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本文作者：盧懷國工作單位：中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司電化處

數(shù)據(jù)傳輸模型的選擇

為保證數(shù)據(jù)傳輸,模型應(yīng)滿足以下要求。(1)系統(tǒng)有良好的實時性和穩(wěn)定性。(2)多個后臺工作站、服務(wù)器從多臺前置機獲取數(shù)據(jù),二者是多對多的關(guān)系。因此,后臺工作站和前置機之間必須滿足解耦合。(3)為了保證實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?數(shù)據(jù)傳輸模型應(yīng)該提供QoS策略,對數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量進行控制。(4)每臺工作站、服務(wù)器所感興趣的數(shù)據(jù)不同,因此數(shù)據(jù)傳輸模型應(yīng)該提供過濾機制。根據(jù)以上要求,數(shù)據(jù)傳輸模型的選擇應(yīng)是基于數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)(datadistributionservice,以下簡稱DDS)。DDS是OMG專門針對分布式實時系統(tǒng)中數(shù)據(jù)/訂閱模型頒布的一個最新規(guī)范,它純粹以數(shù)據(jù)為中心來進行數(shù)據(jù)分發(fā),并將資源狀況、對資源的期待程圖1電力遠動系統(tǒng)的典型配置度、網(wǎng)絡(luò)狀況等都用QoS參數(shù)來描述,大大增強了通信的實時性和靈活性[4]。

基于DDS的電力遠動系統(tǒng)的實現(xiàn)

基于DDS的電力遠動系統(tǒng)采取分布式體系結(jié)構(gòu),者和訂閱者通過指定通信的QoS來選擇合適的通信方式,通過Topic確立匹配關(guān)系,實現(xiàn)了方和訂閱方之間的異步實時通信[5]。待訂閱關(guān)系建立以后,開始不斷的接收數(shù)據(jù),實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效、可靠傳輸。該體系結(jié)構(gòu)的示意如圖2所示。圖2基于DDS的電力遠動系統(tǒng)示意總體來說,基于DDS的新一代電力遠動系統(tǒng)具備如下特點[5]。(1)實時性訂閱者和者之間的連接是在訂閱時確立的,每個數(shù)據(jù)者節(jié)點都知道將數(shù)據(jù)發(fā)往何處,訂閱者和者之間形成一種P2P的通信連接,因此實際的數(shù)據(jù)傳輸效率是很高的。(2)冗余性和可靠性真正實現(xiàn)了全分布式結(jié)構(gòu),單點失效對系統(tǒng)功能無影響。即使是作為數(shù)據(jù)者的前置機退出后,訂閱者會自動轉(zhuǎn)向備用的者(即備用前置機),建立新的訂閱關(guān)系,重新開始接收數(shù)據(jù)。(3)可擴展型可以隨時增加一個新的數(shù)據(jù)主題,為系統(tǒng)增加新的功能;也可以隨時增加數(shù)據(jù)者,接入新的監(jiān)控對象。(4)動態(tài)性由于訂閱者和者之間是解耦合的,因此可以方便地根據(jù)系統(tǒng)需要隨時添加或刪除節(jié)點,而不影響整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。(5)靈活性者和訂閱者可以通過QoS約束,靈活采用最符合自己要求的傳輸策略,如UDP、TCP和組播等[6]。4新老系統(tǒng)整合的實施方案在進行系統(tǒng)整合時,首先必須以不影響既有遠動系統(tǒng)的正常運行、保證鐵路運營安全為前提。在對既有系統(tǒng)接入時,按照“逐一接入、并列運行、逐步淘汰冶的原則進行,即逐一接入老系統(tǒng),先易后難;接入后老系統(tǒng)并不是馬上退出,而是新老系統(tǒng)并列運行;待新系統(tǒng)運行穩(wěn)定、功能和性能全部取代或超越老系統(tǒng)后,再撤出老的系統(tǒng)[7]。整合后的系統(tǒng)如圖3所示。圖3新老系統(tǒng)整合典型案例該整合方案具有如下特點。(1)節(jié)省硬件投資通過保留既有系統(tǒng)的前置機,可以將既有系統(tǒng)中前置機以及前置機以下的通信設(shè)備統(tǒng)一納入新系統(tǒng),成為新系統(tǒng)的一個獨立的組成部分。另外,通過更換監(jiān)控軟件,既有調(diào)度工作站和服務(wù)器同樣可以成為新系統(tǒng)中專門負責既有線監(jiān)控的獨立調(diào)度平臺。所有的既有硬件資源都能得到合理的利用,大大節(jié)省了系統(tǒng)的總體投資。(2)避免既有系統(tǒng)的重新調(diào)試,縮短整合時間在系統(tǒng)整合過程中,最大的工作量在于將既有系統(tǒng)的被控設(shè)備納入新系統(tǒng)以后,為了保證系統(tǒng)的安全性,需要重新調(diào)試前置機和站端設(shè)備之間的通信,并對被控設(shè)備進行遙控實驗[812]。通過在前置機上創(chuàng)建“者冶程序的方法,完全保留了既有系統(tǒng)中前置機和站端設(shè)備之間的一切硬件、軟件和參數(shù),避免了鐵路正常運營情況下的設(shè)備調(diào)試,縮短整合時間。(3)整合后的系統(tǒng)保持了新系統(tǒng)的架構(gòu)和優(yōu)點通過創(chuàng)建“者冶程序屏蔽了既有系統(tǒng)原來的通信處理軟件,使得這些程序在新系統(tǒng)中只是作為一個“本地數(shù)據(jù)源冶而存在。整合后的系統(tǒng)具備了統(tǒng)一的操作界面,對用戶來說就是一個單一的監(jiān)控平臺,方便了用戶的操作和使用。同時,整合后的系統(tǒng)保持了新系統(tǒng)的整體架構(gòu),依舊是一個結(jié)構(gòu)清晰的基于DDS的分布式監(jiān)控系統(tǒng),從而完整地保留了該系統(tǒng)的所有特點。

通過系統(tǒng)整合,將多套SCADA系統(tǒng)融合成一套性能穩(wěn)定、功能完善的電力遠動調(diào)度平臺,不僅能夠統(tǒng)一操作界面,簡化系統(tǒng)架構(gòu),提高系統(tǒng)的可靠性和易維護性,更能方便調(diào)度員的使用,降低出錯概率,極大的減輕用戶的工作難度和工作壓力。因此,新一代鐵路電力遠動系統(tǒng)必須能夠更好地適應(yīng)鐵路網(wǎng)快速發(fā)展,更快速、可靠地整合既有系統(tǒng),滿足更高要求的鐵路建設(shè)。洛襄鐵路電力遠動系統(tǒng)的建設(shè)和對既有系統(tǒng)的整合,在這方面做了積極有益的探索,具有重要的借鑒和指導意義。