CN113988678A - 一种用于陆上风电基建管理的非现场全过程监管系统 - Google Patents

Abstract

一种用于陆上风电基建管理的非现场全过程监管系统,该系统由监管服务器、数据库服务器、客户机组成，监管服务器通过公网与各检测平台、物联网表进行数据交互，数据库服务器与客户机位于企业局域网内，通过局域网与监管服务器通信，该系统基于风电基建理管理的信息化管理，使得现场管理达到了全新的层次，该系统实现了检测平台运行状态与检测进度跟踪功能、检测平台调度功能、平台异常报警功能、检测结果汇总与查询功能，其中检测平台调度模块优化了检测流程，提高了平台的使用效率，进一步提高了风电基建理管理效率和质量。

Description

一种用于陆上风电基建管理的非现场全过程监管系统

技术领域

本发明涉及风电基建管理技术领域,尤其涉及一种用于陆上风电基建管理的非现场全过程监管系统。

背景技术

风力发电是几种可再生能源利用技术中较为成熟的一种，也是目前利用风能的主要方式。我国陆上和海上的风能资源十分丰富，在国家政策引导下，近十年来，我国风电产业发展迅速，并将为我国的电力供应发挥越来越重要的作用。但是当前，风电基建理管理相关技术水平还处于十分落后的状态，传统管理方法下，要想掌握现场的实时信息，只能通过管理人员亲自到现场完成对现场进度的监督和管理。在这样的管理现状下，人员不足、监督力度差、效率低等问题逐渐突出。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足,本发明的目的在于提供一种用于陆上风电基建管理的非现场全过程监管系统,实现检测平台运行状态与检测进度跟踪功能、检测平台调度功能、平台异常报警功能、检测结果汇总与查询功能，其中检测平台调度模块优化了检测流程，提高了平台的使用效率，进一步提高了风电基建理管理效率和质量。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种用于陆上风电基建管理的非现场全过程监管系统，由监管服务器、数据库服务器、客户机组成；监管服务器通过公网与各检测平台、物联网表进行数据交互；数据库服务器与客户机位于企业局域网内，通过局域网与监管服务器通信。

所述监管服务器由并发通信模块、检测平台调度模块、检测过程跟踪模块、平台运行状态跟踪模块、数据库存储模块、结果汇总模块组成；

所述并发通信模块实现同时与多个物联网表、检测平台、客户端数据交互的功能；

检测平台调度模块调配检测平台对物联网表进行检测；

检测过程跟踪模块跟踪物联网表的检测过程；

平台运行状态跟踪模块用于记录检测平台执行检测任务的过程，并利用Socket通信中的心跳包技术监测各检测平台是否正常运行；

数据库存储模块实现对数据库服务器中MySQL数据库的访问；

结果汇总模块实现对检测平台检测结果的接收和汇总。

所述并发通信模块，采用Socket框架SuperSocket进行设计，服务端软件监听到客户端请求连接后，将客户端的Connection转为Session对象，ReceiveFilter接收Session中的数据，并根据协议对数据进行解析，将解析的数据封装为RequestInfo模型对象，根据RequestInfo中key属性值执行对应的Command类，在多客户端请求时，Socket Listener为每个客户端建立一个Session，实现并发通信的功能。

所述检测平台调度模块，引入平台调度机制与平台控制机制，平台调度机制为物联网表分配相应的检测平台，平台控制机制通过Socket通信控制检测平台对表进行检测。

所述的平台控制机制工作流程如下：

步骤1：检测平台调度模块发送表信息到检测平台，通知检测平台做好检测准备，检测平台收到后应立即回复；

步骤2：考虑到网络因素影响，检测平台调度模块设置1分钟定时器，若定时器期间检测平台调度模块收到检测平台回复的MyCommand33命令，表明检测平台开始检测，立即给表下发MyCommand81命令，修改表Socket通信目的IP为检测平台IP，并规定表在最小时间间隔1分钟后与检测平台通信，检测平台收到表请求检测命令后应再次立即回复平台调度模块；若定时器期间检测平台调度模块未收到检测平台回复MyCommand33命令，则表明检测平台不可被调度，停止本次调度；

步骤3：考虑到网络因素影响，检测平台调度模块设置大于步骤2的2分钟定时器时间，若定时器期间检测平台调度模块再次收到检测平台发送MyCommand33的命令，表明检测平台已开始检测；若定时器期间平台调度模块未收到检测平台回复命令，则表明表未向检测平台请求检测，停止本次调度；

步骤4：检测结束后检测平台发送MyCommand22命令，上传检测结果至监管服务器。

所述平台运行状态跟踪模块，利用Socket通信中的心跳包技术实现对检测平台通信状态的监测，程序使用C#的Dictionary字典类对象创建plat＿dictionary＜key,value＞存储需要被监测的所有检测平台，其中key为string型数据元素，格式是平台号+平台类型，value为int型数据元素，代表检测平台心跳包连续无回应次数，模块将异常平台自动从plat＿dictionary中删除，同时会发送异常平台的信息到客户端，提醒检测人员及时去检修，避免影响检测。

所述客户机，由通信模块、平台状态显示模块、检测进度显示模块、平台异常报警模块、结果查询模块、登录验证模块组成；

所述通信模块利用Socket长连接完成与服务器端软件的数据交互；

所述平台状态显示模块通过可视化界面显示所有检测平台的实时运行状态；

所述检测进度显示模块利用可视化界面显示所有物联网表的检测进度和单项结果；

所述平台异常报警模块通过电脑语音和弹窗的形式提醒检测人员运行异常的检测平台；

所述结果查询模块利用数据库技术实现对物联网表检测结果的查询；

所述登录验证模块实现对客户端登录人员身份合法性验证的功能。

所述数据库服务器由.NET平台的表示层、业务逻辑层、数据访问层三层架构和Socket通信接口组成；

所述表示层用于用户与系统交互，是显示数据与接收用户的输入数据并提供多种功能的操作入口，该层包括平台运行状态显示界面、检测进度显示界面、平台异常报警提示界面、结果查询界面、登录界面；

所述业务逻辑层由数据解析类、数据封装类、登录验证类组成，数据解析类根据自定义应用层通信协议对服务端软件发送的命令进行解析与过滤，数据封装类根据解析的结果将数据封装为对象模型提供给表示层，对象模型包括平台异常报警模型、物联网表检测信息模型、检测平台运行状态模型，登录验证类用于验证表示层提供的账号与密码是否正确，并对连续10次登录失败的用户账号进行冻结；

所述数据访问层用于访问数据库服务器的MySQL数据库并完成数据读写，该层通过ADO.NET数据库操作类完成对检测结果数据的查询和用户账号信息的更新与查询。

本发明提出的系统基于风电基建理管理的信息化管理逐渐得到发展，使得现场管理达到了全新的层次，该系统实现检测平台运行状态与检测进度跟踪功能、检测平台调度功能、平台异常报警功能、检测结果汇总与查询功能，其中检测平台调度模块优化了检测流程，提高了平台的使用效率，进一步提高了风电基建理管理效率和质量。

附图说明

图1为本发明系统架构图。

图2为本发明监管服务器组成模块图。

图3为本发明并发通信模块请求处理模型示意图；

图4为本发明客户机模块组成图。

图5为本发明数据库服务器架构图。

具体实施方式

需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合,下面结合附图和有具体实施例对本申请作进一步详细说明。

如图1所示,一种用于陆上风电基建管理的非现场全过程监管系统，该系统由监管服务器、数据库服务器、客户机组成。

监管服务器通过公网与各检测平台、物联网表进行数据交互；数据库服务器与客户机位于企业局域网内，通过局域网与监管服务器通信。

如图2所示，监管服务器由并发通信模块、检测平台调度模块、检测过程跟踪模块、平台运行状态跟踪模块、数据库存储模块、结果汇总模块组成，并发通信模块实现同时与多个物联网表、检测平台、客户端数据交互的功能；检测平台调度模块调配检测平台对物联网表进行检测；平台运行状态跟踪模块用于记录检测平台执行检测任务的过程，并利用Socket通信中的心跳包技术监测各检测平台是否正常运行；检测过程跟踪模块可以跟踪物联网表的检测过程；数据库存储模块实现对数据库服务器中MySQL数据库的访问；结果汇总模块实现对检测平台检测结果的接收和汇总。

所述并发通信模块，基于成熟的Socket框架SuperSocket进行设计，有效提高了服务器并发性能，并发通信模块请求处理模型示意图如图3所示，服务端软件监听到客户端请求连接后，将客户端的Connection转为Session对象，ReceiveFilter接收Session中的数据，并根据协议对数据进行解析，将解析的数据封装为RequestInfo模型对象，根据RequestInfo中key属性值执行对应的Command类，在多客户端请求时，Socket Listener为每个客户端建立一个Session，实现并发通信的功能，其中MyCommand01、MyCommand11、MyCommand51是物联网表请求检测命令；MyCommand81是修改物联网表网络参数命令，用于修改表上传数据的目的IP地址；MyCommand8E是物联网表休眠命令，当表检测完成后使表休眠；MyCommand66是检测平台第一次与监管服务器通信时主动发送的自身状态信息命令，表明该检测平台可被调度；MyCommand22是检测平台上传检测结果命令；MyCommand44是心跳包命令；MyCommand33是调度过程中检测平台回复自身状态命令，用于表明检测平台可以开始检测以及已经开始检测；MyCommand61是客户端长连接安全验证命令；MyCommand62、MyCommand63是客户端请求发送检测进度信息以及平台运行状态信息的命令。

检测平台调度模块引入平台调度机制与平台控制机制，平台调度机制为物联网表分配相应的检测平台，平台控制机制通过Socket通信控制检测平台对表进行检测。

物联网表的检测单项用集合A＝{a1，a2…ai}表示，检测平台种类用集合B＝{b1，b2…bi}表示，对应检测平台检测耗时用集合T＝{t1，t2…ti}表示。单项ai只能由平台bi检测，集合A中所有单项需全部被检测，但检测顺序不受约束。平台调度机制将平台bi运行状态划分为空闲、准备、正忙、异常，将表的每个单项ai划分为待测、不测、就绪、正测、合格、不合格。平台调度机制工作流程如下：

1)平台调度模块从数据库中获取请求检测的物联网表的检测进度信息以及平台运行状态信息；

2)平台调度模块按ti从大到小的顺序，依次匹配状态为待测的单项ai与状态为空闲的平台bi；

3)平台调度模块匹配到平台bi，执行平台控制机制；未匹配到检测平台且表的集合A中没有状态为待测的元素，表明表已完成所有检测，发送MyCommand8E命令，让表休眠；未匹配到检测平台且表有待测单项，说明表所需要的平台都处于正忙状态，发送请求检测的应答命令，规定表t时间后再来请求检测，由于表通信协议中规定表主动发送请求检测命令的时间最小精度是分钟，所以t取最小时间间隔1分钟。

该调度机制有两个特性，一是检测用时最长的检测平台优先被匹配；二是当有需要检测ai单项的表在等待检测时，平台bi的空闲状态不会超过1分钟。假设各类检测平台重复数量为m，即有m个集合B可以被调度，表数量为n且n大于检测平台的数量，就有n个集合A需要被检测，A中检测用时最长的单项为a_x，对应集合B中平台b_x，对应T中时间为t_max，由以上两个特性可知b_x每次刚刚空闲在1分钟之内就会有新的a_x为其匹配，保证平台b_x连续工作，由此在检测平台与物联网表均能正常工作的情况下，检测完成n个表的用时约等于是n*(tmax+1)/m，达到优化检测总用时的目的。

所述检测平台调度模块：

1)平台调度模块发送表信息到检测平台，通知检测平台做好检测准备，检测平台收到后应立即回复；

2)考虑到网络因素影响，平台调度模块设置1分钟定时器。若定时器期间平台调度模块收到检测平台回复的MyCommand33命令，表明检测平台可以开始检测，立即给表下发MyCommand81命令，修改表Socket通信目的IP为检测平台IP，并规定表在最小时间间隔1分钟后与检测平台通信，检测平台收到表请求检测命令后应再次立即回复平台调度模块；若定时器期间平台调度模块未收到检测平台回复MyCommand33命令，则表明检测平台不可被调度，停止本次调度；

3)考虑到网络因素影响，平台调度模块设置2分钟定时器。若定时器期间平台调度模块再次收到检测平台发送MyCommand33的命令，表明检测平台已开始检测；若定时器期间平台调度模块未收到检测平台回复命令，则表明表未向检测平台请求检测，停止本次调度；

4)检测结束后检测平台发送MyCommand22命令，上传检测结果至监管服务器。

上述流程中表完成一个单项检测的时间为t_i＝t_p+t_n，式中t_p为流程前两步的检测前准备时间，t_n为流程后两步的检测平台开始检测后的检测用时，t_n由检测平台的检测内容决定，不受控制机制的影响。t_p在人工管控检测平台时由检测人员与表厂工人的经验决定，包括平台检测信息录入与更改表内检测平台IP地址的操作，由熟练工人执行耗时约为5分钟，平台控制流程下的t_p＝t₁+t₂，t₁为监管服务器与检测平台、表之间通信命令交互的时间小于10s，t₂为表在修改IP后向检测平台请求检测的时间间隔为1分钟，同时考虑到网络因素的影响t_p最长为2分钟，缩短了表单项检测时整体检测用时t。

所述平台运行状态跟踪模块，该模块利用Socket通信中的心跳包技术实现对检测平台通信状态的监测，程序使用C#的Dictionary字典类对象创建plat＿dictionary＜key,value＞存储需要被监测的所有检测平台，其中key为string型数据元素，格式是平台号+平台类型，value为int型数据元素，代表检测平台心跳包连续无回应次数。考虑到网络情况影响，为提高心跳检测的容错性，规定只有连续两次心跳包无回应的检测平台才会被定义为通信异常平台，模块将异常平台自动从plat＿dictionary中删除，同时会发送异常平台的信息到客户端，提醒检测人员及时去检修，避免影响检测，心跳检测步骤如下：

1)plat＿dictionary中value等于2的检测平台被定义为异常平台，并被移出plat＿dictionary；

2)对plat＿dictionary中所有检测平台发送心跳包；

3)plat＿dictionary中所有检测平台value加1；

4)5s后重复步骤1)。上述所有检测平台初始value为0，在步骤3)和步骤4)的5s间隔内收到心跳应答的检测平台value减1。由于服务端软件为并发通信，会同时收到所有检测平台的心跳应答包，为方便区分不同平台的应答包，程序规定了心跳应答包中包含平台号和平台类型。

如图4所示，客户机由通信模块、平台状态显示模块、检测进度显示模块、平台异常报警模块、结果查询模块、登录验证模块组成，通信模块利用Socket长连接完成与服务器端软件的数据交互；平台状态显示模块通过可视化界面显示所有检测平台的实时运行状态；检测进度显示模块利用可视化界面显示所有物联网表的检测进度和单项结果；平台异常报警模块通过电脑语音和弹窗的形式提醒检测人员运行异常的检测平台；结果查询模块利用数据库技术实现对物联网表检测结果的查询；登录验证模块实现对客户端登录人员身份合法性验证的功能。

如图5所示，数据库服务器由.NET平台的表示层、业务逻辑层、数据访问层三层架构和Socket通信接口组成。

表示层用于用户与系统交互，主要作用是显示数据与接收用户的输入数据并提供多种功能的操作入口。该层包括平台运行状态显示界面、检测进度显示界面、平台异常报警提示界面、结果查询界面、登录界面。

业务逻辑层由数据解析类、数据封装类、登录验证类组成，数据解析类根据自定义应用层通信协议对服务端软件发送的命令进行解析与过滤。数据封装类根据解析的结果将数据封装为对象模型提供给表示层，对象模型包括平台异常报警模型、物联网表检测信息模型、检测平台运行状态模型。登录验证类用于验证表示层提供的账号与密码是否正确，并对连续10次登录失败的用户账号进行冻结。

数据访问层用于访问数据库服务器的MySQL数据库并完成数据读写。该层通过ADO.NET数据库操作类完成对检测结果数据的查询和用户账号信息的更新与查询。

Socket通信接口用于与服务端软件进行数据交互，利用.NET Framework提供的System.Net.Sockets类实现，实现BeginConnect方法与服务端建立异步连接，BeginReceive方法通过连接接收监管系统服务端的数据，BeginSend方法通过连接主动发送数据到监管系统服务端。

本发明提出的系统基于风电基建理管理的信息化管理逐渐得到发展，使得现场管理达到了全新的层次，该系统实现检测平台运行状态与检测进度跟踪功能、检测平台调度功能、平台异常报警功能、检测结果汇总与查询功能，其中检测平台调度模块优化了检测流程，提高了平台的使用效率，进一步提高了风电基建理管理效率和质量。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解的是,在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种等效的变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。

Claims (8)

1.一种用于陆上风电基建管理的非现场全过程监管系统，其特征在于，由监管服务器、数据库服务器、客户机组成；监管服务器通过公网与各检测平台、物联网表进行数据交互；数据库服务器与客户机位于企业局域网内，通过局域网与监管服务器通信。

2.根据权利要求1所述的一种用于陆上风电基建管理的非现场全过程监管系统，其特征在于，所述监管服务器由并发通信模块、检测平台调度模块、检测过程跟踪模块、平台运行状态跟踪模块、数据库存储模块、结果汇总模块组成；

所述并发通信模块实现同时与多个物联网表、检测平台、客户端数据交互的功能；

检测平台调度模块调配检测平台对物联网表进行检测；

检测过程跟踪模块跟踪物联网表的检测过程；

平台运行状态跟踪模块用于记录检测平台执行检测任务的过程，并利用Socket通信中的心跳包技术监测各检测平台是否正常运行；

数据库存储模块实现对数据库服务器中MySQL数据库的访问；

结果汇总模块实现对检测平台检测结果的接收和汇总。

3.根据权利要求2所述的一种用于陆上风电基建管理的非现场全过程监管系统，其特征在于，所述并发通信模块，采用Socket框架SuperSocket进行设计，服务端软件监听到客户端请求连接后，将客户端的Connection转为Session对象，ReceiveFilter接收Session中的数据，并根据协议对数据进行解析，将解析的数据封装为RequestInfo模型对象，根据RequestInfo中key属性值执行对应的Command类，在多客户端请求时，Socket Listener为每个客户端建立一个Session，实现并发通信的功能。

4.根据权利要求2所述的一种用于陆上风电基建管理的非现场全过程监管系统，其特征在于，所述检测平台调度模块，引入平台调度机制与平台控制机制，平台调度机制为物联网表分配相应的检测平台，平台控制机制通过Socket通信控制检测平台对表进行检测。

5.根据权利要求4所述的一种用于陆上风电基建管理的非现场全过程监管系统，其特征在于，所述的平台控制机制工作流程如下：

步骤1：检测平台调度模块发送表信息到检测平台，通知检测平台做好检测准备，检测平台收到后应立即回复；

步骤2：考虑到网络因素影响，检测平台调度模块设置1分钟定时器，若定时器期间检测平台调度模块收到检测平台回复的MyCommand33命令，表明检测平台开始检测，立即给表下发MyCommand81命令，修改表Socket通信目的IP为检测平台IP，并规定表在最小时间间隔1分钟后与检测平台通信，检测平台收到表请求检测命令后应再次立即回复平台调度模块；若定时器期间检测平台调度模块未收到检测平台回复MyCommand33命令，则表明检测平台不可被调度，停止本次调度；

步骤3：考虑到网络因素影响，检测平台调度模块设置大于步骤2的2分钟定时器时间，若定时器期间检测平台调度模块再次收到检测平台发送MyCommand33的命令，表明检测平台已开始检测；若定时器期间平台调度模块未收到检测平台回复命令，则表明表未向检测平台请求检测，停止本次调度；

步骤4：检测结束后检测平台发送MyCommand22命令，上传检测结果至监管服务器。

6.根据权利要求2所述的一种用于陆上风电基建管理的非现场全过程监管系统，其特征在于，所述平台运行状态跟踪模块，利用Socket通信中的心跳包技术实现对检测平台通信状态的监测，程序使用C#的Dictionary字典类对象创建plat＿dictionary＜key,value＞存储需要被监测的所有检测平台，其中key为string型数据元素，格式是平台号+平台类型，value为int型数据元素，代表检测平台心跳包连续无回应次数，模块将异常平台自动从plat＿dictionary中删除，同时会发送异常平台的信息到客户端，提醒检测人员及时去检修，避免影响检测。

7.根据权利要求1所述的一种用于陆上风电基建管理的非现场全过程监管系统，其特征在于，所述客户机，由通信模块、平台状态显示模块、检测进度显示模块、平台异常报警模块、结果查询模块、登录验证模块组成；

所述通信模块利用Socket长连接完成与服务器端软件的数据交互；

所述平台状态显示模块通过可视化界面显示所有检测平台的实时运行状态；

所述检测进度显示模块利用可视化界面显示所有物联网表的检测进度和单项结果；

所述平台异常报警模块通过电脑语音和弹窗的形式提醒检测人员运行异常的检测平台；

所述结果查询模块利用数据库技术实现对物联网表检测结果的查询；

所述登录验证模块实现对客户端登录人员身份合法性验证的功能。

8.根据权利要求1所述的一种用于陆上风电基建管理的非现场全过程监管系统，其特征在于，所述数据库服务器由.NET平台的表示层、业务逻辑层、数据访问层三层架构和Socket通信接口组成；

所述表示层用于用户与系统交互，是显示数据与接收用户的输入数据并提供多种功能的操作入口，该层包括平台运行状态显示界面、检测进度显示界面、平台异常报警提示界面、结果查询界面、登录界面；

所述业务逻辑层由数据解析类、数据封装类、登录验证类组成，数据解析类根据自定义应用层通信协议对服务端软件发送的命令进行解析与过滤，数据封装类根据解析的结果将数据封装为对象模型提供给表示层，对象模型包括平台异常报警模型、物联网表检测信息模型、检测平台运行状态模型，登录验证类用于验证表示层提供的账号与密码是否正确，并对连续10次登录失败的用户账号进行冻结；

所述数据访问层用于访问数据库服务器的MySQL数据库并完成数据读写，该层通过ADO.NET数据库操作类完成对检测结果数据的查询和用户账号信息的更新与查询。

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