CN102646223A - 一种多人异地并行计算系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于电力系统调度领域，具体涉及一种多人异地并行计算系统。该系统包括WEB服务器、应用服务器、数据库服务器、并行计算机群和网络连接交换设备；WEB服务器、应用服务器、数据库服务器和并行计算机群分别与所述网络连接交换设备连接。本发明提供的技术方案确定了软件系统在满足“实用性、模块化、整体性与扩展性要求”的同时，以“集中存储、数据共享、异地维护、协同操作、组件集成”为主导思想的设计方案，本发明综合考虑电力系统方式计算对计算机软件系统功能和性能要求，以及系统升级、维护相对灵活的需求。本发明提供的多人异地并行计算系统全面提高电网数据的可靠性和方式计算工作效率。

Description

一种多人异地并行计算系统

技术领域

本发明属于电力系统调度领域，具体涉及一种多人异地并行计算系统。

背景技术

联合方式计算，各电网调度部门对所辖区域电力设备及设备参数进行建模、拼接，并在此数据基础上，对各种典型电网运行方式进行仿真计算，从而模拟出电网实际的运行方式以及电网的调整策略，保证电力系统安全稳定运行。例如，国家电网调度中心，每年会召集各网、省调度中心方式人员，进行年度夏季、冬季滚动运行方式计算。

随着智能电网信息化建设，电力系统中很多科研单位和学术机构对计算机网络、云计算等技术展开研究，构建了一批基于面向服务的体系架构SOA(Service-Oriented Architecture，SOA)、软件即服务SaaS(Software-as-a-Service，SaaS)等应用模式的电力系统自动化应用系统。其中基于企业服务总线、面向服务的体系架构为电力系统资源整合和协同工作提供了一个比较好的技术选择，系统可以集成或包容若干电力系统应用，为分散的电网用户提供集中的计算服务，也可方便地扩充新的业务系统功能，具有良好的动态可伸缩性，可以适应不断变化的环境。

当前联合方式计算采用的方法是从各子调度中心抽调人员集中办公，采用单机版软件串行工作，既影响正常的工作秩序，又导致工作成本高、效率低；同时，如何保证电网计算数据的可靠、快速交换和及时、准确更新，也是调度机构需要面对的问题。因此，亟需研究适合多人异地并行计算的技术方案以全面提高电网数据的可靠性和方式计算工作效率。

发明内容

本发明的目的是提供了一种多人异地并行计算系统，该系统综合考虑电力系统方式计算对计算机软件系统功能和性能要求，以及系统升级、维护相对灵活的需求，确定了该计算系统在满足“实用性、模块化、整体性与扩展性”要求的同时，以“集中存储、数据共享、异地维护、协同操作、组件集成”为主导思想的设计方案。本发明提供的多人异地并行计算系统全面提高电网数据的可靠性和方式计算工作效率。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种多人异地并行计算系统，其改进之处在于，所述系统包括WEB服务器、应用服务器、数据库服务器、并行计算机群和网络连接交换设备；所述WEB服务器、应用服务器、数据库服务器和并行计算机群分别与所述网络连接交换设备连接。

本发明提供的一种优选的技术方案是：所述应用服务器包括协同管理模块、可视化与人机模块以及仿真分析模块。

本发明提供的第二优选的技术方案是：客户端浏览器信息传输给所述WEB服务器。

本发明提供的第三优选的技术方案是：所述并行计算机群由至少一台计算节点机组成；所述计算节点机包括并行计算模块。

本发明提供的第四优选的技术方案是：所述网络连接交换设备包括两台交换机；其中一台为交换机A；另一台为交换机B。

本发明提供的第五优选的技术方案是：所述WEB服务器设置有两台，其中一台为WEB服务器A；另一台为WEB服务器B；所述应用服务器设置有两台，其中一台为应用服务器A；另一台为应用服务器B；所述数据库服务器设置有两台，其中一台为数据库服务器A；另一台为数据库服务器B；所述WEB服务器、应用服务器和数据库服务器均配置至少2块千兆网卡。

本发明提供的第六优选的技术方案是：所述数据库服务器包括统一数据库模块；所述统一数据库模块为一个用于省、地区多级电网，用于调度和规划在线以及离线一体的统一基础参数数据库。

本发明提供的第七优选的技术方案是：所述协同管理模块包括项目管理模块、工程管理模块、数据管理模块和权限控制模块；所述数据管理模块管理电网数据存储、数据维护和数据版本；所述权限控制模块控制用户权限、数据权限和作业权限。

本发明提供的第八优选的技术方案是：所述可视化与人机模块包括即时通讯模块和可视化展示模块。

本发明提供的第九优选的技术方案是：所述仿真分析模块分别对潮流计算、暂稳稳定计算、小干扰稳定计算、短路电流计算、小干扰辅助决策计算和短路电路辅助决策计算进行仿真分析。

本发明提供的第十优选的技术方案是：所述WEB服务器A和WEB服务器B之间、所述数据库服务器A和数据库服务器B之间以及所述应用服务器A和应用服务器B之间通过网络连接交换设备连接。

与现有技术相比，本发明达到的有益效果是：

1、本发明提供的多人异地并行计算系统，软件功能模块实现的软件系统支持电网数据集中存储，分级、异地维护，解决了多级多用户并发操作的冲突问题，实现用户操作权限、作业计算权限、数据维护权限等权限控制；

2、本发明提供的多人异地并行计算系统提升和完善电力系统在多用户数据管理和任务计算方面的能力，应用并行分布式快速仿真计算技术，实现跨作业、跨计算类型的并行计算，大幅减少用户等待时间；

3、本发明提供的多人异地并行计算系统充分发挥计算平台性能，显著提升工作效率，实现系统功能的实用化；调度运行人员能够进行异地基础数据维护、协同调整方式、可视化互动，保证了调度计算数据安全可靠，极大地提高了对电网安全稳定分析计算的支持能力；

4、本发明提供的多人异地并行计算系统通过整合电力企业的资源和应用系统，实现电网模型数据中心、调度运行方式数据、规划数据等电网数据的一源共享，保证电网计算数据完整、准确和统一，保证方式计算的及时性和准确性。

附图说明

图1是本发明提供计算系统的硬件环境网络图；

图2是本发明提供计算系统的软件功能模块图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。

本发明提供计算系统的硬件环境网络图如图1所示，多人异地并行计算系统包括WEB服务器、应用服务器、数据库服务器、并行计算机群和网络连接交换设备；WEB服务器、应用服务器、数据库服务器和并行计算机群分别与所述网络连接交换设备连接。

其中，WEB服务器实现对于客户端浏览器的响应；应用服务器上集合了协同管理模块、可视化与人机模块、仿真分析模块等功能模块；数据库服务器包括统一数据库模块，用于响应各种数据库操作以及存储电网数据信息、用户管理信息等系统相关数据；并行计算机群由多台计算节点机组成，每一台计算节点机都包括并行计算模块，并行计算模块执行电力系统仿真软件、处理用户作业。统一数据库模块为一个适用于省、地区多级电网，用于调度和规划在线以及离线一体的统一基础参数数据库。

由上述所述，软件功能模块包括统一数据库模块、协同管理模块、可视化与人机模块、仿真分析模块和并行计算模块；而应用服务器包括协同管理模块、可视化与人机模块和仿真分析模块；数据库服务器包括统一数据库模块；并行计算机群包括多台计算节点机，每一台计算节点机包括并行计算模块。

本发明提供计算系统的软件功能模块图如图2所示，本发明提供的多人异地并行计算系统以“统一数据库模块”作为系统操作与交互的主体；“协同管理模块”保证电网数据的及时、准确更新，提供友好的数据管理手段；“可视化与人机模块”为多级调度机构之间异地用户协作提供支持；根据电网方式计算的具体需求，“仿真分析模块”集成了各种仿真分析计算工具；“并行计算模块”保证仿真分析的即时性与可靠性。

在需求变化时，无需重新开发系统，仅需对相关配置进行改动，在保持系统结构稳定的基础上，实现平滑升级以及保持系统的良好可扩展性。本发明提供的多人异地并行计算系统的硬件采用开放式、模块化设计，具有良好的可扩展性。

为提高系统运行的可靠性，WEB服务器，应用服务器，数据库服务器均配置2台服务器，即WEB服务器包括WEB服务器A和WEB服务器B；应用服务器包括应用服务器A和应用服务器B；数据库服务器包括数据库服务器A和数据库服务器B；每台服务器互为冗余，同时每台服务器配置至少2块千兆网卡，WEB服务器A和WEB服务器B之间、数据库服务器A和数据库服务器B之间以及应用服务器A和应用服务器B之间通过网络连接交换设备连接，实现对网络和通信方式的硬件冗余配置。

系统采用集中式部署模型，实现电网方式计算所需要的网络基础设施及软件、硬件运作平台，实现系统在调度机构单点部署，下级调度无须进行重复的系统建设，即可通过网络使用系统。

系统采用Web Service开发技术实现系统服务的远程过程调用协议RPC(Remote ProcedureCall Protocol，RPC)远程过程调用。调度方式人员通过客户端浏览器调用服务器上的远程系统服务，服务器提供远程对象的接口，供客户端就好像在本地使用这些对象的接口一样，使用系统服务。

系统采用成熟的Java消息服务JMS(Java Message Service，JMS)通讯中间件构建消息传输通道，实现了省地多级用户在分布式系统中发送消息、进行异步通信、协同工作。

下面对软件功能模块做进一步的详细说明。

(1)协同管理模块

协同管理模块包含项目管理模块、工程管理模块、数据管理模块和权限控制模块。

电力系统方式计算，可分解为基础数据维护、方式作业维护、电网专题计算几个阶段，每个阶段由多个计算人员共同参与。为了便于计算人员协同操作，计算系统将一次完整的方式计算过程看作一个项目，每个项目可以分解为若干任务，并指定任务的执行者。系统提供了图形化工具进行工作流程的自由定义，并提供了强大的工作流引擎，项目启动之后，工作流引擎会接管任务的流转，并通过短信、消息通知等多种消息提醒方式，提醒计算人员进行相关任务的处理，最终实现电网方式计算的多人异地联合计算模式，利用先进的分布式操作以及数据处理技术，形成协作任务与网络应用高度融合的电力系统方式计算协同模块。

工程作为电力系统方式计算系统的操作主体，集合了基础数据、作业、权限设置等元素。工程操作包含数据的导入与导出、合并功能、工程比对、数据校核等。数据的导入与导出实现了本地数据与协同系统数据之间的数据交换。工程比对用于不同工程之间的智能化差异比对，比较范围涵盖数据组、方案以及作业等，包括网络结构、负荷发电量、元件模型、元件模型参数组以及相关参数组内容，并形成比对结果报表。数据校核是对电网设备、模型和参数等数据的正确性和合理性进行校验和核准，包括电网模型唯一性检验、模型参数合理性校核、电网拓扑结构校验等。

数据管理模块管理电网数据存储、数据维护和数据版本。电网数据存储负责存储、管理系统的业务数据和管理数据，对外提供数据访问接口；数据维护主要实现不同用户对工程数据进行管理，包括工程数据的修改，删除，查看，以及各种计算参数的设置；数据版本管理提供对工程数据和工程相关的图形文件的变更进行版本控制，为数据的归档和恢复提供支持，提供数据服务的可靠性。

权限控制模块控制用户权限、数据权限和作业权限。用户权限控制，定义用户和用户的操作权限。管理员用户负责增加、删除可以进入该企业数据库的普通用户，给普通用户分配权限。工程所有者指创建该工程的用户，具有该工程的一切权限，工程所有者授予其他用户对工程数据的访问权限，为了便于工作交接，工程所有者可以将所有者权限转移给其他用户。普通用户的具体操作权限由管理员或工程所有者赋予，可以访问拥有权限的工程数据。

数据权限控制，为了解决上级和下级调度机构数据分级维护时，可能产生的数据冲突问题，保证数据的安全性。系统按照分区、数据组对元件进行划分，并赋予相应权限，实现在用户各自维护时仅对拥有修改权限的数据进行修改。

作业权限控制，用户协同计算时，不同用户可以按照特定需求，创建潮流、暂稳、小干扰、短路电流作业，系统会自动为创建作业的用户赋予可操作权限，作业创建者可以将作业的操作权限赋予其他用户，进而实现多用户对同一套数据不同作业的权限控制。

(2)仿真分析模块

仿真分析模块是各种仿真分析核心计算程序的集合，这些程序被封装成接口，供其他模块调用，有约定的数据输入方式和格式，包括潮流计算，暂稳稳定计算，小干扰稳定计算，短路电流计算，小干扰辅助决策计算，短路电路辅助决策计算等。通过电网仿真分析，给出电网运行的故障和安全隐患，并形成保障电网安全的最佳运行方案，为调度提供有效的决策支持。

(3)并行计算模块

本发明提供的多人异地并行系统采用了大规模任务并行计算架构，支持多用户同步异地并发、多作业协同计算，可实现省、地一体化系统计算功能。

并行计算模块根据用户提出的计算需求，生成任务提交消息，通过JMS发送到应用服务器，由并行计算模块获取消息，解析消息，读取相应的计算数据生成计算文件，调用核心计算程序进行计算，然后将计算结果存入数据库或者返回给用户。并行计算模块采用多进程和多线程技术，处理多用户提交作业时，系统可以并行地响应多个用户的计算请求，做到作业的并行计算执行，提高大批量任务计算效率，减少用户等待时间。

(4)可视化与人机模块

可视化与人机模块包括即时通讯模块和可视化展示模块；即时通信模块能够实现类似于QQ、MSN的用户交流。借助于此功能，为分散在各地的数据维护人员提供了友好的沟通渠道。即时通信模块的功能包括：用户间点对点的文字及语音交流、群组内用户的文字交流、信息发布与通知、群组内视频会议等。

本发明提供的多人异地并行计算系统根据方式计算的实际需求，可视化展示模块实现计算结果的综合可视化展示。采用了动态图符、图数一体、拓扑自动生成等技术实现了地理潮流图和单线图的绘制和展示，提供了本地地理图、单线图的上传下载，使网络维护与本地维护紧密相结合。

本发明提供的多人异地并行计算系统确定了软件系统在满足“实用性、模块化、整体性与扩展性”要求的同时，以“集中存储、数据共享、异地维护、协同操作、组件集成”为主导思想的设计方案，本发明综合考虑电力系统方式计算对计算机软件系统功能和性能要求，以及系统升级、维护相对灵活的需求。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：本领域技术人员阅读本发明后依然可对发明的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，这些变更、修改或者等同替换，其均在其申请待批的权利要求范围之内。

Claims (11)

1.一种多人异地并行计算系统，其特征在于，所述系统包括WEB服务器、应用服务器、数据库服务器、并行计算机群和网络连接交换设备；所述WEB服务器、应用服务器、数据库服务器和并行计算机群分别与所述网络连接交换设备连接。

2.如权利要求1所述的计算系统，其特征在于，所述应用服务器包括协同管理模块、可视化与人机模块以及仿真分析模块。

3.如权利要求1所述的计算系统，其特征在于，客户端浏览器信息传输给所述WEB服务器。

4.如权利要求1所述的计算系统，其特征在于，所述并行计算机群由至少一台计算节点机组成；所述计算节点机包括并行计算模块。

5.如权利要求1所述的计算系统，其特征在于，所述网络连接交换设备包括两台交换机；其中一台为交换机A；另一台为交换机B。

6.如权利要求1所述的计算系统，其特征在于，所述WEB服务器设置有两台，其中一台为WEB服务器A；另一台为WEB服务器B；所述应用服务器设置有两台，其中一台为应用服务器A；另一台为应用服务器B；所述数据库服务器设置有两台，其中一台为数据库服务器A；另一台为数据库服务器B；所述WEB服务器、应用服务器和数据库服务器均配置至少2块千兆网卡。

7.如权利要求1所述的计算系统，其特征在于，所述数据库服务器包括统一数据库模块；所述统一数据库模块为一个用于省、地区多级电网，用于调度和规划在线以及离线一体的统一基础参数数据库。

8.如权利要求2所述的计算系统，其特征在于，所述协同管理模块包括项目管理模块、工程管理模块、数据管理模块和权限控制模块；所述数据管理模块管理电网数据存储、数据维护和数据版本；所述权限控制模块控制用户权限、数据权限和作业权限。

9.如权利要求2所述的计算系统，其特征在于，所述可视化与人机模块包括即时通讯模块和可视化展示模块。

10.如权利要求2所述的计算系统，其特征在于，所述仿真分析模块分别对潮流计算、暂稳稳定计算、小干扰稳定计算、短路电流计算、小干扰辅助决策计算和短路电路辅助决策计算进行仿真分析。

11.如权利要求6所述的计算系统，其特征在于，所述WEB服务器A和WEB服务器B之间、所述数据库服务器A和数据库服务器B之间以及所述应用服务器A和应用服务器B之间通过网络连接交换设备连接。

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