CN117319525A - 一种基于cms与mms的变电站异构数据融合方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于CMS与MMS的变电站异构数据融合方法及系统，包括以下步骤：服务端在关联协商阶段快速识别对端通信协议类型，并快速响应建立应用层连接；客户端读取配置根据事先约定的通信协议类型与对端设备建立通信并将通信类型传递给后续模块；根据确立的通道连接的通信协议动态选择通信服务接口、通信协议编解码方式、数据类型结构，并分别调用对应的通信协议模型实现对应功能；为统一模块调用不同通信协议时的业务逻辑接口，编解码接口，通信结构接口，通信接口；对CMS与MMS进行封装、融合、适配。本发明针对存量站改造过程中存在的CMS与MMS通信协议共存的现实问题提供了可以与两种协议同时实现交互的解决方案，避免对已有装置大规模修改。
Description
技术领域
本发明涉及一种变电站异构数据融合方法及系统，尤其涉及一种基于CMS与MMS的变电站异构数据融合方法及系统。
背景技术
目前智能变电站网络通信协议基本都是基于MMS协议实现IEC61850站控层网络通讯。IEC61850是电力系统自动化领域唯一的全球通用标准，MMS协议运用在IEC61850标准站控层和间隔层之间，MMS通过对实际设备进行面向对象建模方法，实现了网络环境下不同制造设备之间的互操作。在2015年前MMS在电力系统远动通信协议中并未应用，但是IEC61850标准将其引入电力自动化领域，将其核心ACSI服务直接映射到MMS标准。
但是，MMS协议采用ASN.1的BER编码，对所有的数据对象均需通过TLV描述，冗余信息较多，影响传输效率。MMS协议本身并非为IEC61850服务订制，扩展性较差，难以适应新的应用场景和通讯需求，层次复杂，存在攻击点较多，在实际应用中存在安全性的问题。集控站规模化建设需要接入大量新、老变电站，变电站端设备存在旧装置和新一代装置长期共存状态，通信上的CMS与MMS协议的兼容性亟待解决。
发明内容
发明目的：本发明目的是提供一种基于CMS与MMS的变电站异构数据融合方法及系统，以实现CMS通信协议与MMS底层协议的封装、融合与适配。
技术方案：本发明包括以下步骤：
服务端在关联协商阶段快速识别对端通信协议类型，并快速响应建立应用层连接；客户端读取配置根据事先约定的通信协议类型与对端设备建立通信并将通信类型传递给后续模块；
根据确立的通道连接的通信协议动态选择通信服务接口、通信协议编解码方式、数据类型结构，并分别调用对应的通信协议模型实现对应功能；
为统一模块调用不同通信协议时的业务逻辑接口，编解码接口，通信结构接口，通信接口；对CMS与MMS进行封装、融合、适配。
所述客户端读取配置根据事先约定的通信协议类型与对端设备建立通信并将通信类型传递给后续模块，具体为：根据通信类型调用对应通信协议下的通信服务接口实现业务逻辑，站内设备模型映射为统一的信息模型，根据协议规范由业务逻辑生成对应的通信结构模型，根据通信类型发送关联协商报文与间隔层设备建立连接，将通信结构按照对应协议进行报文编码并发送。
所述客户端读取配置根据事先约定的通信协议类型与对端设备建立通信时，采取以下步骤：
预加载阶段，程序读取逻辑节点配置类数据库表域时，读取是否连接，是否在同一安全分区，判定表域是否采用CMS通信协议连接，是否采用MMS通信协议连接，通过两个连接方式划定表域，确立连接对象以及对连接对象的通信协议方式，将采用通信协议通知各功能模块；
对同一安全区内允许通信设备建立TCP连接，并按照协议类型进行关联协商建立通信初始化。
所述对同一安全区内允许通信设备建立TCP连接，并按照协议类型进行关联协商建立通信初始化，具体为：按通信流程和业务需求调用对应通信协议抽象通信服务接口，实现对应业务逻辑，并根据信息模型结构组织通信数据结构承载数据。
所述根据信息模型结构组织通信数据结构承载数据为：如果为MMS协议，则对生成业务报文采用BER编码进行编码，如果为CMS协议，则对生成业务报文采用PER规则进行编码；应用层业务报文组织完成后，对MMS协议组织报文结构，对CMS报文去除组织报文，报文组织完成后与对端设备进行报文交互传输。
所述根据确立的通道连接的通信协议动态选择通信服务接口、通信协议编解码方式、数据类型结构，并分别调用对应的通信协议模型实现对应功能，具体包括：
预加载阶段，加载站内设备模型，将设备模型映射为统一的信息模型，并以模型文件中短地址进行编号处理形成节点组成树状结构组织信息模型结构；
对端发来连接请求时传输层连接成功后接收对方关联协商报文。
所述对端发来连接请求时传输层连接成功后接收对方关联协商报文，具体为：应用层组织解析应用协议数据单元，解析结果如果满足CMS协议数据单元格式，则记对端发来的通信方式为CMS通信协议，否则判断是否为MMS通信协议。
所述为统一模块调用不同通信协议时的业务逻辑接口，编解码接口，通信结构接口，通信接口，对CMS与MMS进行封装、融合、适配；具体包括：
对有业务报文转发需求的报文流量，考虑客户端对端设备和服务端对端设备采用通信协议不一致问题，通过共享缓存写入读取同一格式数据结构实现转发；客户端接收业务报文后生成统一信息模型结构注入数据，写入与服务端共享缓存区，服务端读取缓存区内数据后解析数据进入对应流程。
一种基于CMS与MMS的变电站异构数据融合系统，用于实现一种基于CMS与MMS的变电站异构数据融合方法。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现基于CMS与MMS的变电站异构数据融合方法。
有益效果：本发明针对存量站改造过程中存在的CMS与MMS通信协议共存的现实问题提供了可以与两种协议同时实现交互的解决方案，避免了改造过程中对已有装置的重新适配与全站通信架构的大规模修改，CMS与MMS的自动识别与应对通信策略节省了工程人员的人工调试工时；同时CMS与MMS的动态切换潜力对未来可能的同时具备CMS与MMS通信能力装置的交互与动态切换提供了一种可行的系统架构。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明的客户端不同通信协议异构数据组织业务报文流程图；
图3为本发明的服务端不同通信协议异构数据组织业务报文流程图；
图4为本发明的由客户端到服务端不同通信协议间异构数据转发报文流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明基于CMS与MMS的变电站异构数据融合方法包括以下步骤：
S1、服务端在关联协商阶段快速识别对端通信协议类型，并快速响应建立应用层连接；客户端读取配置根据事先约定的通信协议类型与对端设备建立通信并将通信类型传递给后续模块，根据通信类型调用对应通信协议下的通信服务接口实现业务逻辑，站内设备模型映射为统一的信息模型，根据协议规范由业务逻辑生成对应的通信结构模型，根据通信类型发送关联协商报文与间隔层设备建立连接，将通信结构按照对应协议进行报文编码并发送。
业务逻辑处理模块在处理对应通信服务时无需感知通信接口的具体实现以区分不同通信协议的同一通信服务实现，只需调用统一约定的抽象接口。调度模块将按当前服务的通信类型取出对应接口的正确具体实现以完成逻辑处理。包括但不限于使用其它名称实现相似作用的接口：AppInfo应用信息，DCI_SGCB定值控制块，DCI_Oper遥控模块，DCI_Data数据模块，DCI_Value值，DCI_DPI_Data双点数据，DCI_AI_Data模拟量，DCI_CAI_Data模拟量，DCI_Event_Data保护事件。
如图2所示，在客户端实施与对端可通信设备通信时采取以下步骤：
S11、预加载阶段，程序读取逻辑节点配置类数据库表域时，读取是否连接，是否在同一安全分区等连接，判定表域是否采用CMS通信协议连接，是否采用MMS通信协议连接，通过两个连接方式划定表域，确立连接对象以及对连接对象的通信协议方式，将采用通信协议通知各功能模块。加载站内设备模型，将设备模型映射为统一的信息模型，并以模型文件中短地址(sAddr)进行编号处理，形成节点组成树状结构组织信息模型结构，以各IED设备为节点访问全数据模型，提高信息模型读取效率。预加载封装CMS通信协议与MMS底层协议，实现包括数据通信、通信数据结构、通信协议抽象通信服务接口的业务逻辑、编解码模块。
信息模型均采用IEC 61850标准，包括IEC 61850-7-2定义的各类控制块、IEC61850-7-3定义的公用数据类(CDC)和IEC 61850-7-3定义的逻辑节点类和数据对象类。因此CMS通信协议和MMS通信协议均采用保证现统一的ICD模型、模型配置工具、模型管理工具。与信息模型相关的模型与配置均可在模块启动前预加载。对于模型结构与信息模型的映射，有以下特征：对模型文件中短地址(sAddr)进行编号处理，即为每个存在短地址的数据对象分配一个SID号(Signal ID)，模块通过SID可以直接关联到模型树节点中的数据对象，可以快速的对模型数据进行读写操作。统一模型数据结构体，包括但不限于使用其它名称实现相似作用的结构如下：DCI_IedInfo，DCI_ComInfo，DCI_Inputs，DCI_SettingInfo，DCI_DataAttr，DCI_AI_CONFIG，DCI_CAI_CONFIG，DCI_MAP等描述模型数据的结构。
S12、对同一安全区内允许通信设备建立TCP连接，TCP三次握手建立连接后，按照协议类型进行关联协商建立通信初始化。按通信流程和业务需求调用对应通信协议抽象通信服务接口，实现对应业务逻辑，并根据信息模型结构组织通信数据结构承载数据；如果为MMS协议，则对生成业务报文采用ASN.1的BER编码进行编码，如果为CMS协议，则对生成业务报文采用PER规则进行编码；应用层业务报文组织完成后，对MMS协议按照OSI七层标准组织报文结构，对CMS报文在七层结构基础上去除表示层，会话层，TPKT等层组织报文，如CMS报文有加密需求则对应用层、传输层报文进行标准非对称报文加密处理。报文组织完成后与对端设备进行报文交互传输。
S2、根据S1确立的通道连接的通信协议动态选择通信服务接口、通信协议编解码方式、数据类型结构，并分别调用对应的通信协议模型实现对应功能。服务端层面与设备建立TCP连接后，根据关联协商报文判断通信协议类型并将通信类型传递给后续模块，将通信结构按照对应协议进行报文解码，根据协议规范将解码后报文生成对应的通信结构模型，业务报文映射生成统一的信息模型，根据通信类型调用对应通信协议下的通信服务接口实现业务逻辑，如图3所示，在服务端针对对端发来的连接请求时采取以下步骤：
S21、预加载阶段，加载站内设备模型，将设备模型映射为统一的信息模型，并以模型文件中短地址(sAddr)进行编号处理形成节点组成树状结构组织信息模型结构，以各IED设备为节点访问全数据模型，提高信息模型读取效率。预加载封装CMS与MMS通信协议底层协议实现包括数据通信实现、通信数据结构、通信协议抽象通信服务接口的业务逻辑实现、编解码模块。
S22、对端发来连接请求时传输层连接成功后接收对方关联协商报文，先尝试在应用层组织解析应用协议数据单元，解析结果满足CMS协议应用协议数据单元格式后记对端发来的通信方式为CMS通信协议，否则尝试解析TPKT，COPT，MMS三层结构以确立是否为MMS通信协议。确立通信协议后对此通道模块动态加载通信协议底层模块，如CMS报文有加解密需求则对应用层、传输层报文进行标准非对称报文解密处理，报文处理完毕后，对MMS协议按照OSI七层标准解析报文结构，对CMS报文在七层结构基础上去除表示层，会话层，TPKT等层解析报文，获取应用层报文后，如果为MMS协议，则对生成业务报文采用ASN.1的BER编码进行解码，如果为CMS协议，则对生成业务报文采用PER规则进行解码；对解码后业务报文并根据信息模型结构组织通信数据结构承载数据，按通信流程和业务需求调用对应通信协议抽象通信服务接口实现对应业务逻辑。
S3、为统一模块调用不同通信协议时的业务逻辑接口，编解码接口，通信结构接口，通信接口；对CMS通信协议与MMS底层协议进行封装、融合、适配，通过以上步骤在客户端与服务端实现两种通信协议的异步数据融合，具体包括：
如图4所示，对有业务报文转发需求的报文流量，考虑客户端对端设备和服务端对端设备采用通信协议不一致问题，需保证客户端与服务端数据隔离，通过共享缓存写入读取同一格式数据结构实现转发。客户端接收遥信遥测转发、定值、遥控等业务报文后按S2生成统一信息模型结构注入数据，写入与服务端共享缓存区，服务端读取缓存区内数据后解析数据按S1进入对应流程进行后续编码、组织报文、发送报文过程。
本发明还包括一种基于CMS与MMS的变电站异构数据融合系统，用于实现上述基于CMS与MMS的变电站异构数据融合方法。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
Claims (10)
1.一种基于CMS与MMS的变电站异构数据融合方法，其特征在于，包括以下步骤：
服务端在关联协商阶段快速识别对端通信协议类型，并快速响应建立应用层连接；客户端读取配置根据事先约定的通信协议类型与对端设备建立通信并将通信类型传递给后续模块；
根据确立的通道连接的通信协议动态选择通信服务接口、通信协议编解码方式、数据类型结构，并分别调用对应的通信协议模型实现对应功能；
为统一模块调用不同通信协议时的业务逻辑接口，编解码接口，通信结构接口，通信接口；对CMS与MMS进行封装、融合、适配。
2.根据权利要求1所述的一种基于CMS与MMS的变电站异构数据融合方法，其特征在于，所述客户端读取配置根据事先约定的通信协议类型与对端设备建立通信并将通信类型传递给后续模块，具体为：根据通信类型调用对应通信协议下的通信服务接口实现业务逻辑，站内设备模型映射为统一的信息模型，根据协议规范由业务逻辑生成对应的通信结构模型，根据通信类型发送关联协商报文与间隔层设备建立连接，将通信结构按照对应协议进行报文编码并发送。
3.根据权利要求2所述的一种基于CMS与MMS的变电站异构数据融合方法，其特征在于，所述客户端读取配置根据事先约定的通信协议类型与对端设备建立通信时，采取以下步骤：
预加载阶段，程序读取逻辑节点配置类数据库表域时，读取是否连接，是否在同一安全分区，判定表域是否采用CMS通信协议连接，是否采用MMS通信协议连接，通过两个连接方式划定表域，确立连接对象以及对连接对象的通信协议方式，将采用通信协议通知各功能模块；
对同一安全区内允许通信设备建立TCP连接，并按照协议类型进行关联协商建立通信初始化。
4.根据权利要求3所述的一种基于CMS与MMS的变电站异构数据融合方法，其特征在于，所述对同一安全区内允许通信设备建立TCP连接，并按照协议类型进行关联协商建立通信初始化，具体为：按通信流程和业务需求调用对应通信协议抽象通信服务接口，实现对应业务逻辑，并根据信息模型结构组织通信数据结构承载数据。
5.根据权利要求4所述的一种基于CMS与MMS的变电站异构数据融合方法，其特征在于，所述根据信息模型结构组织通信数据结构承载数据为：如果为MMS协议，则对生成业务报文采用BER编码进行编码，如果为CMS协议，则对生成业务报文采用PER规则进行编码；应用层业务报文组织完成后，对MMS协议组织报文结构，对CMS报文去除组织报文，报文组织完成后与对端设备进行报文交互传输。
6.根据权利要求1所述的一种基于CMS与MMS的变电站异构数据融合方法，其特征在于，所述根据确立的通道连接的通信协议动态选择通信服务接口、通信协议编解码方式、数据类型结构，并分别调用对应的通信协议模型实现对应功能，具体包括：
预加载阶段，加载站内设备模型，将设备模型映射为统一的信息模型，并以模型文件中短地址进行编号处理形成节点组成树状结构组织信息模型结构；
对端发来连接请求时传输层连接成功后接收对方关联协商报文。
7.根据权利要求6所述的一种基于CMS与MMS的变电站异构数据融合方法，其特征在于，所述对端发来连接请求时传输层连接成功后接收对方关联协商报文，具体为：应用层组织解析应用协议数据单元，解析结果如果满足CMS协议数据单元格式，则记对端发来的通信方式为CMS通信协议，否则判断是否为MMS通信协议。
8.根据权利要求1所述的一种基于CMS与MMS的变电站异构数据融合方法，其特征在于，所述为统一模块调用不同通信协议时的业务逻辑接口，编解码接口，通信结构接口，通信接口，对CMS与MMS进行封装、融合、适配；具体包括：
对有业务报文转发需求的报文流量，考虑客户端对端设备和服务端对端设备采用通信协议不一致问题，通过共享缓存写入读取同一格式数据结构实现转发；客户端接收业务报文后生成统一信息模型结构注入数据，写入与服务端共享缓存区，服务端读取缓存区内数据后解析数据进入对应流程。
9.一种基于CMS与MMS的变电站异构数据融合系统，其特征在于，该系统用于实现权利要求1～8中任一项所述的基于CMS与MMS的变电站异构数据融合方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行以实现权利要求1～8中任一项所述的基于CMS与MMS的变电站异构数据融合方法。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN117749615A (zh) * | 2024-02-19 | 2024-03-22 | 成都九洲电子信息系统股份有限公司 | 基于对象组合化的采管控通信链路构建方法、系统及装置 |
| CN117749615B (zh) * | 2024-02-19 | 2024-06-07 | 成都九洲电子信息系统股份有限公司 | 基于对象组合化的采管控通信链路构建方法、系统及装置 |
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| CN117749615B (zh) * | 2024-02-19 | 2024-06-07 | 成都九洲电子信息系统股份有限公司 | 基于对象组合化的采管控通信链路构建方法、系统及装置 |
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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