專利名稱：一種基于設(shè)備適配技術(shù)的設(shè)備智能接入系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種設(shè)備接入終端技術(shù)，更具體地是涉及一種變電站內(nèi)的智能終端接入技術(shù)。
背景技術(shù)：
變電站設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，設(shè)備智能接入是一個(gè)至關(guān)重要的步驟。變電站的設(shè)備種類繁多，不同設(shè)備的特性各不相同，不同的設(shè)備采用的接口方式也大多不同，有 RS485, RS232，網(wǎng)絡(luò)接口等多種接口方式，通訊規(guī)約有MODBUS，CDT, IEC60870-5-103規(guī)約， IEC61850規(guī)約等多種規(guī)約，而且通訊規(guī)約的標(biāo)準(zhǔn)不斷更新，有比較早的M0DBUS，⑶T規(guī)約， 也有符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的新規(guī)約；報(bào)文的格式根據(jù)不同的廠家、不同的設(shè)備類型及不同的服務(wù)領(lǐng)域也會(huì)有不同的表現(xiàn)形式。傳統(tǒng)的變電站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由設(shè)備的廠家開發(fā)和建立，每一種裝置都有一套專門針對(duì)本設(shè)備的相對(duì)獨(dú)立、完整的系統(tǒng)。由于針對(duì)不同的設(shè)備采用不同的監(jiān)測(cè)方式和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，隨著應(yīng)用的不斷增加，變電站的設(shè)備資源將重復(fù)配置以至造成嚴(yán)重浪費(fèi)。如果需要接入一個(gè)新的設(shè)備及其監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，或者對(duì)一個(gè)老的已有的設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，傳統(tǒng)的解決辦法就是單獨(dú)開發(fā)針對(duì)此設(shè)備的監(jiān)測(cè)設(shè)備和接口，接入方式很不便利，花費(fèi)的時(shí)間、人力和成本很高；不同的設(shè)備由于生產(chǎn)廠家各不相同，使用的規(guī)約和報(bào)文格式也各不相同，都需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行定制開發(fā)和修改，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試復(fù)雜且接入周期長(zhǎng)，對(duì)于擴(kuò)展很不利，需要消耗大量的人力物力。為了盡可能的利用已有資源，業(yè)界近幾年通常采用如下方式針對(duì)不同通訊規(guī)約的設(shè)備，采用架設(shè)通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換器的方式，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)間及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和設(shè)備間的通訊規(guī)約轉(zhuǎn)換工作，將通訊規(guī)約轉(zhuǎn)換為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以識(shí)別的統(tǒng)一規(guī)約。但是這種方式依然存在有很多問題不同的規(guī)約間的轉(zhuǎn)換，需要不同的通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換器，針對(duì)不同的設(shè)備連接方式和報(bào)文格式，必須對(duì)通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換器進(jìn)行定制化改造甚至更換，如果系統(tǒng)需要升級(jí)或者現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備需要升級(jí)，對(duì)應(yīng)的通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換器也就需要升級(jí)或者另購，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試復(fù)雜且接入周期長(zhǎng)，如果要接入新的設(shè)備或者老的設(shè)備及其監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要升級(jí)，就需要配置對(duì)應(yīng)的通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換器或者開發(fā)對(duì)應(yīng)的通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備，對(duì)新老設(shè)備的接入或者新規(guī)約的使用，都會(huì)復(fù)雜和耗時(shí)，浪費(fèi)多余的人力和物力。以上這些方式共同的缺點(diǎn)就是，擴(kuò)展性和兼容性不強(qiáng)，只能針對(duì)單一設(shè)備或單一協(xié)議，在兼容舊設(shè)備、舊協(xié)議或者在接入新設(shè)備、新協(xié)議時(shí)都需要有大量的對(duì)已有系統(tǒng)的改造工作，甚至開發(fā)新的系統(tǒng)，但其實(shí)際的業(yè)務(wù)功能并不會(huì)有所增加，這樣就造成原先的功能和系統(tǒng)被浪費(fèi)，消耗的工作量和成本也是巨大的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種擴(kuò)展性和兼容性強(qiáng)、節(jié)約時(shí)間、節(jié)省人力成本的基于設(shè)備適配技術(shù)的設(shè)備智能接入系統(tǒng)。同時(shí)，本發(fā)明的另一目的在于提供這種基于設(shè)備適配技術(shù)的設(shè)備智能接入方法。
為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于設(shè)備適配技術(shù)的設(shè)備智能接入系統(tǒng)，所述系統(tǒng)設(shè)置于變電站，與供電局和數(shù)據(jù)采集設(shè)備通信，包括設(shè)備管理模塊、插件及規(guī)約管理模塊和通信管理模塊，其中
所述設(shè)備管理模塊包括
設(shè)備信息模型單元，用于對(duì)設(shè)備信息遵照IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一建模，提供雙向通訊的接口模型，并根據(jù)設(shè)備信息現(xiàn)狀，對(duì)一次設(shè)備和二次設(shè)備同時(shí)建模； 設(shè)備管理中心單元，用于存儲(chǔ)并管理設(shè)備的注冊(cè)信息和裝入標(biāo)志； 所述插件及規(guī)約管理模塊包括
設(shè)備插件單元，用于將設(shè)備作為插件組織與管理，插件信息包含各類設(shè)備的特征信息， 包括生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)時(shí)間、設(shè)備檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)及相應(yīng)的配置信息；
設(shè)備插件管理單元，包括設(shè)備識(shí)別器和設(shè)備卸載器，用于負(fù)責(zé)設(shè)備及其配置信息的加載和卸載工作，系統(tǒng)周期性的檢測(cè)有無設(shè)備接入；
設(shè)備規(guī)約庫單元，包括規(guī)約轉(zhuǎn)換器，用于對(duì)各種通信規(guī)約進(jìn)行管理并實(shí)現(xiàn)規(guī)約的自動(dòng)轉(zhuǎn)換；
通信管理模塊包括
設(shè)備通訊接口單元，用于與檢測(cè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)基于IEC 61850的雙向通信，并實(shí)現(xiàn)變電站 C0MTRADE文件和IED配置文件傳輸和解析，支持IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的和非IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置接入；
設(shè)備數(shù)據(jù)發(fā)送單元，用于處理并組裝報(bào)文內(nèi)容，向設(shè)備發(fā)送電文信息； 設(shè)備數(shù)據(jù)接收單元，用于接收設(shè)備發(fā)送的電文信息，并進(jìn)行處理； 消息總線單元，用于傳送控制指令及數(shù)據(jù)內(nèi)容，并傳送從設(shè)備獲得的數(shù)據(jù)。本發(fā)明進(jìn)一步的限定方案為，為了兼容不同的設(shè)備，所述的設(shè)備插件單元包含串口設(shè)備插件和網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備插件，設(shè)備插件可根據(jù)不同的設(shè)備進(jìn)行擴(kuò)展。同時(shí)，設(shè)備插件與變電站以三種方式實(shí)現(xiàn)接口 基于匪S的模型信息傳輸，基于匪S的文件傳輸和基于TCP/ IP的透明通信代理。其中，基于TCP/IP的透明通信代理適應(yīng)目前還有多數(shù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置不能支持IEC 61850的情況。從變電站傳來基于SCL的配置文件、C0MTRADE曲線數(shù)據(jù)文件， 這些文件通過具體的文件解析插件適配到擴(kuò)展的CIM模型，通過CIS接口，實(shí)現(xiàn)與EMS/0MS 等的接口。進(jìn)一步的，所述的設(shè)備規(guī)約庫單元包含多套數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，多套數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義參照 MODBUS, CDT、IEC60870-5-103及IEC61850標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約規(guī)定的幀結(jié)構(gòu)和應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)單元格式。進(jìn)一步的，所述的設(shè)備規(guī)約庫中的規(guī)約轉(zhuǎn)換器基于IEC61850通信標(biāo)準(zhǔn)，支持如下的傳統(tǒng)規(guī)約轉(zhuǎn)換IEC60870-5系列規(guī)約、⑶T規(guī)約、MODBUS規(guī)約、DNP規(guī)約、RP570規(guī)約、問答式規(guī)約及循環(huán)式規(guī)約。本發(fā)明還提供了一種基于設(shè)備適配技術(shù)的設(shè)備智能接入方法，包含設(shè)備接入步驟、設(shè)備數(shù)據(jù)發(fā)送步驟和設(shè)備數(shù)據(jù)接收步驟，其中
設(shè)備接入步驟
(1)將要接入的設(shè)備接入設(shè)備通信接口，設(shè)備插件管理單元檢測(cè)到接入的設(shè)備，啟動(dòng)設(shè)備識(shí)別器，記錄設(shè)備信息和設(shè)備規(guī)約及其版本信息；(2)設(shè)備識(shí)別器在設(shè)備管理中心單元檢索設(shè)備是否注冊(cè)，如果沒有注冊(cè)，則將步驟(1) 中記錄的設(shè)備信息登記到設(shè)備管理中心單元，并將設(shè)備裝入標(biāo)志標(biāo)記為真；如果已經(jīng)注冊(cè)， 則直接置設(shè)備裝入標(biāo)志為真；
(3)將設(shè)備規(guī)約信息裝載到設(shè)備規(guī)約庫單元，并啟動(dòng)規(guī)約轉(zhuǎn)換器，將通信規(guī)約轉(zhuǎn)換成符合規(guī)定的通信標(biāo)準(zhǔn)；
設(shè)備數(shù)據(jù)發(fā)送步驟
(1)消息總線單元接收到設(shè)備控制指令，根據(jù)指令內(nèi)容獲取被控制設(shè)備的信息和控制信號(hào)的信息，以及控制指令的詳細(xì)內(nèi)容；
(2)根據(jù)步驟(1)中取得的需要控制的設(shè)備的信息和控制信號(hào)的信息，從設(shè)備規(guī)約庫單元中提取對(duì)應(yīng)設(shè)備的規(guī)約信息；
(3)根據(jù)規(guī)約信息，將步驟(1)中取得的控制指令的詳細(xì)信息進(jìn)行符合通信標(biāo)準(zhǔn)的控制報(bào)文的制作并組包；
(4)建立設(shè)備數(shù)據(jù)發(fā)送隊(duì)列，將步驟(3)中制作的設(shè)備控制數(shù)據(jù)放入發(fā)送隊(duì)列中，由發(fā)送隊(duì)列對(duì)控制數(shù)據(jù)按順序依次執(zhí)行；
(5)設(shè)備通訊接口單元根據(jù)步驟(1)中取得的需要控制的設(shè)備的信息，構(gòu)造設(shè)備通訊通道，并從步驟(4)建立的設(shè)備數(shù)據(jù)發(fā)送隊(duì)列獲得控制數(shù)據(jù)通過設(shè)備通訊通道發(fā)送給設(shè)備；
(6)設(shè)備按照規(guī)約規(guī)定的格式接收數(shù)據(jù)隊(duì)列，并解包報(bào)文信息；
(7)解析報(bào)文，將接收的報(bào)文按照約定的格式解析出有用的設(shè)備固有及運(yùn)行信息，提交給消息總線單元處理；
(8)消息總線單元接收解析好的報(bào)文等待特定的設(shè)備來取走對(duì)應(yīng)設(shè)備的參數(shù)及運(yùn)行信
息；
設(shè)備數(shù)據(jù)接收步驟
(1)消息總線單元接收到設(shè)備通信指令，根據(jù)指令內(nèi)容獲取被要求通信設(shè)備的信息和信號(hào)的信息，以及指令的詳細(xì)內(nèi)容；
(2)根據(jù)步驟(1)中取得的要求通信的設(shè)備信息與本設(shè)備的信息進(jìn)行匹配，如果匹配正確進(jìn)行報(bào)文解包；
(3)根據(jù)規(guī)約信息依次解包所要接收的設(shè)備及其設(shè)備信息內(nèi)容類型，從消息總線單元中提取需要的信息并提交給信息需求的設(shè)備；
(4)取得報(bào)文信息后，系統(tǒng)按照通信標(biāo)準(zhǔn)接收?qǐng)?bào)文信息并進(jìn)行解包操作，然后系統(tǒng)再將信息轉(zhuǎn)化為本設(shè)備所對(duì)應(yīng)的設(shè)備規(guī)約格式，以獲取正確的報(bào)文信息。 對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步限定方案為，所述設(shè)備數(shù)據(jù)發(fā)送步驟的步驟(5)中將數(shù)據(jù)通過設(shè)備通訊通道發(fā)送給設(shè)備的步驟為
(1)從空閑發(fā)送報(bào)文緩沖區(qū)鏈表中分配一個(gè)發(fā)送報(bào)文緩沖區(qū)，判斷要發(fā)送的報(bào)文類型， 如果是數(shù)據(jù)報(bào)文，利用這個(gè)緩沖區(qū)生成一個(gè)會(huì)話層協(xié)議數(shù)據(jù)單元，發(fā)送時(shí)動(dòng)態(tài)添加報(bào)文頭和傳輸層協(xié)議控制信息；如果是連接管理報(bào)文，直接在這個(gè)緩沖區(qū)中生成一個(gè)傳輸層協(xié)議數(shù)據(jù)單元，增加報(bào)文頭；
(2)主任務(wù)將生成報(bào)文的控制信息，通過管道機(jī)制傳遞給網(wǎng)絡(luò)守護(hù)任務(wù)進(jìn)行發(fā)送；
(3)初始化網(wǎng)絡(luò)守護(hù)任務(wù)，將套接字對(duì)應(yīng)的管道文件描述字設(shè)置在讀文件描述字?jǐn)?shù)組中，網(wǎng)絡(luò)守護(hù)任務(wù)包括報(bào)文緩沖區(qū)起始指針、報(bào)文緩沖區(qū)長(zhǎng)度、報(bào)文起始指針、報(bào)文實(shí)際長(zhǎng)度、傳輸層報(bào)文類型；
(4)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)守護(hù)任務(wù)等待的文件描述字就緒時(shí)，網(wǎng)絡(luò)守護(hù)任務(wù)獲得執(zhí)行時(shí)機(jī)，檢查存放系統(tǒng)返回值的文件描述字?jǐn)?shù)組，如果管道上有消息，則讀取管道消息，獲取管道消息所指報(bào)文作為當(dāng)前要發(fā)送的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文進(jìn)行發(fā)送；如果網(wǎng)絡(luò)套接字可寫，先發(fā)送上次沒有發(fā)送出去的報(bào)文；如果上次沒有發(fā)送出去的報(bào)文本次完全發(fā)送出去，并且管道中存在消息，再讀取管道中的消息，獲取管道消息所指報(bào)文作為當(dāng)前要發(fā)送的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文進(jìn)行發(fā)送；
(5)如果當(dāng)前需要發(fā)送的報(bào)文沒有完全發(fā)送出去，標(biāo)記套接字的狀態(tài)為需要等待網(wǎng)絡(luò)套接字可寫；如果當(dāng)前需要發(fā)送的報(bào)文已經(jīng)完全發(fā)送出去，并且管道中沒有消息了，標(biāo)記套接字的狀態(tài)為需要等待套接字對(duì)應(yīng)的管道有要發(fā)送的報(bào)文；根據(jù)每個(gè)套接字的狀態(tài)所作標(biāo)記，如果需要等待套接字對(duì)應(yīng)的管道有要發(fā)送的報(bào)文，則將管道文件描述字設(shè)置在讀狀態(tài)。所述設(shè)備數(shù)據(jù)接收步驟的步驟(1)中接收到設(shè)備通信指令后，需要經(jīng)過解析、拆分和重組的過程，操作方法為先通過控制指令的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)獲得該數(shù)據(jù)包的字節(jié)數(shù)，如果接收到的內(nèi)容大于此字節(jié)數(shù)，則先將前面的數(shù)據(jù)內(nèi)容切割成一個(gè)電文，然后再從剩余的部分獲取下一個(gè)數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度信息；如果接收到的內(nèi)容或者剩余的部分不夠一個(gè)數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度， 則需要先啟動(dòng)一次接收操作，將新接收到的數(shù)據(jù)拼接到已有的內(nèi)容后面，然后再重復(fù)上述的數(shù)據(jù)包分割操作。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明采用不同的插件和規(guī)約自動(dòng)轉(zhuǎn)化器，兼容性強(qiáng)，在兼容舊設(shè)備、舊協(xié)議或者在接入新設(shè)備、新協(xié)議時(shí)不需要做大量系統(tǒng)改造工作，節(jié)約了人力成本和工作量；設(shè)備通信接口提供雙向通信，降低對(duì)不同設(shè)備的依賴性，提高不同設(shè)備功能的內(nèi)斂性，降低通信設(shè)備間的耦合程度，從而提高系統(tǒng)的可維護(hù)性和可擴(kuò)展性；另外，設(shè)備規(guī)約庫單元快速準(zhǔn)確地反應(yīng)傳輸信息，具有更大的處理反饋能力，兼容各種通信方式，數(shù)字量的合并與傳輸，更進(jìn)一步向智能模塊過渡是當(dāng)前自動(dòng)化數(shù)字終端的發(fā)展趨勢(shì)。


圖1為本發(fā)明的基于設(shè)備適配技術(shù)的設(shè)備智能接入系統(tǒng)的應(yīng)用結(jié)構(gòu)圖； 圖2為本發(fā)明的基于設(shè)備適配技術(shù)的設(shè)備智能接入系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3為本發(fā)明的邏輯系統(tǒng)原理圖； 圖4為設(shè)備數(shù)據(jù)發(fā)送步驟的流程圖； 圖5為設(shè)備數(shù)據(jù)接收步驟的流程圖。
具體實(shí)施例方式本實(shí)施例提供一種基于設(shè)備適配技術(shù)的設(shè)備智能接入系統(tǒng)，所述系統(tǒng)的應(yīng)用結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，所述系統(tǒng)設(shè)置于變電站，與供電局和數(shù)據(jù)采集設(shè)備通信，將數(shù)據(jù)采集設(shè)備的數(shù)據(jù)處理并發(fā)送給供電局。所述系統(tǒng)的內(nèi)容結(jié)構(gòu)圖如圖2所示，包括設(shè)備管理模塊、插件及規(guī)約管理模塊和通信管理模塊，其中
所述設(shè)備管理模塊包括
設(shè)備信息模型單元，用于對(duì)設(shè)備信息遵照IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一建模，提供雙向通訊的接口模型，并根據(jù)設(shè)備信息現(xiàn)狀，對(duì)一次設(shè)備和二次設(shè)備同時(shí)建模。IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)中，僅定義了 4個(gè)專門用于高壓設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的邏輯節(jié)點(diǎn)液體介質(zhì)絕緣SIML、氣體介質(zhì)絕緣SIMG、 電弧SARC、局部放電SPDC。隨著狀態(tài)監(jiān)測(cè)及傳感器技術(shù)的發(fā)展，這些邏輯節(jié)點(diǎn)及其包含的數(shù)據(jù)不能滿足需要，本發(fā)明可方便的根據(jù)不同設(shè)備的接入要求按IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展原則進(jìn)行擴(kuò)充，完全支持向下兼容。設(shè)備管理中心單元，用于存儲(chǔ)并管理設(shè)備的注冊(cè)信息和裝入標(biāo)志。系統(tǒng)對(duì)每一個(gè)新接入或者卸載后重新接入的設(shè)備都會(huì)在設(shè)備管理中心單元進(jìn)行信息注冊(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有設(shè)備接入時(shí)，首先到設(shè)備管理中心查找設(shè)備有無注冊(cè)，若沒有注冊(cè)則將設(shè)備信息登記到設(shè)備管理中心并將設(shè)備裝入標(biāo)志標(biāo)記為真，若接入的設(shè)備可以在設(shè)備管理中心找到則直接置設(shè)備裝入標(biāo)志為真。所述插件及規(guī)約管理模塊包括
設(shè)備插件單元，用于將設(shè)備作為插件組織與管理，插件信息包含各類設(shè)備的特征信息， 包括生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)時(shí)間、設(shè)備檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)及相應(yīng)的配置信息。所述的設(shè)備插件單元包含串口設(shè)備插件和網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備插件，設(shè)備插件可根據(jù)不同的設(shè)備進(jìn)行擴(kuò)展。同時(shí)，設(shè)備插件與變電站以三種方式實(shí)現(xiàn)接口 基于匪S的模型信息傳輸，基于 MMS的文件傳輸和基于TCP/IP的透明通信代理。其中，基于TCP/IP的透明通信代理適應(yīng)目前還有多數(shù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置不能支持IEC 61850的情況。從變電站傳來基于SCL的配置文件、C0MTRADE曲線數(shù)據(jù)文件，這些文件通過具體的文件解析插件適配到擴(kuò)展的CIM模型，通過CIS接口，實(shí)現(xiàn)與EMS/0MS等的接口。設(shè)備插件管理單元，包括設(shè)備識(shí)別器和設(shè)備卸載器，用于負(fù)責(zé)設(shè)備及其配置信息的加載和卸載工作，系統(tǒng)周期性的檢測(cè)有無設(shè)備接入。如果發(fā)現(xiàn)有設(shè)備接入，系統(tǒng)將啟動(dòng)設(shè)備識(shí)別器，設(shè)備識(shí)別器檢測(cè)并記錄設(shè)備的生產(chǎn)廠家及通信規(guī)約信息，通過這些信息，系統(tǒng)將在設(shè)備管理中心單元中查找并匹配出相應(yīng)的通信標(biāo)準(zhǔn)；如果發(fā)現(xiàn)有設(shè)備移出，系統(tǒng)將啟動(dòng)設(shè)備卸載器，將卸載設(shè)備的相關(guān)信息并將其設(shè)備的配置信息一并刪除。設(shè)備規(guī)約庫單元，包括規(guī)約轉(zhuǎn)換器，用于對(duì)各種通信規(guī)約進(jìn)行管理并實(shí)現(xiàn)規(guī)約的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。所述的設(shè)備規(guī)約庫單元包含多套數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，多套數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義參照M0DBUS、 CDT、IEC60870-5-103及IEC61850標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約規(guī)定的幀結(jié)構(gòu)和應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)單元格式，完成多套數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義，以形成多規(guī)約庫，從而有效的進(jìn)行各大廠家規(guī)約的報(bào)文通信， IEC61850規(guī)約適配技術(shù)為不滿足IEC61850通信標(biāo)準(zhǔn)的智能設(shè)備進(jìn)入數(shù)字化變電站和智能電網(wǎng)提供了解決方案，通過該規(guī)約轉(zhuǎn)換器，智能設(shè)備廠商不需要做任何的開發(fā)工作，只需要提供本身智能設(shè)備的通訊接口或者通信規(guī)約，就能實(shí)現(xiàn)IEC61850通信標(biāo)準(zhǔn)。所述的設(shè)備規(guī)約庫中的規(guī)約轉(zhuǎn)換器基于IEC61850通信標(biāo)準(zhǔn)，支持如下的傳統(tǒng)規(guī)約轉(zhuǎn)換IEC60870-5系列規(guī)約、⑶T規(guī)約、MODBUS規(guī)約、DNP規(guī)約、RP570規(guī)約、問答式規(guī)約及循環(huán)式規(guī)約。通信管理模塊包括
設(shè)備通訊接口單元，用于與檢測(cè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)基于IEC 61850的雙向通信，并實(shí)現(xiàn)變電站 C0MTRADE文件和IED配置文件傳輸和解析，支持IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的和非IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置接入。設(shè)備數(shù)據(jù)發(fā)送單元，用于處理并組裝報(bào)文內(nèi)容，向設(shè)備發(fā)送電文信息。設(shè)備數(shù)據(jù)接收單元，用于接收設(shè)備發(fā)送的電文信息，并進(jìn)行處理。
消息總線單元，用于傳送控制指令及數(shù)據(jù)內(nèi)容，并傳送從設(shè)備獲得的數(shù)據(jù)。發(fā)送消息是向消息總線單元發(fā)送，并且需要注明發(fā)送的消息類型；同時(shí)，任何人都可以隨時(shí)從消息總線中接聽消息，并且可以通過消息類型來進(jìn)行篩選，只接收當(dāng)前所關(guān)心的信息。消息總線是一個(gè)特殊的應(yīng)用，它可以在與它連接的應(yīng)用之間傳遞消息。通過消息總線，消息在一對(duì)一的通信協(xié)議基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了多對(duì)一和一對(duì)多的通信。消息總線提供自己的接口，包括方法和信號(hào)，通過發(fā)送消息來調(diào)用消息總線提供的方法。本發(fā)明還提供了一種基于設(shè)備適配技術(shù)的設(shè)備智能接入方法，包含設(shè)備接入步驟、設(shè)備數(shù)據(jù)發(fā)送步驟和設(shè)備數(shù)據(jù)接收步驟，其中
設(shè)備接入步驟的流程圖如圖3所示，具體操作為
(1)將要接入的設(shè)備接入設(shè)備通信接口，設(shè)備插件管理單元檢測(cè)到接入的設(shè)備，啟動(dòng)設(shè)備識(shí)別器，記錄設(shè)備信息和設(shè)備規(guī)約及其版本信息；
(2)設(shè)備識(shí)別器在設(shè)備管理中心單元檢索設(shè)備是否注冊(cè)，如果沒有注冊(cè)，則將步驟(1) 中記錄的設(shè)備信息登記到設(shè)備管理中心單元，并將設(shè)備裝入標(biāo)志標(biāo)記為真；如果已經(jīng)注冊(cè)， 則直接置設(shè)備裝入標(biāo)志為真；
(3)將設(shè)備規(guī)約信息裝載到設(shè)備規(guī)約庫單元，并啟動(dòng)規(guī)約轉(zhuǎn)換器，將通信規(guī)約轉(zhuǎn)換成符合規(guī)定的通信標(biāo)準(zhǔn)；
設(shè)備數(shù)據(jù)發(fā)送步驟的流程圖如圖4所示，具體操作為
(1)消息總線單元接收到設(shè)備控制指令，根據(jù)指令內(nèi)容獲取被控制設(shè)備的信息和控制信號(hào)的信息，以及控制指令的詳細(xì)內(nèi)容；
(2)根據(jù)步驟(1)中取得的需要控制的設(shè)備的信息和控制信號(hào)的信息，從設(shè)備規(guī)約庫單元中提取對(duì)應(yīng)設(shè)備的規(guī)約信息；
(3)根據(jù)規(guī)約信息，將步驟(1)中取得的控制指令的詳細(xì)信息進(jìn)行符合通信標(biāo)準(zhǔn)的控制報(bào)文的制作并組包；
(4)建立設(shè)備數(shù)據(jù)發(fā)送隊(duì)列，將步驟(3)中制作的設(shè)備控制數(shù)據(jù)放入發(fā)送隊(duì)列中，由發(fā)送隊(duì)列對(duì)控制數(shù)據(jù)按順序依次執(zhí)行；
(5)設(shè)備通訊接口單元根據(jù)步驟(1)中取得的需要控制的設(shè)備的信息，構(gòu)造設(shè)備通訊通道，并從步驟(4)建立的設(shè)備數(shù)據(jù)發(fā)送隊(duì)列獲得控制數(shù)據(jù)通過設(shè)備通訊通道發(fā)送給設(shè)備；
(6)設(shè)備按照規(guī)約規(guī)定的格式接收數(shù)據(jù)隊(duì)列，并解包報(bào)文信息；
(7)解析報(bào)文，將接收的報(bào)文按照約定的格式解析出有用的設(shè)備固有及運(yùn)行信息，提交給消息總線單元處理；
(8)消息總線單元接收解析好的報(bào)文等待特定的設(shè)備來取走對(duì)應(yīng)設(shè)備的參數(shù)及運(yùn)行信
息；
另外，所述設(shè)備數(shù)據(jù)發(fā)送步驟的步驟(5)中將數(shù)據(jù)通過設(shè)備通訊通道發(fā)送給設(shè)備的步驟為
(1)從空閑發(fā)送報(bào)文緩沖區(qū)鏈表中分配一個(gè)發(fā)送報(bào)文緩沖區(qū)，判斷要發(fā)送的報(bào)文類型， 如果是數(shù)據(jù)報(bào)文，利用這個(gè)緩沖區(qū)生成一個(gè)會(huì)話層協(xié)議數(shù)據(jù)單元，發(fā)送時(shí)動(dòng)態(tài)添加報(bào)文頭和傳輸層協(xié)議控制信息；如果是連接管理報(bào)文，直接在這個(gè)緩沖區(qū)中生成一個(gè)傳輸層協(xié)議數(shù)據(jù)單元，增加報(bào)文頭；7/7頁 (2)主任務(wù)將生成報(bào)文的控制信息，通過管道機(jī)制傳遞給網(wǎng)絡(luò)守護(hù)任務(wù)進(jìn)行發(fā)送；
(3)初始化網(wǎng)絡(luò)守護(hù)任務(wù)，將套接字對(duì)應(yīng)的管道文件描述字設(shè)置在讀文件描述字?jǐn)?shù)組中，網(wǎng)絡(luò)守護(hù)任務(wù)包括報(bào)文緩沖區(qū)起始指針、報(bào)文緩沖區(qū)長(zhǎng)度、報(bào)文起始指針、報(bào)文實(shí)際長(zhǎng)度、傳輸層報(bào)文類型；
(4)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)守護(hù)任務(wù)等待的文件描述字就緒時(shí)，網(wǎng)絡(luò)守護(hù)任務(wù)獲得執(zhí)行時(shí)機(jī)，檢查存放系統(tǒng)返回值的文件描述字?jǐn)?shù)組，如果管道上有消息，則讀取管道消息，獲取管道消息所指報(bào)文作為當(dāng)前要發(fā)送的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文進(jìn)行發(fā)送；如果網(wǎng)絡(luò)套接字可寫，先發(fā)送上次沒有發(fā)送出去的報(bào)文；如果上次沒有發(fā)送出去的報(bào)文本次完全發(fā)送出去，并且管道中存在消息，再讀取管道中的消息，獲取管道消息所指報(bào)文作為當(dāng)前要發(fā)送的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文進(jìn)行發(fā)送；
(5)如果當(dāng)前需要發(fā)送的報(bào)文沒有完全發(fā)送出去，標(biāo)記套接字的狀態(tài)為需要等待網(wǎng)絡(luò)套接字可寫；如果當(dāng)前需要發(fā)送的報(bào)文已經(jīng)完全發(fā)送出去，并且管道中沒有消息了，標(biāo)記套接字的狀態(tài)為需要等待套接字對(duì)應(yīng)的管道有要發(fā)送的報(bào)文；根據(jù)每個(gè)套接字的狀態(tài)所作標(biāo)記，如果需要等待套接字對(duì)應(yīng)的管道有要發(fā)送的報(bào)文，則將管道文件描述字設(shè)置在讀狀態(tài)。設(shè)備數(shù)據(jù)接收步驟的流程圖如圖5所示，具體操作為
(1)消息總線單元接收到設(shè)備通信指令，根據(jù)指令內(nèi)容獲取被要求通信設(shè)備的信息和信號(hào)的信息，以及指令的詳細(xì)內(nèi)容；
(2)根據(jù)步驟(1)中取得的要求通信的設(shè)備信息與本設(shè)備的信息進(jìn)行匹配，如果匹配正確進(jìn)行報(bào)文解包；
(3)根據(jù)規(guī)約信息依次解包所要接收的設(shè)備及其設(shè)備信息內(nèi)容類型，從消息總線單元中提取需要的信息并提交給信息需求的設(shè)備；
(4)取得報(bào)文信息后，系統(tǒng)按照通信標(biāo)準(zhǔn)接收?qǐng)?bào)文信息并進(jìn)行解包操作，然后系統(tǒng)再將信息轉(zhuǎn)化為本設(shè)備所對(duì)應(yīng)的設(shè)備規(guī)約格式，以獲取正確的報(bào)文信息。另外，步驟(1)中接收到設(shè)備通信指令后，需要經(jīng)過解析、拆分和重組的過程，操作方法為先通過控制指令的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)獲得該數(shù)據(jù)包的字節(jié)數(shù)，如果接收到的內(nèi)容大于此字節(jié)數(shù)，則先將前面的數(shù)據(jù)內(nèi)容切割成一個(gè)電文，然后再從剩余的部分獲取下一個(gè)數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度信息；如果接收到的內(nèi)容或者剩余的部分不夠一個(gè)數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度，則需要先啟動(dòng)一次接收操作，將新接收到的數(shù)據(jù)拼接到已有的內(nèi)容后面，然后再重復(fù)上述的數(shù)據(jù)包分割操作。
除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于設(shè)備適配技術(shù)的設(shè)備智能接入系統(tǒng)，所述系統(tǒng)設(shè)置于變電站，與供電局和數(shù)據(jù)采集設(shè)備通信，其特征在于包括設(shè)備管理模塊、插件及規(guī)約管理模塊和通信管理模塊，其中所述設(shè)備管理模塊包括設(shè)備信息模型單元，用于對(duì)設(shè)備信息統(tǒng)一建模，提供雙向通訊的接口模型，并根據(jù)設(shè)備信息現(xiàn)狀，對(duì)一次設(shè)備和二次設(shè)備同時(shí)建模；設(shè)備管理中心單元，用于存儲(chǔ)并管理設(shè)備的注冊(cè)信息和裝入標(biāo)志；所述插件及規(guī)約管理模塊包括設(shè)備插件單元，用于將設(shè)備作為插件組織與管理，插件信息包含各類設(shè)備的特征信息；設(shè)備插件管理單元，包括設(shè)備識(shí)別器和設(shè)備卸載器，用于負(fù)責(zé)設(shè)備及其配置信息的加載和卸載工作，系統(tǒng)周期性的檢測(cè)有無設(shè)備接入；設(shè)備規(guī)約庫單元，包括規(guī)約轉(zhuǎn)換器，用于對(duì)各種通信規(guī)約進(jìn)行管理并實(shí)現(xiàn)規(guī)約的自動(dòng)轉(zhuǎn)換；通信管理模塊包括設(shè)備通訊接口單元，用于與檢測(cè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)雙向通信，并實(shí)現(xiàn)變電站配置文件的傳輸與解析；設(shè)備數(shù)據(jù)發(fā)送單元，用于處理并組裝報(bào)文內(nèi)容，向設(shè)備發(fā)送電文信息；設(shè)備數(shù)據(jù)接收單元，用于接收設(shè)備發(fā)送的電文信息，并進(jìn)行處理；消息總線單元，用于傳送控制指令及數(shù)據(jù)內(nèi)容，并傳送從設(shè)備獲得的數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于設(shè)備適配技術(shù)的設(shè)備智能接入系統(tǒng)，其特征在于，所述的設(shè)備插件單元包含串口設(shè)備插件和網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備插件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于設(shè)備適配技術(shù)的設(shè)備智能接入系統(tǒng)，其特征在于， 所述的設(shè)備規(guī)約庫單元包含多套數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，多套數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義參照MODBUS、CDT、 IEC60870-5-103及IEC61850標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約規(guī)定的幀結(jié)構(gòu)和應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)單元格式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于設(shè)備適配技術(shù)的設(shè)備智能接入系統(tǒng)，其特征在于，所述的設(shè)備規(guī)約庫中的規(guī)約轉(zhuǎn)換器基于IEC61850通信標(biāo)準(zhǔn)，支持如下的傳統(tǒng)規(guī)約轉(zhuǎn)換 IEC60870-5系列規(guī)約、CDT規(guī)約、MODBUS規(guī)約、DNP規(guī)約、RP570規(guī)約、問答式規(guī)約及循環(huán)式規(guī)約。
5.一種基于設(shè)備適配技術(shù)的設(shè)備智能接入方法，其特征在于，包含設(shè)備接入步驟、設(shè)備數(shù)據(jù)發(fā)送步驟和設(shè)備數(shù)據(jù)接收步驟，其中設(shè)備接入步驟(1)將要接入的設(shè)備接入設(shè)備通信接口，設(shè)備插件管理單元檢測(cè)到接入的設(shè)備，啟動(dòng)設(shè)備識(shí)別器，記錄設(shè)備信息和設(shè)備規(guī)約及其版本信息；(2)設(shè)備識(shí)別器在設(shè)備管理中心單元檢索設(shè)備是否注冊(cè)，如果沒有注冊(cè)，則將步驟(1) 中記錄的設(shè)備信息登記到設(shè)備管理中心單元，并將設(shè)備裝入標(biāo)志標(biāo)記為真；如果已經(jīng)注冊(cè)， 則直接置設(shè)備裝入標(biāo)志為真；(3)將設(shè)備規(guī)約信息裝載到設(shè)備規(guī)約庫單元，并啟動(dòng)規(guī)約轉(zhuǎn)換器，將通信規(guī)約轉(zhuǎn)換成符合規(guī)定的通信標(biāo)準(zhǔn)；設(shè)備數(shù)據(jù)發(fā)送步驟(1)消息總線單元接收到設(shè)備控制指令，根據(jù)指令內(nèi)容獲取被控制設(shè)備的信息和控制信號(hào)的信息，以及控制指令的詳細(xì)內(nèi)容；(2)根據(jù)步驟(1)中取得的需要控制的設(shè)備的信息和控制信號(hào)的信息，從設(shè)備規(guī)約庫單元中提取對(duì)應(yīng)設(shè)備的規(guī)約信息；(3)根據(jù)規(guī)約信息，將步驟(1)中取得的控制指令的詳細(xì)信息進(jìn)行符合通信標(biāo)準(zhǔn)的控制報(bào)文的制作并組包；(4)建立設(shè)備數(shù)據(jù)發(fā)送隊(duì)列，將步驟(3)中制作的設(shè)備控制數(shù)據(jù)放入發(fā)送隊(duì)列中，由發(fā)送隊(duì)列對(duì)控制數(shù)據(jù)按順序依次執(zhí)行；(5)設(shè)備通訊接口單元根據(jù)步驟(1)中取得的需要控制的設(shè)備的信息，構(gòu)造設(shè)備通訊通道，并從步驟(4)建立的設(shè)備數(shù)據(jù)發(fā)送隊(duì)列獲得控制數(shù)據(jù)通過設(shè)備通訊通道發(fā)送給設(shè)備；(6)設(shè)備按照規(guī)約規(guī)定的格式接收數(shù)據(jù)隊(duì)列，并解包報(bào)文信息；(7)解析報(bào)文，將接收的報(bào)文按照約定的格式解析出有用的設(shè)備固有及運(yùn)行信息，提交給消息總線單元處理；(8)消息總線單元接收解析好的報(bào)文等待特定的設(shè)備來取走對(duì)應(yīng)設(shè)備的參數(shù)及運(yùn)行信息；設(shè)備數(shù)據(jù)接收步驟(1)消息總線單元接收到設(shè)備通信指令，根據(jù)指令內(nèi)容獲取被要求通信設(shè)備的信息和信號(hào)的信息，以及指令的詳細(xì)內(nèi)容；(2)根據(jù)步驟(1)中取得的要求通信的設(shè)備信息與本設(shè)備的信息進(jìn)行匹配，如果匹配正確進(jìn)行報(bào)文解包；(3)根據(jù)規(guī)約信息依次解包所要接收的設(shè)備及其設(shè)備信息內(nèi)容類型，從消息總線單元中提取需要的信息并提交給信息需求的設(shè)備；(4)取得報(bào)文信息后，系統(tǒng)按照通信標(biāo)準(zhǔn)接收?qǐng)?bào)文信息并進(jìn)行解包操作，然后系統(tǒng)再將信息轉(zhuǎn)化為本設(shè)備所對(duì)應(yīng)的設(shè)備規(guī)約格式，以獲取正確的報(bào)文信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于設(shè)備適配技術(shù)的設(shè)備智能接入方法，其特征在于，所述設(shè)備數(shù)據(jù)發(fā)送步驟的步驟(5)中將數(shù)據(jù)通過設(shè)備通訊通道發(fā)送給設(shè)備的步驟為(1)從空閑發(fā)送報(bào)文緩沖區(qū)鏈表中分配一個(gè)發(fā)送報(bào)文緩沖區(qū)，判斷要發(fā)送的報(bào)文類型， 如果是數(shù)據(jù)報(bào)文，利用這個(gè)緩沖區(qū)生成一個(gè)會(huì)話層協(xié)議數(shù)據(jù)單元，發(fā)送時(shí)動(dòng)態(tài)添加報(bào)文頭和傳輸層協(xié)議控制信息；如果是連接管理報(bào)文，直接在這個(gè)緩沖區(qū)中生成一個(gè)傳輸層協(xié)議數(shù)據(jù)單元，增加報(bào)文頭；(2)主任務(wù)將生成報(bào)文的控制信息，通過管道機(jī)制傳遞給網(wǎng)絡(luò)守護(hù)任務(wù)進(jìn)行發(fā)送；(3)初始化網(wǎng)絡(luò)守護(hù)任務(wù)，將套接字對(duì)應(yīng)的管道文件描述字設(shè)置在讀文件描述字?jǐn)?shù)組中；(4)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)守護(hù)任務(wù)等待的文件描述字就緒時(shí)，網(wǎng)絡(luò)守護(hù)任務(wù)獲得執(zhí)行時(shí)機(jī)，檢查存放系統(tǒng)返回值的文件描述字?jǐn)?shù)組，如果管道上有消息，則讀取管道消息，獲取管道消息所指報(bào)文作為當(dāng)前要發(fā)送的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文進(jìn)行發(fā)送；如果網(wǎng)絡(luò)套接字可寫，先發(fā)送上次沒有發(fā)送出去的報(bào)文；如果上次沒有發(fā)送出去的報(bào)文本次完全發(fā)送出去，并且管道中存在消息，再讀取管道中的消息，獲取管道消息所指報(bào)文作為當(dāng)前要發(fā)送的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文進(jìn)行發(fā)送；(5)如果當(dāng)前需要發(fā)送的報(bào)文沒有完全發(fā)送出去，標(biāo)記套接字的狀態(tài)為需要等待網(wǎng)絡(luò)套接字可寫；如果當(dāng)前需要發(fā)送的報(bào)文已經(jīng)完全發(fā)送出去，并且管道中沒有消息了，標(biāo)記套接字的狀態(tài)為需要等待套接字對(duì)應(yīng)的管道有要發(fā)送的報(bào)文；根據(jù)每個(gè)套接字的狀態(tài)所作標(biāo)記，如果需要等待套接字對(duì)應(yīng)的管道有要發(fā)送的報(bào)文，則將管道文件描述字設(shè)置在讀狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于設(shè)備適配技術(shù)的設(shè)備智能接入方法，其特征在于，所述設(shè)備數(shù)據(jù)接收步驟的步驟(1)中接收到設(shè)備通信指令后，需要經(jīng)過解析、拆分和重組的過程，操作方法為先通過控制指令的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)獲得該數(shù)據(jù)包的字節(jié)數(shù)，如果接收到的內(nèi)容大于此字節(jié)數(shù)，則先將前面的數(shù)據(jù)內(nèi)容切割成一個(gè)電文，然后再從剩余的部分獲取下一個(gè)數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度信息；如果接收到的內(nèi)容或者剩余的部分不夠一個(gè)數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度，則需要先啟動(dòng)一次接收操作，將新接收到的數(shù)據(jù)拼接到已有的內(nèi)容后面，然后再重復(fù)上述的數(shù)據(jù)包分割操作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于設(shè)備適配技術(shù)的設(shè)備智能接入系統(tǒng)，所述系統(tǒng)設(shè)置于變電站，與供電局和數(shù)據(jù)采集設(shè)備通信，包括設(shè)備管理模塊、插件及規(guī)約管理模塊和通信管理模塊，其中所述設(shè)備管理模塊包括設(shè)備信息模型單元，設(shè)備管理中心單元；所述插件及規(guī)約管理模塊包括設(shè)備插件單元，設(shè)備插件管理單元，設(shè)備規(guī)約庫單元；通信管理模塊包括設(shè)備通訊接口單元，設(shè)備數(shù)據(jù)發(fā)送單元，設(shè)備數(shù)據(jù)接收單元，消息總線單元。該系統(tǒng)擴(kuò)展性和兼容性強(qiáng)，在兼容舊設(shè)備、舊協(xié)議或者在接入新設(shè)備、新協(xié)議時(shí)不需要做大量系統(tǒng)改造工作，節(jié)約了人力成本和工作量。
文檔編號(hào)H04L12/56GK102333031SQ20111026351
公開日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月7日
發(fā)明者周紅衛(wèi), 姚寧, 楊健, 王永 申請(qǐng)人:江蘇潤(rùn)和科技投資有限公司, 江蘇潤(rùn)和軟件股份有限公司