CN105049225B - 一种基于动态角色权重的电力系统前置机系统 - Google Patents

一种基于动态角色权重的电力系统前置机系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于动态角色权重的电力系统前置机系统，包括任务调度管理模块、动态角色权重控制模块、信息缓存模块、通信接口模块、规约解析模块、通信处理核心进程。信息缓存模块、通信接口模块、规约解析模块、通信处理核心进程组成前置机的前端节点，前端节点负责与配电终端进行通讯并把所获取的信息写入实时库系统，同时前端节点还需接收来自上一层应用的控制命令并下发给配电终端。系统有多个前置机前端节点并行完成与不同的配电终端的通讯，前置机前端节点个数可配置。通过一个控制节点加N个前端节点的组合模式，并动态设置每个任务角色的权重值，解决大数据大容量情况下通信实时性慢的问题。

Description

一种基于动态角色权重的电力系统前置机系统
技术领域
本发明涉及电力系统通讯技术领域，主要是指一种在配电自动化系统中的数据通讯方法及前置机系统。
背景技术
配电自动化是以配电终端、配电自动化系统软件为主要组成要素的，因配电网涉及的用电设备众多，因而大中形配电自动化系统一般都需要与几万、几十万的配电终端同时进行通讯，以采集各个配电一次设备的实时数据。在与众多的配电终端通信过程中，由于需要处理的信息容量巨大，如何保证通信的实时性，让用户体验及时性成为当前配电自动化系统需要解决的主要技术问题之一。
为了提高大数据大容量情况下通讯的时效性，本发明采用一个控制节点加N个前端节点的方式，把原先用单一计算机完成的任务，分配到若干台计算机上并行完成，在此基础上，通过动态控制角色权重及通讯缓存的方法，实现最重要、用户最希望完成的事情优先完成，把一些不紧急的任务放在通讯空闲的时候完成。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种基于动态角色权重的前置机系统，提高配电自动化系统处理海量数据的实时性。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种基于动态角色权重的电力系统前置机系统，其特征在于：包括任务调度管理模块、动态角色权重控制模块、信息缓存模块、通信接口模块、规约解析模块、通信处理核心进程。所述的信息缓存模块、通信接口模块、规约解析模块、通信处理核心进程组成前置机的前端节点，其中信息缓存模块、通信接口模块、规约解析模块做成动态链接库的方式，方便通信处理核心进程调用，所述的前端节点负责与配电终端进行通讯并把所获取的信息写入实时数据库操作模块，同时前端节点还需接收来自上一层应用的控制命令并下发给配电终端。系统有多个前置机前端节点并行完成与不同的配电终端的通讯，前置机前端节点个数可配置。所述的动态角色权重控制模块负责维护整个系统的实时角色权重值，动态角色权重控制模块需处理用户及系统(如前置机前端节点缓冲区快溢出需要优先处理该前端节点的信息等)的调权指令及时调整未处理完任务的角色权重值。所述任务调度管理模块负责均匀地分配通信任务给相应的前端节点并且根据动态角色权重表中的信息生成令牌表，所述令牌表用于控制前端节点与上层应用交互信息，前端节点中的通信处理核心进程实时检查网络中的操作令牌，一旦获得本前端节点与上层应用交互信息的权限立即与上层应用开始交互信息。所述的任务调度管理进程、动态角色控制模块组成控制节点。其中动态角色控制模块做成动态链接库的方式，方便任务调度管理进程调用。所述的控制节点与前置节点采用TCP方式通信。
作为具体化，所述前置机包括人机界面，人机界面由动态角色权重控制模块和任务调度管理模块中的核心进程共同控制。将人机界面从动态角色权重控制模块和任务调度管理模块中剥离出来，做成一个独立的进程，便于在网络上任何一个节点维护前置机。
作为具体化，所述系统内设有任务调度管理模块。任务调度管理模块根据参数配置数据库中的配电终端信息，均匀地把与配电终端通讯的任务分配到各前端节点上，以便各个前端节点知道自己需要与哪些配电终端进行通讯。同时，任务调度管理模块实时检查各前端节点缓存区中的角色权重排序链表，取权值最大的前端节点，置该前端节点令牌通行标志。
作为具体化，所述系统内设有动态角色权重模块。动态角色权重控制模块在系统启动的时候根据参数数据库各测点信息(遥信、遥控、遥测等)角色权重的配置，生成一张实时角色权重内存表，并提供网络查询接口供各前置节点查询使用。动态角色权重控制模块亦可接受来自用户的调整测点信息角色权重的指令，实时动态更新角色权重值。同时，角色权重控制模块亦需检测各前端节点的缓存区，若发现某一前端节点的缓存区快溢出时，立即自动调高涉及到该前端节点的所有信息的角色权重值。
作为具体化，所述前端节点内设有通信接口模块、规约解析模块、信息缓存模块、通讯处理核心进程，通信接口模块负责对tcp、udp、串口等通信方式的封装，为通讯处理核心进程提供底层通信接口。规约解析模块封装IEC101、IEC104、Disa、CDT、DNP等规约的解析处理、为通讯处理模块提供各种规约接口。信息缓存模块为通讯处理模块提供信息的缓存空间，并对接收到的信息的角色权重进行排序，生成角色权重排序链表，方便所述任务调度管理进程查询。通讯处理核心进程负责与各配电终端建立通讯联系，把收到的信息存入信息缓存模块，并实时查询任务调度管理模块中的令牌标志，若令牌标志允许本前端节点与上层应用交互信息，则立即把信息缓存模块中信息角色权重最高的信息上传给上层应用，并把该信息从信息缓存中删除。
本发明与现有技术相比所带来的有益效果是：
本发明通过对系统中所有测点信息预先设定角色权重值，并可以通过软件动态调整测点的角色权重值，可以实现最需要传输的信息获得最优先的传送权，通过一个控制节点加N个前端节点的组合模式，并动态设置每个任务角色的权重值，解决大数据大容量情况下通信实时性慢的问题，并通过一个控制节点控制N个前端节点的模式均匀分配任务到独立的计算机上，可保证在大数据、大容量的情况下通信的实时性。
附图说明
图1为本发明系统框架连接图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步说明。
本实施例的一种基于动态角色权重的电力系统前置机系统，包括任务调度管理进程、动态角色权重控制模块、信息缓存模块、通信接口模块、规约解析模块、通信处理核心进程。所述通信接口模块、规约解析模块、信息缓存模块、通信处理核心进程构成前置机前端节点，每个前端节点的通信处理核心进程根据任务需要调用通信接口模块、规约解析模块、信息缓存模块，并且运行在一台独立的计算机上。每个前端节点的角色权重排序链表的内容由通信处理核心进程创建并维护，本前端节点的角色权重排序链表只包含本前端节点已经收到的信息内容。前端节点的角色权重排序链表由通信处理核心进程提供网络查询接口供控制节点查询。控制节点由动态角色控制模块、任务调度管理进程构成，并部署在一台独立的计算机上。动态角色控制模块负责生成、维护实时角色权重表，并提供网络查询接口，允许前端节点查询系统中任一任务角色的实时权重值。任务调度管理进程负责生成、维护令牌表，提供网络查询接口供各前端节点查询与上层应用交互信息的令牌。
前端节点角色权重排序链表具体生成过程：通信处理核心进程中负责角色重排的线程提取信息缓存模块中最早存储的信息，调用控制节点中的角色权重网络查询接口查询此信息的角色权重值，根据所查到的角色权重值的大小插入到当前角色权重排序链表中。
实时角色权重表的具体生成过程：动态角色控制模块读取参数数据库中每个测点的遥测、遥信、遥控等信息的角色权重配置值，在内存中生成一张测点实时角色权重值表。角色权重值表至少应包含测点的ID，测点的描述、测点的角色权重值。动态角色控制模块既可以处理来自用户的调整测点角色权重的命令，更新测点的角色权重值，也可以根据实时监测到的每个前端节点信息缓存模块实时缓存区剩余空间的大小来动态调整与该前端节点有关的所有测点的角色权重值。缓存区快溢出的前端节点拥有更高的角色权重值，以便让该前端节点优先与上层应用交互信息，避免缓存区溢出后通讯信息丢失。
令牌表的具体生成过程：任务调度管理进程中处理令牌任务的线程调用前端节点提供的网络查询接口查询每个前端节点角色权重排序链表，实时读取每个前端节点的角色权重最大值，通过比较每个前端节点的当前最大角色权重值，确定系统中此时角色权重值最大的任务所在的前端节点为许可前端节点，置允许该前端节点与上层应用交换信息的令牌标志。
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，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于动态角色权重的电力系统前置机系统，其特征在于：包括任务调度管理模块、动态角色权重控制模块、信息缓存模块、通信接口模块、规约解析模块、通信处理核心进程；所述信息缓存模块、通信接口模块、规约解析模块、通信处理核心进程组成前置机的前端节点，其中信息缓存模块、通信接口模块、规约解析模块做成动态链接库的方式，方便通信处理核心进程调用，所述前端节点负责与配电终端进行通讯并把所获取的信息写入实时数据库操作模块，同时前端节点还需接收来自上一层应用的控制命令并下发给配电终端；系统有多个前置机前端节点并行完成与不同的配电终端的通讯，前置机前端节点个数可配置；所述动态角色权重控制模块负责维护整个系统的实时角色权重值，所述动态角色权重控制模块需处理用户及系统的调权指令及时调整未处理完任务的角色权重值；所述任务调度管理模块负责均匀地分配通信任务给相应的前端节点并且根据动态角色权重表中的信息生成令牌表，所述令牌表用于控制前端节点与上层应用交互信息，前端节点中的通信处理核心进程实时检查网络中的操作令牌，一旦获得本前端节点与上层应用交互信息的权限立即与上层应用开始交互信息；所述任务调度管理进模块、动态角色控制模块组成控制节点；其中动态角色控制模块做成动态链接库的方式，方便任务调度管理进程调用；所述的控制节点与前置节点采用TCP方式通信。
2.根据权利要求1所述的基于动态角色权重的电力系统前置机系统，其特征在于：所述前置机包含人机界面，所述人机界面由所述控制节点控制。
3.根据权利要求2所述的基于动态角色权重的电力系统前置机系统，其特征在于：所述人机界面用于配置前端节点个数、前端节点通讯参数、用于手动调整角色权重表中的角色权重值。
4.根据权利要求2所述的基于动态角色权重的电力系统前置机系统，其特征在于：所述控制节点包含任务调度管理模块、动态角色控制模块；所述动态角色控制模块生成并维护实时角色权重表，所述任务调度管理模块生成并维护令牌表。
5.根据权利要求4所述的基于动态角色权重的电力系统前置机系统，其特征在于：所述实时角色权重表、令牌表均可在网络上查询其任一记录值。
6.根据权利要求1所述的基于动态角色权重的电力系统前置机系统，其特征在于：所述通信处理核心进程负责生成并维护本前端节点的角色权重排序链表；所述角色权重排序链表可在网上查询其当前角色权重最大的任务。
7.根据权利要求1所述的基于动态角色权重的电力系统前置机系统，其特征在于：所述通信接口模块封装了通讯所用的TCP、UDP、串口通讯接口。
8.根据权利要求1所述的基于动态角色权重的电力系统前置机系统，其特征在于：所述的规约解析模块封装了IEC101、IEC104、Disa、CDT、DNP规约关于遥测、遥信、遥控等规约任务的所有接口。
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