分層式和分布式數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種分層和分布式數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)及控制方法；所述系統(tǒng)包括：信號采集裝置，用于采集現(xiàn)場的數(shù)據(jù)信號；通信裝置，與所述信號采集裝置連接，并且所述通信裝置中設(shè)置有用于傳輸信號的通信機(jī)和用于控制所述通信機(jī)工作的通信管理機(jī)(這二者不應(yīng)該分開，本質(zhì)就是一個(gè)通信管理機(jī)，文中都如此修改)；以及前置機(jī)和服務(wù)器，其中所述通信裝置與所述前置機(jī)之間采用浮動IP方式連接，所述服務(wù)器和所述前置機(jī)之間(是服務(wù)器之間采用令牌環(huán)，前置機(jī)與服務(wù)器之間，采用socket通信，文中如此描述全部都應(yīng)修改)采用令牌環(huán)網(wǎng)的方式連接。
【專利說明】
分層式和分布式數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及自動化行業(yè)數(shù)據(jù)交換通信服務(wù)系統(tǒng)，尤其涉及一種可以應(yīng)用于電力系統(tǒng)中分層式和分布式數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]SCADA為Supervisory Control And Data Acquisit1n的簡稱，SCADA系統(tǒng)中文全稱即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，它是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的DCS與電力自動化監(jiān)控系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于電力、冶金、石油、化工、燃?xì)?、鐵路等領(lǐng)域。SCADA系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用最為廣泛，技術(shù)發(fā)展也最為成熟;它作為能量管理系統(tǒng)(EMS系統(tǒng))的一個(gè)最主要的子系統(tǒng)，有著信息完整、提高效率、正確掌握系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、加快決策、能幫助快速診斷出系統(tǒng)故障狀態(tài)等優(yōu)勢，現(xiàn)已經(jīng)成為電力調(diào)度不可缺少的工具。它對提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性、安全性與經(jīng)濟(jì)效益，減少調(diào)度員，實(shí)現(xiàn)電力調(diào)度自動化與現(xiàn)代化，提高調(diào)度的效率和水平方面有著不可替代的作用。并且SCADA在鐵道電氣化遠(yuǎn)動系統(tǒng)上的應(yīng)用也較早，在保證電氣化鐵路的安全可靠供電，提高鐵路運(yùn)輸?shù)恼{(diào)度管理水平起到了很大的作用，這些都帶動了鐵道電氣化遠(yuǎn)動系統(tǒng)向更高的目標(biāo)發(fā)展。
[0003]為了使SCADA系統(tǒng)能夠更好地起到數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視的作用，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)相對于傳統(tǒng)的SCADA系統(tǒng)已經(jīng)有多種優(yōu)化的技術(shù)方案。例如，在中國專利申請?zhí)枮镃N200780049285.6的專利申請中，公開了一種分散式控制與數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，所述系統(tǒng)安裝在分散式的能源(DER)中，特別是風(fēng)力渦輪機(jī)組中，和/或在分散式的能源(DER)處，特別是風(fēng)力渦輪機(jī)組處分散地使用，所述系統(tǒng)包括控制所述分散式的能源(DER)，特別是控制渦輪單元(11)的控制單元;存儲操作數(shù)據(jù)和/或操作參數(shù)的數(shù)據(jù)庫以及與外部單元通過外部網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)和/或操作命令的網(wǎng)絡(luò)通信接口，為了使該系統(tǒng)能更好地與使用者的業(yè)務(wù)流程結(jié)合，并且能夠靈活地適應(yīng)不同的系統(tǒng)，不斷變化的客戶需求和硬件；因此，可以更好的控制和/或管理控制渦輪單元的控制單元，數(shù)據(jù)庫和通訊單元的SCADA操作系統(tǒng)內(nèi)核。
[0004]在另一份中國專利申請?zhí)枮镃N201110295327.2的專利申請中，公開了一種SCADA系統(tǒng)網(wǎng)狀關(guān)系數(shù)據(jù)庫節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)同步組件，它從現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)出發(fā)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)新的同步組件，包括跨關(guān)系數(shù)據(jù)庫平臺同步支持;與SCADA系統(tǒng)平臺的低耦合性;支持多個(gè)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)間的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)交互;通過界面組態(tài)的友好方式設(shè)定數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)終點(diǎn)、發(fā)布過濾條件，并細(xì)化到記錄級。通過簡單易用的配置界面表達(dá)用戶的多樣化業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)復(fù)制需求，實(shí)現(xiàn)雙機(jī)、多機(jī)間更為靈活的數(shù)據(jù)同步和發(fā)布復(fù)制工作，以適應(yīng)SCADA平臺在多個(gè)行業(yè)里越來越細(xì)化的市場和用戶需求。
[0005]發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中發(fā)現(xiàn)，上述兩份專利申請雖然對SCADA進(jìn)行了優(yōu)化，但是在目前的實(shí)際應(yīng)用中，SCADA系統(tǒng)中很多通信管理技術(shù)方案中存在傳輸方式固定單一，存在很多通信管理機(jī)沒有專業(yè)數(shù)據(jù)處理通信協(xié)議只是提供轉(zhuǎn)發(fā)功能，或者部分通信服務(wù)器通信協(xié)議，與操作系統(tǒng)牽連關(guān)系太深，數(shù)據(jù)通信功能比較單一;而且縱向或橫向冗余固定復(fù)雜、難以動態(tài)靈活變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中SCADA系統(tǒng)存在的冗余固定復(fù)雜，難以動態(tài)靈活變化的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種能夠結(jié)合浮動IP技術(shù)和令牌環(huán)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理容量大、速度快、雙重冗余，并且能夠多通道轉(zhuǎn)化的分層式和分布式數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)及控制方法。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案包括:
[0008]—方面，本發(fā)明提供一種分層式和分布式數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括:
[0009]信號采集裝置，用于采集現(xiàn)場的數(shù)據(jù)信號；
[0010]通信裝置，與所述信號采集裝置連接，并且所述通信裝置中設(shè)置有用于傳輸信號的通信機(jī)和用于控制所述通信機(jī)工作的通信管理機(jī);以及
[0011]前置機(jī)和服務(wù)器，其中所述通信裝置與所述前置機(jī)之間采用浮動IP方式連接，所述服務(wù)器和所述前置機(jī)之間采用令牌環(huán)網(wǎng)的方式連接。
[0012]進(jìn)一步地，所述服務(wù)器的數(shù)量至少設(shè)置有兩臺，所述至少兩臺服務(wù)器中一臺作為主控服務(wù)器，其他服務(wù)器作為備用服務(wù)器;所述至少兩臺服務(wù)器還分別設(shè)置有數(shù)據(jù)庫模塊，并且至少一臺服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫模塊設(shè)置一個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫;所述至少一臺服務(wù)器中的上層應(yīng)用模塊通過所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫支持多種組態(tài)功能軟件。
[0013]進(jìn)一步地，所述前置機(jī)包括底層驅(qū)動模塊，所述底層驅(qū)動模塊能夠被所述服務(wù)器中上層應(yīng)用模塊直接調(diào)用。
[0014]進(jìn)一步地，所述前置機(jī)支持多種電力專業(yè)通信協(xié)議，所述通信裝置中的通信管理機(jī)支持多種網(wǎng)絡(luò)總線驅(qū)動協(xié)議和電力專業(yè)通信協(xié)議。
[0015]進(jìn)一步地，所述前置機(jī)設(shè)置有至少兩個(gè)，并且每個(gè)所述前置機(jī)與所述通信裝置通過統(tǒng)一的第一接口通信，每個(gè)所述前置機(jī)與所述服務(wù)器通過統(tǒng)一的第二接口通信。
[0016]另一方面，本發(fā)明還提供一種分層式和分布式數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視的控制方法，其特征在于，所述方法包括:
[0017]S1、信號采集裝置采集現(xiàn)場的數(shù)據(jù)信號；
[0018]S2、通信裝置將所述數(shù)據(jù)信號傳輸至前置機(jī)，并將所述數(shù)據(jù)信號按照預(yù)定的格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換;其中，所述通信裝置通過浮動IP的通信方式與所述前置機(jī)進(jìn)行通信；
[0019]S3、服務(wù)器接收所述前置機(jī)轉(zhuǎn)換后的信號;其中，所述服務(wù)器通過令牌環(huán)網(wǎng)的方式與所述前置機(jī)連接。
[0020]進(jìn)一步地，所述步驟S3中的服務(wù)器至少設(shè)置有兩臺，所述至少兩臺服務(wù)器中一臺作為主控服務(wù)器，其他服務(wù)器作為備用服務(wù)器;所述至少兩臺服務(wù)器還設(shè)置有數(shù)據(jù)庫模塊，并且至少一臺服務(wù)器設(shè)置實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫;所述至少一臺服務(wù)器中的上層應(yīng)用模塊通過所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫建立支持多種組態(tài)功能的軟件。
[0021]進(jìn)一步地，所述步驟S2中的前置機(jī)支持多種網(wǎng)絡(luò)總線驅(qū)動協(xié)議和電力專業(yè)通信協(xié)議;并且所述服務(wù)器中的上層驅(qū)動模塊可以直接調(diào)用所述電力專業(yè)協(xié)議和/或所述網(wǎng)絡(luò)總線驅(qū)動協(xié)議。
[0022]進(jìn)一步地，所述步驟S2中的通信裝置可以以多種通信方式同時(shí)工作，也可以一種通信方式工作，并且可以在開機(jī)時(shí)根據(jù)配置文件選擇相應(yīng)的運(yùn)行方式。
[0023]進(jìn)一步地，所述前置機(jī)設(shè)置有至少兩個(gè)，并且每個(gè)所述前置機(jī)與所述通信裝置通過統(tǒng)一的第一接口通信，每個(gè)所述前置機(jī)與所述服務(wù)器通過統(tǒng)一的第二接口通信。
[0024]采用本發(fā)明提供的上述技術(shù)方案，可以至少獲得以下有益效果中的一種:
[0025]1、將數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)按照模塊化進(jìn)行分層或者是按照分層的流程進(jìn)行控制，通信裝置與前置機(jī)之間采用浮動IP方式連接，服務(wù)器和前置機(jī)之間采用令牌環(huán)網(wǎng)的方式連接，這樣通過兩種不同的冗余機(jī)制，可以很好的實(shí)現(xiàn)雙重冗余備份；即浮動IP方式，當(dāng)一個(gè)服務(wù)器或者前置機(jī)故障時(shí)，其他的服務(wù)器或者前置機(jī)自動切換到工作狀態(tài)，這樣可以起到很好的冗余效果;服務(wù)器通過令牌環(huán)網(wǎng)的方式工作，將其中一臺作為主控服務(wù)器，其他服務(wù)器作為備用服務(wù)器。
[0026]2、服務(wù)器和前置機(jī)作為主控系統(tǒng)，每個(gè)服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫模塊設(shè)置一個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫;并且每個(gè)服務(wù)器中的上層應(yīng)用模塊通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫支持多種組態(tài)功能軟件;這樣主控系統(tǒng)中的各個(gè)應(yīng)用模塊可以靈活獲取所需的數(shù)據(jù)，快速實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。
[0027]3、前置機(jī)設(shè)置有至少兩個(gè)，并且每個(gè)前置機(jī)與所述通信裝置通過統(tǒng)一的第一接口通信，每個(gè)前置機(jī)與所述服務(wù)器通過統(tǒng)一的第二接口通信，這樣多個(gè)通信機(jī)組成的通信裝置組合在一起作為組件來與前置機(jī)連接，并且控制通信機(jī)具體通信方式的通信管理機(jī)支持多種通信協(xié)議，這樣相同的裝置/器件就作為一個(gè)類進(jìn)行數(shù)量不受限制的擴(kuò)展。
[0028]4、前置機(jī)中的底層驅(qū)動模塊能夠被所述服務(wù)器中上層應(yīng)用模塊直接調(diào)用，可以促使整個(gè)系統(tǒng)的靈活配置，動態(tài)添加或刪除，擴(kuò)展。
[0029]發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明的技術(shù)方案而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)和/或流程來實(shí)現(xiàn)和獲得。
【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例提供的分層式和分布式數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2為本發(fā)明一實(shí)施例提供的分層式和分布式數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖3為本發(fā)明一實(shí)施例提供的分層式和分布式數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控控制方法的流程圖；
[0033]圖4為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的分層式和分布式數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控控制系統(tǒng)的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此對本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。需要說明的是，這些具體的說明只是讓本領(lǐng)域普通技術(shù)人員更加容易、清晰理解本發(fā)明，而非對本發(fā)明的限定性解釋;并且只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的各個(gè)實(shí)施例以及各實(shí)施例中的各個(gè)特征可以相互結(jié)合，所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0035]另外，在附圖的流程圖示出的步驟可以在諸如一組控制器可執(zhí)行指令的控制系統(tǒng)中執(zhí)行，并且，雖然在流程圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不同于此處的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟。
[0036]下面通過附圖和具體實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述:
[0037]實(shí)施例一
[0038]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例一提供一種分層式和分布式數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:
[0039]信號采集裝置包括信號采集器1、信號采集器2、信號采集器3、……信號采集器NI，用于采集現(xiàn)場的數(shù)據(jù)信號；
[0040]通彳目裝置包括通彳目機(jī)1、通彳目機(jī)2、......通?目機(jī)N2，彳目號米集器和通彳目機(jī)可以米用多對多或者多對一的方式連接;其中通信裝置采用統(tǒng)一的通用通信端口與前置機(jī)連接，該通用通信接口至少支持兩種通信模式;本發(fā)明實(shí)施例中的通用通信接口是支持多種不同通信協(xié)議通信端口，而且通用通信接口還支持不同類型通信端口的擴(kuò)展性，即用戶可以根據(jù)自己的需求在通用通信端口基礎(chǔ)上，可插入式的增加不同類型的通信端口；優(yōu)選地，通用通信接口包括多種可以通信傳輸數(shù)據(jù)通道以及支持該通信傳輸數(shù)據(jù)通道通信方式的底層驅(qū)動協(xié)議，具體地，可以包括有線通信接口和無線通信接口。有線通信包括以太網(wǎng)，令牌環(huán)網(wǎng)，串口傳輸，can網(wǎng)絡(luò)，profibus網(wǎng)絡(luò)等電氣通信方式，以及光纖網(wǎng)絡(luò)光通信方式，無線方式包括藍(lán)牙，￥1?1，胃1^^通信以及移動無線網(wǎng)絡(luò)6?1?，36/46等無線電通信等;本實(shí)施例中的控制系統(tǒng)還包括至少兩臺前置機(jī)和至少兩臺服務(wù)器，前置機(jī)中設(shè)置有底層驅(qū)動模塊，底層驅(qū)動模塊設(shè)置成可以從預(yù)定的多種驅(qū)動程序中選擇至少一種或者重新加載新的驅(qū)動程序;用戶需要不同的驅(qū)動協(xié)議，就在驅(qū)動模塊加載對應(yīng)的驅(qū)動程序，不需要在硬件層面做針對性的定制；即本實(shí)施例中的前置機(jī)用于轉(zhuǎn)發(fā)終端發(fā)出的請求，出于安全考慮，外網(wǎng)不能直接訪問應(yīng)用服務(wù)器，需由前置機(jī)將請求轉(zhuǎn)發(fā)給應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行處理，此外，通信前置機(jī)還要進(jìn)行安全接入認(rèn)證、通信日志記錄，終端上下線記錄、對流量異常的終端進(jìn)行報(bào)警服務(wù)并進(jìn)行流量控制;
[0041]并且每個(gè)前置機(jī)采用相同的第一接口與通信裝置連接，每個(gè)前置機(jī)與服務(wù)器通過相同(統(tǒng)一)的第二接口通信，前置機(jī)和通信裝置之間采用浮動IP方式，通過同一個(gè)IP對至少兩個(gè)通信機(jī)進(jìn)行通信；服務(wù)器和前置機(jī)之間采用令牌環(huán)網(wǎng)(下文有詳細(xì)介紹)的方式連接;并且至少兩臺服務(wù)器中一臺作為主控服務(wù)器，其他服務(wù)器作為備用服務(wù)器。
[0042]需要說明的是，上述兩臺服務(wù)器可以是指物理分開的兩臺獨(dú)立服務(wù)器，還可以是一臺獨(dú)立的服務(wù)器中分割成不同的區(qū)域，一個(gè)區(qū)域作為主控服務(wù)器，其他區(qū)域作為備用服務(wù)器。
[0043]如圖2所示，本實(shí)施例提供的可裁剪/嵌入式分層式和分布式數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制(SCADA)系統(tǒng)20包括:物理介質(zhì)層24，物理介質(zhì)層24包括圖1中的采集裝置、通信機(jī)、前置機(jī)；分別設(shè)置在前置機(jī)中設(shè)置有TCP/UDP驅(qū)動協(xié)議層23、電力專業(yè)通信協(xié)議層22;以及設(shè)置在服務(wù)器中上層應(yīng)用層21。其中，物理介質(zhì)層24支持無線傳輸、電信號傳輸(包括以太網(wǎng)、串口、can網(wǎng)絡(luò)，profibus網(wǎng)絡(luò)等)，光信號(光纖網(wǎng)絡(luò)等)；TCP/UDP驅(qū)動協(xié)議層23支持二次開發(fā)高級鏈路，類與派生類的可配置DLL插件，即支持多種物理網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動軟件；電力專業(yè)通信協(xié)議層22支持類與子類可配置DLL插件，IEC61850，IEC60870-5-101，103，104，Modbus,prof ibus，can，sip等專業(yè)行業(yè)協(xié)議;上層應(yīng)用層21支持N多機(jī)冗余主備，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。
[0044]其中，本發(fā)明的浮動IP指屏蔽不同前置機(jī)或部分服務(wù)器電腦，對外界始終如一提供一個(gè)IP地址，讓不同的通信管理機(jī)裝置來通信尋找IP地址鏈接;而服務(wù)器是由多臺電腦構(gòu)成，防止部分電腦損壞升級維護(hù)或者訪問量很大，但是web由很多客戶電腦去訪問，需要確定一個(gè)或者一些固定的IP地址;這樣客戶電腦才能訪問，這樣本發(fā)明采用浮動IP技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的多個(gè)前置機(jī)或者多個(gè)服務(wù)器2個(gè)方面冗余，防止故障。例如，兩臺服務(wù)器，一臺為主機(jī)(IP:124.158.26.30)對外提供了一定的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，另一臺從機(jī)(IP:12 4.15 8.2 6.31)能提供相同的服務(wù)，但I(xiàn)P地址沒有對外部公開，客戶端連接的都是124.158.26.30這個(gè)IP地址，如果主機(jī)故障時(shí)從機(jī)獲取124.158.26.30這個(gè)IP，暫時(shí)替代主機(jī)提供服務(wù)，當(dāng)主機(jī)恢復(fù)時(shí)，從機(jī)自動釋放這個(gè)IP。
[0045]優(yōu)選地，至少兩臺服務(wù)器之間采用令牌環(huán)網(wǎng)的方式，使得至少兩臺服務(wù)器中一臺作為主控服務(wù)器，其他服務(wù)器作為備份服務(wù)器。其中，令牌環(huán)網(wǎng)的媒體接入控制機(jī)制采用的是分布式控制模式的循環(huán)方法，在令牌環(huán)網(wǎng)中有一個(gè)令牌(Token)沿著環(huán)形總線在入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)間依次傳遞，令牌實(shí)際上是一個(gè)特殊格式的幀，本身并不包含信息，僅控制信道的使用，確保在同一時(shí)刻只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠獨(dú)占令牌環(huán)。根據(jù)配置文件中的節(jié)點(diǎn)服務(wù)器順序，比較環(huán)上節(jié)點(diǎn)是否正常，令牌是否被占有或者釋放，令牌繞環(huán)行進(jìn)。節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)只有取得令牌后才能作為主控服務(wù)器，其他節(jié)點(diǎn)作為備份服務(wù)器，因此不會發(fā)生碰撞。
[0046]優(yōu)選地，前置機(jī)包括底層驅(qū)動模塊，底層驅(qū)動模塊可以被服務(wù)器中的驅(qū)動模塊和/或者上層應(yīng)用模塊直接調(diào)用。
[0047]優(yōu)選地，前置機(jī)支持多種電力專業(yè)通信協(xié)議，的通信機(jī)支持多種網(wǎng)絡(luò)總線驅(qū)動協(xié)議和電力專業(yè)通信協(xié)議;并且前置機(jī)和/或通信機(jī)支持的各種協(xié)議，都是底層驅(qū)動模塊，并且以固件的形式直接燒錄在前置機(jī)和/或通信機(jī)中。
[0048]因此，本實(shí)施例提供的控制系統(tǒng)，不僅僅硬件采用分層的排布方式，軟件也可以采用分層的方式;能更好地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜哂唷?br>[0049]另一方面，本發(fā)明的實(shí)施例還提供一種分層式和分布式數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制方法，該方法包括:
[0050]S301、信號采集裝置采集現(xiàn)場的數(shù)據(jù)信號；
[0051]S302、通信裝置將所述數(shù)據(jù)信號傳輸至前置機(jī)，并將所述數(shù)據(jù)信號按照預(yù)定的格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換;其中，所述通信裝置通過浮動IP的通信方式與所述前置機(jī)進(jìn)行通信;本實(shí)施例提供的控制方式中可以從支持至少兩種通信模式的通用通信接口中運(yùn)行與驅(qū)動程序?qū)?yīng)的通信模式，通信裝置獲取驅(qū)動采用類的集成和派生的方式；
[0052]S303、服務(wù)器接收所述前置機(jī)轉(zhuǎn)換后的信號；其中，所述服務(wù)器通過令牌環(huán)網(wǎng)的方式與所述前置機(jī)連接;并且在服務(wù)器的驅(qū)動模塊中寫入或者選擇驅(qū)動程序；即用戶可以根據(jù)自己對SCADA的需求，有選擇地寫入自己需要用的固件或者軟件驅(qū)動。
[0053]進(jìn)一步地，步驟S303中的服務(wù)器至少設(shè)置有兩臺，至少兩臺服務(wù)器中一臺作為主控服務(wù)器，其他服務(wù)器作為備用服務(wù)器;至少兩臺服務(wù)器還設(shè)置有數(shù)據(jù)庫模塊。
[0054]進(jìn)一步地，步驟S302中的前置機(jī)支持多種網(wǎng)絡(luò)總線驅(qū)動協(xié)議和電力專業(yè)通信協(xié)議;并且服務(wù)器中的上層驅(qū)動模塊可以直接調(diào)用電力專業(yè)協(xié)議和/或網(wǎng)絡(luò)總線驅(qū)動協(xié)議。
[0055]進(jìn)一步地，步驟S302中的通信裝置可以以多種通信方式同時(shí)工作，也可以一種通信方式工作，并且可以在開機(jī)時(shí)根據(jù)配置文件選擇相應(yīng)的運(yùn)行方式。
[0056]進(jìn)一步地，前置機(jī)設(shè)置有至少兩個(gè)，并且每個(gè)前置機(jī)與通信裝置通過統(tǒng)一的第一接口通信，每個(gè)前置機(jī)與服務(wù)器通過統(tǒng)一的第二接口通信。
[0057]采用本發(fā)明實(shí)施例提供的上述技術(shù)方案，可以至少獲得以下有益效果中的一種:
[0058]采用本發(fā)明提供的上述技術(shù)方案，可以至少獲得以下有益效果中的一種:
[0059]1、將數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)按照模塊化進(jìn)行分層或者是按照分層的流程進(jìn)行控制，通信裝置與前置機(jī)之間采用浮動IP方式連接，服務(wù)器和前置機(jī)之間采用令牌環(huán)網(wǎng)的方式連接，這樣通過兩種不同的冗余機(jī)制，可以很好的實(shí)現(xiàn)雙重冗余備份；即浮動IP方式，當(dāng)一個(gè)服務(wù)器或者前置機(jī)故障時(shí)，其他的服務(wù)器或者前置機(jī)自動切換到工作狀態(tài)，這樣可以起到很好的冗余效果;服務(wù)器通過令牌環(huán)網(wǎng)的方式工作，將其中一臺作為主控服務(wù)器，其他服務(wù)器作為備用服務(wù)器。
[0000]2、前置機(jī)設(shè)置有至少兩個(gè)，并且每個(gè)前置機(jī)與通信裝置通過統(tǒng)一的第一接口通信，每個(gè)前置機(jī)與服務(wù)器通過統(tǒng)一的第二接口通信，這樣多個(gè)通信機(jī)組成的通信裝置組合在一起作為組件來與前置機(jī)連接，并且控制通信機(jī)具體通信方式的通信管理機(jī)支持多種通信協(xié)議，這樣相同的裝置/器件就作為一個(gè)類進(jìn)行數(shù)量不受限制的擴(kuò)展。
[0061]3、前置機(jī)中的底層驅(qū)動模塊能夠被服務(wù)器中上層應(yīng)用模塊直接調(diào)用，可以促使整個(gè)系統(tǒng)的靈活配置，動態(tài)添加或刪除，擴(kuò)展。
[0062]4、采用浮動IP技術(shù)，多個(gè)前置機(jī)采用同一個(gè)IP地址，減少了固定IP地址，簡化了通信機(jī)的開發(fā)設(shè)計(jì)，當(dāng)工作的前置機(jī)故障時(shí)，可以有備用的前置機(jī)保證正常通信;這樣實(shí)現(xiàn)了上下位機(jī)傳輸通道層面的冗余備份機(jī)制。
[0063]實(shí)施例二
[0064]如圖4所示，本實(shí)施例在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，對可裁剪/嵌入式分層式和分布式數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制(SCADA)系統(tǒng)40中增加了數(shù)據(jù)庫模塊，具體地，如圖4所示，至少兩臺服務(wù)器(即圖1中的每臺服務(wù)器)還設(shè)置有數(shù)據(jù)庫模塊42 (其他與實(shí)施例一相同的模塊在此不再重復(fù)描述)，并且可以每個(gè)或者部分服務(wù)器設(shè)置一個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫;使得上層應(yīng)用模塊支持多種組態(tài)功能軟件。
[0065]具體地，至少一臺臺服務(wù)器中設(shè)置有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫模塊，實(shí)現(xiàn)多臺PC服務(wù)的數(shù)據(jù)同步，包括SQL，0racle，以及歷史數(shù)據(jù)庫，并且數(shù)據(jù)庫模塊對應(yīng)的多種組態(tài)功能軟件開機(jī)而建立，關(guān)機(jī)而消失，是真正Oracle，mySQL數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)存儲歷史查詢之源泉。并且可以結(jié)合應(yīng)用層，實(shí)現(xiàn)圖形組態(tài)，動態(tài)顯示，歷史查詢與追憶，web網(wǎng)頁顯示，報(bào)警等人機(jī)友好界面各種功能，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，不同服務(wù)器數(shù)據(jù)同步，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)多機(jī)主備通信，系統(tǒng)控制。優(yōu)選地，服務(wù)器還可以支持觸摸屏，整個(gè)系統(tǒng)可以快速開發(fā)，更加實(shí)際需要定制開發(fā)部分通信協(xié)議，非常容易擴(kuò)展。
[0066]采用上述實(shí)施例一或者實(shí)施例二中的控制系統(tǒng)/控制方法，可以應(yīng)用但不限于供電局抄表、省電力公司大數(shù)據(jù)、地鐵監(jiān)控等場合;可以根據(jù)不同場合設(shè)置不同的數(shù)據(jù)采集器，采集的數(shù)據(jù)包括模擬數(shù)據(jù)和/或者數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并且不同應(yīng)用場合獲取數(shù)據(jù)的含義不同，例如供電局抄表需要獲取的可以是每個(gè)用電單元的用電量信息，省電力公司獲取的可以是各個(gè)供電局或者供電線路的供電量或者各個(gè)供電環(huán)節(jié)的異常數(shù)據(jù)。
[0067]最后需要說明的是，上述說明僅是本發(fā)明的最佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，都可利用上述揭示的做法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動和簡單的替換等，這些都屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種分層式和分布式數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括: 信號采集裝置，用于采集現(xiàn)場的數(shù)據(jù)信號； 通信裝置，與所述信號采集裝置連接，并且所述通信裝置中設(shè)置有用于傳輸信號的通信機(jī)和用于控制所述通信機(jī)工作的通信管理機(jī);以及 前置機(jī)和服務(wù)器，其中所述通信裝置與所述前置機(jī)之間采用浮動IP方式連接，所述服務(wù)器和所述前置機(jī)之間采用令牌環(huán)網(wǎng)的方式連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述服務(wù)器的數(shù)量至少設(shè)置有兩臺，所述至少兩臺服務(wù)器中一臺作為主控服務(wù)器，其他服務(wù)器作為備用服務(wù)器;所述至少兩臺服務(wù)器還分別設(shè)置有數(shù)據(jù)庫模塊，并且至少一臺服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫模塊設(shè)置實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫;所述至少一臺服務(wù)器中的上層應(yīng)用模塊通過所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫支持多種組態(tài)功能軟件。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述前置機(jī)包括底層驅(qū)動模塊，所述底層驅(qū)動模塊能夠被所述服務(wù)器中上層應(yīng)用模塊直接調(diào)用。4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所前置機(jī)支持多種電力專業(yè)通信協(xié)議，所述通信裝置中的通信管理機(jī)支持多種網(wǎng)絡(luò)總線驅(qū)動協(xié)議和電力專業(yè)通信協(xié)議。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述前置機(jī)設(shè)置有至少兩個(gè)，并且每個(gè)所述前置機(jī)與所述通信裝置通過統(tǒng)一的第一接口通信，每個(gè)所述前置機(jī)與所述服務(wù)器通過統(tǒng)一的第二接口通信。6.一種分層式和分布式數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視的控制方法，其特征在于，所述方法包括: 51、信號采集裝置采集現(xiàn)場的數(shù)據(jù)信號； 52、通信裝置將所述數(shù)據(jù)信號傳輸至前置機(jī)，并將所述數(shù)據(jù)信號按照預(yù)定的格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換;其中，所述通信裝置通過浮動IP的通信方式與所述前置機(jī)進(jìn)行通信； 53、服務(wù)器接收所述前置機(jī)轉(zhuǎn)換后的信號;其中，所述服務(wù)器通過令牌環(huán)網(wǎng)的方式與所述前置機(jī)連接。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟S3中的服務(wù)器至少設(shè)置有兩臺，所述至少兩臺服務(wù)器中一臺作為主控服務(wù)器，其他服務(wù)器作為備用服務(wù)器;所述至少兩臺服務(wù)器還設(shè)置有數(shù)據(jù)庫模塊，并且至少一臺服務(wù)器設(shè)置實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫;所述至少一臺服務(wù)器中的上層應(yīng)用模塊通過所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫建立支持多種組態(tài)功能的軟件。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟S2中的前置機(jī)支持多種網(wǎng)絡(luò)總線驅(qū)動協(xié)議和電力專業(yè)通信協(xié)議;并且所述服務(wù)器中的上層驅(qū)動模塊可以直接調(diào)用所述電力專業(yè)協(xié)議和/或所述網(wǎng)絡(luò)總線驅(qū)動協(xié)議。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟S2中的通信裝置可以以多種通信方式同時(shí)工作，也可以一種通信方式工作，并且可以在開機(jī)時(shí)根據(jù)配置文件選擇相應(yīng)的運(yùn)行方式。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述前置機(jī)設(shè)置有至少兩個(gè)，并且每個(gè)所述前置機(jī)與所述通信裝置通過統(tǒng)一的第一接口通信，每個(gè)所述前置機(jī)與所述服務(wù)器通過統(tǒng)一的第二接口通信。
【文檔編號】H04L12/24GK105933196SQ201610193373
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年3月30日
【發(fā)明人】陳明恩, 陳栩, 李進(jìn), 張官勇, 錢鴻, 胡理策, 任寶軍, 方壽賢
【申請人】南京大全自動化科技有限公司