CN107925700A - 转换共享通信环境中的数据集 - Google Patents

Abstract

用于转换数据集的系统和方法。所述方法包括提供通信耦合到彼此的数据提供方设备（DPD）（160）和控制器（130）。控制器或控制器与DPD之间的接口设备（110）包括连接到存储器设备（120）的处理器（112），存储器设备存储数据转换器程序（122）。存储器设备存储具有较早的数据集格式的时间上较早的描述数据集（360）和具有较晚的数据集格式的不同的时间上较晚的描述数据集（362）。数据转换器程序确定（412）与所接收的DPD数据集（330）相关联的格式是否是所述较晚的数据集格式。响应于确定与所述所接收的DPD数据集相关联的数据集格式是所述较晚的数据集格式，将所述所接收的DPD数据集转换（416）成具有所述较早的数据集格式的经转换的数据集（334）。

Description

转换共享通信环境中的数据集

技术领域

所公开的实施例涉及使用在工业设施中的通信网络，并且更具体地，涉及用于转换共享通信环境中的数据集的系统和方法。

背景技术

工业设施使用通信网络来传送和接收信息和数据。工业设施可以包括各种工业和应用，诸如过程或工业制造、建筑自动化、变电站自动化和自动读表。通信网络可以使用各种通信网络协议。已经为电力系统自动化开发了若干协议。

高电压和中等电压电力网络中的变电站包括诸如电缆、线路、汇流条、开关、电力变压器和仪表变压器之类的初级设备，该初级设备一般地布置在开关场和/或底板（bay）中。经由变电站自动化（SA）系统、以自动化的方式操作这些初级设备。SA系统包括次级设备，所谓的智能电子设备（IED），该次级设备负责初级设备的保护、控制和监视。可以将IED指派到分层层级，例如站级、底板级和过程级，后者通过所谓的过程接口与底板级分离。

一个这样的国际通信网络协议，国际电工委员会（IEC）61850，是用于针对具有控制器和监视初级设备的多个IED的电力系统的变电站自动化的设计的标准。IEC 61850是用于电力系统的IEC技术委员会参考架构的部分。IED与控制器之间的通信协议可以通过使用高速交换以太网在TCP/IP网络或变电站LAN之上运行。

当使用诸如IEC 61850之类的通信协议时发生的一个问题在于，可能存在对单个数据集的多个订户。所述单个数据集配置成包括任何订户可能需要的所有数据，即便并非所有订户要求或可以使用所述单个数据集中所包含的全部数据。另外，所述单个数据集的定义经受随时间的改变。

当工业控制系统配置成使用或消费针对单个数据集的数据时，频繁地在工业站点处的安装之前完成设计和工程活动。在已经完成针对工业控制系统的工程活动之后，在站点安装时修改工业控制系统是不利且昂贵的。不幸的是，由于所述单个数据集可能要求与控制系统的运转不相关的改变，因此可能要求控制系统被重新设计或修改以便正确地运转。

发明内容

提供本概述以便以简化的形式引入所公开的概念的简要选择，以下在包括所提供的附图的具体实施方式中进一步描述所公开的概念。本概述不意图限制所要求保护的主题的范围。

所公开的实施例包括一种用于转换数据集的方法和用于实现所述方法的系统。所述方法包括提供包括智能电子设备（IED）的至少一个物理设备与至少一个控制器之间的通信耦合，所述智能电子设备（IED）在本文中一般被称为数据提供方设备（DPD），所述通信耦合用于连接DPD与控制器之间的数据传输。在一个所公开的布置中，存在（一个或多个）DPD与控制器之间的接口设备，并且在另一所公开的布置中，（一个或多个）DPD通过居间接口设备通信连接到控制器。接口设备或控制器包括连接到存储数据转换器程序的存储器设备的处理器。存储器设备还存储具有时间上较早的数据集格式的时间上较早的描述数据集和具有较晚的数据集格式的不同的时间上较晚的描述数据集。

从DPD获取时间上较早的描述数据集和时间上较晚的描述数据集。接口设备或控制器被编程为实现数据转换器程序并且导致以下确定：与所接收的DPD数据集相关联的格式是否是所述较晚的数据集格式。响应于确定与所接收的PDP数据集相关联的数据集格式是所述较晚的数据集格式，将所接收的PDP数据集转换成具有所述较早的数据集格式的经转换的数据集。在系统包括接口设备的情况下，然后将经转换的数据集传送至控制器。

附图说明

图1A是根据示例实施例的示例系统的框图，所述示例系统包括实现数据转换器程序的居间接口设备，所述数据转换器程序用于转换包括数据提供方设备的共享通信环境中的数据集。

图1B是根据示例实施例的示例电力系统的框图，所述示例电力系统包括实现数据转换器程序的居间接口设备，所述数据转换器程序用于转换包括数据提供方设备的共享通信环境中的数据集，将所述数据提供方设备示出为智能电子设备。

图1C图示了用于转换共享通信环境中的数据集的示例系统的框图，其中直接在控制器中实现数据转换器程序而没有对于如图1A和1B中所示的居间接口设备的需要。

图2是根据示例实施例的示例接口设备的框图。

图3A图示了根据示例实施例的接口设备存储器的内容。

图3B图示了根据示例实施例的控制器存储器的内容。

图3C图示了根据示例实施例的数据相关设备存储器的内容。

图4是示出根据示例实施例的转换数据集的示例方法中的步骤的流程图。

具体实施方式

参考随附各图来描述所公开的实施例，其中贯穿各图使用相同的参考标号以指代类似或等同的元件。各图未按比例绘制，并且仅仅为了说明某些所公开的方面而提供它们。为了说明，以下参考示例应用来描述若干所公开的方面。应当理解到，阐述众多具体细节、关系和方法以提供所公开的实施例的完整理解。

然而，本领域普通技术人员将容易认识到，可以在没有所述具体细节中的一个或多个的情况下或利用其它方法实践本文所公开的主题。在其它实例中，并未详细示出公知的结构或操作以避免使某些方面模糊。本公开不受所图示的动作或事件的次序限制，因为一些动作可以按不同次序发生和/或与其它动作或事件同时发生。另外，并非需要所有所图示的动作或事件来实现依照本文所公开的实施例的方法学。

图1A图示了示例系统100的框图，示例系统100包括实现数据转换器程序122的居间接口设备110，数据转换器程序122用于转换共享通信环境中的数据集。如图1A中所示，系统100包括经由通信网络150与位于工业设施中的一个或多个工业或过程控制器（控制器）130通信的接口设备110。在一个实施例中，工业设施可以是电力网或电力变电站的部分。控制器130可以控制工业设施内的组件和过程的一个或多个功能。接口设备110还经由通信网络190与一个或多个数据提供方设备（DPD）160（以下，一个或多个DPD 160）通信。DPD 160可以位于接口设备110内，或者可以远离接口设备110定位。

接口设备110包括经由系统总线116耦合到相关联的接口设备存储器120的处理器112（例如数字信号处理器（DSP）、微处理器或微控制器单元（MCU））。接口设备存储器120存储数据转换器程序（DCP）122。处理器112可以执行本文所描述的操作、应用、方法或方法学中的任何一个或多个。处理器112执行数据集的转换以实现所公开的实施例，因为人类无法监视、确定数据集是否要求转换并且在毫秒量级上基本上连续地转换所提供的数据集（因为这对于人而言显然做起来过于快）。处理器112还耦合到网络接口设备114，网络接口设备114促进与通信网络150和190的通信。处理器112经由系统总线116耦合到存储器120和网络接口设备140。

控制器130被示出包括耦合到相关联的存储器140的计算设备，诸如处理器132（例如数字信号处理器（DSP）、微处理器或微控制器单元（MCU））。处理器132还耦合到通信设备134。通信设备134可以经由通信网络150传送和接收数据。在一个实施例中，通信设备134可以经由无线信号从通信网络150传送和接收数据。存储器140存储从接口设备110接收的经转换的数据集142。

DPD 160包括耦合到DPD存储器170的计算设备，诸如处理器162（例如数字信号处理器（DSP）、微处理器或微控制器单元（MCU））。处理器162还耦合到通信设备164。通信设备164可以经由通信网络190传送和接收数据。在一个实施例中，通信设备164可以经由无线信号从通信网络190传送和接收数据。

图1B将图1A中的DPD 160示出为示例电力系统105中的智能电子设备（IED）166，示例电力系统105包括实现数据转换器程序122的居间接口设备110，数据转换器程序122用于转换共享通信环境中的数据集。在该实施例中，控制器130和IED 166位于电力网的电力变电站102内。IED 166经由接口设备110通信耦合到控制器130以用于电力变电站内的至少一个1初级电力设备185的保护、控制和监视。初级电力设备包括各种电力变电站组件，诸如电缆、电力线、汇流条、开关、电力变压器、仪表和仪表变压器。

存储器170存储当前过程可变值（DPD数据集）172，以下，DPD数据集172。数据集172是由多个控制器130消费或使用的大数据集。由于该关系，数据集172可以包括控制器130不需要或不想要的数据。另外，由于数据集172意图满足多个控制器的需要，因此数据集172的布局或格式可以基于具体控制器130的需要而改变，从而间接影响其它控制器使用数据集172。

接口设备110被编程为实现数据转换器程序122，使得接口设备110确定与所接收的数据集172相关联的格式是否是较晚的数据集格式。如果与所接收的数据集172相关联的数据集格式是较晚的数据集格式，接口设备110将数据集转换成较早的数据集格式，该较早的数据集格式被示出为经转换的当前过程可变值（经转换的数据集142），通过通信网络150将经转换的数据集142传送至（一个或多个）控制器130。

执行数据转换器程序122的接口设备110充当大数据集172与控制器130之间的代理，以映射、翻译或提取出控制器130感兴趣的经转换的数据集142（虽然由单独的控制器130的需要所引致的数据集格式中的何种变化）。接口设备110具有充足数据，所述充足数据关于存储在接口设备存储器120中的、由控制器130所要求的数据的格式和类型，以提取由控制器130所要求的数据集。

在另一实施例中，数据转换器程序122可以由控制器130的处理器132执行，使得可以省略接口设备110。图1C图示了用于转换共享通信环境中的数据集的示例系统180的框图，其中数据转换器程序122'直接实现在被示出为130'的控制器中，而没有对于如图1A和1B中所示的居间接口设备110的需要。如图1C中所示，系统180包括位于工业设施中的控制器130'，控制器130'经由通信网络150与一个或多个DPD 160直接通信。

图2图示了接口设备110的示例框图，在接口设备110内可以执行指令224和/或算法225的集合，使得接口设备110执行本文所描述的方法、过程、操作、应用或方法学中的任何一个或多个。接口设备110包括诸如中央处理单元（CPU）之类的一个或多个处理器112，和诸如存储器120之类的存储设备，所述一个或多个处理器112和存储设备经由系统总线116与彼此通信，系统总线116可以表示数据总线和地址总线。存储器120包括机器可读介质210，在机器可读介质210上存储一个或多个软件集，诸如体现本文所描述的方法学或功能中的任何一个或多个的指令224和/或算法225。存储器120可以存储指令224和/或算法225以供处理器112执行。接口设备110还包括连接到系统总线116的显示器230，诸如视频屏幕。接口设备110还具有连接到系统总线116的诸如字母数字输入设备（例如键盘242）之类的输入设备240和光标控制设备（例如鼠标244）。在一些实施例中，可以省略显示器230和输入设备230。

存储设备250（诸如硬盘驱动器或固态驱动器）连接到系统总线116并与其通信。存储设备250包括机器可读介质252，在机器可读介质252上存储一个或多个软件集，诸如体现本文所描述的方法学或功能中的任何一个或多个的指令224和/或算法225。指令224和/或算法225还可以在其执行期间完全或至少部分地驻留在存储器120内和/或处理器112内。存储器120和处理器112还包含机器可读介质。在一个实施例中，可以经由网络150或190远程加载指令224和/或算法225。

虽然在示例实施例中将机器可读介质210示出为单个介质，但是术语“机器可读介质”应当被理解成包括存储所述一个或多个指令集的单个介质或多个介质（例如集中式或分布式数据库，和/或相关联的高速缓存和服务器）。术语“机器可读介质”还可以被理解成包括能够存储、编码或承载指令集以供计算机系统执行并且使得计算机系统执行本发明的各种实施例中所示的方法学中的任何一个或多个的任何介质。术语“机器可读介质”应当相应地被理解成包括但不限于固态存储器、光学和磁性介质以及载波信号。

接口设备110还包括连接到系统总线116的网络接口设备114和115。网络接口设备114耦合到通信网络150，并且网络接口设备115耦合到通信网络190。通信网络150和190可以是多种多样的通信系统，诸如包括互联网的硬连线网络，或包括Wi-Fi的无线网络，或包括以太网网络的局域网。

机器可读介质210还存储数据转换器程序122。数据转换器程序122在由处理器112执行时将从DPD 160接收的数据集172转换成具有较早的数据集格式的经转换的数据集142。

图3A图示了接口设备存储器120的示例内容。除了数据转换器程序122之外，接口设备存储器120还存储数据集定义文件，包括较早的数据集定义文件302和较晚的数据集定义文件304。较早的数据集定义文件302包含数据参数，包括时间上较早的数据集的格式、布局和内容。较早的数据集定义文件302包括字段大小308、版本ID 310、文本ID 312、二进制ID 314和数据类型316。较晚的数据集定义文件304包含数据参数，包括时间上较晚的数据集的格式、布局和内容。较晚的数据集定义文件304包括字段大小318、版本ID 320、文本ID322、二进制ID 324和数据类型326。数据集定义文件302和304中所包括的具体字段足够完整以允许从当前格式向控制器130所理解的格式的转换。在具体实施例中，可能需要附加的字段或更少的字段。

接口设备存储器120还存储所接收的DPD数据集330和经转换的数据集334。所接收的DPD数据集330是已经从DPD 160接收并且被存储到接口设备存储器120的数据集（数据集172）。经转换的数据集334是已经由处理器112基于数据定义文件302和304中的信息而转换成不同的格式的数据集。

图3B图示了控制器存储器140的示例内容。控制器存储器140存储控制器操作程序340，控制器操作程序340在由处理器132执行时控制控制器130的功能和操作。控制器存储器140还存储控制器应用程序342，控制器应用程序342在由处理器132执行时向控制器130提供具体功能性。控制器存储器140还存储已经经由通信网络150从接口设备110接收的经转换的数据集142。

图3C图示了DPD存储器170的示例内容。DPD存储器170存储DPD操作程序350，DPD操作程序350在由处理器162执行时控制DPD 160的功能和操作。DPD存储器170还存储数据集172，数据集172包括用于存储时间上较早的描述数据集360和时间上较晚的描述数据集362的存储器。尽管在数据集172中示出时间上较早的描述数据集360和时间上较晚的描述数据集362二者，但是由于DPD配置很可能随时间改变，因此一般在任何给定时间处仅存在（存储）这些数据集360、362中的一个。例如，在较早时间处，数据集172将具有所存储的时间上较早的描述数据集360（而不是所存储的较晚时间的数据集362），并且由于DPD配置改变，在较晚时间处，数据集172将具有所存储的时间上较晚的描述数据集362（而不是所存储的时间上较早的数据集362）。

图4是示出示例方法400中的步骤的流程图，示例方法400用于使用图1A中所示的系统100转换数据集，系统100包括实现数据转换器程序122的居间接口设备110。参考图1-4，可以经由指令224和/或算法225由接口设备110内的处理器112的执行并且具体地通过数据转换器程序122由处理器112的执行来实现方法400。方法400在起始块处开始并且进行到块402。在块402处，处理器112初始化接口设备110，包括加载数据转换器程序122和检索较早的数据集定义文件302和较晚的数据集定义文件304。处理器112从（一个或多个）DPD 160接收数据集172（块404）并且将所接收的数据集保存到接口设备存储器120作为所接收的DPD数据集330（块406）。所接收的DPD数据集330包含时间上较早的描述数据集360和时间上较晚的描述数据集362中的至少一个或二者。

处理器112标识所接收的DPD数据集330内的若干参数（块408）。所标识的参数包括字段大小、版本标识符、文本标识符、二进制标识符和数据类型中的至少一个。处理器112通过将较晚的数据集定义文件304的参数匹配到所接收的DPD数据集330的参数来确定与所接收的DPD数据集330相关联的格式（块410）。如果与所接收的DPD数据集330相关联的格式匹配较晚的数据集定义文件304的参数，确定所接收的DPD数据集330具有时间上较晚的数据集格式。否则，确定所接收的DPD数据集330具有时间上较早的数据集格式。

在决策步骤412处，处理器112确定数据集格式是否是对应于较晚的数据集定义文件304的较晚的数据集格式。响应于确定与所接收的DPD数据集330相关联的数据集格式不是以较晚的数据集格式（即，是以对应于较早的数据集定义文件302的较早的数据集格式），处理器112向控制器130传送所接收的DPD数据集330（块420）。方法400然后结束。

响应于确定与所接收的DPD数据集330相关联的数据集格式是以较晚的数据集格式，处理器112确定将所接收的DPD数据集330转换到的数据集格式（块414），并且将所接收的DPD数据集330转换成具有新的数据集格式的经转换的数据集334（块416）。处理器112向控制器130传送经转换的数据集334（块418）。方法400然后结束。

虽然以上已经描述了各种所公开的实施例，但是应当理解到，仅仅以示例而非限制的方式呈现了它们。可以依照本公开而对本文所公开的主题做出众多改变而不脱离于本公开的精神或范围。此外，虽然可能已经关于若干实现方式中的仅一个公开了特定特征，但是这样的特征可以与其它实现方式的一个或多个其它特征组合，如对于任何给定或特定应用而言可能所期望并且有利的那样。

如本领域技术人员将领会到的，本文所公开的主题可以体现为系统、方法或计算机程序产品。相应地，本公开可以采取完全硬件实施例、完全软件实施例（包括固件、常驻软件、微代码等）或组合软件和硬件方面的实施例的形式，所述形式全部可以在本文中被一般地称为“电路”、“模块”或“系统”。另外，本公开可以采取计算机程序产品的形式，所述计算机程序产品以任何有形表述介质体现，所述有形表述介质具有体现在介质中的计算机可用程序代码。

可以利用一个或多个计算机可用或计算机可读介质的任何组合。计算机可用或计算机可读介质可以是，例如但不限于，电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体系统、装置或设备。计算机可用介质的更加具体的示例（非详尽列表）将包括非暂时性介质，包括以下各项：具有一个或多个导线的电气连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦除可编程只读存储器（EPROM或闪速存储器）、便携式致密盘只读存储器（CDROM）、光学存储设备或磁性存储设备。

Claims (12)

1.一种方法，包括：

提供至少一个数据提供方设备（DPD）（160）和至少一个控制器（130），所述DPD和所述控制器被耦合以用于执行所述DPD与所述控制器之间的数据传输，所述控制器或位于所述DPD与所述控制器之间的接口设备（110）包括连接到存储器设备（存储器）（120）的处理器（112），所述存储器设备存储数据转换器程序（122）、具有较早的数据集格式的时间上较早的描述数据集（360）和具有较晚的数据集格式的不同的时间上较晚的描述数据集（362），从所述DPD获取所述时间上较早的描述数据集和所述时间上较晚的描述数据集，其中所述接口设备或所述控制器被编程为实现所述数据转换器程序以执行：

确定（412）与所接收的DPD数据集（330）相关联的格式是否是所述较晚的数据集格式；

响应于确定与所述所接收的DPD数据集相关联的数据集格式是所述较晚的数据集格式，将所述所接收的DPD数据集转换（416）成具有所述较早的数据集格式的经转换的数据集（334）。

2.权利要求1所述的方法，其中所述接口设备通信耦合在所述DPD与所述控制器之间，并且所述接口设备包括所述数据转换器程序，还包括向所述控制器传送（418）所述经转换的数据集。

3.权利要求1所述的方法，其中所述控制器包括所述数据转换器程序。

4.权利要求1所述的方法，其中所述DPD包括智能电子设备（IED）（166），其中IED和控制器在电力变电站内，IED通信耦合到控制器以用于电力变电站内的多个初级电力设备（185）的保护、控制和监视。

5.权利要求1所述的方法，其中所述控制器或所述接口设备还执行标识（408）所述DPD数据集内的多个参数，其中所述参数包括版本标识符（310、320）、文本标识符（312、322）、二进制标识符（314、324）、数据类型（316、326）和字段大小（308、318）中的至少一个。

6.权利要求1所述的方法，其中所述控制器或所述接口设备还执行从所述存储器检索较早的数据集定义文件（302）和较晚的数据集定义文件（304）。

7.一种系统，包括：

至少一个数据提供方设备（DPD）（160），所述DPD通信耦合到至少一个控制器（130），以用于连接所述DPD与所述控制器之间的数据传输，所述控制器或位于所述DPD与所述控制器之间的接口设备（110）包括连接到存储器设备（存储器）（120）的处理器（112），所述存储器设备存储数据转换器程序（122'）、具有较早的数据集格式的时间上较早的描述数据集（360）和具有较晚的数据集格式的不同的时间上较晚的描述数据集（362），从所述DPD获取所述时间上较早的描述数据集和所述时间上较晚的描述数据集，其中所述控制器或所述接口设备被编程为实现所述数据转换器程序以使得所述控制器或接口设备：

确定（412）与所接收的DPD数据集（330）相关联的格式是否是所述较晚的数据集格式；

响应于确定与所述所接收的DPD数据集相关联的数据集格式是所述较晚的数据集格式，将所述所接收的DPD数据集转换（416）成具有所述较早的数据集格式的经转换的数据集（334）。

8.权利要求7所述的系统，其中所述接口设备通信耦合在所述DPD与所述控制器之间，并且所述接口设备包括所述数据转换器程序，并且其中所述数据转换器程序还使得所述接口设备向所述控制器传送（418）所述经转换的数据集。

9.权利要求7所述的系统，其中所述控制器包括所述数据转换器程序。

10.权利要求7所述的系统，其中所述DPD包括智能电子设备（IED）（166），其中IED和控制器在电力变电站内，IED通信耦合到控制器以用于电力变电站内的多个初级电力设备（185）的保护、控制和监视。

11.权利要求7所述的系统，其中所述数据转换器程序还使得所述控制器或所述接口设备：

标识（408）所述DPD数据集内的多个参数。

12.权利要求11所述的系统，其中所述参数包括版本标识符（310、320）、文本标识符（312、322）、二进制标识符（314、324）、数据类型（316、326）和字段大小（308、318）中的至少一个。