CN117544426B - 一种核安全级网关数据传输优先级处理方法、系统及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种核安全级网关数据传输优先级处理方法、系统及设备，涉及核电厂安全级设备领域，该方法包括：获取来自核安全级仪控设备的核安全级网关数据；对核安全级网关数据进行分类，根据预设规则，确定各类别的核安全级网关数据的处理优先级；根据处理优先级为高优先级的核安全级网关数据确定高优先级队列数据；根据处理优先级为中优先级的核安全级网关数据，确定中优先级队列数据；根据处理优先级为低优先级的核安全级网关数据确定低优先级队列数据；按照优先级从高到低的输出顺序，将高优先级队列数据、中优先级队列数据和低优先级队列数据进行排列，得到核安全级网关数据的输出序列。本发明能够提高核安全级网关数据传输的实时性和可靠性。

Description

一种核安全级网关数据传输优先级处理方法、系统及设备
技术领域
本发明涉及核电厂安全级设备领域，特别是涉及一种核安全级网关数据传输优先级处理方法、系统及设备。
背景技术
随着核能技术的不断发展，核电厂的运营管理日益受到关注。核安全级网关设备作为核电厂运营中的重要组成部分，其数据交互与处理能力对于整个核电厂的稳定运行具有至关重要的作用。目前，核电厂的网关数据应用模式主要依赖于传统的数据处理方式，即通过数据采集、传输、存储和简单的分析处理来满足核电厂的日常运营需求。然而，随着核电厂规模的不断扩大以及运营环境的日益复杂化，这种传统数据传输处理方式已经无法满足新的应用需求。
首先，核电厂运营过程中需要传输处理的数据量越来越多。随着核电厂自动化程度的提高以及监测设备数量的增加，每天产生的数据量已经达到了惊人的级别。这些数据包括系统过程参数数据、报警数据、设备运行状态数据、人员操作日志数据等等，涵盖了核电厂运营的各个方面。其中的大量数据将通过核电厂反应堆保护系统核安全级网关设备传输到核电厂控制室相关设备进行存储、显示，供操纵员使用。因此如何有效地传输及处理这些数据已经成为一个亟待解决的问题。
其次，核电厂对于数据传输的速度及可靠性要求也越来越高。在传统的数据传输处理方式下，当数据量过多时，核安全级网关设备对于数据处理速度相对较慢，数据传输存在实时性不足的问题，特别是在极端情况下（如数据雪崩情况下），网络会出现拥塞，无法将需要实时反馈或者对电厂运行重要性高的数据及时传递到核电厂的操纵显示系统，以便操纵人员及时掌握核电厂的运行状态并做出相应的决策。这主要是由于网关设备传统的数据传输处理方式缺乏对数据内在规律的深入挖掘，只能进行简单的分析和处理。因此有必要提出一种新的基于数据分类的网关数据传输方法，提高数据传输的实时性和可靠性。
在现有技术中，中国有关于5G网络端口流量控制方法（文献1：龚万炜，邢军，基于模糊逻辑控制器的通信端口流量控制仿真，计算机仿真[J]，2023年4月），该方法针对通讯流量大，网络容易出现堵塞的问题，采用模糊逻辑控制器进行通信多端口并行流量控制，提高网络传输性能；核电厂有针对主从冗余网关故障进行分析，结合故障树模型进行分析，实现快速定位故障，保证数据传输恢复的方法（文献2：刘君发，胡文皖，胡鹏，一种主从冗余网关的故障模式分析与处理，电子制作[J]，2021年2月）；一种API网关的信息处理方法与终端（文献3：CN 112468583 B 2023.9.15），该专利从预设的多个缓存策略中获取第一缓存存储策略，与特征数据比对后决定是否存储，从而解决数据传输占用内存过高的问题；一种复杂数据反复交互的智能动态网关系统（文献4：CN 112217715 B 2022.8.16），该专利在数据传输过程中进行数据交互加密，并通过增加控制列表对网关进行动态智能分配，提高数据传输效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种核安全级网关数据传输优先级处理方法、系统及设备，能够根据核电厂数据特性、数据重要程度等对核安全级网关数据进行分类，按照优先级策略进行核安全级网关数据传输和处理，并提高核安全级网关数据传输的实时性和可靠性。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种核安全级网关数据传输优先级处理方法，所述处理方法包括步骤S1至步骤S6。
步骤S1：获取来自核安全级仪控设备的核安全级网关数据。
步骤S2：对所述核安全级网关数据进行分类，根据预设规则，确定各类别的核安全级网关数据的处理优先级；所述核安全级网关数据的类别包括安全级过程参数数据、报警信息数据和设备状态数据；所述处理优先级为高优先级、中优先级或者低优先级。
步骤S3：根据处理优先级为高优先级的核安全级网关数据，应用DEADLINE算法和FIFO数据策略，得到高优先级队列数据。
步骤S4：根据处理优先级为中优先级的核安全级网关数据，应用CFQ算法和DEADLINE算法，得到中优先级队列数据。
步骤S5：根据处理优先级为低优先级的核安全级网关数据，应用NOOP调度策略，得到低优先级队列数据。
步骤S6：按照优先级从高到低的输出顺序，将所述高优先级队列数据、所述中优先级队列数据和所述低优先级队列数据进行排列，得到核安全级网关数据的输出序列。
可选地，所述安全级过程参数数据至少包括反应堆温度、冷却剂压力、稳压器水位、蒸汽发生器水位、冷却剂流量和反应堆功率。
可选地，所述设备状态数据至少包括设备的诊断信息、模块状态信息和日志信息。
可选地，根据处理优先级为高优先级的核安全级网关数据，应用DEADLINE算法和FIFO数据策略，得到高优先级队列数据，具体包括步骤S31至步骤S33。
步骤S31：将当前时刻接收到的处理优先级为高优先级的核安全级网关数据加入到FIFO队列。
步骤S32：判断在DEADLINE时间内，当前时刻接收到的所述处理优先级为高优先级的核安全级网关数据是否已发送完毕。
步骤S33：在DEADLINE时间内，若当前时刻接收到的所述处理优先级为高优先级的核安全级网关数据未发送完毕，则将剩余的处理优先级为高优先级的核安全级网关数据标记为高优先级，将下一时刻接收到的处理优先级为高优先级的核安全级网关数据标记为低优先级，并将标记为高优先级的处理优先级为高优先级的核安全级网关数据和标记为低优先级的处理优先级为高优先级的核安全级网关数据，按照标记的优先级从高到低的顺序加入到FIFO队列，得到高优先级队列数据。
可选地，所述根据处理优先级为中优先级的核安全级网关数据，应用CFQ算法和DEADLINE算法，得到中优先级队列数据，具体包括步骤S41至步骤S45。
步骤S41：根据当前时刻接收到的处理优先级为中优先级的核安全级网关数据中各种数据的数据量和数据频率，确定各种数据的基础权重。
步骤S42：统计上一预设周期内各种数据的发送频次和发送总量，确定当前预设周期内各种数据的调整权重。
步骤S43：根据各种数据的所述基础权重和所述调整权重，确定各种数据的发送权重。
步骤S44：根据所述发送权重，确定各种数据的发送优先级。
步骤S45：根据所述发送优先级，确定各种数据的发送顺序，并将按所述发送顺序排列的数据加入到CFQ队列中，得到中优先级队列数据。
可选地，所述发送权重=基础权重×基础权重占比+调整权重×调整权重占比。
可选地，所述DEADLINE算法的截止时间设置为5ms~10ms。
一种核安全级网关数据传输优先级处理系统，应用上述的核安全级网关数据传输优先级处理方法，所述处理系统包括获取模块、分类模块、高优先级队列数据确定模块、中优先级队列数据确定模块、低优先级队列数据确定模块和输出序列确定模块。
获取模块，用于获取来自核安全级仪控设备的核安全级网关数据。
分类模块，用于对所述核安全级网关数据进行分类，根据预设规则，确定各类别的核安全级网关数据的处理优先级；所述核安全级网关数据的类别包括安全级过程参数数据、报警信息数据和设备状态数据；所述处理优先级为高优先级、中优先级或者低优先级。
高优先级队列数据确定模块，用于根据处理优先级为高优先级的核安全级网关数据，应用DEADLINE算法和FIFO数据策略，得到高优先级队列数据。
中优先级队列数据确定模块，用于根据处理优先级为中优先级的核安全级网关数据，应用CFQ算法和DEADLINE算法，得到中优先级队列数据。
低优先级队列数据确定模块，用于根据处理优先级为低优先级的核安全级网关数据，应用NOOP调度策略，得到低优先级队列数据。
输出序列确定模块，用于按照优先级从高到低的输出顺序，将所述高优先级队列数据、所述中优先级队列数据和所述低优先级队列数据进行排列，得到核安全级网关数据的输出序列。
一种电子设备，所述电子设备包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行上述的核安全级网关数据传输优先级处理方法。
可选地，所述存储器为可读存储介质。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明考虑核安全级网关特殊的应用场景，针对网关设备设计的数据交互及处理方法在设计思路与效果上完全符合安全级设备的要求，不仅能够将网关设备中不同特性、不同优先级的数据进行高效传输，还大大提升了数据在传输上的可靠性，其提供的通用方法具备更强的扩展性，符合安全级设备应具有的安全性，大大提升了设备的性能。本发明通过预设的规则和算法，可以对接收到的数据进行自动评估和处理，减少人工干预的需求。同时，通过优化数据处理流程和算法，可以提高数据处理的速度和精度，提高核电厂运营管理的效率和安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明总体策略示意图。
图2为本发明安全级过程参数数据的传输处理策略示意图。
图3为本发明报警信息数据的传输处理策略示意图。
图4为本发明设备状态数据的传输处理策略示意图。
图5为本发明数据在核安全级网关设备中的信息流程图。
图6为本发明网关设备数据导向图。
图7为本发明核安全级网关数据传输优先级处理方法流程图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。
本发明的目的是提供一种核安全级网关数据传输优先级处理方法、系统及设备，能够根据核电厂数据特性、数据重要程度等对核安全级网关数据进行分类，按照优先级策略进行核安全级网关数据传输和处理，并提高核安全级网关数据传输的实时性和可靠性。
本发明的目的是提供一种基于数据分类的核安全级网关设备数据交互与处理方法，该方法能够将来自核安全级仪控设备的数据按照重要程度、实时要求、数据特性等因素形成数据处理优先级，并在网关设备中对不同优先级的数据进行不同优先级的处理，保证最高优先级数据始终处于刷新状态。本发明通过对高优先级的数据进行优先处理并始终保持刷新状态，可以及时反馈核电厂的运行状态。通过网关设备的实时监测和处理能力，可以确保高优先级数据在第一时间得到处理并刷新，为工作人员提供最新的核电厂运行信息。这种及时反馈机制可以帮助工作人员更好地掌握核电厂的运行状态，并针对可能出现的问题做出及时有效的决策，保证核电厂运行的安全性和经济性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一：如图1和图7所示，本发明提供了一种核安全级网关数据传输优先级处理方法，所述处理方法包括步骤S1至步骤S6。
步骤S1：获取来自核安全级仪控设备的核安全级网关数据。
在实际应用中，通过网关设备接收来自核安全级仪控设备的数据。
步骤S2：对所述核安全级网关数据进行分类，根据预设规则，确定各类别的核安全级网关数据的处理优先级；所述核安全级网关数据的类别包括安全级过程参数数据、报警信息数据和设备状态数据；所述处理优先级为高优先级、中优先级或者低优先级。
具体地，所述安全级过程参数数据至少包括反应堆温度、冷却剂压力、稳压器水位、蒸汽发生器水位、冷却剂流量和反应堆功率。所述设备状态数据至少包括设备的诊断信息、模块状态信息和日志信息。
在实际应用中，根据预设的规则和算法，对接收到的数据进行重要程度、实时要求和数据分类的评估，形成数据处理优先级。
具体分类结果包括第一类数据、第二类数据和第三类数据。
第一类数据，安全级过程参数数据，确定为高优先级；安全级过程参数数据是核电厂运营过程中最为关键和重要的数据，包括反应堆温度、冷却剂压力、稳压器水位、蒸汽发生器水位、冷却剂流量和反应堆功率等数据。这些数据对核电厂的运行状态具有重要影响，一旦出现异常情况，需要立即进行处理和传输。因此，对于这类数据，定义为第一类数据，确定为高优先级。
第二类数据，报警信息数据，确定为中优先级；报警信息数据是配合安全级过程参数的重要信息数据，包括未达到保护动作阈值的所有设备状态报警信息。这些数据虽然不如过程参数数据重要，但也需要及时进行处理和传输，以便工作人员能够及时了解系统和设备运行状况，做出相应的决策。因此，对于这类数据，定义为第二类数据，确定为中优先级。
第三类数据，设备状态数据，确定为低优先级；设备状态数据是核安全级仪控设备自身的状态数据，包括设备的诊断信息、模块状态信息、日志信息等。这些数据虽然不如过程参数数据和报警信息重要，但也是核电厂运营管理的重要信息。对于这类数据，确定为低优先级。
步骤S3：根据处理优先级为高优先级的核安全级网关数据，应用DEADLINE算法和FIFO数据策略，得到高优先级队列数据。
S3具体包括步骤S31至步骤S33。
步骤S31：将当前时刻接收到的处理优先级为高优先级的核安全级网关数据加入到FIFO队列。
步骤S32：判断在DEADLINE时间内，当前时刻接收到的所述处理优先级为高优先级的核安全级网关数据是否已发送完毕。
步骤S33：在DEADLINE时间内，若当前时刻接收到的所述处理优先级为高优先级的核安全级网关数据未发送完毕，则将剩余的处理优先级为高优先级的核安全级网关数据标记为高优先级，将下一时刻接收到的处理优先级为高优先级的核安全级网关数据标记为低优先级，并将标记为高优先级的处理优先级为高优先级的核安全级网关数据和标记为低优先级的处理优先级为高优先级的核安全级网关数据，按照标记的优先级从高到低的顺序加入到FIFO队列，得到高优先级队列数据。
在实际应用中，对安全级过程参数数据的传输处理；对于安全级过程参数数据，本发明采用DEADLINE（截止时间）算法配合FIFO（First Input First Output，先入先出）数据策略进行处理传输。DEADLINE时间根据要求一般设置为（5~10）ms，以确保数据能够及时得到处理和传输。
当网关设备接收到这类数据时，会立即将其加入到FIFO队列中，并按照DEADLINE时间的要求进行处理和传输。DEADLINE算法的核心在于保证每个数据传输请求在规定的时间内一定要被处理和传输，以此来避免某个请求超时。
如果DEADLINE时间已到但数据仍未处理完毕，系统会将其标记为高优先级，并在下一个数据处理周期进行处理与发送，保证数据时效性。以上安全级过程参数数据的传输处理策略如图2所示。
步骤S4：根据处理优先级为中优先级的核安全级网关数据，应用CFQ算法和DEADLINE算法，得到中优先级队列数据。
S4具体包括步骤S41至步骤S45。
步骤S41：根据当前时刻接收到的处理优先级为中优先级的核安全级网关数据中各种数据的数据量和数据频率，确定各种数据的基础权重。
步骤S42：统计上一预设周期内各种数据的发送频次和发送总量，确定当前预设周期内各种数据的调整权重。
步骤S43：根据各种数据的所述基础权重和所述调整权重，确定各种数据的发送权重。
步骤S44：根据所述发送权重，确定各种数据的发送优先级。
步骤S45：根据所述发送优先级，确定各种数据的发送顺序，并将按所述发送顺序排列的数据加入到CFQ队列中，得到中优先级队列数据。
在实际应用中，对于报警信息数据的传输处理：对于报警信息数据，本发明采用CFQ（Complete Fairness Queueing，完全公平队列）算法和DEADLINE配合对数据进行处理和传输。当网关设备接收到这类数据时，会先将其加入到CFQ数据队列中。在此基础上，为了实现对CFQ数据队列的差异化管理和调度，在网关设备中以数据大小、数据频率作为判据进行CFQ数据队列优先级权重计算。具体计算方法和过程如下所述。
确定数据量权重W1：将数据量大小分为小、中、大三个等级，分别赋给从低到高不同的权重。
确定数据频率权重W2：将数据频率分为低、中、高三个等级，同样赋给低到高不同的权重。
确定基础权重W3：W3=W1×W2 （1）。
确定调整权重W4的过程如下：当网关设备在运行过程中，在每个设定好的定时周期（T）都会对每种数据的发送频次（f）及发送总量（n）进行统计，确定这一周期的调整权重。将W1T定义为定时周期内的数据量权重，将W2T定义为定时周期内的数据频率权重，则：
W4=W1T×W2T （2）。
确定发送权重W5如下：W5=W3×A+W4×B （3）。
其中，A为基础权重占比，B为调整权重占比，二者的取值范围均为0~1。取值的大小根据数据传输需求决定。
发送权重W5的大小决定了CFQ数据队列中相关队列发送的优先级，相关队列的发送权重越大，则其发送的优先级越高。在发送数据时，由优先级分配数据发送的先后顺序。若不同队列的发送权重相同，则根据串行原则进行传输处理。
发送过程中，将配置的数据截止时间（DEADLINE）和系统的时间戳进行对比，对即将超过DEADLINE和已超过DEADLINE的数据，排列在处理数据最前端，确保数据处理时效。
根据接收端系统情况对发送权重W5进行动态调整。在接收数据时，根据接收到的数据量大小和频率对数据进行统计，当接收端系统负载过低时，可以向发送方反馈增加数据量权重的权重占比，以达到鼓励发送方多发送数据的目的。当统计结果发现大量且高频的数据交互导致系统负载过高时，则可以降低高频数据的权重占比。以上报警信息数据的传输处理策略如图3所示。
步骤S5：根据处理优先级为低优先级的核安全级网关数据，应用NOOP调度策略，得到低优先级队列数据。
在实际应用中，根据评估得到的优先级，对数据进行处理。对于高优先级的数据，优先处理并始终保持刷新状态；对于中等优先级和低优先级的数据，可按需处理，根据设备性能降低处理频率。
对设备状态数据的传输处理：对于设备状态数据，本发明采用NOOP（NoOperation，无操作）调度策略进行处理和传输。当网关设备接收到这类数据时，会将其加入到NOOP队列中。NOOP队列不再对数据进行发送权重排序，按照串行方式进行处理，这种情况下，有可能存在超时和阻塞情况。在发生异常情况时，网关设备会立即发出警报并记录相应信息，以便及时发现和处理。以上对设备状态数据的传输处理策略如图4所示。
步骤S6：按照优先级从高到低的输出顺序，将所述高优先级队列数据、所述中优先级队列数据和所述低优先级队列数据进行排列，得到核安全级网关数据的输出序列。
在实际应用中，网关设备将处理后的数据输出至相应的应用或存储设备中。输出方式可以根据实际需求进行选择，包括网络传输、文件输出、数据库存储等。
作为一个具体地实施方式，所述DEADLINE算法的截止时间设置为5ms~10ms。
本发明能够有效地解决现有技术中数据处理不及时、不充分的问题，保证经核安全级仪控设备传输的重要数据能及时、准确地得到处理和刷新，提高数据处理效率和核设施的运行安全性。
本发明通过对数据进行分类评估形成数据处理优先级，可以针对不同类型的数据采取不同的处理方式。例如，对于涉及到核电厂安全运行的重要数据，如安全级过程参数，将其划分为高优先级数据，对其进行优先处理并始终保持刷新状态。而对于一些较为次要的数据，如安全级仪控设备状态数据、人员操作记录、设备维护记录等，可以将其划分为低优先级数据，按需处理即可。这种数据处理方式可以提高数据处理的效率和精度，确保重要数据能够及时得到处理和反馈。
本发明方法适用于多种标准传输协议，如：Modbus、CAN、OPC-UA等多种核电领域通用应用协议数据。
本发明的创新点在于下述的（1）、（2）和（3）。
（1）首次提出在核安全级领域网关设备中基于核安全级仪控设备的数据按照其重要程度、实时要求、数据特性等因素进行复杂优先级赋予，并最大程度动态保持高优先级数据的高频刷新状态以及所有数据的快速响应和持续更新。
（2）可基于Modbus、CAN、OPC-UA多种应用广泛的传统工业总线协议，具备极强的扩展性和普适性。
（3）可在系统运行过程中根据设备应用场景及当前设备状态实时调整数据收发特性，拥有实时反馈数据收发状态信息的能力，具备更灵活的自适应能力。
下面将本发明搭载于一个核安全级网关设备当中作为应用实例，该网关设备软件系统运行在处理器的两个核心上，且互相独立运行，分别为核心0软件、核心1软件，两核心通过核间通信实现数据交互。
在网关设备中，对于数据流的设计，核心0软件作为安全侧负责接收来自安全级仪控设备的安全侧数据，核心1软件作为非安全侧负责搭建基于OPC-UA协议的服务器，并以此实现与非安全级设备的数据交互，如图6所示。
根据发明的方法，将以嵌入式实时操作系统的IO调度算法为基础，以OPC-UA为应用层协议，将来自安全级仪控设备的数据分为三类，并分别通过三个不同物理设备端口连接到网关设备。然后，会对三个不同端口进行配置，使它们的IO调度策略符合发明内容要求。最后，将在OPC-UA输出数据的同时还会在数据属性中返回优先级描述和分级，并提供数据字典可快速查询数据的优先等级。
第1步，接收到来自安全级仪控设备的数据后，将数据分为三类，包括安全级过程参数数据、报警信息数据以及设备状态数据。这些数据通过三个不同的物理设备端口连接至网关设备。
第2步，对于第一类数据，即安全级过程参数数据，其连接到高优先级IO调度策略的物理设备端口中。在该端口上，使用核心0软件搭载的嵌入式实时操作系统配置相应的IO调度策略。依据本发明提出的方法，具体会对该端口配置一个DEADLINE时间，以确保数据能够及时得到处理和传输。当数据在DEADLINE时间内未处理完毕，系统将自动将其标记为高优先级数据，并在下一个数据处理周期进行处理与发送。
第3步，对于第二类数据，即报警信息数据，其连接到具有中优先级IO调度策略的物理设备端口。在该端口上，核心0软件会配置相应的CFQ策略，进行发送权重的计算处理，从而确定发送队列的优先级。同时会对该端口配置一个DEADLINE时间。
（1）确定数据量权重W1：将小数据量权重设为1、中数据量权重设为2，大数据量权重设为3。
（2）确定数据频率权重W2：根据数据频率，将低、中、高频率权重分别设置为1、3、5。
（3）确定基础权重W3，根据式（1）计算出各队列的基础权重。
（4）确定调整权重W4，在设备在运行过程中，按定时周期3分钟对每种数据的发送频次及发送总量进行统计，在给定W1T和W2T的基础上，按式（2）确定调整权重。
（5）确定发送权重W5如下：将基础权重占比A定为0.4，调整权重占比B定为0.6，按式（3）计算各队列的发送权重，以发送权重的大小确定优先级排序。在发送数据时，核0软件根据最终优先级分配队列发送的先后顺序，若不同队列的发送权重相同，则根据串行原则进行传输处理。
（6）发送过程中，将配置的数据截止时间（DEADLINE）和系统的时间戳进行对比，对即将超过DEADLINE和已超过DEADLINE的数据，排列在处理数据最前端，确保数据处理时效。
（7）在接收数据时，核1软件对接收到的数据量大小和频率对数据进行统计。当核1软件系统负载低于30%时，向核0软件通过核间通信反馈增加数据量权重的权重占比，每次核0软件调整步进长度为1，即可达到提升发送数据量的目的。当统计结果发现核1软件负载过高时，则反馈降低高频数据的权重占比，同样调整步进长为1。
第4步，对于第三类数据，即设备状态数据，将其连接到一个具有低优先级IO调度策略的物理设备端口。在该端口上，将使用嵌入式实时操作系统配置相应的IO调度策略。具体来说，将为该端口配置一个NOOP（无操作）调度策略，按照串行发送方式进行处理。
当网关设备完成配置后，即可通过OPC-UA协议在网关设备与应用层之间进行通信。在OPC-UA协议中，为三类数据分别定义不同的节点和属性。安全级过程参数数据将使用一个专门的节点进行定义，该节点将包括与安全级系统相关的各种过程参数属性。报警信息数据使用另一个节点进行定义，该节点包括与报警相关的各种属性。设备状态数据使用第三个节点进行定义，该节点包括与设备状态相关的各种属性。
在定义节点和属性时，对每个节点增加一个优先级描述和分级。这些描述和分级根据数据的紧急程度和应用层的需求进行设置。例如，在本实施例中对于安全级过程参数数据，设置优先级最高，并分为紧急和非紧急两个等级。对于报警信息数据和设备状态数据，将优先级分别设置为中等和低等，并分别区分为重要和非重要两个等级。
在网关设备正常运行时，执行逻辑与数据输出结果符合上述预期，并成功将优先级描述和分级等信息更新至数据属性中，并可在数据字典中快速查询数据的优先等级。
实施例二：为了执行上述实施例一对应的方法，以实现相应的功能和技术效果，下面提供一种核安全级网关数据传输优先级处理系统，所述处理系统包括获取模块、分类模块、高优先级队列数据确定模块、中优先级队列数据确定模块、低优先级队列数据确定模块和输出序列确定模块。
获取模块，用于获取来自核安全级仪控设备的核安全级网关数据。
分类模块，用于对所述核安全级网关数据进行分类，根据预设规则，确定各类别的核安全级网关数据的处理优先级；所述核安全级网关数据的类别包括安全级过程参数数据、报警信息数据和设备状态数据；所述处理优先级为高优先级、中优先级或者低优先级。
高优先级队列数据确定模块，用于根据处理优先级为高优先级的核安全级网关数据，应用DEADLINE算法和FIFO数据策略，得到高优先级队列数据。
中优先级队列数据确定模块，用于根据处理优先级为中优先级的核安全级网关数据，应用CFQ算法和DEADLINE算法，得到中优先级队列数据。
低优先级队列数据确定模块，用于根据处理优先级为低优先级的核安全级网关数据，应用NOOP调度策略，得到低优先级队列数据。
输出序列确定模块，用于按照优先级从高到低的输出顺序，将所述高优先级队列数据、所述中优先级队列数据和所述低优先级队列数据进行排列，得到核安全级网关数据的输出序列。
在实际应用中，本发明在核安全级网关设备中设置了相应的数据分类模块和数据处理模块。数据分类模块主要负责接收来自核安全级仪控设备的数据，并根据预设的规则对数据进行分类评估。数据处理模块则根据预设的规则和算法对数据传输过程进行控制，以确保不同类型的数据能够按照不同的优先级进行处理和传输。基于数据分类的核安全级网关数据传输优先级处理方法，来自核安全级仪控设备的数据在网关设备中的信息流程如图5所示。其中，数据分类模块包括获取模块和分类模块；数据处理模块包括高优先级队列数据确定模块、中优先级队列数据确定模块、低优先级队列数据确定模块和输出序列确定模块。
实施例三：本发明实施例提供一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行计算机程序以使电子设备执行实施例一的核安全级网关数据传输优先级处理方法。
可选地，上述电子设备可以是服务器。
另外，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现实施例一的核安全级网关数据传输优先级处理方法。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种核安全级网关数据传输优先级处理方法，其特征在于，所述处理方法包括：
获取来自核安全级仪控设备的核安全级网关数据；
对所述核安全级网关数据进行分类，根据预设规则，确定各类别的核安全级网关数据的处理优先级；所述核安全级网关数据的类别包括安全级过程参数数据、报警信息数据和设备状态数据；所述处理优先级为高优先级、中优先级或者低优先级；
根据处理优先级为高优先级的核安全级网关数据，应用DEADLINE算法和FIFO数据策略，得到高优先级队列数据；
根据处理优先级为中优先级的核安全级网关数据，应用CFQ算法和DEADLINE算法，得到中优先级队列数据；
根据处理优先级为低优先级的核安全级网关数据，应用NOOP调度策略，得到低优先级队列数据；
按照优先级从高到低的输出顺序，将所述高优先级队列数据、所述中优先级队列数据和所述低优先级队列数据进行排列，得到核安全级网关数据的输出序列。
2.根据权利要求1所述的核安全级网关数据传输优先级处理方法，其特征在于，所述安全级过程参数数据至少包括反应堆温度、冷却剂压力、稳压器水位、蒸汽发生器水位、冷却剂流量和反应堆功率。
3.根据权利要求1所述的核安全级网关数据传输优先级处理方法，其特征在于，所述设备状态数据至少包括设备的诊断信息、模块状态信息和日志信息。
4.根据权利要求1所述的核安全级网关数据传输优先级处理方法，其特征在于，根据处理优先级为高优先级的核安全级网关数据，应用DEADLINE算法和FIFO数据策略，得到高优先级队列数据，具体包括：
将当前时刻接收到的处理优先级为高优先级的核安全级网关数据加入到FIFO队列；
判断在DEADLINE时间内，当前时刻接收到的所述处理优先级为高优先级的核安全级网关数据是否已发送完毕；
在DEADLINE时间内，若当前时刻接收到的所述处理优先级为高优先级的核安全级网关数据未发送完毕，则将剩余的处理优先级为高优先级的核安全级网关数据标记为高优先级，将下一时刻接收到的处理优先级为高优先级的核安全级网关数据标记为低优先级，并将标记为高优先级的处理优先级为高优先级的核安全级网关数据和标记为低优先级的处理优先级为高优先级的核安全级网关数据，按照标记的优先级从高到低的顺序加入到FIFO队列，得到高优先级队列数据。
5.根据权利要求1所述的核安全级网关数据传输优先级处理方法，其特征在于，所述根据处理优先级为中优先级的核安全级网关数据，应用CFQ算法和DEADLINE算法，得到中优先级队列数据，具体包括：
根据当前时刻接收到的处理优先级为中优先级的核安全级网关数据中各种数据的数据量和数据频率，确定各种数据的基础权重；
统计上一预设周期内各种数据的发送频次和发送总量，确定当前预设周期内各种数据的调整权重；
根据各种数据的所述基础权重和所述调整权重，确定各种数据的发送权重；
根据所述发送权重，确定各种数据的发送优先级；
根据所述发送优先级，确定各种数据的发送顺序，并将按所述发送顺序排列的数据加入到CFQ队列中，得到中优先级队列数据。
6.根据权利要求5所述的核安全级网关数据传输优先级处理方法，其特征在于，所述发送权重=基础权重×基础权重占比+调整权重×调整权重占比。
7.根据权利要求1所述的核安全级网关数据传输优先级处理方法，其特征在于，所述DEADLINE算法的截止时间设置为5ms~10ms。
8.一种核安全级网关数据传输优先级处理系统，其特征在于，所述处理系统包括：
获取模块，用于获取来自核安全级仪控设备的核安全级网关数据；
分类模块，用于对所述核安全级网关数据进行分类，根据预设规则，确定各类别的核安全级网关数据的处理优先级；所述核安全级网关数据的类别包括安全级过程参数数据、报警信息数据和设备状态数据；所述处理优先级为高优先级、中优先级或者低优先级；
高优先级队列数据确定模块，用于根据处理优先级为高优先级的核安全级网关数据，应用DEADLINE算法和FIFO数据策略，得到高优先级队列数据；
中优先级队列数据确定模块，用于根据处理优先级为中优先级的核安全级网关数据，应用CFQ算法和DEADLINE算法，得到中优先级队列数据；
低优先级队列数据确定模块，用于根据处理优先级为低优先级的核安全级网关数据，应用NOOP调度策略，得到低优先级队列数据；
输出序列确定模块，用于按照优先级从高到低的输出顺序，将所述高优先级队列数据、所述中优先级队列数据和所述低优先级队列数据进行排列，得到核安全级网关数据的输出序列。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行根据权利要求1至7中任一项所述的核安全级网关数据传输优先级处理方法。
10.根据权利要求9所述的一种电子设备，其特征在于，所述存储器为可读存储介质。
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