CN104202328A - 一种订阅goose/smv报文的方法、配置模块及订阅端 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电力自动化通信技术领域，特别涉及一种订阅GOOSE/SMV报文的方法。所述方法通过将订阅端网卡工作模式设为混杂模式，接收发布端发送的全部通信报文，从中筛选GOOSE/SMV报文，并逐项解析，得到每项报文的订阅特征信息，呈现到用户界面上；用户选择特定的报文项并将其对应的特征信息形成持久化文件；订阅端使用持久化文件中包含的订阅特征信息订阅所需的GOOSE/SMV报文。本发明完全不依赖模型文件，彻底避免了因模型错误或模型和实际报文不一致造成的订阅失败，提高了订阅的准确性。并且与直接使用SCD/CID文件订阅的方式相比，减少了系统启动过程中占用的内存，加快了系统启动的速度。
Description
技术领域
本发明涉及电力自动化通信技术领域，特别涉及一种应用于智能变电站领域的订阅GOOSE/SMV报文的方法、配置模块及订阅端。
背景技术
目前，IEC61850标准在智能变电站中得到了广泛的应用，其中,GOOSE/SMV通信是其中的一个重要组成部分，间隔层装置需要订阅来自过程层装置的GOOSE/SMV报文。通常地，基于IEC61850标准，首先由系统集成商提供现场所需的SCD文件，然后进一步分离出各装置的CID文件，订阅装置直接使用SCD文件或者使用所需装置的CID文件来确定GOOSE/SMV报文的详细信息，以此信息作为订阅报文的主要依据。
但是，现场往往由于用户需求变化、设计变更、修正设计错误等原因，导致SCD文件频繁修改，甚至有的厂家违反施工流程，擅自修改自家装置实际使用的CID文件，抑或由于有的厂家对IEC61850标准理解不到位，而且IEC61850标准也确实存在模糊之处，或者由于繁忙的调试工作给出了错误的版本的模型，经常造成发布端实际发布的GOOSE/SMV报文和离线所给的模型存在不一致的情形，使得订阅端依据模型所确定的订阅信息与实际报文不一致，从而造成总是订阅不上的常见错误。订阅端和发布端的开发人员花费大量的时间仔细核对订阅信息，确定订阅细节，工作量也非常巨大。这些都极大地影响了施工效率。
通过直接使用SCD/CID文件的方式订阅GOOSE/SMV报文时，由于SCD/CID文件必须遵循IEC61850标准规定的文件格式，而这个格式非常复杂，订阅端为订阅GOOSE/SMV信息而加载并解析SCD/CID文件时需要处理复杂的文件结构，处理过程往往占用大量内存，并极大地延长了订阅端的启动时间。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种新的订阅GOOSE/SMV报文的方法，该方法完全不依赖SCD/CID文件，而是通过实际接收的GOOSE/SMV报文来确定订阅报文的特征信息，并将这些特征信息按照特定文件格式保存，提供给订阅端使用。
为实现上述目的，本发明的具体技术方案如下：
一种订阅GOOSE/SMV报文的方法，包括如下步骤：
（1）订阅端将其网卡工作模式设为混杂模式，接收发布端发送的全部通信报文；
（2）订阅端根据所接收报文的以太网类型，筛选GOOSE/SMV报文；
（3）将筛选出的GOOSE/SMV报文按其报文格式逐项解析，得到每项报文的订阅特征信息；
（4）将所有GOOSE/SMV报文的订阅特征信息呈现到用户界面上；
（5）用户根据需要选择特定的报文项并将其对应的特征信息形成持久化文件；
（6）订阅端使用持久化文件中包含的订阅特征信息订阅所需的GOOSE/SMV报文。
步骤（1）中设置网卡工作模式的方式如下：通过网卡名或网卡标识，打开网卡，获取网卡句柄；通过网卡句柄，设置网卡工作模式为混杂模式。网卡工作模式分为普通模式和混杂模式两种，普通模式网卡只接收网络中明确给它的（即目的MAC地址为本网卡MAC地址的）报文，本发明为接收发布端所有的网络报文，将网卡设为混杂模式，在此模式下，可将所有流经该网卡的报文都收集起来。
步骤（2）中筛选GOOSE/SMV报文的具体过程如下：若报文的以太网类型为0x88B8，则为GOOSE报文；若以太网类型为0x88BA，则为SMV报文；选择这两类报文进入步骤（3）操作，其他所有报文予以丢弃。所有通信报文的帧格式中都包含有体现以太网类型的EtherType字段，GOOSE报文和SMV报文都有其特定的EtherType字段，通过辨识该字段，判断是否是GOOSE/SMV报文，以此初步过滤出GOOSE/SMV报文。
另外，GOOSE报文和SMV报文的帧格式里面还包含有其他特定字段，从中可筛选出一些关键字段构成其订阅特征信息，用于区分不同的报文，在此所述的订阅特征信息包括通信信息、控制块信息和数据集信息。下面分别说明GOOSE报文和SMV报文订阅特征信息的主要字段：
对于GOOSE报文，订阅特征信息的主要字段为：
（a）通信信息：目的MAC地址（DST MAC）、应用标识（APPID）；
（b）控制块信息：GOOSE控制块引用（gocbRef）、数据集名称（datSet）、GOOSE标识（goID）、版本号（confRev）；
（c）数据集信息：数据项个数（Data Number）、数据类型信息（Data Type）。
对于SMV报文，订阅特征信息的主要字段为：
(a)通信信息：目的MAC地址（DST MAC）、应用标识（APPID）；
（b）控制块信息：ASDU个数（noASDU）、采样值标识（svID）、数据集名称（datSet）、版本号（confRev）、采样速率（smpRate）；
（c）数据集信息：数据项个数（Data Number）、数据类型信息（Data Type）。
步骤（3）中解析出所需GOOSE/SMV报文的订阅特征信息后打包发送到用户界面端，用户界面端收到后解包还原出各字段。订阅初始阶段，用户界面上无任何显示报文的订阅特征信息时，步骤（4）将接收的GOOSE/SMV报文订阅特征信息直接展示到用户界面上供用户选择。若用户界面已显示有报文的订阅特征信息，步骤（4）中需先将收到的订阅特征信息与已显示报文的订阅特征信息进行比较，对于所有订阅特征信息字段完全相同的报文，丢弃；反之，将其作为新项在用户界面上展示。这样，只将字段有变化的报文的特征信息添加到用户界面上，过滤掉重复的报文，方便用户查阅，并能及时查看到最新的订阅特征信息。
步骤（5）中用户实时查看界面上显示的订阅特征信息，并根据需要选择订阅特定项报文，用户也可以只选择部分订阅特征信息字段作为订阅端进行订阅判定时的依据。收集用户所选项，将所需特征信息形成持久化文件。该文件格式灵活多样，通常可以是ini格式、json格式、xml格式、自定义二进制格式或直接保存到数据库中。
步骤（2）-（4）可以是每接收到一个报文就进行一次，也可以是每隔一段时间一次性处理所有的报文，通过重复步骤（2）-（4），直至确定用户所需的所有GOOSE/SMV报文的订阅特征信息。
为实现上述方法，需要实现一个配置模块，该模块实施上述步骤，确定保存订阅特征信息的持久化文件。订阅端在实际运行中根据约定文件格式，解析持久化文件得到用户选择的GOOSE/SMV报文订阅特征信息，据此作为后续订阅GOOSE/SMV报文的依据。
配置模块既可以集成到订阅端系统实现，也可以作为独立的软件在其他系统上实现，它包括：
一报文接收子模块，用于接收发布端的全部通信报文，顺序保存，并形成报文队列；
一报文分析子模块，用于逐项分析报文接收子模块中的报文，根据以太网类型筛选出GOOSE/SMV报文，解析每项GOOSE/SMV报文的订阅特征信息，并投递给界面管理子模块；
一界面管理子模块，用于接收报文分析子模块投递来的订阅特征信息，并将其与界面上已有项的特征信息比较，将字段不完全相同的特征信息作为新项展示到用户界面上；收集用户所选的GOOSE/SMV报文项，将其对应特征信息形成持久化文件保存。
一种订阅GOOSE/SMV报文的订阅端，具有上述的配置模块。本发明的有益效果：
（1） 完全不依赖模型文件，彻底避免了因模型错误或模型和实际报文不一致造成的订阅失败，提高了订阅的准确性。
（2） 与直接使用SCD/CID文件订阅的方式相比，减少了系统启动过程中占用的内存，加快了系统启动的速度。
（3） 订阅端配置模块既可以在订阅端实现，也可以在其他系统上实现，实现方式灵活。
（4） 订阅端实现配置模块时不需要对硬件进行改动，发布端也无需任何改动，配置过程简单易实现。
（5） 持久化文件格式灵活，用户根据需要自由选择。
（6） 用户订阅界面简明直观，易于查阅和使用。
附图说明
图1是本发明报文接收子模块的工作流程图；
图2是本发明报文分析子模块的工作流程图；
图3是本发明界面管理子模块的工作流程图；
图4是本发明在订阅端实现配置模块的系统框图。
具体实施方式
一种订阅GOOSE/SMV报文的方法，涉及订阅端和发布端，为实现该方法，需实现一配置模块，用于获取发布端的所有GOOSE/SMV报文的订阅特征信息，并根据用户选择生成报文订阅特征信息的持久化文件。该配置模块包括报文接收子模块、报文分析子模块和界面管理子模块。
1、报文接收子模块的工作流程为：
1-1、通过网卡名或网卡标识，打开订阅端网卡，获取网卡句柄；
1-2、通过网卡句柄，设置网卡工作模式为混杂模式；
1-3、将网卡实时接收到的来自发布端的所有网络报文的内容，顺序保存，形成报文队列。
2、报文分析子模块的工作流程为：
2-1、从报文接收子模块形成的报文队列逐项取出各报文进行分析。
2-2、根据每项报文的以太网类型（EtherType）判定该报文是否为GOOSE/SMV报文。如果以太网类型为0x88B8，则为GOOSE报文；如果以太网类型为0x88BA，则为SMV报文；其他所有报文予以丢弃，不再进行下一步处理。
2-3、对于GOOSE/SMV报文将依据各自的特定格式进行进一步的详细解析，形成各自的订阅特征信息。订阅特征信息主要包括三部分：通信信息、控制块信息和数据集信息。
（1）如果是GOOSE报文，订阅特征信息的主要字段为：
a) 通信信息：目的MAC地址（DST MAC）、应用标识（APPID）；
b) 控制块信息：GOOSE控制块引用（gocbRef）、数据集名称（datSet）、GOOSE标识（goID）、版本号（confRev）；
c) 数据集信息：数据项个数（Data Number）、数据类型信息（Data Type）。
（2）如果是SMV报文，订阅特征信息的主要字段为：
a) 通信信息：目的MAC地址（DST MAC）、应用标识（APPID）；
b) 控制块信息：ASDU个数（noASDU）、采样值标识（svID）、数据集名称（datSet）、版本号（confRev）、采样速率（smpRate）；
c) 数据集信息：数据项个数（Data Number）、数据类型信息（Data Type）。
2-4、将步骤2-3形成的订阅特征信息打包投递到用户界面上。
3、界面管理子模块的工作流程为：
3-1、取得报文分析子模块投递过来的订阅特征信息，进行解包，还原出各字段；
3-2、将订阅特征信息与界面上已有项的特征信息进行比较，如果所有字段完全相同，则该项予以丢弃，否则将该项的详细信息展示到用户界面上；
3-3、用户可以实时地、直观地、方便地、详细地查看所有的正在接收的GOOSE/SMV报文的订阅特征信息，并根据需要选择特定订阅项，进一步地，用户也可以只选择部分订阅特征信息字段作为订阅端进行订阅判定时的依据。
3-4、收集用户所选项，将所需特征信息形成持久化文件。该文件格式灵活多样，通常可以为ini格式、json格式、xml格式或者用户自定义的二进制格式，也可以直接保存到数据库中。
通过配置模块，形成的持久化文件将交由订阅端实际运行时使用。订阅端应依据约定的文件格式，解析出用户选择的GOOSE/SMV的订阅特征信息，作为判定发布端发送过来的报文是否需要订阅的依据。
本发明实施方式对于报文接收子模块、报文分析子模块和界面管理子模块的功能划分是一种典型方式，本领域技术人员基于本发明构思对各模块功能的其他划分方式均在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种订阅GOOSE/SMV报文的方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）订阅端将其网卡工作模式设为混杂模式，接收发布端发送的全部通信报文；
（2）订阅端根据所接收报文的以太网类型，筛选GOOSE/SMV报文；
（3）将筛选出的GOOSE/SMV报文按其报文格式逐项解析，得到每项报文的订阅特征信息；
（4）将所有GOOSE/SMV报文的订阅特征信息呈现到用户界面上；
（5）用户根据需要选择特定的报文项并将其对应的特征信息形成持久化文件；
（6）订阅端使用持久化文件中包含的订阅特征信息订阅所需的GOOSE/SMV报文。
2.根据权利要求1所述的订阅GOOSE/SMV报文的方法，其特征在于：步骤（1）中设置网卡工作模式的方式如下：通过网卡名或网卡标识，打开网卡，获取网卡句柄；通过网卡句柄，设置网卡工作模式为混杂模式。
3.根据权利要求1所述的订阅GOOSE/SMV报文的方法，其特征在于：步骤（2）中筛选GOOSE/SMV报文的具体过程如下：若报文的以太网类型为0x88B8，则为GOOSE报文；若以太网类型为0x88BA，则为SMV报文；选择这两类报文进入步骤（3）操作，其他所有报文予以丢弃。
4.根据权利要求1所述的订阅GOOSE/SMV报文的方法，其特征在于：所述的订阅特征信息包括通信信息、控制块信息和数据集信息。
5.根据权利要求1所述的订阅GOOSE/SMV报文的方法，其特征在于：若用户界面已显示有报文的订阅特征信息，步骤（4）中需先将收到的订阅特征信息与已显示报文的订阅特征信息进行比较，对于所有订阅特征信息字段完全相同的报文，丢弃；反之，将其作为新项在用户界面上展示。
6.根据权利要求1所述的订阅GOOSE/SMV报文的方法，其特征在于：所述的持久化文件格式为ini格式、json格式、xml格式或自定义二进制格式。
7.根据权利要求1所述的订阅GOOSE/SMV报文的方法，其特征在于：订阅端在实际运行中根据约定文件格式，解析持久化文件得到用户选择的GOOSE/SMV报文订阅特征信息，据此作为后续订阅GOOSE/SMV报文的依据。
8.一种订阅GOOSE/SMV报文的配置模块，其特征在于：包括
一报文接收子模块，用于接收发布端的全部通信报文，顺序保存，并形成报文队列；
一报文分析子模块，用于逐项分析报文接收子模块中的报文，根据以太网类型筛选出GOOSE/SMV报文，解析每项GOOSE/SMV报文的订阅特征信息，并投递给界面管理子模块；
一界面管理子模块，用于接收报文分析子模块投递来的订阅特征信息，并将其与界面上已有项的特征信息比较，将字段不完全相同的特征信息作为新项展示到用户界面上；收集用户所选的GOOSE/SMV报文项，将其对应特征信息形成持久化文件保存。
9.一种订阅GOOSE/SMV报文的订阅端，其特征在于：具有权利要求8所述的配置模块。
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