点发出选路请求；

（2）当通讯节点的上行通讯通道的优先级相同时，按照“以路径为单位，考虑负载均衡”发出选路请求，当上行通讯通道的优先级不同时，向通讯通道优先级高的通讯节点发出选路请求；

（3）执行步骤（2）直到向应用程序接口发出选路请求；

（4）在接收到应用程序接口或上级通讯节点反馈的选路确认后，方能逐层向下一级通讯节点反馈选路确认，给出选路确认后同时刷新本通讯节点的路由表。

3. 一种集控站系统网络通讯方法，其特征在于：系统中至少设置主备两台通讯主机，该方法首先用择优值班方法确认对各数据源值班的数据处理单元，然后将具体需要进行数据通讯的应用程序接口与数据源分别作为需要进行动态选路的“路径”的两端，把数据处理单元值班的状态、通讯节点间的通讯状态、在通讯节点之间进行网络通讯状态信息的交互作为基础信息，最后用动态选路方法确定当前最优的通讯选路；

若通讯主机崩溃或者数据处理单元与数据源连通的通讯通道断开，使通讯主机中的数据处理单元无法对数据源进行值班，则触发该数据源值班态的调整，对该数据源与所对应的数据处理组中的数据处理单元相连通的通讯通道进行择优值班逻辑判断，重新确认该数据源的值班数据处理单元；或者是导致通讯节点之间或通讯节点与应用程序接口之间通讯通道中断，则只需断开的相对下层的通讯节点向上一级通讯节点重新发出选路请求，进行此通讯节点以上路径的动态选路；

所述择优值班方法的步骤为：

（1）系统中至少设置主备两台通讯主机；

（2）将通讯主机中负责具体数据采集任务的模块按照通讯类型的不同，定义为不同的数据处理单元，每个数据处理单元负责一个或者多个数据源的通讯处理，进一步将处理相同数据源通讯的数据处理单元划分为同一数据处理组，设定同一数据处理组中的数据处理单元分别与数据源通讯通道的优先级；

（3）在同级网络节点内，通过数据处理单元间的协调，对数据源与所对应的数据处理组中的数据处理单元相连通的通讯通道进行择优值班逻辑判断，确认每个数据处理组中对数据源进行值班的数据处理单元；

所述择优值班逻辑判断顺序为：首先判断所需路径上是否有可用选路，若有则向下进行判断，若无则跳出择优值班的判断；继续判断与数据源相连的通讯链路是否正常，若正常则向下继续判断，若都不正常则跳出择优值班的判断；判断比较组内数据处理单元中链路的优先级，选定当前优先级最高的数据处理单元链路为值班链路。

4. 根据权利要求3所述的集控站系统网络通讯方法，其特征在于，所述动态选路方法的步骤为：

（1）由数据源的值班数据处理单元所在的通讯节点发出选路请求；

（2）当通讯节点的上行通讯通道的优先级相同时，按照“以路径为单位，考虑负载均衡”发出选路请求，当上行通讯通道的优先级不同时，向通讯通道优先级高的通讯节点发出选路请求；

（3）执行步骤（2）直到向应用程序接口发出选路请求；

（4）在接收到应用程序接口或上级通讯节点反馈的选路确认后，方能逐层向下一级通讯节点反馈选路确认，给出选路确认后同时刷新本通讯节点的路由表。

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