CN113722256A - 一种基于插件的通信管理机函数式控制系统及方法 - Google Patents

一种基于插件的通信管理机函数式控制系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明一种基于插件的通信管理机函数式控制系统及方法，包括：所有插件均采用动态库实现；采集插件多种设备、多种协议的采集，应用插件对接监控平台，配置插件节点、协议、端口、设备的配置，日志插件系统运行日志记录和归档，事件插件事件管理、事件存储，显示插件内置web服务器，通过浏览器可查看所有的监测数据，固件升级插件升级各插件和主程序以及网页；所有插件均由核心处理单元进行管理，并对核心处理单元提供初始化接口、运行接口、消息接口，所述核心处理单元用于根据配置文件挂载对应的插件，先调用初始化接口进行插件初始化，再开启线程并行调用运行接口，当有消息发生时，调用消息接口实现消息的控制。

Description

一种基于插件的通信管理机函数式控制系统及方法
技术领域
本发明自动化控制技术领域，特别是涉及一种基于插件的通信管理机函数式控制系统及方法。
背景技术
通信管理机具有多个上下行通信接口，相当于计算机的前置机，用于将一个变电所内所有的智能监控、保护装置的通信数据整理汇总后，实时上送上级监控系统，完成遥信、遥测、遥调、遥控功能。通信管理机是变配电自动化系统的重要组成部分，完成变电站微机保护、自动装置、测控等智能电子装置与变电站主计算机系统、电网自动化系统之间的信息交互。实现各远方电站信息向上位主机的交换及网络转换，从而构成全分散式的RTU通讯系统。
传统的通信管理机将所有需要监测的信息抽象成遥信、遥测、遥调、遥控监测点，采集层采集到数据后按照数据结构存储数据，应用层遍历数据上报给监控系统。对于控制类的数据如遥调或遥控，当应用层有控制类消息时，置相应控制点的标志位，采集层每次采集前轮询该标志位从而确定是否有控制策略要执行，执行完成后把该标志位清空，应用层轮询该标志位并将结果返回给监控平台。
这种传统的控制策略虽然实现采集和应用的隔离，所有的交互都由“监测点”来执行，但带来的缺点也是显而易见。轮询机制必然导致CPU的效率变低，甚至会造成CPU百分比过高；控制结果的同步性也无法保证，只能在控制下发后异步查询等待；甚至当多个控制同时执行时，会造成控制拥塞，更加严重的话会造成控制的丢失。为此，有些管理机采用消息总线的方式进行控制交互，采集层和应用层不是靠轮询机制而是通过消息阻塞的方式进行，这样能大大降低CPU百分比，但依然无法解决控制的同步性和拥塞问题。
在变配电自动化系统中，控制是一种非常严苛的过程，我们希望控制是一种同步过程，无论结果怎么样，都应当以最快的速度返回执行的结果。
鉴于上述原因，一种函数式控制方法应运而生，既能满足控制的效率、同步性，对于程序编程也带来了很大的便利性。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题和不足，提供一种基于插件的通信管理机函数式控制系统及方法。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
本发明提供一种基于插件的通信管理机函数式控制系统，其特点在于，其包括采集插件、核心处理单元、应用插件、配置插件、日志插件、事件插件、显示插件和固件升级插件，所有插件均采用动态库实现；
所述采集插件用于多种设备、多种协议的采集，所述应用插件用于对接监控平台，所述配置插件用于节点、协议、端口、设备的配置，所述日志插件用于系统运行日志记录和归档，所述事件插件用于事件管理、事件存储，所述显示插件内置web服务器，用于通过浏览器可查看所有的监测数据，所述固件升级插件用于升级各插件和主程序以及网页；
所有插件均由核心处理单元进行管理，并对核心处理单元提供初始化接口、运行接口、消息接口，所述核心处理单元用于根据配置文件挂载对应的插件，先调用初始化接口进行插件初始化，再开启线程并行调用运行接口，当有消息发生时，调用消息接口实现消息的控制。
较佳地，所述控制系统的北向控制方式：
所述应用插件用于收到监控平台的数据后，根据控制的内容决策出控制点的ID和值，回调核心处理单元的消息接口；
所述核心处理单元用于根据控制点的ID查找相应的采集插件，查找到后调用相应的采集插件的消息接口；
所述相应的采集插件用于决策当前是否有采集任务，在没有时立即发送控制指令给设备，并将反馈结果返回，在有时等待当前采集任务完成后下发控制指令。
所述控制系统的南向控制方式：
所述采集插件用于定时任务采集，当采集到特殊事件时，回调核心处理单元的消息接口；
所述核心处理单元用于遍历应用任务，依次调用应用插件的消息接口；
所述应用插件用于决策当前是否有应用任务，在没有时立即上报事件给监控平台，并将反馈结果返回，在有时等待当前应用任务完成后上报。
较佳地，每个插件被抽象成1个节点，每个节点包括名称、端口、协议和设备；名称用于标识节点；端口表示硬件的接口，端口包括端口类型和端口参数；协议表示不同的采集设备或者监控平台的通信协议，协议包括协议类型和协议参数；设备表示挂接在该硬件端口下的实际或者虚拟设备，设备包括设备ID、设备名称、设备详细监测点的配置。
本发明还提供一种基于插件的通信管理机函数式控制方法，其特点在于，通信管理机架构包括采集插件、核心处理单元、应用插件、配置插件、日志插件、事件插件、显示插件和固件升级插件，所有插件均采用动态库实现；
所述采集插件多种设备、多种协议的采集，所述应用插件对接监控平台，所述配置插件节点、协议、端口、设备的配置，所述日志插件系统运行日志记录和归档，所述事件插件事件管理、事件存储，所述显示插件内置web服务器，通过浏览器可查看所有的监测数据，所述固件升级插件升级各插件和主程序以及网页；
所有插件均由核心处理单元进行管理，并对核心处理单元提供初始化接口、运行接口、消息接口，所述核心处理单元根据配置文件挂载对应的插件，先调用初始化接口进行插件初始化，再开启线程并行调用运行接口，当有消息发生时，调用消息接口实现消息的控制。
较佳地，北向控制流程包括以下步骤：
S11、所述应用插件收到监控平台的数据后，根据控制的内容决策出控制点的ID和值，回调核心处理单元的消息接口；
S12、所述核心处理单元根据控制点的ID查找相应的采集插件，查找到后调用相应的采集插件的消息接口；
S13、所述相应的采集插件决策当前是否有采集任务，若没有则立即发送控制指令给设备，并将反馈结果返回，若有则等待当前采集任务完成后下发控制指令。
南向控制流程包括以下步骤：
S21、所述采集插件定时任务采集，当采集到特殊事件时，回调核心处理单元的消息接口；
S21、所述核心处理单元遍历应用任务，依次调用应用插件的消息接口；
S21、所述应用插件决策当前是否有应用任务，若没有则立即上报事件给监控平台，并将反馈结果返回，若有则等待当前应用任务完成后上报。
较佳地，每个插件被抽象成1个节点，每个节点包括名称、端口、协议和设备；名称用于标识节点；端口表示硬件的接口，端口包括端口类型和端口参数；协议表示不同的采集设备或者监控平台的通信协议，协议包括协议类型和协议参数；设备表示挂接在该硬件端口下的实际或者虚拟设备，设备包括设备ID、设备名称、设备详细监测点的配置。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：
本发明重新设计了一套全新的基于插件的通信管理机函数式控制方式，最大化的保证通信管理机在变配电自动化系统中控制的可靠性、安全性、高效率、低延时。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的整体框图。
图2为本发明较佳实施例的插件配置结构。
图3为本发明较佳实施例的控制流程图。
图4为本发明较佳实施例的控制接口。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本实施例提供一种基于插件的通信管理机函数式控制系统，其包括采集插件、核心处理单元、应用插件、配置插件、日志插件、事件插件、显示插件和固件升级插件，所有插件均采用动态库实现。
所述采集插件用于多种设备、多种协议的采集，所述应用插件用于对接监控平台，所述配置插件用于节点、协议、端口、设备的配置，所述日志插件用于系统运行日志记录和归档，所述事件插件用于事件管理、事件存储，所述显示插件内置web服务器，用于通过浏览器可查看所有的监测数据，所述固件升级插件用于升级各插件和主程序以及网页。
所有插件均由核心处理单元进行管理，并对核心处理单元提供初始化接口、运行接口、消息接口，所述核心处理单元用于根据配置文件挂载对应的插件，先调用初始化接口进行插件初始化，再开启线程并行调用运行接口，当有消息发生时，调用消息接口实现消息的控制。
如图2所示的插件配置结构，每个插件被抽象成1个节点，每个节点包括名称、端口、协议和设备。
名称用于标识节点，在通信管理机内所有的节点名称必须唯一。
端口表示硬件的接口，如RS485、2/3/4G、以太网等，端口有端口的类型和端口的参数构成，类型包括串口类型COM、TCP、UDP、虚拟类型VIRTUAL，不同的类型有着不同的配置参数，COM口的参数是波特率、奇偶校验；TCP和UDP的参数是服务器和端口号；虚拟端口VIRTUAL无参数。
协议表示不同的采集设备或者监控平台的通信协议，如modbusrtu、dlt645、iec101/104等，协议包括协议类型和协议参数，多个协议可以共用一个端口或者占用多个节点。
设备表示挂接在该硬件端口下的实际或者虚拟设备，可以是1个或者多个设备。设备包括设备的ID、设备名称、设备详细监测点的配置。
采集插件和应用插件采用真实端口和真实设备；日志插件、事件插件、显示插件、固件升级插件采用虚拟端口和虚拟设备。
如图2所示，所述控制系统的北向控制方式：
所述应用插件用于收到监控平台的数据后，根据控制的内容决策出控制点的ID和值，回调核心处理单元的消息接口；
所述核心处理单元用于根据控制点的ID查找相应的采集插件，查找到后调用相应的采集插件的消息接口；
所述相应的采集插件用于决策当前是否有采集任务，在没有时立即发送控制指令给设备，并将反馈结果返回，在有时等待当前采集任务完成后下发控制指令。
所述控制系统的南向控制方式：
所述采集插件用于定时任务采集，当采集到特殊事件时，回调核心处理单元的消息接口；
所述核心处理单元用于遍历应用任务，依次调用应用插件的消息接口；
所述应用插件用于决策当前是否有应用任务，在没有时立即上报事件给监控平台，并将反馈结果返回，在有时等待当前应用任务完成后上报。
如图4所示的控制接口，包括控制类型、时间、设备ID、消息体；控制类型包括遥调类、召唤类、变化类、告警类；应用插件大部分是遥调和召唤类型，采集节点时变化类和告警类，不同的类型对应不同的消息体。对于显示插件，常用遥调类和召唤类；对于日志插件和事件插件，常用告警类和变化类。
本实施例还提供一种基于插件的通信管理机函数式控制方法，通信管理机架构包括采集插件、核心处理单元、应用插件、配置插件、日志插件、事件插件、显示插件和固件升级插件，所有插件均采用动态库实现。
所述采集插件多种设备、多种协议的采集，所述应用插件对接监控平台，所述配置插件节点、协议、端口、设备的配置，所述日志插件系统运行日志记录和归档，所述事件插件事件管理、事件存储，所述显示插件内置web服务器，通过浏览器可查看所有的监测数据，所述固件升级插件升级各插件和主程序以及网页。
所有插件均由核心处理单元进行管理，并对核心处理单元提供初始化接口、运行接口、消息接口，所述核心处理单元根据配置文件挂载对应的插件，先调用初始化接口进行插件初始化，再开启线程并行调用运行接口，当有消息发生时，调用消息接口实现消息的控制。
如图3所示，北向控制流程包括以下步骤：
S11、所述应用插件收到监控平台的数据后，根据控制的内容决策出控制点的ID和值，回调核心处理单元的消息接口；
S12、所述核心处理单元根据控制点的ID查找相应的采集插件，查找到后调用相应的采集插件的消息接口；
S13、所述相应的采集插件决策当前是否有采集任务，若没有则立即发送控制指令给设备，并将反馈结果返回，若有则等待当前采集任务完成后下发控制指令。
南向控制流程包括以下步骤：
S21、所述采集插件定时任务采集，当采集到特殊事件时，回调核心处理单元的消息接口；
S21、所述核心处理单元遍历应用任务，依次调用应用插件的消息接口；
S21、所述应用插件决策当前是否有应用任务，若没有则立即上报事件给监控平台，并将反馈结果返回，若有则等待当前应用任务完成后上报。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于插件的通信管理机函数式控制系统，其特征在于，其包括采集插件、核心处理单元、应用插件、配置插件、日志插件、事件插件、显示插件和固件升级插件，所有插件均采用动态库实现；
所述采集插件用于多种设备、多种协议的采集，所述应用插件用于对接监控平台，所述配置插件用于节点、协议、端口、设备的配置，所述日志插件用于系统运行日志记录和归档，所述事件插件用于事件管理、事件存储，所述显示插件内置web服务器，用于通过浏览器可查看所有的监测数据，所述固件升级插件用于升级各插件和主程序以及网页；
所有插件均由核心处理单元进行管理，并对核心处理单元提供初始化接口、运行接口、消息接口，所述核心处理单元用于根据配置文件挂载对应的插件，先调用初始化接口进行插件初始化，再开启线程并行调用运行接口，当有消息发生时，调用消息接口实现消息的控制。
2.如权利要求1所述的基于插件的通信管理机函数式控制系统，其特征在于，所述控制系统的北向控制方式：
所述应用插件用于收到监控平台的数据后，根据控制的内容决策出控制点的ID和值，回调核心处理单元的消息接口；
所述核心处理单元用于根据控制点的ID查找相应的采集插件，查找到后调用相应的采集插件的消息接口；
所述相应的采集插件用于决策当前是否有采集任务，在没有时立即发送控制指令给设备，并将反馈结果返回，在有时等待当前采集任务完成后下发控制指令。
所述控制系统的南向控制方式：
所述采集插件用于定时任务采集，当采集到特殊事件时，回调核心处理单元的消息接口；
所述核心处理单元用于遍历应用任务，依次调用应用插件的消息接口；
所述应用插件用于决策当前是否有应用任务，在没有时立即上报事件给监控平台，并将反馈结果返回，在有时等待当前应用任务完成后上报。
3.如权利要求1所述的基于插件的通信管理机函数式控制系统，其特征在于，每个插件被抽象成1个节点，每个节点包括名称、端口、协议和设备；名称用于标识节点；端口表示硬件的接口，端口包括端口类型和端口参数；协议表示不同的采集设备或者监控平台的通信协议，协议包括协议类型和协议参数；设备表示挂接在该硬件端口下的实际或者虚拟设备，设备包括设备ID、设备名称、设备详细监测点的配置。
4.一种基于插件的通信管理机函数式控制方法，其特征在于，通信管理机架构包括采集插件、核心处理单元、应用插件、配置插件、日志插件、事件插件、显示插件和固件升级插件，所有插件均采用动态库实现；
所述采集插件多种设备、多种协议的采集，所述应用插件对接监控平台，所述配置插件节点、协议、端口、设备的配置，所述日志插件系统运行日志记录和归档，所述事件插件事件管理、事件存储，所述显示插件内置web服务器，通过浏览器可查看所有的监测数据，所述固件升级插件升级各插件和主程序以及网页；
所有插件均由核心处理单元进行管理，并对核心处理单元提供初始化接口、运行接口、消息接口，所述核心处理单元根据配置文件挂载对应的插件，先调用初始化接口进行插件初始化，再开启线程并行调用运行接口，当有消息发生时，调用消息接口实现消息的控制。
5.如权利要求4所述的基于插件的通信管理机函数式控制方法，其特征在于，北向控制流程包括以下步骤：
S11、所述应用插件收到监控平台的数据后，根据控制的内容决策出控制点的ID和值，回调核心处理单元的消息接口；
S12、所述核心处理单元根据控制点的ID查找相应的采集插件，查找到后调用相应的采集插件的消息接口；
S13、所述相应的采集插件决策当前是否有采集任务，若没有则立即发送控制指令给设备，并将反馈结果返回，若有则等待当前采集任务完成后下发控制指令。
南向控制流程包括以下步骤：
S21、所述采集插件定时任务采集，当采集到特殊事件时，回调核心处理单元的消息接口；
S21、所述核心处理单元遍历应用任务，依次调用应用插件的消息接口；
S21、所述应用插件决策当前是否有应用任务，若没有则立即上报事件给监控平台，并将反馈结果返回，若有则等待当前应用任务完成后上报。
6.如权利要求4所述的基于插件的通信管理机函数式控制方法，其特征在于，每个插件被抽象成1个节点，每个节点包括名称、端口、协议和设备；名称用于标识节点；端口表示硬件的接口，端口包括端口类型和端口参数；协议表示不同的采集设备或者监控平台的通信协议，协议包括协议类型和协议参数；设备表示挂接在该硬件端口下的实际或者虚拟设备，设备包括设备ID、设备名称、设备详细监测点的配置。
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