CN117544427B - 一种iec104协议服务主从连接切换插件及遥控操作系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种IEC104协议服务主从连接切换插件及遥控操作系统，包括：主从切换从站插件和主从切换主站插件；主从切换从站插件，包括：第一TCP客户端、第二TCP客户端、报文透传逻辑；主从切换主站插件，包括：TCP服务端和报文透传逻辑；其中，主从切换从站插件和主从切换主站插件为：将正向连接远程服务端的应用、反向本地连接自身的从站服务端的应用、能把正向连接远程服务端的应用和反向本地连接自身的从站服务端的应用串连起来的应用，实例化为插件。本发明用于解决常规IEC104所存在的妨碍内外部的协作与合作，以及维护、管理、规则更新更为复杂的问题，从而达到有利于内外部合作、并且便于维护、管理、规则更新的目的。
Description
技术领域
本发明涉及协议通信技术领域，具体涉及一种IEC104协议服务主从连接切换插件及遥控操作系统。
背景技术
电力企业信息系统分了多个安全区，安全区之间安装安全网关，只能从里访问外。只能“从里访问外”的网络安全策略有助于提高内部网络的安全性。由于一般认为外部是不安全的，因此只能从里主动访问外部信任区，连接安全连接后再进行下一步交互。上述访问策略存在以下的弊端：会妨碍内部与外部的协作与合作，并限制了远程工作和外部资源的访问，尤其在云服务和外包方面。另外，维护和管理这种策略也会变得更加的复杂，需要不断更新规则和防火墙规则。
即使参与通信的厂家已经实现IEC104主从站能力，但还是只具备主站客户端主动连接从站服务器端的标准功能。
IEC 60870-5-104是国际标准，对应的是中国电力行业标准DL/T 634.5104-2002协议。该协议是一种基于以太网方式与调度系统通讯的协议，它在以太网 TCP/IP 链路上传输 IEC-870-5-101协议的ASDU应用服务数据单元，实现与主站客户端的通信。在变电站双平面不断接入调控中心的国网新规范要求之下，基于以太网通讯方式的IEC104规约已成为调控中心首选通讯协议。
IEC104一般用于调度主站客户端与变电站之间或者不同系统之间的网络数据通信。其典型设备有交换机、路由器、光纤收发器、协议转换器等。
常规IEC104主从模式，如图1所示。由图1可看出，常规IEC104只支持从主站客户端主动发起建立与从站服务端的连接。因此，常规IEC104无法解决现有“从里到外”的单向访问策略所存在的妨碍内部与外部的协作与合作，以及维护、管理、规则更新更为复杂的技术问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种IEC104协议服务主从连接切换插件及遥控操作系统，用于解决常规IEC104只支持“从里到外”的单向访问策略所存在的妨碍内部与外部的协作与合作，以及维护、管理、规则更新更为复杂的技术问题，从而达到有利于内部与外部的协作与合作、并且便于维护、管理、规则更新的目的。
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种IEC104协议服务主从连接切换插件，包括：
主从切换从站插件和主从切换主站插件；
所述主从切换从站插件，包括：第一TCP客户端、第二TCP客户端以及报文透传逻辑；
所述主从切换主站插件，包括：TCP服务端和报文透传逻辑；
其中，所述主从切换从站插件和所述主从切换主站插件为：将正向连接远程服务端的应用、反向本地连接自身的从站服务端的应用、能把正向连接远程服务端的应用和反向本地连接自身的从站服务端的应用串连起来的应用，实例化为插件。
作为本发明优选的实施方式，所述主从切换从站插件使用所述第一TCP客户端建立到主站客户端的连接，以接收来自主站客户端的总召、遥控命令，使用所述第二TCP客户端建立到从站服务端的连接；
所述主从切换从站插件在实现所述报文透传逻辑时，包括：
若所述第一TCP客户端接收到来自主站客户端的总召、遥控命令，透传到所述第二TCP客户端，从所述第二TCP客户端透传给从站服务端；
若所述第二TCP客户端接收到从站服务端回应的遥信、遥测、SOE、遥控应答，透传到所述第一TCP客户端，从所述第一TCP客户端透传给主站客户端。
作为本发明优选的实施方式，所述TCP服务端通过监视连接上来的报文，并检查报文内容，以识别特定的报文，将所述特定的报文标识为主站socket，将其他的报文标识为从站插件socket；
所述主从切换主站插件在实现所述报文透传逻辑时，包括：
监听来自所述主站socket的报文并进行解析，将解析后的报文透传给所述从站插件socket后，调用发送API把所述解析后的报文透传给所述主从切换从站插件，从所述第二TCP客户端透传到从站服务端；
监听来自所述从站插件socket的报文进行解析，并将解析后的报文透传给所述主站socket进行处理；
所述特定的报文，包括：IEC 104总召唤报文、链路测试报文、遥控命令报文；
所述其他的报文，包括：遥信、遥测、SOE、遥控应答响应报文。
作为本发明优选的实施方式，所述主从切换从站插件和所述主从切换主站插件，包括以下功能：
可以单独部署，不会影响其他部分的系统；
支持插拔方式，允许在需要时添加或移除插件，以适应系统需求的变化；
插件的独立性和清晰的接口使得可以将所述主从切换从站插件和所述主从切换主站插件视为模块，可以独立开发、测试和维护；
插件的独立性，使得所述主从切换从站插件和所述主从切换主站插件可以更快地部署新功能或修复问题；
可以重用常规的从站源码、部署、配置以及防火墙规则。
一种基于IEC104协议服务主从连接切换插件的遥控操作系统，包括：
数据采集模块，用于根据用户配置的通道规约协议，启动数据采集服务，采集通信设备的各种通信变量，并统一存储到实时库中，供后续各模块监控显示、监控报警以及智能遥控使用；
逻辑定制模块，用于根据实际状况，定制智能化的逻辑条件组合，保存到逻辑条件库；
逻辑控制模块，用于通过逻辑运算引擎加载所述逻辑条件库，并进行逻辑运算，满足条件时通过遥控操作模块执行相对应的遥控操作步骤；
实时库监控模块，用于实时监控实时库中设备变量、时间变量以及系统参数，并发送给所述逻辑控制模块进行逻辑运算；
遥控操作模块，用于通过配置的通道规约协议统一串联控制各种设备操作，实现对设备的遥控操作；
其中，所述数据采集模块所能选择的通道规约协议，包括：带有本发明所提供的主从连接切换插件的IEC104协议。
作为本发明优选的实施方式，所述用户配置的通道规约协议，包括：协议选择、参数配置；
其中，用户所能选择的通道规约协议，还包括：DNP3协议、CDT协议、NB协议、LORA协议、Modbus协议；
所能配置的参数，包括：总召唤间隔、链路测试间隔、设备离线时间；
所述通信变量，包括：设备测点的唯一标识、实际采集的数据值以及其他相关信息；
所述其他相关信息，包括：数据类型、时间戳、测点状态和配置参数。
作为本发明优选的实施方式，所述数据采集模块在将各种通信变量统一存储到实时库中时，包括：
创建独特的Key，并将存储值、时间戳和源信息序列化为JSON格式，作为所述独特的Key的值，一起存储到所述实时库中；
所述实时库设置有数据的过期时间，以控制数据的存储周期，从而管理所述实时库的存储空间；
所述实时库只有授权的用户或系统可以访问和修改所述实时库中的数据。
作为本发明优选的实施方式，所述遥控操作模块在控制各种设备操作时，包括：
选择适合的通信规约协议，以建立统一的通信标准；
识别需要控制的各种设备，包括：设备类型、地址和控制点；
将需要控制的操作映射到协议的数据点，以便通过选择的通道规约协议发送控制命令；
生成适当的控制命令，并将所述控制命令发送到目标设备；
监控设备响应和状态信息，确保所述控制命令得以执行，同时处理任何通信故障或设备操作中出现的问题；
维护安全性和权限控制，确保只有授权的用户或系统可以进行设备操作；
记录设备操作和控制事件，以进行监测、分析和报告；
定期审查通道规约协议和设备配置，以确保所述通道规约协议和所述设备配置适应变化的需求；
其中，遥控操作模块所能选择的通道规约协议，包括：带有本发明所提供的主从连接切换插件的IEC104协议。
作为本发明优选的实施方式，所述逻辑定制模块能定制的逻辑条件组合，包括：
通过时间变量对与季节有关的参数进行智能控制；
通过时间变量对与节假日有关的参数进行智能控制；
通过采集的温湿度，对空调进行智能控制；
通过采集的水位，对给排水进行智能控制；
通过采集的温湿度，对风机进行智能控制；
通过采集的电压、电量，对光储充进行智能控制；
其中，所述时间变量包括：每日、每周、每月、每年，所述与季节有关的参数包括：光照、温湿度。
作为本发明优选的实施方式，所述逻辑运算引擎用于接收不同来源的输入数据，并根据预定义的逻辑规则和条件进行逻辑运算，并根据逻辑运算的结果，生成相应的输出；
其中，所述输入数据，包括：传感器读数、用户输入以及外部系统信息；
所述逻辑规则和条件，包括：布尔逻辑运算和条件语句；
所述相应的输出，包括：控制命令、警报通知、自动化流程触发；
所述实时库监控模块在实时监控实时库中设备变量、时间变量以及系统参数时，包括：
将所述实时库中储存的设备的变量数据通过通信协议、网络或数据总线传送到所述实时库监控模块；
通过所述实时库监控模块对所述设备的变量数据进行解析、验证和存储；
其中，所述设备的变量数据，包括：状态、参数和值。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
一、本发明所提供的主从切换从站插件和主从切换主站插件是独立运行和部署的，而且支持插拔方式，这意味着两种插件可以根据需要灵活地添加或移除。另外，这种模块化的设计允许系统更容易进行维护、升级和扩展，以下是一些相关的关键优点：
（1）独立部署：每种插件可以单独部署，不会影响其他部分的系统，从而有助于隔离问题和简化系统管理；
（2）灵活性：支持插拔方式，允许在需要时轻松添加或移除插件，以适应系统需求的变化，这使得系统更加灵活，可以根据实际情况进行定制和调整；
（3）模块化：插件的独立性和清晰的接口使得可以将它们视为模块，可以独立开发、测试和维护，从而降低了系统的复杂性，减少了潜在的错误风险；
（4）快速部署：由于插件是独立的，可以更快地部署新功能或修复问题，而不必对整个系统进行大规模的部署；
（5）资源重用：可以重用常规的从站源码、部署和配置，这意味着可以充分利用已有的资源，降低成本和开发时间。
总的来说，这种独立运行、部署和插拔支持的插件体系结构有助于提高系统的可维护性、可扩展性和灵活性，同时减少了系统管理和开发的复杂性。
二、采用本发明对现有系统修改量为最轻级，将插件设计为独立的模块，拥有清晰的接口和API，以便轻松地集成到现有系统中，从而在保持原系统结构基础上独立部署，配置本发明的一对插件，即可达到连接层的逻辑切换功能；另外，本发明少改动、结构清晰，使用系统稳定性好；本发明部署实施的工作少，能保留原来从站代码、部署、配置及防火墙规则，在不需要改变的基础上，只增添插件即可。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1是常规IEC104主从模式示意图；
图2是本发明实施例的带有主从连接切换插件的IEC104协议的主从切换模式示意图；
图3是本发明实施例的数据采集模块的功能示意图；
图4是本发明实施例的遥控操作模块的功能示意图；
图5是本发明实施例的逻辑控制模块的功能示意图。
附图标号说明：1、主站客户端；2、从站服务端；3、主从切换主站插件；4、主从切换从站插件；5、第一TCP客户端；6、第二TCP客户端；7、TCP服务端；8、实时库；9、IEC协议模块；10、CDT协议模块；11、NB协议模块；12、LORA协议模块；13、Modbus协议模块；14、遥控操作模块；15、逻辑控制模块；16、实时库监控模块；17、逻辑条件库；18、逻辑运算引擎。
具体实施方式
本发明所提供的IEC104协议服务主从连接切换插件，包括：主从切换从站插件4和主从切换主站插件3；
主从切换从站插件4，包括：第一TCP客户端5、第二TCP客户端6以及报文透传逻辑；
主从切换主站插件3，包括：TCP服务端7和报文透传逻辑。
其中，主从切换从站插件4和主从切换主站插件3为：将正向连接远程服务端的应用、反向本地连接自身的从站服务端2的应用、能把正向连接远程服务端的应用和反向本地连接自身的从站服务端2的应用串连起来的应用，实例化为插件。
进一步地，主从切换从站插件4使用第一TCP客户端5建立到主站客户端1的连接，以接收来自主站客户端1的总召、遥控命令，使用第二TCP客户端6建立到从站服务端2的连接；
主从切换从站插件4在实现报文透传逻辑时，包括：
若第一TCP客户端5接收到来自主站客户端1的总召、遥控命令，透传到第二TCP客户端6，从第二TCP客户端6透传给从站服务端2；
若第二TCP客户端6接收到从站服务端2回应的遥信、遥测、SOE、遥控应答，透传到第一TCP客户端5，从第一TCP客户端5透传给主站客户端1。
更进一步地，TCP服务端7通过监视连接上来的报文，并检查报文内容，以识别特定的报文，将特定的报文标识为主站socket，将其他的报文标识为从站插件socket；
主从切换主站插件3在实现报文透传逻辑时，包括：
监听来自主站socket的报文并进行解析，将解析后的报文透传给从站插件socket后，调用发送API把解析后的报文透传给主从切换从站插件4，从第二TCP客户端6透传到从站服务端2；
监听来自从站插件socket的报文进行解析，并将解析后的报文透传给主站socket进行处理；
特定的报文，包括：IEC 104总召唤报文、链路测试报文、遥控命令报文；
其他的报文，包括：遥信、遥测、SOE、遥控应答响应报文。
更进一步地，主从切换从站插件4和所述主从切换主站插件3，包括以下功能：
可以单独部署，不会影响其他部分的系统；
支持插拔方式，允许在需要时添加或移除插件，以适应系统需求的变化；
插件的独立性和清晰的接口使得可以将主从切换从站插件4和主从切换主站插件3视为模块，可以独立开发、测试和维护；
插件的独立性，使得主从切换从站插件4和主从切换主站插件3可以更快地部署新功能或修复问题；
可以重用常规的从站源码、部署、配置以及防火墙规则。
本发明所提供的基于IEC104协议服务主从连接切换插件的遥控操作系统，包括：数据采集模块、逻辑定制模块、逻辑控制模块15、遥控操作模块14以及实时库监控模块16。
数据采集模块，用于根据用户配置的通道规约协议，启动数据采集服务，采集通信设备的各种通信变量，并统一存储到实时库8中，供后续各模块监控显示、监控报警以及智能遥控使用。
逻辑定制模块，用于根据实际状况，定制智能化的逻辑条件组合，保存到逻辑条件库17。
逻辑控制模块15，用于通过逻辑运算引擎18加载逻辑条件库17，实时监控设备变量、时间变量以及系统参数，并进行逻辑运算，满足条件时通过遥控操作模块14执行相对应的遥控操作步骤。
逻辑控制模块15，用于通过逻辑运算引擎18加载逻辑条件库17，并进行逻辑运算，满足条件时通过遥控操作模块14执行相对应的遥控操作步骤。
实时库监控模块16，用于实时监控实时库8中设备变量、时间变量以及系统参数，并发送给逻辑控制模块15进行逻辑运算。
遥控操作模块14，用于通过配置的通道规约协议统一串联控制各种设备操作，实现对设备的遥控操作。
其中，数据采集模块所能选择的通道规约协议，包括：带有本发明所提供的主从连接切换插件的IEC104协议。
进一步地，用户配置的通道规约协议，包括：协议选择、参数配置。
其中，用户所能选择的通道规约协议，还包括：DNP3协议、CDT协议、NB协议、LORA协议、Modbus协议。
所能配置的参数，包括：总召唤间隔、链路测试间隔、设备离线时间。
通信变量，包括：设备测点的唯一标识、实际采集的数据值以及其他相关信息。
其他相关信息，包括：数据类型、时间戳、测点状态和配置参数。
进一步地，数据采集模块在将各种通信变量统一存储到实时库8中时，包括：
创建独特的Key，并将存储值、时间戳和源信息序列化为JSON格式，作为独特的Key的值，一起存储到实时库8中；
实时库8设置有数据的过期时间，以控制数据的存储周期，从而管理实时库8的存储空间；
实时库8只有授权的用户或系统可以访问和修改实时库8中的数据。
进一步地，遥控操作模块14在控制各种设备操作时，包括：
选择适合的通信规约协议，以建立统一的通信标准；
识别需要控制的各种设备，包括：设备类型、地址和控制点；
将需要控制的操作映射到协议的数据点，以便通过选择的通道规约协议发送控制命令；
生成适当的控制命令，并将控制命令发送到目标设备；
监控设备响应和状态信息，确保控制命令得以执行，同时处理任何通信故障或设备操作中出现的问题；
维护安全性和权限控制，确保只有授权的用户或系统可以进行设备操作；
记录设备操作和控制事件，以进行监测、分析和报告；
定期审查通道规约协议和设备配置，以确保通道规约协议和设备配置适应变化的需求；
其中，遥控操作模块14所能选择的通道规约协议，包括：带有本发明所提供的主从连接切换插件的IEC104协议。
进一步地，逻辑定制模块能定制的逻辑条件组合，包括：
通过时间变量对与季节有关的参数进行智能控制；
通过时间变量对与节假日有关的参数进行智能控制；
通过采集的温湿度，对空调进行智能控制；
通过采集的水位，对给排水进行智能控制；
通过采集的温湿度，对风机进行智能控制；
通过采集的电压、电量，对光储充进行智能控制；
其中，时间变量包括：每日、每周、每月、每年，与季节有关的参数包括：光照、温湿度。
进一步地，逻辑运算引擎18用于接收不同来源的输入数据，并根据预定义的逻辑规则和条件进行逻辑运算，并根据逻辑运算的结果，生成相应的输出；
其中，输入数据，包括：传感器读数、用户输入以及外部系统信息；
逻辑规则和条件，包括：布尔逻辑运算和条件语句；
相应的输出，包括：控制命令、警报通知、自动化流程触发；
实时库监控模块16在实时监控实时库8中设备变量、时间变量以及系统参数时，包括：
将实时库8中储存的设备的变量数据通过通信协议、网络或数据总线传送到实时库监控模块16；
通过实时库监控模块16对设备的变量数据进行解析、验证和存储；
其中，设备的变量数据，包括：状态、参数和值。
以下的实施例是对本发明的进一步说明，但本发明的范围并不限制于此。
本实施例提供了一种IEC104协议服务主从连接切换插件，而带有该主从连接切换插件的IEC104协议的主从切换模式，如图2所示。
主从连接切换插件包括：主从切换主站插件3、主从切换从站插件4。
主从切换从站插件4：由两个TCP客户端（第一TCP客户端5，用于连接主从切换主站插件3；第二TCP客户端6，用于连接从站服务端2）和报文透传逻辑组成。需要实现以下功能：
功能1：建立连接，使用第一TCP客户端5建立到主站客户端1的连接，以接收来自主站客户端1的总召、遥控命令；使用第二TCP客户端6建立到从站服务端2的连接。
功能2：实现报文透传逻辑，将来自主站客户端1的报文透传给从站服务端2；如：接收来自主站客户端1的总召、遥控命令透传到第二TCP客户端6；如：第二TCP客户端6接收到从站服务端2回应的遥信、遥测、SOE、遥控应答，从第一TCP客户端5透传给主站客户端1。
主从切换主站插件3：由一个TCP服务端7（监听2404端口）和报文透传逻辑组成。需要实现以下功能：
功能1：socket标识，将来自主站客户端1的报文标识为“主站socket”，来自主站客户端1的报文包括：IEC 104总召唤报文、链路测试报文、遥控命令报文。将来自主从切换从站插件4的报文标识为“从站插件socket”。
功能2：需要实施报文透传逻辑，监听来自主站socket的报文，解析这些报文，并将解析后的报文透传给从站插件socket进行处理。同样，监听来自从站插件socket的报文，解析这些报文，并将解析后的报文透传给主站socket进行处理。
本实施例提供了以下插件方式：
1、重用常规的从站源码、部署、配置。
2、增加一种正向连接远程服务端的应用。（简称：ToRemoteServer）
3、增加一种反向本地连接自身的从站服务端2的应用。（简称：ToLocalServer）
4、增加能把ToRemoteServer 与 ToLocalServer串连起来的应用。（简称：CCS、也就ClientClientService）
5、把以上三种应用实例化为插件，支持插拔方式。
上述插件方式具有以下优点：
优点1：对现有系统修改量为最轻级：将插件设计为独立的模块，拥有清晰的接口和API，以便轻松地集成到现有系统中。在保持原系统结构基础上独立部署、配置本发明的一对插件，就能达到连接层的逻辑切换功能。
优点2：少改动、结构清晰使用系统稳定性好。
优点3：部署实施的工作少，能保留原来从站代码、部署、配置及防火墙规则，从而在不需要改变的基础上，只增添插件即可。
主从切换从站插件4、主从切换主站插件3：都是一个独立模块，它的主要目的是建立连接并实现报文透传逻辑。
以下是关于如何建立连接的详细介绍：
建立连接：
主从切换从站插件4：需要建立两个TCP连接，一个用于与主从切换主站插件3通信，另一个用于与从站通信。在这个过程中，可以采取以下步骤：
使用第一TCP客户端5建立到主从切换主站插件3的连接：主站客户端1是本实施例希望从中接收总召唤、遥控命令等报文的地方。主从切换从站插件4通过第二TCP客户端6与从站服务端2建立连接。这通常会涉及到指定与从站服务端2连接的IP地址和端口，然后使用TCP协议建立连接。
主从切换主站插件3：需要实现一个机制来标识连接的类型，即主站连接还是从站连接。本实施例希望通过特定报文来标识主站连接，而其他连接被标识为从站连接。
实现这个机制需要监视连接上来的报文，检查报文内容以识别特定的报文，例如：IEC 104总召唤、链路测试报文、遥控命令报文。当接收到这些特定报文时，主从切换主站插件3标识连接为主站连接。对于其他报文，连接被标识为从站连接。
这种标识可以通过记录连接的类型或在报文透传逻辑中使用来确保连接的正确路由和处理。
报文透传逻辑：
一旦插件连接打通后，实现报文透传逻辑，包括以下步骤：
主从切换主站插件3接收来自主站客户端1的报文，如：总召唤、遥控命令、链路测试等。标识为主站socket后，调用从站插件socket的发送API，把报文透传出去。报文到达主从切换从站插件4后，将从第二TCP客户端6被透传到从站服务端2。监听第二TCP客户端6的报文，包括遥信、遥测、SOE、遥控应答等。这些响应报文将从第一TCP客户端5透传回到主从切换主站插件3，这样就能够获得从站服务端2的状态信息。
以上两种插件是独立运行和部署的，而且支持插拔方式，这意味着它们可以根据需要灵活地添加或移除。这种模块化的设计使得系统更容易进行维护、升级和扩展，以下是一些相关的关键优点：
1、独立部署：每种插件可以单独部署，不会影响其他部分的系统，从而有助于隔离问题和简化系统管理。
2、灵活性：支持插拔方式，允许在需要时轻松添加或移除插件，以适应系统需求的变化。这使得系统更加灵活，可以根据实际情况进行定制和调整。
3、模块化：插件的独立性和清晰的接口使得可以将它们视为模块，可以独立开发、测试和维护。这降低了系统的复杂性，减少了潜在的错误风险。
4、快速部署：由于插件是独立的，可以更快地部署新功能或修复问题，而不必对整个系统进行大规模的部署。
5、资源重用：可以重用常规的从站源码、部署和配置，这意味着可以充分利用已有的资源，降低成本和开发时间。
总的来说，这种独立运行、部署和插拔支持的插件体系结构有助于提高系统的可维护性、可扩展性和灵活性，同时减少了系统管理和开发的复杂性。
本实施例提供了一种基于IEC104协议服务主从连接切换插件的遥控操作系统，包括：数据采集模块、逻辑定制模块、遥控操作模块14、逻辑控制模块15以及实时库监控模块16。
二、数据采集模块
如图3所示，根据用户配置的通道规约协议，启动数据采集服务，调用相应的协议模块，采集通信设备的各种通信变量，并将采集到的通信变量统一保存到实时库8中，供后续各模块监控显示、监控报警以及智能遥控使用。
协议模块包括：IEC协议模块9、DNP3协议模块、CDT协议模块10、NB协议模块11、LORA协议模块12、Modbus协议模块13。
其中，IEC协议模块9基于带有主从连接切换插件的IEC104协议。
用户配置的通道规约协议涉及一系列具体步骤，其中包括协议选择、参数配置。通道规约协议包括带有主从连接切换插件的IEC104协议、DNP3协议、CDT协议、NB协议、LORA协议以及Modbus协议。
规约自身配置包括：总召唤间隔、链路测试间隔、设备离线时间等以满足特定的通信需求。
数据采集模块允许系统管理员或用户根据实际情况灵活配置通道参数，同时定义通信规则，以确保数据在通信中正确传输，并保持通道的稳定性。
通信变量指的是设备测点及其采集到的数据，通常涵盖了各种物理和逻辑测点的信息。这些变量包括测点的唯一标识、实际采集的数据值以及其他相关信息，如数据类型、时间戳、测点状态和配置参数。
这些通信变量在监测和控制系统中起着至关重要的作用，帮助实时监测设备状态和环境数据，以进行决策和控制操作。通信设备负责采集这些变量的数据，并通过通信协议传输到实时库监控模块16，以便监测、分析和响应实时数据。这些变量的类型和数量取决于具体的应用场景和设备类型，它们构成了通信系统中的核心元素，使得数据的采集、传输和分析得以实现。
在将通信变量数据存储到实时库8时，通常需要存储值、时间戳和源信息。并通过创建独特的Key，结合存储值、时间戳和源信息一起存储到实时库8，以便在需要时能够有效地检索和处理数据。将值、时间戳和源信息序列化为JSON格式，并将其存储为Key的值，以便后续访问。实时库8提供快速的数据存储和检索，适用于实时数据的需求。
同时，本实施例还可以设置数据的过期时间，以控制数据的存储周期，从而管理存储空间。此外，确保只有授权用户或系统可以访问和修改实时库8中的数据，以维护数据的安全性和完整性。上述方法有助于实现实时数据的高效存储、访问和处理，支持监测模块、自动化控制和数据分析。上述结构化存储方式实现了对通信变量数据的快速和可靠的访问。
三、遥控操作模块14
如图4所示，遥控操作模块14通过通道规约协议统一串联控制各种设备操作，实现对设备的遥控操作。
通过通道规约协议统一串联控制各种设备操作涉及一系列关键步骤。
首先，选择适合的通信规约协议，如带有主从连接切换插件的IEC104协议、DNP3协议、CDT协议、NB协议、LORA协议以及Modbus协议，以建立统一的通信标准。然后，识别需要控制的各种设备，包括设备类型、地址和控制点。建立通信连接，使用协议建立连接并进行协商。
数据点映射是重要的一步，将需要控制的操作映射到协议的数据点，以便通过协议发送控制命令。生成适当的控制命令，并将其发送到目标设备。监控设备响应和状态信息，确保控制命令得到执行。同时，处理任何通信故障或设备操作中可能出现的问题。维护安全性和权限控制，确保只有授权的用户或系统可以进行设备操作。记录设备操作和控制事件，以进行监测、分析和报告。最后，定期审查通信规约协议和设备配置，以确保其适应变化的需求。这些步骤帮助实现设备操作的一致性和可控性，使各种设备能够有效地互联和控制，适用于自动化系统、工业控制和监控系统等领域。
四、逻辑定制模块
逻辑定制模块便于工程人员根据实际状况，定制智能化的逻辑条件组合，保存到逻辑条件库17。可定制的逻辑条件包括但不限于：
1、通过时间变量对跟季节有关的光照、温湿度等相关进行智能控制，时间变量包括：每日、每周、每月、每年；
2、通过时间变量对节假日相关进行智能控制；
3、通过采集的温湿度，对空调进行智能控制；
4、通过采集的水位，对给排水进行智能控制；
5、通过采集的温湿度，对风机进行智能控制；
6、通过采集的电压、电量，对光储充进行智能控制。
四、逻辑控制模块15
如图5所示，逻辑运算引擎18加载逻辑条件库17，实时监控设备变量、时间变量、系统参数，通过逻辑运算，满足条件时执行相对应的遥控操作步骤，实现智能化遥控。
逻辑运算引擎18是一种用于执行逻辑运算和决策处理的核心软件或硬件组件。它接收来自不同来源的输入数据，如传感器读数、用户输入、外部系统信息，然后根据预定义的逻辑规则和条件执行计算。这些规则可以包括布尔逻辑运算，如AND、OR、NOT，以及条件语句，如IF-THEN-ELSE。根据逻辑运算的结果，逻辑运算引擎18会生成相应的输出，如控制命令、警报通知、自动化流程触发等。逻辑运算引擎18具备实时性，能够迅速处理和响应数据。在本实施例中，逻辑运算引擎18包括规则引擎，该规则引擎基于一组事先定义的规则执行操作。这些规则可以动态配置，以适应不同的情境和需求。
五、实时库监控模块16
实时库监控模块16实时监控实时库8中设备变量、时间变量以及系统参数，具体包括以下步骤：
将实时库8中储存的设备的变量数据（包括状态、参数和值）通过通信协议、网络或数据总线传送到实时库监控模块16；
通过实时库监控模块16对设备的变量数据进行解析、验证和存储，然后，数据得以实时更新，确保实时库监控模块16中的设备变量数据反映了设备的当前状态。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (8)
1.一种IEC104协议服务主从连接切换插件装置，其特征在于，包括：
主从切换从站插件和主从切换主站插件；
所述主从切换从站插件，包括：第一TCP客户端、第二TCP客户端以及报文透传逻辑；
所述主从切换主站插件，包括：TCP服务端和报文透传逻辑；
其中，所述主从切换从站插件和所述主从切换主站插件为：将正向连接远程服务端的应用、反向本地连接自身的从站服务端的应用、能把正向连接远程服务端的应用和反向本地连接自身的从站服务端的应用串连起来的应用，实例化为插件；
其中，所述主从切换从站插件使用所述第一TCP客户端建立到主站客户端的连接，以接收来自主站客户端的总召、遥控命令，使用所述第二TCP客户端建立到从站服务端的连接；
所述主从切换从站插件在实现所述报文透传逻辑时，包括：
若所述第一TCP客户端接收到来自主站客户端的总召、遥控命令，透传到所述第二TCP客户端，从所述第二TCP客户端透传给从站服务端；
若所述第二TCP客户端接收到从站服务端回应的遥信、遥测、SOE、遥控应答，透传到所述第一TCP客户端，从所述第一TCP客户端透传给主站客户端；
所述TCP服务端通过监视连接上来的报文，并检查报文内容，以识别特定的报文，将所述特定的报文标识为主站socket，将其他的报文标识为从站插件socket；
所述主从切换主站插件在实现所述报文透传逻辑时，包括：
监听来自所述主站socket的报文并进行解析，将解析后的报文透传给所述从站插件socket后，调用发送API把所述解析后的报文透传给所述主从切换从站插件，从所述第二TCP客户端透传到从站服务端；
监听来自所述从站插件socket的报文进行解析，并将解析后的报文透传给所述主站socket进行处理；
所述特定的报文，包括：IEC 104总召唤报文、链路测试报文、遥控命令报文；
所述其他的报文，包括：遥信、遥测、SOE、遥控应答响应报文。
2.根据权利要求1所述的IEC104协议服务主从连接切换插件装置，其特征在于，所述主从切换从站插件和所述主从切换主站插件，包括以下功能：
可以单独部署，不会影响其他部分的系统；
支持插拔方式，允许在需要时添加或移除插件，以适应系统需求的变化；
插件的独立性和清晰的接口使得可以将所述主从切换从站插件和所述主从切换主站插件视为模块，可以独立开发、测试和维护；
插件的独立性，使得所述主从切换从站插件和所述主从切换主站插件可以更快地部署新功能或修复问题；
可以重用常规的从站源码、部署、配置以及防火墙规则。
3.一种基于IEC104协议服务主从连接切换插件的遥控操作系统，其特征在于，包括：
数据采集模块，用于根据用户配置的通道规约协议，启动数据采集服务，采集通信设备的各种通信变量，并统一存储到实时库中，供后续各模块监控显示、监控报警以及智能遥控使用；
逻辑定制模块，用于根据实际状况，定制智能化的逻辑条件组合，保存到逻辑条件库；
逻辑控制模块，用于通过逻辑运算引擎加载所述逻辑条件库，并进行逻辑运算，满足条件时通过遥控操作模块执行相对应的遥控操作步骤；
实时库监控模块，用于实时监控实时库中设备变量、时间变量以及系统参数，并发送给所述逻辑控制模块进行逻辑运算；
遥控操作模块，用于通过配置的通道规约协议统一串联控制各种设备操作，实现对设备的遥控操作；
其中，所述数据采集模块所能选择的通道规约协议，包括：带有权利要求1或2所述的主从连接切换插件装置的IEC104协议。
4.根据权利要求3所述的基于IEC104协议服务主从连接切换插件的遥控操作系统，其特征在于，所述用户配置的通道规约协议，包括：协议选择、参数配置；
其中，用户所能选择的通道规约协议，还包括：DNP3协议、CDT协议、NB协议、LORA协议、Modbus协议；
所能配置的参数，包括：总召唤间隔、链路测试间隔、设备离线时间；
所述通信变量，包括：设备测点的唯一标识、实际采集的数据值以及其他相关信息；
所述其他相关信息，包括：数据类型、时间戳、测点状态和配置参数。
5.根据权利要求3所述的基于IEC104协议服务主从连接切换插件的遥控操作系统，其特征在于，所述数据采集模块在将各种通信变量统一存储到实时库中时，包括：
创建独特的Key，并将存储值、时间戳和源信息序列化为JSON格式，作为所述独特的Key的值，一起存储到所述实时库中；
所述实时库设置有数据的过期时间，以控制数据的存储周期，从而管理所述实时库的存储空间；
所述实时库只有授权的用户或系统可以访问和修改所述实时库中的数据。
6.根据权利要求3所述的基于IEC104协议服务主从连接切换插件的遥控操作系统，其特征在于，所述遥控操作模块在控制各种设备操作时，包括：
选择适合的通信规约协议，以建立统一的通信标准；
识别需要控制的各种设备，包括：设备类型、地址和控制点；
将需要控制的操作映射到协议的数据点，以便通过选择的通道规约协议发送控制命令；
生成适当的控制命令，并将所述控制命令发送到目标设备；
监控设备响应和状态信息，确保所述控制命令得以执行，同时处理任何通信故障或设备操作中出现的问题；
维护安全性和权限控制，确保只有授权的用户或系统可以进行设备操作；
记录设备操作和控制事件，以进行监测、分析和报告；
定期审查通道规约协议和设备配置，以确保所述通道规约协议和所述设备配置适应变化的需求；
其中，所述遥控操作模块所能选择的通道规约协议，包括：带有权利要求1或2所述的主从连接切换插件装置的IEC104协议。
7.根据权利要求3所述的基于IEC104协议服务主从连接切换插件的遥控操作系统，其特征在于，所述逻辑定制模块能定制的逻辑条件组合，包括：
通过时间变量对与季节有关的参数进行智能控制；
通过时间变量对与节假日有关的参数进行智能控制；
通过采集的温湿度，对空调进行智能控制；
通过采集的水位，对给排水进行智能控制；
通过采集的温湿度，对风机进行智能控制；
通过采集的电压、电量，对光储充进行智能控制；
其中，所述时间变量包括：每日、每周、每月、每年，所述与季节有关的参数包括：光照、温湿度。
8.根据权利要求3所述的基于IEC104协议服务主从连接切换插件的遥控操作系统，其特征在于，所述逻辑运算引擎用于接收不同来源的输入数据，并根据预定义的逻辑规则和条件进行逻辑运算，并根据逻辑运算的结果，生成相应的输出；
其中，所述输入数据，包括：传感器读数、用户输入以及外部系统信息；
所述逻辑规则和条件，包括：布尔逻辑运算和条件语句；
所述相应的输出，包括：控制命令、警报通知、自动化流程触发；
所述实时库监控模块在实时监控实时库中设备变量、时间变量以及系统参数时，包括：
将所述实时库中储存的设备的变量数据通过通信协议、网络或数据总线传送到所述实时库监控模块；
通过所述实时库监控模块对所述设备的变量数据进行解析、验证和存储；
其中，所述设备的变量数据，包括：状态、参数和值。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN113422820A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-09-21 | 贵州电网有限责任公司 | 一种主厂站远动信息自动联调装置及其自动联调方法 |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109347861A (zh) * | 2018-11-21 | 2019-02-15 | 科大智能电气技术有限公司 | 一种实时动态监测系统通信协议 |
| CN113422820A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-09-21 | 贵州电网有限责任公司 | 一种主厂站远动信息自动联调装置及其自动联调方法 |
| CN113890830A (zh) * | 2021-09-18 | 2022-01-04 | 贵州电网有限责任公司 | 一种iec104主站模拟系统 |
Non-Patent Citations (1)
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|---|
| IEC104规约在综合能源控制系统数据通讯中的应用;华丽云等;仪器仪表用户;20200106(第01期);全文 * |
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