分层式和分布式数据采集与监视控制系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术提供一种分层和分布式数据采集与监视控制系统及控制方法；所述系统包括：信号采集装置，用于采集现场的数据信号；通信装置，与所述信号采集装置连接，并且所述通信装置中设置有用于传输信号的通信机和用于控制所述通信机工作的通信管理机(这二者不应该分开，本质就是一个通信管理机，文中都如此修改)；以及前置机和服务器，其中所述通信装置与所述前置机之间采用浮动IP方式连接，所述服务器和所述前置机之间(是服务器之间采用令牌环，前置机与服务器之间，采用socket通信，文中如此描述全部都应修改)采用令牌环网的方式连接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及自动化行业数据交换通信服务系统，尤其涉及一种可以应用于电力系统中分层式和分布式数据采集与监视控制系统及其控制方法。
技术介绍
SCADA为Supervisory Control And Data Acquisition的简称，SCADA系统中文全称即数据采集与监视控制系统，它是以计算机为基础的DCS与电力自动化监控系统，广泛应用于电力、冶金、石油、化工、燃气、铁路等领域。SCADA系统在电力系统中的应用最为广泛，技术发展也最为成熟；它作为能量管理系统(EMS系统)的一个最主要的子系统，有着信息完整、提高效率、正确掌握系统运行状态、加快决策、能帮助快速诊断出系统故障状态等优势，现已经成为电力调度不可缺少的工具。它对提高电网运行的可靠性、安全性与经济效益，减少调度员，实现电力调度自动化与现代化，提高调度的效率和水平方面有着不可替代的作用。并且SCADA在铁道电气化远动系统上的应用也较早，在保证电气化铁路的安全可靠供电，提高铁路运输的调度管理水平起到了很大的作用，这些都带动了铁道电气化远动系统向更高的目标发展。为了使SCADA系统能够更好地起到数据采集和监视的作用，专利技术人发现相对于传统的SCADA系统已经有多种优化的技术方案。例如，在中国专利申请号为CN200780049285.6的专利申请中，公开了一种分散式控制与数据记录系统，所述系统安装在分散式的能源(DER)中，特别是风力涡轮机组中，和/或在分散式的能源(DER)处，特别是风力涡轮机组处分散地使用，所述系统包括控制所述分散式的能源(DER)，特别是控制涡轮单元(11)的控制单元；存储操作数据和/或操作参数的数据库以及与外部单元通过外部网络交换数据和/或操作
命令的网络通信接口，为了使该系统能更好地与使用者的业务流程结合，并且能够灵活地适应不同的系统，不断变化的客户需求和硬件；因此，可以更好的控制和/或管理控制涡轮单元的控制单元，数据库和通讯单元的SCADA操作系统内核。在另一份中国专利申请号为CN201110295327.2的专利申请中，公开了一种SCADA系统网状关系数据库节点的数据同步组件，它从现有技术基础出发，设计实现新的同步组件，包括跨关系数据库平台同步支持；与SCADA系统平台的低耦合性；支持多个业务节点间的网状结构的数据交互；通过界面组态的友好方式设定数据源、数据终点、发布过滤条件，并细化到记录级。通过简单易用的配置界面表达用户的多样化业务数据复制需求，实现双机、多机间更为灵活的数据同步和发布复制工作，以适应SCADA平台在多个行业里越来越细化的市场和用户需求。专利技术人在实现本专利技术的过程中发现，上述两份专利申请虽然对SCADA进行了优化，但是在目前的实际应用中，SCADA系统中很多通信管理技术方案中存在传输方式固定单一，存在很多通信管理机没有专业数据处理通信协议只是提供转发功能，或者部分通信服务器通信协议，与操作系统牵连关系太深，数据通信功能比较单一；而且纵向或横向冗余固定复杂、难以动态灵活变化。
技术实现思路
为了解决现有技术中SCADA系统存在的冗余固定复杂，难以动态灵活变化的技术问题，本专利技术提供一种能够结合浮动IP技术和令牌环网技术实现实时数据处理容量大、速度快、双重冗余，并且能够多通道转化的分层式和分布式数据采集与监视控制系统及控制方法。为了实现上述目的，本专利技术提供的技术方案包括：一方面，本专利技术提供一种分层式和分布式数据采集与监视控制系统，其特征在于，所述系统包括：信号采集装置，用于采集现场的数据信号；通信装置，与所述信号采集装置连接，并且所述通信装置中设置有用于传输信号的通信机和用于控制所述通信机工作的通信管理机；以及前置机和服务器，其中所述通信装置与所述前置机之间采用浮动IP方式连接，所述服务器和所述前置机之间采用令牌环网的方式连接。进一步地，所述服务器的数量至少设置有两台，所述至少两台服务器中一台作为主控服务器，其他服务器作为备用服务器；所述至少两台服务器还分别设置有数据库模块，并且至少一台服务器中的数据库模块设置一个实时数据库；所述至少一台服务器中的上层应用模块通过所述实时数据库支持多种组态功能软件。进一步地，所述前置机包括底层驱动模块，所述底层驱动模块能够被所述服务器中上层应用模块直接调用。进一步地，所述前置机支持多种电力专业通信协议，所述通信装置中的通信管理机支持多种网络总线驱动协议和电力专业通信协议。进一步地，所述前置机设置有至少两个，并且每个所述前置机与所述通信装置通过统一的第一接口通信，每个所述前置机与所述服务器通过统一的第二接口通信。另一方面，本专利技术还提供一种分层式和分布式数据采集与监视的控制方法，其特征在于，所述方法包括：S1、信号采集装置采集现场的数据信号；S2、通信装置将所述数据信号传输至前置机，并将所述数据信号按照预定的格式进行转换；其中，所述通信装置通过浮动IP的通信方式与所述前置机进行通信；S3、服务器接收所述前置机转换后的信号；其中，所述服务器通过令牌环网的方式与所述前置机连接。进一步地，所述步骤S3中的服务器至少设置有两台，所述至少两台服务器中一台作为主控服务器，其他服务器作为备用服务器；所述至少两台服务器还设置有数据库模块，并且至少一台服务器设置实时数据库；所述至少一台服务
器中的上层应用模块通过所述实时数据库建立支持多种组态功能的软件。进一步地，所述步骤S2中的前置机支持多种网络总线驱动协议和电力专业通信协议；并且所述服务器中的上层驱动模块可以直接调用所述电力专业协议和/或所述网络总线驱动协议。进一步地，所述步骤S2中的通信装置可以以多种通信方式同时工作，也可以一种通信方式工作，并且可以在开机时根据配置文件选择相应的运行方式。进一步地，所述前置机设置有至少两个，并且每个所述前置机与所述通信装置通过统一的第一接口通信，每个所述前置机与所述服务器通过统一的第二接口通信。采用本专利技术提供的上述技术方案，可以至少获得以下有益效果中的一种：1、将数据采集与监视控制系统按照模块化进行分层或者是按照分层的流程进行控制，通信装置与前置机之间采用浮动IP方式连接，服务器和前置机之间采用令牌环网的方式连接，这样通过两种不同的冗余机制，可以很好的实现双重冗余备份；即浮动IP方式，当一个服务器或者前置机故障时，其他的服务器或者前置机自动切换到工作状态，这样可以起到很好的冗余效果；服务器通过令牌环网的方式工作，将其中一台作为主控服务器，其他服务器作为备用服务器。2、服务器和前置机作为主控系统，每个服务器中的数据库模块设置一个实时数据库；并且每个服务器中的上层应用模块通过实时数据库支持多种组态功能软件；这样主控系统中的各个应用模块可以灵活获取所需的数据，快速实现数据交互。3、前置机设置有至少两个，并且每个前置机与所述通信装置通过统一的第一接口通信，每个前置机与所述服务器通过统一的第二接口通信，这样多个通信机组成的通信装置组合在一起作为组件来与前置机连接，并且控制通信机具体通信方式的通信管理机支持多种通信协议，这样相同的装置/器件就作为一个类进行数量不受限制的扩展。4、前置机中的底层驱动模块能够被所述服务器中上层应用模块直接调用，
可以促使整个系统的灵活配置，动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分层式和分布式数据采集与监视控制系统，其特征在于，所述系统包括：信号采集装置，用于采集现场的数据信号；通信装置，与所述信号采集装置连接，并且所述通信装置中设置有用于传输信号的通信机和用于控制所述通信机工作的通信管理机；以及前置机和服务器，其中所述通信装置与所述前置机之间采用浮动IP方式连接，所述服务器和所述前置机之间采用令牌环网的方式连接。

【技术特征摘要】
1.一种分层式和分布式数据采集与监视控制系统，其特征在于，所述系统包括：信号采集装置，用于采集现场的数据信号；通信装置，与所述信号采集装置连接，并且所述通信装置中设置有用于传输信号的通信机和用于控制所述通信机工作的通信管理机；以及前置机和服务器，其中所述通信装置与所述前置机之间采用浮动IP方式连接，所述服务器和所述前置机之间采用令牌环网的方式连接。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述服务器的数量至少设置有两台，所述至少两台服务器中一台作为主控服务器，其他服务器作为备用服务器；所述至少两台服务器还分别设置有数据库模块，并且至少一台服务器中的数据库模块设置实时数据库；所述至少一台服务器中的上层应用模块通过所述实时数据库支持多种组态功能软件。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述前置机包括底层驱动模块，所述底层驱动模块能够被所述服务器中上层应用模块直接调用。4.根据权利要求1或3所述的系统，其特征在于，所前置机支持多种电力专业通信协议，所述通信装置中的通信管理机支持多种网络总线驱动协议和电力专业通信协议。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述前置机设置有至少两个，并且每个所述前置机与所述通信装置通过统一的第一接口通信，每个所述前置机与所述服务器通过统一的第二接口通信。6.一种分层式和分布式数据采集与监视的控...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈明恩，陈栩，李进，张官勇，钱鸿，胡理策，任宝军，方寿贤，
申请(专利权)人：南京大全自动化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32