图1 电力监控系统结构图
系统整体结构均采用客户/ 服务器模式,将实时数据处理工作分配给SCADA 服务器端。而将人机界面部分集中至客户端,实现信息资源的高度共享,提高系统整体性能。此外,这种分布式结构使得系统的配置(硬件与任务) 灵活,系统扩充和升级方便;同时,开放式系统设计可保证系统资源得到充分共享。
控制中心监控系统主要包括冗余SCADA 服务器、冗余数据库服务器、操作员工作站、统计报表工作站、维护工作站、网关等主要节点。其中冗余数据库服务器采用共享磁盘阵列实现数据高度一致共享,采用RA ID5 逻辑磁盘组实现磁盘冗余备份。系统采有冗余100 Mbit 以太网双网体系结构,网络通信协议为TCP/ IP 。正常情况下,两个LAN 网同时工作,传送不同的系统信息。当其中一个网络发生异常或故障时,系统自动将全部需传送的信息切换到另一个网络上。
SCADA 服务器利用隔离的数据采集网,接收被控站通过通信系统专用透明以太网络通道上传的生数据,将其处理成熟数据后,从网络服务器后端的双网提供给全系统其它节点机使用。
位于停车场的供电复示系统,通过通信系统提供的透明以太网通道与控制中心监控系统通信。供电复示系统利用网络服务器作为路由,从采集网经由网络服务器享受后端主网的数据服务。
3 软件设计
控制中心系统软件设计应根据城市轨道交通被控单元分布特性,以及集中控制与分布控制相结合的应用特点来考虑。在此仅列举某些要素。
基于开放式支撑平台,并采用面向对象技术的分组分层分块式,中间层为构件块的软件体系结构(如图2 所示) 。此分层平台体系设计旨在保证平台的中性结构,支持应用层面上多样性的各应用系统。
系统中的所有软件功能,如应用程序、数据处理与通信任务等按功能进程都基于客户/ 服务器结构在网上相对分划,分布于整个网络中。网络中任何一节点都可在线同时访问到系统中的所有功能, 实现完全意义上的功能分布。
跨平台的电力监控自动化一体化解决方案中, 如设计一个可视化及图形用户接口( GU I) 子平台, 一次性GU I 设计及绘图,多平台(各种Unix 、Win2 dows 、Web 浏览器) 调用,可实现可视化效果的一致性、调图实时性及良好的可维护性。
图2 控制中心系统软件层次结构
采用商用数据库和实时数据库相结合的数据库系统,可同时满足对数据的可靠性管理和电力监控系统对数据实时性的要求。商用关系型数据库具备开放的国际标准数据库语言访问接口,方便与外系统的互联和数据共享。客户/ 服务器分布式处理及访问模式,数据源统一,从根本上保证数据的一致性。完善的触发器处理机制,可保证相关数据的一致性、完整性。所设计的实时数据库与描述参数库有完备的映射关系。更改描述库内容时,自动更新实时库,保证一致性。应采用“软总线”应用程序访问接口,支持各种实时应用。系统应支持不同类型的实时数据库或者同一实时数据库的备份,分布在不同的网络节点上。分布式实时数据库应设定主值数据库(参考库) 、数据库的备份(用于冗余服务器) 和镜像(用于客户端) 。同一数据库的不同镜像的数据要保证一致性。一幅画面上的动态数据可取自不同数据库节点。
网络上任何节点对服务器的写访问,均由分布式数据库透明访问机制导向主备双服务器。对服务器的读访问,均由分布式数据库透明访问机制导向主服务器。简言之,全网均使用主服务器处理的结果为唯一数据源;备份服务器的数据库仅供热备用,不提供使用。镜像库结点不处理,完全依照主服务器的实时库进行可靠同步。
提供针对高实时性应用及突发性数据需专门开发瞬时同步大批量存储技术,使得本来适用于信息事务处理的商用数据库能够高速而有效地存取实时系统的数据。