CN102833113B - 变电站以太网通信网络监测方法和系统 - Google Patents

变电站以太网通信网络监测方法和系统 Download PDF

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本发明提供一种变电站以太网通信网络监测方法和系统,该方法和系统是基于SNMP协议的,其方法包括步骤:分别读取变电站以太网通信网络中各网络设备对应的节点下oid的值,通过解析所述节点下的oid值获取对应网络设备的邻居设备的信息,并分别存入各网络设备对应的结构体中;根据各所述结构体获得网络拓扑图,并对所述网络拓扑图进行显示。本发明可实现自动探测和描绘整个变电站通信网络的拓扑结构,能够实时的、直观的显示整个网络的通信状态。

Description

变电站以太网通信网络监测方法和系统
技术领域
[0001] 本发明涉及网络监测领域,特别是涉及一种变电站以太网通信网络监测方法和系 统。
背景技术
[0002] 变电站自动化系统要求站内智能设备可以提供信息通信接口,实现信息和数据交 流,而且要通过远动通信接口与外部系统实现信息交流,所以通信技术是实现变电站自动 化的一个关键技术要求,如何构建一个快速稳定可靠的通信网络是变电站自动化系统的基 本要求,而且通信系统要富有弹性,可扩展性强。通信网络的建立是整个电力系统运行管理 自动化的基础。通信技术的发展日新月异,从早期的模拟通信方式到现在的数字通信方式, 从简单的串行通信到现场总线通信、以太网通信,从载波机、微波机到交换机、路由器等等。 通信速率也从30(^?8、60(^?8到101^^、1001^^甚至更高。这其中以太网以其低成本、快 速高效、良好的开放性和兼容性等优越性能,逐渐成为当今的主流通信方式。
[0003] 在实际的运行中,运行人员要求能够实时地、直观地显示整个网络系统的通信状 态,变电站以太网通信系统的网络拓扑结构图多由配置人员在调试初期手工绘制,网络拓 扑每次发生变化,都需要手动修改,当网络规模变大、网络结构变复杂时,手工绘制就比较 麻烦。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种变电站以太网通信网络监测方法和系统,能够自动探 测和描绘整个变电站以太网通信网络的拓扑结构,以实时地、直观地显示整个变电站网络 系统的通信状态。
[0005] 本发明的目的通过如下技术方案实现:
[0006] 一种变电站以太网通信网络监测方法,包括如下步骤:
[0007] 分别读取变电站以太网通信网络中各网络设备对应的节点下Oid的值,通过解析 所述节点下Oid的值获取对应网络设备的邻居设备的信息,并分别存入各网络设备对应的 结构体中;
[0008] 根据各所述结构体获得网络拓扑图,并对所述网络拓扑图进行显示。
[0009] 一种变电站以太网通信网络监测系统,包括:
[0010] 网络拓扑结构探索模块,用于分别读取变电站以太网通信网络中各网络设备对应 的节点下Oid的值,通过解析所述节点下Oid的值获取对应网络设备的邻居设备的信息,并 分别存入各网络设备对应的结构体中;
[0011] 显示模块,用于根据各所述结构体获得网络拓扑图,并对所述网络拓扑图进行显 不O
[0012] 依据上述本发明的方案,通过解析各网络设备对应的节点下Oid的值获取对应网 络设备的邻居设备的信息,并分别将各网络设备的邻居设备信息存入对应各网络设备的结 构体中,最后根据各结构体获得网络拓扑图,实现了自动探测和描绘整个变电站通信网络 的拓扑结构,能够实时的、直观的显示整个变电站通信网络的通信状态。
附图说明
[0013] 图1为本发明实施例的变电站以太网通信网络监测方法的流程示意图;
[0014] 图2为本发明一个实施例的变电站以太网通信网络监测系统的结构示意图;
[0015] 图3为本发明另一个实施例的变电站以太网通信网络监测系统的结构示意图;
[0016] 图4为本发明第三个实施例的变电站以太网通信网络监测系统的结构示意图。
具体实施方式
[0017] 下面结合实施例及附图对本发明作进一步进行阐述,但本发明的实施方式不限于 此。
[0018] 实施例1
[0019] 本发明实施例的变电站以太网通信网络监测方法和系统是基于SNMP(Simple NetworkManagementProtocol,简单网络管理协议)协议的。
[0020] 参见图1所示,为本发明实施例的变电站以太网通信网络监测方法的流程示意 图,如图1所示,该实施例中的变电站以太网通信网络监测方法包括如下步骤:
[0021] 步骤SlOl:分别读取变电站以太网通信网络中各网络设备对应的节点下oid (objectidentifier,对象标识符)的值,通过解析所述节点下oid的值获取对应网络设备 的邻居设备的信息,并分别存入各网络设备对应的结构体中,也就是要分别将每个设备的 邻居设备信息存入相应的结构体中;
[0022] 步骤S102 :根据所述结构体获得网络拓扑图,并对所述网络拓扑图进行显示,因 各结构体中存有对应网络设备的邻居设备,即各结构体中的信息涵盖了整个变电站以太网 通信网络中的网络设备之间的邻居关系,根据该邻居关系即可以获得整个变电站系统的网 络拓扑图,而且一般该网络拓扑图是树状结构。
[0023] 依据上述本发明的方案,通过解析各网络设备对应的节点下oid的值获取对应网 络设备的邻居设备的信息,并分别将各网络设备的邻居设备信息存入对应各网络设备的结 构体中,最后根据各结构体获得网络拓扑图,实现了自动探测和描绘整个变电站通信网络 的拓扑结构,能够实时地、直观地显示整个网络的通信状态。
[0024] 其中,上述步骤SlOl具体实施过程可以是:分别将已查网络设备的各邻居设备作 为待查网络设备,读取所述待查网络设备对应的节点下oid的值,通过解析所述节点下oid 的值获取对应的待查网络设备的邻居设备信息,并将所述邻居设备信息存入对应待查网络 设备的结构体中,直至遍历获得各存有邻居设备信息的结构体;更为具体的步骤一般是: 首先选取任意一个网络设备作为待查网络设备,读取该待查网络设备对应节点下oid的 值,通过解析该节点下oid的值,得到该待查网络设备的所有邻居设备的信息,存入一个结 构体中,这时因已获得原待查网络设备的邻居设备信息而成为已查网络设备;再分别将已 查网络设备的各邻居设备作为待查网络设备,读取所述待查网络设备对应的节点下oid的 值,通过解析所述节点下oid的值获取对应的待查网络设备的邻居设备信息,并将所述邻 居设备信息存入对应待查网络设备的结构体中,依此类推,扫描以太网通信网络中所有的 网络设备,获得各分别存储有网络设备的邻居设备信息的结构体,如首先获取A的邻居设 备信息,若A的邻居设备为B、C,将此信息存入对应A的结构体中,再分别获取B、C的邻居 设备信息,若B的邻居设备是D、E,C的邻居设备是F,则将B的邻居设备是D、E的信息存入 对应B的结构体中,将C的邻居设备是F的信息存入对应C的结构体中,再分别获取D、E、F 的邻居设备信息,依此类推,获取各个网络设备的邻居设备信息,并将各个网络设备的邻居 设备信息分别存入对应的结构体中,其中,A、B、C、D、E、F均代表一个网络设备,在获取各个 网络设备的邻居设备信息的过程中包括过滤重复的邻居设备信息,如在获取B的邻居设备 时将A为B的邻居设备的信息过滤掉。
[0025] 目前,数字化变电站中大量使用光纤介质以代替传统的二次电缆接线传输实时采 样数据和GOOSE(GenericObjectOrientedSubstationEvent,面向通用对象的变电站事 件)数据,变电站对于通信系统的实时性和稳定性要求越来越高,当系统出现通信中断时, 常规SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition,数据采集与监视控制系统)告 警功能是根据信息流长时间中断来进行判别,实时性不足,不利于运行人员及时排查处理。 为此,在其中一个实施例中,本发明的变电站以太网通信网络监测方法还可以包括如下步 骤:
[0026] 打开交换机的TRAP功能,当接收到TRAP报文时,通过解析该TRAP报文获取通信 状态发生变化的交换机名称和交换机端口名称,TRAP报文是指被管理的网络设备(代理)上 报的陷阱报文,表明设备发生故障或变更的主动通知,交换机一般本身可实现TRAP功能, 当某个端口的通信状态发生变化时,就可以上报TRAP报文,则可以根据该TRAP报文解析得 到哪个交换机的哪个端口状态发生了变化;
[0027] 根据所述交换机名称和交换机端口与名称生成TRAP事件,并将所述事件存入循 环缓冲区,其中,循环缓冲区被分成若干个空间,可以从第一个空间开始依次存入TRAP事 件,当最后一个空间被用掉后,又重新从第一个空间开始存入TRAP事件,这样可以循环使 用缓冲区;
[0028] 实时扫描所述循环缓冲区,并将扫描到的TRAP事件进行显示,这样,就可以方便 运行人员及时获知通信中断的信息,实现了对交换机端口通信状态的实施监测。
[0029] 由于目前变电站所使用的交换机并不支持对端口挂接的网络设备详细信息的解 析,无法通过SNMP协议获取并显示网络设备具体信息,如IP、装置名称等,因此,本发明的 变电站以太网通信网络监测方法是采取通过静态配置的方法将网络设备同交换机名称、交 换机端口号等信息连结起来,具体可以包括步骤:
[0030] 周期性的根据所述TRAP事件以及预先存储的网络设备名称和/或网络设备IP、 交换机名称、交换机端口号的绑定关系获取通信状态发生变化的网络设备名称和/或网络 设备IP,并刷新网络拓扑图,也就是在根据TRAP事件获知哪个交换机的哪个端口发生变换 时,则可以通过相应的绑定关系实现快速响应,分析定位出通信故障的端口位置,并获知发 生通信链路型故障的网络设备,其中,刷新网络拓扑图是因为在通信状态发生变化时,网络 网络拓扑结构也相应的发生变化,刷新网络拓扑图是为了实时显示当前的网络拓扑结构, 执行本步骤的周期可以根据实际情况预先设定,在数据库中存储的网络设备名称和/或网 络设备IP、交换机名称、交换机端口号的绑定关系可以通过记录交换机本身的网络信息、交 换机端口的绑定信息和各子网入口交换机节点信息实现,具体为三张表:交换机网络信息 表、交换机绑定信息表、交换机端口信息表。
[0031] 交换机信息表的详细信息如表1所示,其中ID为主键。
[0032] 表1交换机信息表
Figure CN102833113BD00071
[0034] 交换机绑定信息表的详细信息如表2所示。
[0035] 表2交换机绑定信息表
[0036]
Figure CN102833113BD00072
[0037] 交换机端口信息表的详细信息如表3所示,其中ID为主键,SwitchID为外键。
[0038] 表3交换机端口信息表
Figure CN102833113BD00073
[0040] 同时,运行人员有时还需要查看网络拓扑图中的节点(网络设备)的具体信息,也 可以预先配置节点的详细信息,据此,本发明的变电站以太网通信网络监测方法还可以包 括步骤:根据预先存储的网络设备的配置信息显示所述网络拓扑图中节点的详细信息。
[0041] 实施例2
[0042] 根据上述本发明的变电站以太网通信网络监测方法,本发明还提供一种变电站以 太网通信网络监测系统,以下就本发明的变电站以太网通信网络监测系统的实施例进行详 细说明。图2中示出了本发明实施例的变电站以太网通信网络监测系统的结构示意图。在 该实施例中的变电站以太网通信网络监测系统包括网络拓扑结构探索模块201、显示模块 202,其中:
[0043] 网络拓扑结构探索模块201,用于分别读取变电站以太网通信网络中各网络设备 对应的节点下oid的值,通过解析所述节点下oid的值获取对应网络设备的邻居设备的信 息,并分别存入各网络设备对应的结构体中;
[0044] 显示模块202,用于根据各所述结构体获得网络拓扑图,并对所述网络拓扑图进行 显示,因各结构体中存有对应网络设备的邻居设备,即各结构体中的信息涵盖了整个变电 站以太网通信网络中的网络设备之间的邻居关系,根据该邻居关系即可以获得整个变电站 系统的网络拓扑图,而且一般该网络拓扑图是树状结构。
[0045] 依据上述本发明的方案,网络拓扑结构探索模块201解析各网络设备对应的节点 下Oid的值获取对应网络设备的邻居设备的信息,并分别将各网络设备的邻居设备信息存 入对应各网络设备的结构体中,显示模块202根据各结构体获得网络拓扑图并对网络拓扑 图进行显示,实现了自动探测和描绘整个变电站通信网络的拓扑结构,能够实时地、直观地 显示整个网络的通信状态。
[0046] 在其中一个实施例中,网络拓扑结构探索模块201分别将已查网络设备的各邻居 设备作为待查网络设备,读取所述待查网络设备对应的节点下oid的值,通过解析所述节 点下oid的值获取对应的待查网络设备的邻居设备信息,并将所述邻居设备信息存入对应 待查网络设备的结构体中,其中,网络拓扑结构探索模块201更为详细的工作流程是:首先 任意选取一个网络设备作为待查网络设备,读取该待查网络设备对应节点下oid的值,通 过解析该节点下oid的值,得到该待查网络设备的所有邻居设备的信息,存入一个结构体 中,这时因已获得原待查网络设备的邻居设备信息而成为已查网络设备;再分别将已查网 络设备的各邻居设备作为待查网络设备,读取所述待查网络设备对应的节点下oid的值, 通过解析所述节点下oid的值获取对应的待查网络设备的邻居设备信息,并将所述邻居设 备信息存入对应待查网络设备的结构体中,依此类推,扫描以太网通信网络中所有的网络 设备,获得各分别存储有网络设备的邻居设备信息的结构体,如首先获取A的邻居设备信 息,若A的邻居设备为B、C,将此信息存入对应A的结构体中,再分别获取B、C的邻居设备 信息,若B的邻居设备是D、E,C的邻居设备是F,则将B的邻居设备是D、E的信息存入对应 B的结构体中,将C的邻居设备是F的信息存入对应C的结构体中,再分别获取D、E、F的邻 居设备信息,依此类推,获取各个网络设备的邻居设备信息,并将各个网络设备的邻居设备 信息分别存入对应的结构体中,其中,A、B、C、D、E、F均代表一个网络设备,在获取各个网络 设备的邻居设备信息的过程中包括过滤重复的邻居设备信息,如在获取B的邻居设备时将 A为B的邻居设备的信息过滤掉;
[0047] 显示模块202在网络拓扑结构探索模块201遍历获得各存有邻居设备信息的结构 体后,根据各所述结构体获得网络拓扑图,并对所述网络拓扑图进行显示。
[0048] 目前,数字化变电站中大量使用光纤介质以代替传统的二次电缆接线传输实时采 样数据和G00SE(GenericObjectOrientedSubstationEvent,面向通用对象的变电站事 件)数据,变电站对于通信系统的实时性和稳定性要求越来越高,当系统出现通信中断时, 常规SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition,数据采集与监视控制系统)告 警功能是根据信息流长时间中断来进行判别,实时性不足,不利于运行人员及时排查处理。 为此,在其中一个实施例中,如图3所示,本发明的变电站以太网通信网络监测系统还可以 包括交换机端口通信状态监测模块203,其中:
[0049] 交换机端口通信状态监测模块203用于打开交换机的TRAP功能,当接收到TRAP 报文时,通过解析该TRAP报文获取通信状态发生变化的交换机名称和交换机端口与名称, 并根据所述交换机名称和交换机端口与名称生成TRAP事件,并将所述事件存入循环缓冲 区,其中,循环缓冲区被分成若干个空间,可以从第一个空间开始依次存入TRAP事件,当最 后一个空间被用掉后,又重新从第一个空间开始存入TRAP事件,这样可以循环使用缓冲 区;
[0050] 相应的,显示模块202还用于实时扫描循环缓冲区,并将扫描到的TRAP事件进行 显示,这样,就可以方便运行人员及时获知通信中断的信息,实现了对交换机端口通信状态 的实施监测。
[0051] 由于目前变电站所使用的交换机并不支持对端口挂接的网络设备详细信息的解 析,无法通过SNMP协议获取并显示装置具体信息,如IP、网络设备名称等,为此,本发明的 变电站以太网通信网络监测系统是采取通过静态配置的方法将装置同交换机名称、交换机 端口号等信息连结起来,因此,在其中一个实施例中,如图4所示,本发明的变电站以太网 通信网络监测系统在前述实施例的基础上,还可以包括:
[0052] 静态配置模块204,用于存储的网络设备名称和/或网络设备IP、交换机名称、交 换机端口号的绑定关系,在数据库中存储网络设备名称和/或网络设备IP、交换机名称、交 换机端口号的绑定关系可以通过记录交换机本身的网络信息、交换机端口的绑定信息和各 子网入口交换机节点信息实现,具体为实施例1中提及的三张表:交换机网络信息表、交换 机绑定信息表、交换机端口信息表;
[0053] 刷新模块205,用于周期性的根据TRAP事件以及预先存储的网络设备名称和/或 网络设备IP、交换机名称、交换机端口号的绑定关系获取通信状态发生变化的网络设备名 称和/或网络设备IP,并刷新网络拓扑图,也就是在根据TRAP事件获知哪个交换机的哪个 端口发生变换时,则可以通过相应的绑定关系实现快速响应,分析定位出通信故障的端口 位置,并获知发生通信链路型故障的网络设备,其中,刷新网络拓扑图是因为在通信状态发 生变化时,网络网络拓扑结构也相应的发生变化,刷新网络拓扑图是为了实时显示当前的 网络拓扑结构,预设周期可以根据实际情况预先设定。
[0054] 同时,运行人员有时还需要查看网络拓扑图中的节点的具体信息,也可以预先配 置节点的详细信息,据此,本发明的变电站以太网通信网络监测系统的显示模块202可以 包括节点信息显示单元,用于根据预先存储的网络设备的配置信息显示所述网络拓扑图中 节点的详细信息。
[0055] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并 不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员 来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保 护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1. 一种变电站以太网通信网络监测方法,其特征在于,包括如下步骤: 分别读取变电站以太网通信网络中各网络设备对应的节点下Oid的值,通过解析所述 节点下Oid的值获取对应网络设备的邻居设备的信息,并分别存入各网络设备对应的结构 体中; 根据各所述结构体获得网络拓扑图,并对所述网络拓扑图进行显示; 打开交换机的TRAP功能,当接收到TRAP报文时,通过解析该TRAP报文获取通信状态 发生变化的交换机名称和交换机端口名称; 根据所述交换机名称和交换机端口名称生成TRAP事件,并将所述事件存入循环缓冲 区; 实时扫描所述循环缓冲区,并将扫描到的TRAP事件进行显示; 其中,所述分别读取变电站以太网通信网络中各网络设备对应的节点下oid的值,通 过解析所述节点下oid的值获取对应网络设备的邻居设备的信息,并分别存入各网络设备 对应的结构体中包括步骤: 分别将已查网络设备的各邻居设备作为待查网络设备,读取所述待查网络设备对应的 节点下oid的值,通过解析所述节点下oid的值获取对应的待查网络设备的邻居设备信息, 并将所述邻居设备信息存入对应待查网络设备的结构体中; 在遍历获得各存有邻居设备信息的结构体后,执行所述根据各所述结构体获得网络拓 扑图,并对所述网络拓扑图进行显示步骤。
2. 根据权利要求1所述的变电站以太网通信网络监测方法,其特征在于,还包括步骤: 周期性的根据所述TRAP事件以及预先存储的网络设备名称和/或网络设备IP、交换 机名称、交换机端口号的绑定关系获取通信状态发生变化的网络设备名称和/或网络设备 IP,并刷新网络拓扑图。
3. 根据权利要求2所述的变电站以太网通信网络监测方法,其特征在于,还包括步骤: 根据预先存储的网络设备的配置信息显示所述网络拓扑图中的节点的详细信息。
4. 一种变电站以太网通信网络监测系统,其特征在于,包括: 网络拓扑结构探索模块,用于分别将已查网络设备的各邻居设备作为待查网络设备, 读取所述待查网络设备对应的节点下oid的值,通过解析所述节点下oid的值获取对应的 待查网络设备的邻居设备信息,并将所述邻居设备信息存入对应待查网络设备的结构体 中; 显示模块,用于在所述网络拓扑结构探索模块遍历获得各存有邻居设备信息的结构体 后,根据各所述结构体获得网络拓扑图,并对所述网络拓扑图进行显示; 交换机端口通信状态监测模块,用于打开交换机的TRAP功能,当接收到TRAP报文时, 通过解析该TRAP报文获取通信状态发生变化的交换机名称和交换机端口名称,并根据所 述交换机名称和交换机端口与名称生成TRAP事件,并将所述事件存入循环缓冲区; 所述显示模块还用于实时扫描所述循环缓冲区,并将扫描到的TRAP事件进行显示。
5. 根据权利要求4所述的变电站以太网通信网络监测系统,其特征在于,还包括: 静态配置模块,用于存储网络设备名称和/或网络设备IP、交换机名称、交换机端口号 的绑定关系; 刷新模块,用于周期性的根据所述TRAP事件以及预先存储的网络设备名称和/或网络 设备IP、交换机名称、交换机端口号的绑定关系获取通信状态发生变化的网络设备名称和 /或网络设备IP,并刷新网络拓扑图。
6.根据权利要求5所述的变电站以太网通信网络监测系统,其特征在于,所述显示模 块包括节点信息显示单元,用于根据预先存储的网络设备的配置信息显示所述网络拓扑图 中节点的详细信息。
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