CN113742427A - 一种基于104规约通信异构系统单边数据点上送同步方法 - Google Patents

Abstract

一种基于104规约通信异构系统单边数据点上送同步方法，包括：定义单边点表功能；子站收到启动帧，给主站发送启动确认帧，校核无误后启动子站进行数据传输，启动数据传输过程；主站侧对收到的单边点表进行数据库描述文件写入，写入单边点表校核报告；根据差异情况进行数据点表同步处理。本发明基于单边数据点表上送方法和数据点差异自动匹配功能，大大降低了维护人员的负担，提高了工作效率，同时提高了集控侧调度主站与厂站侧子站数据同步的安全性及可靠性，减小了人工手动点表比对及同步方式的风险。该方法还能够适应主站、子站异构系统的差别，实现异构系统数据点表的快速同步。

Description

一种基于104规约通信异构系统单边数据点上送同步方法

技术领域

本发明涉及数据同步技术领域，具体涉及一种基于104规约通信异构系统单边数据点上送同步方法。

背景技术

随着国内流域梯级集控中心的建设，大量水电站接入梯级调度计算机监控系统，进一步实现了水电站的“无人值班、少人值守”。集控侧监控系统的任务是对梯级电站及泄洪闸等重点设施、设备运行情况进行远方监视及控制，并按照上级调度指令，对梯级电站进行水电联合调度，对梯级电站实行统一的调度管理。根据梯级电站电力调度的任务要求，集控侧监控系统具有对梯级内各电站子系统进行数据采集与处理、安全运行监视、运行调度、操作控制和调度管理等功能，同时负责接受上级调度系统下达的各项指令，以便对梯级电站进行有效的监视、调度、控制及管理。因此，集控中心能否正确地对梯级水电站进行监视与控制是电站安全、稳定运行的前提，这就要求集控中心配置的水电站数据信息具有高度的正确性与可靠性。

根据目前的实际应用情况，一般中小型集控中心通信信息点表中的数据点数已超过5万点，中大型梯级调度中心通信信息点表中的数据点数已超过15万点，特大型集控中心通信信息点表中的数据点数将超过百万点。面对日益庞大的电站群集控系统，以及单个电站数据测点数量的指数级增长，远动通信信息点表的维护工作也显得越来越复杂和重要。

在传统的集控侧与厂站侧通信程序中，由于通信两侧数据库中定义的数据点标识不一致，导致通信双方均需维护一张约定好的通信点表，即约定数据点序号及含义，一旦形成错位将造成数据错误。对于流域梯级调度监控系统来说，电站监控系统与集控监控系统存在使用不同厂家监控系统软件，导致监控系统架构差异大的问题。因此，当前主站与子站侧通信信息点表的维护只能采用人工逐条比对及同步的方式，大大降低了维护人员的工作效率，且人工比对方式的不可靠、不安全性大大提升。

综上，故希望通信点表只在一方拥有(通常为子站电站侧监控系统)，在通信过程启动后传输给另一方，通信点表接收方(主站集控中心)可以根据该点表中的数据点定义(规约点序号与数据库标识的对应关系)自动匹配主站数据库中的相应数据点。以实现主站与子站数据点的安全、可靠以及快速同步，并降低工作人员的负担，大大提高维护人员的工作效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于104规约通信异构系统单边数据点上送同步方法，大大降低了维护人员的负担，提高了工作效率，同时提高了集控侧调度主站与厂站侧子站数据同步的安全性及可靠性。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种基于104规约通信异构系统单边数据点上送同步方法，包括如下步骤：

Step1、定义单边点表功能，包括单边点表IEC104协议ASDU类型标识扩展定义以及在IEC104协议中的结构体说明，结构体包括数据单元标识和信息对象，数据单元标识包括类型标识TYPE、可变结构限定词、传送原因、应用服务数据单元公共地址；信息对象包括：信息对象地址、点信息长度、点信息体，单边点表数据点信息体内容包括数据点属性UNIQUE_ID、地址信息、中文描述、量程、限值；

Step2、主站与子站建立TCP连接，主站给子站发送一个U帧启动报文STARTDT，子站收到启动帧，给主站发送启动确认帧，校核无误后启动子站进行数据传输，启动数据传输过程；

Step3、主站根据扩展的单边点表ASDU类型标识定义发出遥信、遥测单边点表总召唤激活请求命令，子站收到主站的遥信、遥测单边点表总召唤命令后，逐帧发送对应的遥信、遥测点I帧信息帧，发送完所有点信息帧后发送子站侧响应的单边点表总召唤结束帧；

Step4、主站收到子站发送的单边点表总召唤结束帧，回复一个S帧的确认帧，单边点表召唤完毕后，主站与子站再进行实时数据IEC104数据通信，对子站数据进行实时采集；

Step5、主站侧对收到的信息体内容写入数据库描述文件，并生成单边点表校核报告；Step6、主站侧数据库点表中无部分子站侧上传节点的点表信息，则单边点表校核报告按照数据点属性UNIQUE_ID写入文件，该点表描述文件中逻辑名ONAME为空，需要后期手动添加；

若主站侧数据库中已包含的子站上传信息点的点表信息，则将该信息点的信息体内容按照数据点原有的逻辑名ONAME写入单边点表校核报告，单边点表校核报告写入完成，写入完成后的单边点表校核报告包含子站更新后的全部数据；

Step7、将写入完成后的单边点表校核报告生成为.CSV文件，其中，_ind命名为开关量数据点，_ana命名为模拟量数据点，其中，逻辑名ONAME为初始单边点表导入后由主站侧维护人员手动添加生成，单边点表校核报告中属性ONAME与属性UNIQUE_ID为一一映射关系，生成的.CSV文件保存在当前值班态的集群通信服务器中；

Step8、单边点表校核报告保存在当前值班态的集群通信网关机服务器中，通过主站侧数据点比较及同步软件的对象树点表导入方式从本地服务器获取单边点表校核报告文件，导入本地数据库对象树，单边点表导入只针对单边点表校核报告文件结尾是“_ind.csv”和“_ana.csv”的两种文件做处理，其他都视为无效文件；

集群通信服务器中的所有服务器中都安装有同步软件，此步骤为值班态服务器将生成的.CSV文件导入同步软件进行同步，将新生成的.CSV文件中的节点与值班态服务器中的本地数据库点表进行合并；本地数据库点表在每台服务器中都存在相同的备份，同步是将新生成的单边点表信息添加进值班态的本地数据库中；

Step9、单边点表导入后，若被导入的节点都是本地点表文件中逻辑名ONAME没有值的记录，即Step6中主站侧数据库点表中无部分子站侧上传信息点的点表信息，表示该点表记录是子站侧所有的数据，主站侧点表上还没有建立相对应的节点，需要手动进行创建；

Step10、数据库节点全部创建完毕后，在数据点比较及同步软件中查看变化描述，展示逻辑名不变但中文描述DESC发生改变的点；

Step11、对Step10中更新的点表，依据相应的中文描述DESC进行本地数据库点表节点添加；

Step12、在数据点比较及同步软件中进行点表重复描述检查，查看中文描述DESC相同而UNIQUE_ID不同的点，并标记，该功能主要用来区分子站新更改和添加的备用点；

Step13、在数据点比较及同步软件中进行单边点表存在性检查，展示主站侧本地对象树中已存在而子站侧新上送单边点表中不存在的数据点，可以根据主站侧具体需求进行数据点勾选，删除主站侧多余的数据点信息；

Step14、子站侧更新的数据点表通过数据点比较及同步软件完成各服务器的数据同步工作，通过同步软件，将通信网关服务器中的值班态服务器上的数据点表同步到同网段中所有服务器上。

上述的Step1中，定义单边点表功能具体过程为：

单边点表数据帧均采用I帧类型，单边点表功能通过扩展IEC104协议结构ASDU类型标识实现，单边点表ASDU中的点信息体采用JSON文本格式表示，且字符编码采用UTF-8，点信息体内容包括数据点属性UNIQUE_ID、地址信息、中文描述、量程、限值，其中，子站侧数据点UNIQUE_ID是能唯一标识数据点的数据库属性，主站数据点属性中增加子站侧数据点UNIQUE_ID属性，以建立与子站监控系统数据点的UNIQUE_ID映射关系。

上述的Step5中，数据库描述文件写入的具体过程为：

写入单边点表校核报告，数据点属性包括：UNIQUE_ID、地址信息、中文描述、量程、限值，数据存储采用.csv即逗号分隔符的文件格式，方便机器处理，以便于数据点比较及同步软件DETOOL进行点表的差异同步处理。

上述的Step3中，主站侧发送单边点表总召唤命令后接收子站侧响应帧超时情况下会产生错误日志，并关闭TCP连接。

本发明提供的一种基于104规约通信异构系统单边数据点上送同步方法，基于单边数据点表上送方法和数据点差异自动匹配功能，大大降低了维护人员的负担，提高了工作效率，同时提高了集控侧调度主站与厂站侧子站数据同步的安全性及可靠性，减小了人工手动点表比对及同步方式的风险，该方法还能够适应主站、子站异构系统不同厂家的唯一标识不同的差别，实现异构系统数据点表的快速同步。

本方法有效的使主站侧的数据与子站侧的数据能保持一致。主站侧对单边点表进行定义，在单边点表定义中定义了唯一标识(例如UNIQUE_ID)，如子站侧新添加节点并将节点信息上传给主站侧，主站侧按照唯一标识(UNIQUE_ID)将该信息点的信息体内容写入文件单边点表校核报告，新节点的逻辑名ONNAME为空，后期手动添加逻辑名后，唯一标识(UNIQUE_ID)与逻辑名ONNAME形成映射关系，使子站中的数据可自动匹配主站数据库中的相应数据点；

同时，即使服务器厂商不同，可以将不同的服务器厂商的唯一标识与逻辑名ONNAME形成新的映射关系，实现主站侧的自适应匹配，UNIQUE_ID为有某一厂商的唯一标识命名，其它厂商可能将数据点命名为其它名字，但是不影响通讯。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明单边点表总召及同步过程流程示意图；

图2为本发明实施例中单边点表文件导入示意图；

图3为本发明实施例中单边点表导入后点表中文描述新旧对比示意图；

图4为本发明实施例中单边点表导入后点表重复性描述检查示意图；

图5为本发明实施例中单边点表导入后点表存在性检查示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例详细说明本发明技术方案。

如图1中所示，一种基于104规约通信异构系统单边数据点上送同步方法，包括如下步骤：

Step1、定义单边点表功能，见表1和2，包括单边点表IEC104协议ASDU类型标识扩展定义以及在IEC104协议中的结构体说明，结构体包括表2中的数据单元标识和信息对象，如表2中所示，数据单元标识又包括类型标识TYPE、可变结构限定词、传送原因、应用服务数据单元公共地址；信息对象包括：信息对象地址、点信息长度、点信息体。定义结构体中具体的信息对象内容，包括主站侧召唤遥信或遥测点表的信息体内容、子站侧响应的遥信点信息体内容以及子站侧响应的遥测点信息体内容，单边点表数据点信息体内容主要包括数据点属性UNIQUE_ID、地址信息、中文描述、量程、限值等；单边点表数据帧均采用I帧类型，单边点表功能通过扩展IEC104协议ASDU类型标识实现，上述信息体内容如表4和5中所示。

具体的，定义主站侧召唤遥信点表帧类型标识C_IND_CT_1(185)，定义主站侧召唤遥测点表帧类型标识C_ME_CT_1(186)，定义从站侧响应的遥信点表帧类型标识M_IND_CT_1(195)，定义从站侧响应的遥测点表帧类型标识M_ME_CT_1(196)，定义从站侧响应的遥信点表结束帧类型标识M_IND_CT_1(195)，定义从站侧响应的遥测点表结束帧类型标识M_ME_CT_1(196)，定义相关单边点表ASDU类型标识传送原因及可变结构限定词，其中SQ＝0：信息对象的地址不连续，NUM＝1：信息体个数为1，单边点表ASDU具体结构如表2所示，单边点表ASDU中的点信息体采用JSON文本格式表示，且字符编码采用UTF-8，主站侧召唤遥信或遥测点表的信息体数据属性包括：ENABLE(启动标志)；从站侧响应的遥信点信息体数据属性包括：ADDR(信息地址，数值类型)、UNIQUE_ID(外部ID，此点的全局唯一标识，字符串类型)、DESC(本地数据库的此点中文描述，字符串类型)、STAT0_DESC(状态0的本地描述，字符串类型)、STAT1_DESC(状态1的本地描述，字符串类型)；从站侧响应的遥测点信息体数据属性包括：ADDR(信息地址，数值类型)、UNIQUE_ID(外部ID，此点的全局唯一标识，字符串类型)、DESC(本地数据库的此点中文描述，字符串类型)、SCALE(比例系数，数值类型)、LO_LIMIT(本地数据库的越下限报警值)、HI_LIMIT(本地数据库的越上限报警值)、LL_LIMIT(本地数据库的越下下限报警值)、HH_LIMIT(本地数据库的越上上限报警值)。其中，子站侧数据点UNIQUE_ID是能唯一标识数据点的数据库属性，主站数据点属性中增加子站侧数据点UNIQUE_ID属性，以建立与子站监控系统数据点的UNIQUE_ID映射关系，具体的信息体定义及案例如表3、4、5所示；

ASDU	类型标识	传送原因	可变结构限定词
				主站侧召唤遥信点表帧	C_IND_CT_1(185)	激活(6)，P/N＝0	SQ＝0,NUM＝1
主站侧召唤遥测点表帧	C_ME_CT_1(186)	激活(6)，P/N＝0	SQ＝0,NUM＝1
				从站侧响应的遥信点表帧	M_IND_CT_1(195)	激活确认(7)，P/N＝0	SQ＝0,NUM＝1
从站侧响应的遥测点表帧	M_ME_CT_1(196)	激活确认(7)，P/N＝0	SQ＝0,NUM＝1
				从站侧响应的遥信点表结束帧	M_IND_CT_1(195)	激活终止(10)，P/N＝0	SQ＝0,NUM＝1
从站侧响应的遥测点表结束帧	M_ME_CT_1(196)	激活终止(10)，P/N＝0	SQ＝0,NUM＝1

表1单边点表IEC104协议ASDU类型标识扩展定义

表2单边点表IEC104协议ASDU结构说明

序号	key	说明	示例
				1	ENABLE	启动标志	1

表3主站侧召唤遥信或遥测点表的信息体内容

表4子站侧响应的遥信点信息体内容

表5子站侧响应的遥测点信息体内容

Step2、主站与子站建立TCP连接后，主站给子站发送一个U帧启动报文STARTDT，子站收到启动帧，给主站发送启动确认帧，校核无误后启动子站进行数据传输，启动数据传输过程；

Step3、主站根据STEP1中定义扩展的单边点表ASDU类型标识定义发出遥信、遥测单边点表总召唤激活请求命令，子站收到主站的遥信、遥测单边点表总召唤命令后，逐帧发送对应的遥信、遥测点I帧信息帧，即表3-5所示的信息体内容，发送完所有点信息帧后发送子站侧响应的单边点表总召唤结束帧；

Step4、主站收到子站发送的遥信、遥测单边点表总召唤结束帧，会回复一个S帧的确认帧，遥信、遥测单边点表召唤完毕后，主站与子站再进行实时数据IEC104数据通信，对子站侧数据进行实时采集；

Step5、主站侧发送遥信、遥测单边点表总召唤命令后接收子站侧响应帧超时情况下会产生错误日志，并关闭TCP连接，响应帧超时时间暂定为5s；

Step6、主站侧对收到的信息体内容写入数据库描述文件，并生成单边点表校核报告；Step7、若主站侧数据库点表中无部分子站侧上传节点的点表信息，则按照数据点属性中的唯一标识UNIQUE_ID将该信息点的信息体内容写入单边点表校核报告，且该点在单边点表校核报告中逻辑名ONAME为空，需要后期手动添加；

若主站侧数据库中已包含的子站上传信息点的点表信息，则将该信息点的信息体内容按照数据点原有的逻辑名ONAME写入单边点表校核报告，单边点表校核报告写入完成，写入完成后的单边点表校核报告包含子站更新后的全部数据，步骤7为主站对收到的信息进行处理的程序；

Step8、将写入完成后的单边点表校核报告生成为.CSV文件，其中，_ind命名为开关量数据点，_ana命名为模拟量数据点，其中，逻辑名ONAME为初始单边点表导入后由主站侧维护人员手动添加生成，单边点表校核报告中属性ONAME与属性UNIQUE_ID为一一映射关系；

上述生成的.CSV文件保存在当前值班态的集群通信服务器中。

Step9、单边点表校核报告保存在当前值班态的集群通信网关机服务器中，通过主站侧数据点比较及同步软件的点表导入方式从本地服务器获取单边点表校核报告文件，导入本地数据库点表，单边点表导入只针对单边点表校核报告文件结尾是“_ind.csv”和“_ana.csv”的两种文件做处理，其他都视为无效文件；

集群通信服务器中的所有服务器中都安装有同步软件，此步骤为值班态服务器将生成的.CSV文件导入同步软件进行同步，将新生成的.CSV文件中的节点与值班态服务器中的本地数据库点表进行合并；

本地数据库点表在每台服务器中都存在相同的备份，同步是将新生成的单边点表信息添加进值班态的本地数据库中。

关于通信网关服务器：通信网关服务器为三台服务器组成的一个集群，正常状态下，服务器分值班态(一台)、工作态(一台)和备用态(一台)，生成的.CSV文件保存在值班态服务器中；

Step10、如图2所示，单边点表导入后，若被导入的节点都是本地点表文件中逻辑名ONAME没有值的记录，即Step7中主站侧数据库点表中无部分子站侧上传信息点的点表信息，表示该点表记录是子站侧所有的数据，主站侧点表上还没有建立相对应的节点，需要手动进行创建，即对应前面Step7中“逻辑名ONAME为空，需要后期手动添加”的步骤；

Step11、如图3所示，数据库节点全部创建完毕后，在数据点比较及同步软件中查看变化描述，展示逻辑名不变但中文描述DESC发生改变的点，此步骤相当于人工进行校核；

Step12、对Step11中更新的点表，依据相应的中文描述DESC进行本地数据库点表节点添加，关于节点：例如子站测每个继电器或其它可控制开关均为一个节点，本步骤为第二次人工校核，防止节点重复；

Step13、如图4所示，在数据点比较及同步软件中进行点表重复描述检查，查看中文描述DESC相同而UNIQUE_ID不同的点，并自动标记编号，该功能主要用来区分子站新更改和添加的备用点；

Step14、如图5所示，在数据点比较及同步软件中进行单边点表存在性检查，展示主站侧本地对象树中已存在而子站侧新上送单边点表中不存在的数据点，可以根据主站侧具体需求进行数据点勾选，删除主站侧多余的数据点信息，本步骤为第三次人工校核，删除多余节点，例如子站测取消了部分节点，则新上传的点表中没有该节点，但是原数据库中存在这个节点，需人工校核删除；

Step15、通过同步软件，将通信网关服务器中的值班态服务器上的数据点表同步到同网段中所有服务器上。

同网段中所有服务器包括通信网关服务器中的工作态和备用态服务器，也包非含通信网关服务器集群中的其它服务器，同网段中所有服务器均属于主站，子站中只设有子站通讯服务器。

Claims (4)

1.一种基于104规约通信异构系统单边数据点上送同步方法，其特征在于，包括如下步骤：

Step1、定义单边点表功能，单边点表数据点信息体内容包括数据点属性UNIQUE_ID、地址信息、中文描述、量程、限值；

Step2、主站与子站建立TCP连接，主站给子站发送一个U帧启动报文STARTDT，子站收到启动帧，给主站发送启动确认帧，校核无误后启动子站进行数据传输，启动数据传输过程；

Step3、主站根据扩展的单边点表ASDU类型标识定义发出遥信、遥测单边点表总召唤激活请求命令，子站收到主站的遥信、遥测单边点表总召唤命令后，逐帧发送对应的遥信、遥测点I帧信息帧，发送完所有点信息帧后发送子站侧响应的单边点表总召唤结束帧；

Step4、主站收到子站发送的单边点表总召唤结束帧，回复一个S帧的确认帧，单边点表召唤完毕后，主站与子站再进行实时数据IEC104数据通信，对子站数据进行实时采集；

Step5、主站侧对收到的信息体内容写入数据库描述文件，并生成单边点表校核报告；

Step6、主站侧数据库点表中无部分子站侧上传节点的点表信息，则单边点表校核报告按照数据点属性UNIQUE_ID写入文件，该点表描述文件中逻辑名ONAME为空，需要后期手动添加；

若主站侧数据库中已包含的子站上传信息点的点表信息，则将该信息点的信息体内容按照数据点原有的逻辑名ONAME写入单边点表校核报告，单边点表校核报告写入完成，写入完成后的单边点表校核报告包含子站更新后的全部数据；

Step7、将写入完成后的单边点表校核报告生成为.CSV文件，其中，_ind命名为开关量数据点，_ana命名为模拟量数据点，其中，逻辑名ONAME为初始单边点表导入后由主站侧维护人员手动添加生成，单边点表校核报告中属性ONAME与属性UNIQUE_ID为一一映射关系，生成的.CSV文件保存在当前值班态的集群通信服务器中；

Step8、单边点表校核报告保存在当前值班态的集群通信网关机服务器中，通过主站侧数据点比较及同步软件的对象树点表导入方式从本地服务器获取单边点表校核报告文件，导入本地数据库对象树，单边点表导入只针对单边点表校核报告文件结尾是“_ind.csv”和“_ana.csv”的两种文件做处理，其他都视为无效文件；

Step9、单边点表导入后，若被导入的节点都是本地点表文件中逻辑名ONAME没有值的记录，即Step6中主站侧数据库点表中无部分子站侧上传信息点的点表信息，表示该点表记录是子站侧所有的数据，主站侧点表上还没有建立相对应的节点，需要手动进行创建；

Step10、数据库节点全部创建完毕后，在数据点比较及同步软件中查看变化描述，展示逻辑名不变但中文描述DESC发生改变的点；

Step11、对Step10中更新的点表，依据相应的中文描述DESC进行本地数据库点表节点添加；

Step12、在数据点比较及同步软件中进行点表重复描述检查，查看中文描述DESC相同而UNIQUE_ID不同的点，并标记，该功能主要用来区分子站新更改和添加的备用点；

Step13、在数据点比较及同步软件中进行单边点表存在性检查，展示主站侧本地对象树中已存在而子站侧新上送单边点表中不存在的数据点，可以根据主站侧具体需求进行数据点勾选，删除主站侧多余的数据点信息；

Step14、子站侧更新的数据点表通过数据点比较及同步软件完成各服务器的数据同步工作。

2.根据权利要求1所述的一种基于104规约通信异构系统单边数据点上送同步方法，其特征在于，所述的Step1中，定义单边点表功能具体过程为：

单边点表数据帧均采用I帧类型，单边点表功能通过扩展IEC104协议结构ASDU类型标识实现，单边点表ASDU中的点信息体采用JSON文本格式表示，且字符编码采用UTF-8，点信息体内容包括数据点属性UNIQUE_ID、地址信息、中文描述、量程、限值，其中，子站侧数据点UNIQUE_ID是能唯一标识数据点的数据库属性，主站数据点属性中增加子站侧数据点UNIQUE_ID属性，以建立与子站监控系统数据点的UNIQUE_ID映射关系。

3.根据权利要求1所述的一种基于104规约通信异构系统单边数据点上送同步方法，其特征在于，所述的Step5中，数据库描述文件写入的具体过程为：

写入单边点表校核报告，数据点属性包括：UNIQUE_ID、地址信息、中文描述、量程、限值，数据存储采用.csv即逗号分隔符的文件格式，方便机器处理，以便于数据点比较及同步软件DETOOL进行点表的差异同步处理。

4.根据权利要求1所述的一种基于104规约通信异构系统单边数据点上送同步方法，其特征在于，所述的Step3中，主站侧发送单边点表总召唤命令后接收子站侧响应帧超时情况下会产生错误日志，并关闭TCP连接。

Images