CN106781796B - 结合应用场景的通信规约培训方法、系统及场景关联方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于解决现有技术所存在的问题，找到一种结合应用场景的通信规约培训方法和系统，可以将规约报文和应用数据与应用场景关联后进行显示，实现与应用场景的交互融合，提高培训效果。括教员终端、培训终端、远动装置、监控后台、测控装置、合并单元和智能终端，监控后台、远动装置和测控装置通过站控层网络通信，测控装置、合并单元和智能终端通过间隔层网络通信，培训终端连接有通信过程全景数据在线翻译单元，教员终端连接有主站前置通信仿真培训单元，主站前置通信仿真培训单元通过远动层网路与远动装置通信连接，通信过程全景数据在线翻译单元与远动层网络、站控层网络及间隔层网络连接。有益效果：可以将规约报文和应用数据与应用场景关联后进行显示，提高培训效果。

Description

结合应用场景的通信规约培训方法、系统及场景关联方法

技术领域

本发明涉及电力培训领域，具体涉及一种结合应用场景的通信规约培训方法、系统及场景关联方法。

背景技术

通讯规约是智能变电站数据传输环节的核心技术内容，主要包括：(1)监控系统站控层以太网基于DL/T860标准的MMS通信规约以及联闭锁信息水平交互的GOOSE通信规约；(2)监控系统过程层设备与间隔层之间基于虚端子连接的电流、电压SV数据与开关、刀闸位置及告警状态GOOSE信号；(3)变电站监控系统与调控主站端之间基于DL/T634.5.104的远动数据传输规约。由于智能变电站的功能是基于数据传输环节的信息交互技术实现的，掌握数据传输知识与技术技能是智能变电站建设、运行维护与自动化应用水平的核心部分，因此，针对数据传输环节的通讯规约的培训成为智能变电站技术技能培训课程的重要内容。

目前调度自动化系统、变电站监控系统技术技能的培训设施，按照实际工程应用设备典型配置进行建设，主要是面向应用功能操作与日常运维技能的培训需求，虽然一般都包含网络分析仪，可以查阅历史通讯报文，但面向数据传输环节通讯规约的有针对性培训设施尚不具备，针对通讯规约的培训主要采用传统的教员单向讲解，学员被动接受，其中培训课件设计主要基于通讯规约文本，并截取部分实际通信报文制作。

尽管目前的智能变电站培训设施中一般都包含网络分析装置，如公开号为CN104077934的发明创造智能变电站二次系统一体化培训平台，智能变电站监控培训子站包括远动装置、监控后台、测控装置、模拟一次侧开关设备、第一总线和第二总线，模拟一次侧开关设备通过第一总线经测控装置和第二总线通讯，第二总线上连接监控后台和远动装置，远动装置和调度主站通讯，第一总线和第二总线之间还设置了用来通讯数据监听和报文分析的网络分析装置，但其主要适应于工程应用，尤其关注过程层的SV数据传输特征，应用界面与典型功能不适合数据传输知识与技能培训需求。随着智能变电站建设的快速推进，自动化系统调试、设备运维需求日益递增，支撑自动化功能实现的数据传输知识与技能的重要性突显。自动化专业队伍对数据传输知识与技能的培训需求迫切，而其相应的培训设施建设与培训课程研究明显不足，存在以下主要问题：缺乏应用场景交互的培训手段，使得学员理解和接受规约所应用的实际场景困难，不利于学员掌握在不同背景下，通信规约内容和形式的差异。目前智能变电站监控系统MMS/GOOSE/SV通信的培训，大多局限于DL/860标准的讲解，应用功能的举例，或者通过网络分析仪记录的报文进行解读；远动通信培训教学止步于通信接口与规约报文的解读，未能与应用场景进行交互融合，培训效果差。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术所存在的问题，找到一种结合应用场景的通信规约培训方法和系统，可以将规约报文和应用数据与应用场景关联后进行显示，实现与应用场景的交互融合，提高培训效果。

为了实现所述目的，本发明结合应用场景的通信规约培训系统，包括教员终端、培训终端、远动装置、监控后台、测控装置、合并单元和智能终端，所述监控后台、远动装置和测控装置通过站控层网络通信，所述测控装置、合并单元和智能终端通过间隔层网络通信，所述培训终端连接有通信过程全景数据在线翻译单元，所述教员终端连接有主站前置通信仿真培训单元，所述主站前置通信仿真培训单元通过远动层网路与远动装置通信连接，所述通信过程全景数据在线翻译单元与远动层网络、站控层网络及间隔层网络连接；

教员终端，用于建立应用场景，将不同的应用场景分解为可单独操作的步骤，将每一个步骤与通信规约对应的命令进行关联，列出应用场景可选择的操作步骤及其命令供教员启动，接收教员启动的操作命令并将教员启动的操作命令发送到主站前置通信仿真培训单元，同时接收主站前置通信仿真培训单元反馈的结果；

主站前置通信仿真培训单元，用于接收教员终端发送的操作命令，将相关命令转发到远动装置并接收远动装置反馈的结果，并将结果反馈给教员终端；

通信过程全景数据在线翻译单元，用于按应用场景的每个步骤建立应用场景与应用数据的对应关系，抓取站控层网络、间隔层网络和远动层网络中的规约报文，并提取报文对应的应用信息；根据预先建立的对应关系识别应用数据与应用场景的关系，如果应用数据与应用场景相关，则并将应用场景、规约报文和应用数据建立关联关系，并将与应用场景关联后的规约报文和应用数据推送给培训终端；

培训终端，用于建立应用场景，获取与应用场景关联后的规约报文和应用数据以供显示。

优选的，所述教员终端，将每一个步骤与通信规约对应的命令进行关联时，生成关联表，关联表的内容包括：应用场景名称及编号、应用场景描述、应用场景对应的操作步骤、每个操作步骤对应的通信规约命令索引字和通信规约命令可选参数及其范围。

优选的，所述教员终端，还用于实时获取主站前置通信仿真培训单元和远动装置的实时通信报文。

本发明还设计了一种结合应用场景的通信规约培训方法，包括：

建立教员应用场景，将不同的教员应用场景分解为可单独操作的步骤，将每一个步骤与通信规约对应的命令进行关联，列出教员应用场景可选择的操作步骤及其命令供教员启动；接收教员的操作命令，将相关命令转发到远动装置并接收远动装置反馈的结果以供显示；

建立学员应用场景，按学员应用场景的每个步骤建立学员应用场景与应用数据的对应关系，抓取站控层网络、间隔层网络和远动层网络中的规约报文，并提取规约报文对应的应用信息；根据预先建立的对应关系识别应用数据与学员应用场景的关系，如果应用数据与学员应用场景相关，将学员应用场景、规约报文和应用数据建立关联关系，并将与学员应用场景关联后的规约报文和应用数据推推送给培训终端；获取与学员应用场景关联后的规约报文和应用数据以供显示。

本发明还设计了用于结合应用场景的通信规约培训系统的场景关联方法，包括如下步骤：

步骤一：按变电站培训设施的实际点表，定义远动层、站控层和间隔层网络通信的信息点表，并按应用场景每个步骤，建立应用场景与规约报文的对应关系，进入步骤二；

步骤二：通过交换机镜像口抓取远动层网络、站控层网络及间隔层网络的通信报文，进入步骤三；

步骤三：根据通信规约标识信息识别通信规约类型，并预先定义的点表解析报文包含的数据信息，进入步骤四；

步骤四：对提取的数据信息进行分类，并与预先定义的应用场景与数据通信对应表格的进行匹配，进入步骤五；

步骤五：判断是否是期望的信息类型，如果是期望的信息类型，进入步骤六，如果不是期望的信息类型，则进入步骤八；

步骤六：生成一个唯一的记录标号，建立记录编号与报文源码和数据信息的对应关系，进入步骤七；

步骤七：将报文源码和数据记录送到培训终端供培训终端实施显示，并进入步骤八，

步骤八：判断是否结束培训，如果结束培训，则进入步骤九，如果不结束培训，则进入步骤二；

步骤九：结束。

通过实施本发明可以取得以下有益技术效果：通过应用场景的建立，将不同的引用场景分解成可单独操作的步骤，将每一个步骤与通信规约对应的命令进行关联，列出应用场景可选择的操作步骤及其命令供教员启动，教员启动后通过主站前置通信仿真培训单元发控制命令给远动装置，并接收远动装置反馈的结果，实现教学培训与应用场景的结合；通信过程全景数据在线翻译单元，获取站控层网络、间隔层网络和远动层网络中的规约报文，根据报文建立应用场景、规约报文、应用数据；培训终端获取应用场景关联后的规约报文和应用数据，将应用场景、规约报文和应用数据关联显示，使得学员可以规约的抽象功能具象化，便于学员理解规约包含的具体内容，大大提高了抽象的通信报文的可读性和易理解性。

对一个应用场景，本发明提供的系统和方法可以交互式地启动与应用功能一致的实时数据流，在线自动匹配相关规约报文，便于学员掌握通信规约针对相关应用场景的知识点及其各种变化。

在培训过程中，学员可以利用仿真各种应用场景，实现课堂演练，教学互动培训新形式，提升了规约学习的趣味性，有利于提升培训效果。

附图说明

图1为本发明的系统连接图；

图2为本发明中场景关联方法的流程图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明：

参见图1，一种结合应用场景的通信规约培训系统，包括教员终端、培训终端、远动装置、监控后台、测控装置、合并单元和智能终端，所述监控后台、远动装置和测控装置通过站控层网络通信，所述测控装置、合并单元和智能终端通过间隔层网络通信，所述培训终端连接有通信过程全景数据在线翻译单元，所述教员终端连接有主站前置通信仿真培训单元，所述主站前置通信仿真培训单元通过远动层网路与远动装置通信连接，所述通信过程全景数据在线翻译单元与远动层网络、站控层网络及间隔层网络连接；本系统在变电站监控系统已有的培训设施的基础上进行改进，降低了培训系统建立的成本。远动装置、监控后台、测控装置、合并单元和智能终端及其连线关系为现有技术，本申请中不再做详细描述。

教员终端，设置用户访问界面，建立应用场景，将不同的应用场景分解为可单独操作的步骤，将每一个步骤与通信规约对应的命令进行关联，列出应用场景可选择的操作步骤及其命令供教员启动，接收教员启动的操作命令并将教员启动的操作命令及相关参数发送到主站前置通信仿真培训单元，同时接收主站前置通信仿真培训单元反馈的结果；将每一个步骤与通信规约对应的命令进行关联时，生成关联表，关联表的内容包括：应用场景名称及编号、应用场景描述、应用场景对应的操作步骤、每个操作步骤对应的通信规约命令索引字和通信规约命令可选参数及其范围，典型通信规约操作应用场景包括：总召唤、分组召唤、遥控操作、遥调操作、校时操作等。每种操作的过程不同，具体可参考IEC60870-5-104通信规约文本。教员终端可实时获取主站前置通信仿真培训单元和远动装置的实时通信报文并显示。教员使用时，选择一个应用场景，如遥控操作场景，系统对操作过程及其可选参数进行初始化处理，列出可供选择的操作步骤及其命令，供教员交互式顺序启动或随机启动。

主站前置通信仿真培训单元，接收教员终端发送的操作命令，将相关命令转发到远动装置并接收远动装置反馈的结果，并将结果反馈给教员终端；主站前置通信仿真培训单元，接收教员终端发送的交互式模拟控制操作命令以及远动通信规约定义的其它主站命令，如校时命令、数据召唤命令等，将相关命令按远动通信规约转发到远动装置，并接收远动装置返回的结果。如果必要，远动通信装置进行逻辑校验后，按站控层通信协议，将相关命令转发到测控装置，接收测控装置的返回结果，并将返回结果返回到仿真培训单元。通过这种方式，建立通讯规约培训所需的控制操作和数据召唤等仿真应用场景。除了操作和数据召唤等应用场景外，通信规约培训还涉及变化遥测、变化遥信等变化数据传输等应用场景，这种场景可通过变电站监控系统培训设施的模拟断路器、道闸和压板等仿真。

通信过程全景数据在线翻译单元，按应用场景的每个步骤建立应用场景与应用数据的对应关系，抓取站控层网络、间隔层网络和远动层网络中的规约报文，并提取报文对应的应用信息；根据预先建立的对应关系识别应用数据与应用场景的关系，如果应用数据与应用场景相关，则并将应用场景、规约报文和应用数据建立关联关系，并将与应用场景关联后的规约报文和应用数据推送给培训终端。利用远动层网络、站控层网络和间隔层网络交换机的镜像端口，单向接收来之变电站各网络的规约报文，按预先定义的通讯规约和通讯端口对应关系，自动识别通讯规约类型，当接收到一个完整的应用通信包时，立即按通信规约进行解包，提取通讯规约包含的应用数据，识别应用数据与培训相关应用场景的关系，如果相关，通过索引建立应用数据与规约报文的关联关系，将相关信息连同规约报文推送到后台学员培训终端，并保存在通信过程全景数据在线翻译单元中。

培训终端，设置用户访问界面，建立应用场景，获取与应用场景关联后的规约报文和应用数据以供显示。学员终端接收来自通信过程全景数据在线翻译单元推送的应用数据和规约报文，并按通信规约报文帧的定义，结合应用数据进行字节流的详细翻译，并以适合阅读的显示格式，如利用树状结构显示通信报文包含的通信原语，将树节点与报文源码的字节流建立对应关系，并在两者间建立显示联动关系等。由于预先设置了各类通讯规约应用场景与应用数据间的对应关系，借助应用数据与原始报文间的对应关系，可以方便地建立通信规约报文与应用场景间对应关系，既可在线进行展示，也可进行历史查询，以此达到基于应用场景的通信规约交互式培训的目的。

一种结合应用场景的通信规约培训方法，包括：

建立教员应用场景，将不同的教员应用场景分解为可单独操作的步骤，将每一个步骤与通信规约对应的命令进行关联，列出教员应用场景可选择的操作步骤及其命令供教员启动；接收教员的操作命令，将相关命令转发到远动装置并接收远动装置反馈的结果以供显示；

建立学员应用场景，按学员应用场景的每个步骤建立学员应用场景与应用数据的对应关系，抓取站控层网络、间隔层网络和远动层网络中的规约报文，并提取规约报文对应的应用信息；根据预先建立的对应关系识别应用数据与学员应用场景的关系，如果应用数据与学员应用场景相关，将学员应用场景、规约报文和应用数据建立关联关系，并将与学员应用场景关联后的规约报文和应用数据推推送给培训终端；获取与学员应用场景关联后的规约报文和应用数据以供显示。

如图2所示，用于如权利要求1所述的结合应用场景的通信规约培训系统的场景关联方法，包括如下步骤：

步骤一：按变电站培训设施的实际点表，定义远动层、站控层和间隔层网络通信的信息点表，并按应用场景每个步骤，建立应用场景与规约报文的对应关系，进入步骤二；

步骤二：通过交换机镜像口抓取远动层网络、站控层网络及间隔层网络的通信报文，进入步骤三；

步骤三：根据通信规约标识信息识别通信规约类型，并预先定义的点表解析报文包含的数据信息，进入步骤四；

步骤四：对提取的数据信息进行分类，并与预先定义的应用场景与数据通信对应表格的进行匹配，进入步骤五；

步骤五：判断是否是期望的信息类型，如果是期望的信息类型，进入步骤六，如果不是期望的信息类型，则进入步骤八；

步骤六：生成一个唯一的记录标号，建立记录编号与报文源码和数据信息的对应关系，进入步骤七；

步骤七：将报文源码和数据记录送到培训终端供培训终端实施显示，并进入步骤八，

步骤八：判断是否结束培训，如果结束培训，则进入步骤九，如果不结束培训，则进入步骤二；

步骤九：结束。

本发明利用现有智能变电站监控系统培训设施，设计了一种结合应用场景，利用变电站通信过程数据流在线分析和可视化技术，进行交互式通信规约培训的方法和系统，具备以下优点：

将通信过程与应用功能紧密关联，使得规约的抽象功能具象化，结合通信过程和通讯内容的在线翻译，便于学员理解规约包含的具体内容。本发明将实际监控系统的点位与通讯规约的内容进行关联，提取通信过程蕴含的实时数据、报警信息和控制信息，按在实际监控系统中出现的形式进行展示，并将展示内容与通信报文的字节流进行关联翻译，大大提高了抽象的通信报文的可读性和易理解性。

针对一个应用场景，本发明提供的方法可以交互式地启动与应用功能一致的实时数据流，在线自动匹配相关通讯报文，便于学员掌握通信规约针对相关应用场景的知识点及其各种变化。本发明在智能变电站培训设施中加入了可以按实际的控制操作启动通讯过程的功能节点，培训教师或学员可按操作步骤交互式进行步进操作，系统将自动匹配在远动层和站控层对应的通信报文，在线显示和翻译相关结果，这有利于提升学员对通信过程应用场景的理解。

在培训过程中，学员可以利用系统辅助的缺陷设置机制，仿真各种应用场景，实现课堂演练，教学互动培训新形式，提升了规约学习的趣味性，有利于提升培训效果。本发明不但可以将培训硬件设施设置的缺陷点在通信规约层面结合控制过程展示出来，还可以在控制过程主站层面设置缺陷点，将在通信规约实际应用过程的可能存在的缺陷进行全景式展示。

以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (5)

1.结合应用场景的通信规约培训系统，包括教员终端、培训终端、远动装置、监控后台、测控装置、合并单元和智能终端，所述监控后台和远动装置通过站控层网络与测控装置通信，所述合并单元和智能终端通过间隔层网络与测控装置通信，其特征在于，所述培训终端连接有通信过程全景数据在线翻译单元，所述教员终端连接有主站前置通信仿真培训单元，所述主站前置通信仿真培训单元通过远动层网路与远动装置通信连接，所述通信过程全景数据在线翻译单元与远动层网络、站控层网络及间隔层网络连接；教员终端，用于建立应用场景，将不同的应用场景分解为可单独操作的步骤，将每一个步骤与通信规约对应的命令进行关联，列出应用场景可选择的操作步骤及其命令供教员启动，接收教员启动的操作命令并将教员启动的操作命令发送到主站前置通信仿真培训单元，同时接收主站前置通信仿真培训单元反馈的结果；

主站前置通信仿真培训单元，用于接收教员终端发送的操作命令，将相关命令转发到远动装置并接收远动装置反馈的结果，并将结果反馈给教员终端；

通信过程全景数据在线翻译单元，用于按应用场景的每个步骤建立应用场景与应用数据的对应关系，抓取站控层网络、间隔层网络和远动层网络中的规约报文，并提取报文对应的应用信息；根据预先建立的对应关系识别应用数据与应用场景的关系，如果应用数据与应用场景相关，则并将应用场景、规约报文和应用数据建立关联关系，并将与应用场景关联后的规约报文和应用数据推送给培训终端；

培训终端，用于建立应用场景，获取与应用场景关联后的规约报文和应用数据以供显示。

2.如权利要求1所述的结合应用场景的通信规约培训系统，其特征在于，所述教员终端，将每一个步骤与通信规约对应的命令进行关联时，生成关联表，关联表的内容包括：应用场景名称及编号、应用场景描述、应用场景对应的操作步骤、每个操作步骤对应的通信规约命令索引字和通信规约命令可选参数及其范围。

3.如权利要求1所述的结合应用场景的通信规约培训系统，其特征在于，所述教员终端，还用于实时获取主站前置通信仿真培训单元和远动装置的实时通信报文。

4.结合应用场景的通信规约培训方法，其特征在于：包括：

建立教员应用场景，将不同的教员应用场景分解为可单独操作的步骤，将每一个步骤与通信规约对应的命令进行关联，列出教员应用场景可选择的操作步骤及其命令供教员启动；主站前置通信仿真培训单元接收教员的操作命令，主站前置通信仿真培训单元将相关命令转发到远动装置并接收远动装置反馈的结果以供显示，并将结果反馈给教员终端；

建立学员应用场景，通信过程全景数据在线翻译单元按学员应用场景的每个步骤建立学员应用场景与应用数据的对应关系，抓取站控层网络、间隔层网络和远动层网络中的规约报文，并提取规约报文对应的应用信息；根据预先建立的对应关系识别应用数据与学员应用场景的关系，如果应用数据与学员应用场景相关，将学员应用场景、规约报文和应用数据建立关联关系，并将与学员应用场景关联后的规约报文和应用数据推送给培训终端；通过培训终端设置用户访问界面并建立应用场景，获取与学员应用场景关联后的规约报文和应用数据以供显示。

5.用于如权利要求1所述的结合应用场景的通信规约培训系统的场景关联方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：按变电站培训设施的实际点表，定义远动层、站控层和间隔层网络通信的信息点表，并按应用场景每个步骤，建立应用场景与规约报文的对应关系，进入步骤二；

步骤二：通过交换机镜像口抓取远动层网络、站控层网络及间隔层网络的通信报文，进入步骤三；

步骤三：根据通信规约标识信息识别通信规约类型，并预先定义的点表解析报文包含的数据信息，进入步骤四；

步骤四：对提取的数据信息进行分类，并与预先定义的应用场景与数据通信对应表格的进行匹配，进入步骤五；

步骤五：判断是否是期望的信息类型，如果是期望的信息类型，进入步骤六，如果不是期望的信息类型，则进入步骤八；

步骤六：生成一个唯一的记录标号，建立记录编号与报文源码和数据信息的对应关系，进入步骤七；

步骤七：将报文源码和数据记录送到培训终端供培训终端实施显示，并进入步骤八，

步骤八：判断是否结束培训，如果结束培训，则进入步骤九，如果不结束培训，则进入步骤二；

步骤九：结束。

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