一种基于平衡式通信CPU节点群的分布式远动机系统与设计方法技术方案

一种基于平衡式通信CPU节点群的分布式远动机系统及设计方法，首先设置多CPU节点，确定CPU节点插件模块个数并依次插入背板槽位，其中每个CPU节点插件用以独立完成远动机的其中任意一个应用业务，其次创建以太网与串口通讯的动态前置组，接着分配主、备管理节点并分配数据指纹作为内部识别序号，然后下载配置文件至远动机存储器，之后由CPU节点创建本节点IP地址并写入操作系统，最后远程机程序运行工作，各节点插件运行节点管理程序。本发明专利技术的系统及方法对多态应用业务进行分解，也对单个业务的站内采集通信和远端传输通信进行分解，实现松散耦合的部署方式，冗余运行，以提升远动机的可靠性。机的可靠性。机的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于平衡式通信CPU节点群的分布式远动机系统与设计方法


[0001]本专利技术属于电力系统调度自动化
，涉及一种基于平衡式通信CPU节点群的分布式远动机系统与设计方法。

技术介绍

[0002]远动机设备作为电力系统调度自动化领域的关键设备，其核心作用是为了实现调度主站对变电站的二次设备采集数据的监测，以及控制和调节命令的下发。相对于站内监控系统在就地实现的类似功能，远动机是供远程监控使用，故称远动。随着电力系统自动化技术的发展，变电站从有人值守逐步转变为无人值守，远动机作为远程监测和控制的门户设备，又增加了告警直传和远程浏览两项业务。同时，可以实现与电力系统其他业务主站通信的设备还有故障信息子站，PMU数据集中器，电量计量单元，网络安全监测装置，电能质量监测装置，辅控网关机等。近年随着网络攻击导致电网故障的案例时有发生，电力系统信息安全建设加强，多个设备出站导致可供入侵的危险点增多，技术趋势上要求整合所有出站的远程应用业务到远动机，统一对该设备实施信息安全策略。
[0003]在这种背景下，远动机承担的业务包括远动业务、告警直传业务、图形浏览业务、电量计量业务、电能质量监测业务、保护故障信息子站业务、安全稳定控制信息传输业务、同步相量数据信息传输业务、网络安全信息采集业务、辅控设备信息采集与控制业务。这些业务关注的数据形态各异，业务优先级也有差别，被称为多态业务。这种形式下，以传统的工控机模式进行多态业务的承载，并按照规范要求保留CPU负荷率和内存使用率的裕度，大幅度提升了对硬件资源的要求。而硬件故障将会导致所有业务失去，单个业务进行调试修改时该硬件上其他运行业务也受影响，远动机的运维风险增大了。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提出了一种分布式的远动机硬件设计方法以及配套的多态业务松散耦合部署方法。该方法在硬件上有别于传统的单CPU工控机，设计了多CPU节点组的模式，在软件设计上，为适应分布式硬件结构，对多态应用业务进行分解，也对单个业务的站内采集通信和远端传输通信进行分解，实现松散耦合的部署方式，冗余运行，以提升远动机的可靠性。
[0005]本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种基于平衡式通信CPU节点群的分布式远动机，包括机箱、电源模块、背板模块、多组CPU节点插件；其特征在于：
[0007]所述电源、背板模块及多组CPU节点插件均设置在机箱中；
[0008]每一CPU节点插件用于独立完成远动机的其中任意一个应用业务；
[0009]所述背板模块为具备多个固定插件槽位的背板，多组CPU插件插入背板模块的对应固定插件槽位形成多组CPU节点；
[0010]各个CPU节点通过背板实现应用业务功能；
[0011]所述电源模块为各CPU节点提供所需电能。
[0012]本专利技术进一步包括以下优选方案：
[0013]所述CPU节点插件通过插针结构连接到固定插件槽位，每个槽位有5个插针组合为槽位识别码，槽位识别码按照槽位顺序号自然累加，互不相同；
[0014]各个插件通过C类IP地址在内网进行唯一性识别，C类地址的前三个字节固定，最后一个字节由槽位识别码确定，当CPU插件固定在
[0015]一个固定插件槽位后即实现了内部IP地址的自动锁定。
[0016]所述CPU节点分为主管理节点与备管理节点，当一台远动机中仅部署一个CPU节点时，该节点默认为管理节点；当一台远动机中部署CPU节点超过一个时，选择其中一个运行业务消耗资源最低的CPU节点作为默认主管理节点，选择运行业务消耗资源次低的一个CPU节点作为默认备管理节点；
[0017]当主管理节点故障时，备管理节点接替全部节点的管理工作，并挑选其余存活节点中的一个作为备用节点；只有当主备管理节点均故障时，远动机才停止工作。
[0018]本专利技术还公开了一种基于平衡式通信CPU节点群的分布式远动机设计方法，其特征在于，所述分布式远动机设计方法包括以下步骤：
[0019]步骤1：设置多CPU节点，确定CPU节点插件模块个数并依次插入背板槽位，其中每个CPU节点插件用以独立完成远动机的其中任意一个应用业务；
[0020]步骤2：创建以太网与串口通讯的动态前置组；
[0021]步骤3：分配主、备管理节点；
[0022]步骤4：分配数据指纹作为内部识别序号；
[0023]步骤5:下载配置文件至远动机存储器；
[0024]步骤6：CPU节点创建本节点IP地址并写入操作系统；
[0025]步骤7：各节点插件运行节点管理程序。
[0026]所述步骤1中，针对以太网转发业务时，分配的CPU节点插件个数与分配的IP地址个数相同；
[0027]针对站内以太网通信设备接入业务时，如果单套设备冗余运行，按照该设备可提供的虚拟通信接口的数目分配CPU节点插件；如果两套以上设备冗余运行，分配的CPU节点插件个数与冗余设备的个数相同；
[0028]当以串口方式进行站内数据采集业务或者出站转发业务时，每个CPU节点插件提供一个同名串口，所需CPU节点插件个数与业务可提供的串口个数相同；
[0029]所述插件通过C类IP地址在内网进行唯一性识别，C类地址的前三个字节固定，最后一个字节由槽位识别码确定，当CPU插件固定在一个固定插件槽位后即实现了内部IP地址的自动锁定。
[0030]所述步骤2中，对于每个独立的出站应用业务创建一个动态前置组；对于每类通信协议相同的设备，创建一个动态前置组；
[0031]对于以太网通信的动态前置组，动态前置组所包含的通道数目由虚拟远端通信接口的数目确定；对于串口通信的动态前置组，动态前置组所包含的通道数目由消耗的远动机同名串口数目确定。
[0032]所述步骤3中，如果只使用了一个CPU节点，则该节点默认为主管理节点；如果使用了超过一个CPU节点，则选择一个运行业务消耗资源最低的CPU节点作为默认主管理节点，选择一个运行业务消耗资源次低的CPU节点作为默认备管理节点。
[0033]管理节点在运行应用业务的同时，具备管理多CPU节点组中其他节点的权力；
[0034]备管理节点仅运行应用业务，而不对多CPU节点插件组负责节点管理；
[0035]多节点管理模块在所有CPU节点插件中均部署并运行；
[0036]当主管理节点故障时，备管理节点接替全部节点的管理工作，并挑选其余存活节点中的一个作为备用节点；
[0037]只有当主备管理节点均故障时，远动机才停止工作。
[0038]所述步骤4中的数据指纹，是指一种以64位的整形ID不可逆的方式分配各个数据元素的检索识别符，而不是基于数据在业务通信规约中规定的唯一性识别符；
[0039]利用hash算法快速检索数据指纹，实现业务在多节点迁移时，使用到的数据指纹对数据库的映射关系不变；
[0040]所述数据库为实时数据库，完成各个节点之间的数据共享，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于平衡式通信CPU节点群的分布式远动机，包括机箱、电源模块、背板模块、多组CPU节点插件；其特征在于：所述电源、背板模块及多组CPU节点插件均设置在机箱中；每一CPU节点插件用于独立完成远动机的其中任意一个应用业务；所述背板模块为具备多个固定插件槽位的背板，多组CPU插件插入背板模块的对应固定插件槽位形成多组CPU节点；各个CPU节点通过背板实现通信业务功能；所述电源模块为各CPU节点提供所需电能。2.根据权利要求1所述的基于平衡式通信CPU节点群的分布式远动机，其特征在于：所述CPU节点插件通过插针结构连接到固定插件槽位，每个槽位有5个插针组合为槽位识别码，槽位识别码按照槽位顺序号自然累加，互不相同；各个插件通过C类IP地址在内网进行唯一性识别，C类地址的前三个字节固定，最后一个字节由槽位识别码确定，当CPU插件固定在一个固定插件槽位后即实现了内部IP地址的自动锁定。3.根据权利要求1所述的基于平衡式通信CPU节点群的分布式远动机，其特征在于：所述CPU节点分为主管理节点与备管理节点，当一台远动机中仅部署一个CPU节点时，该节点默认为管理节点；当一台远动机中部署CPU节点超过一个时，选择其中一个运行业务消耗资源最低的CPU节点作为默认主管理节点，选择运行业务消耗资源次低的一个CPU节点作为默认备管理节点；当主管理节点故障时，备管理节点接替全部节点的管理工作，并挑选其余存活节点中的一个作为备用节点；只有当主备管理节点均故障时，远动机才停止工作。4.根据权利要求1
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3所述的一种基于平衡式通信CPU节点群的分布式远动机设计方法，其特征在于，所述分布式远动机设计方法包括以下步骤：步骤1：设置多CPU节点，确定CPU节点插件模块个数并依次插入背板槽位，其中每个CPU节点插件用以独立完成远动机的其中任意一个应用业务；步骤2：创建以太网与串口通讯的动态前置组；步骤3：分配主、备管理节点；步骤4：分配数据指纹作为内部识别序号；步骤5:下载配置文件至远动机存储器；步骤6：CPU节点创建本节点IP地址并写入操作系统；步骤7：各节点插件运行节点管理程序。5.根据权利要求4所述的一种基于平衡式通信CPU节点群的分布式远动机设计方法，其特征在于:所述步骤1中，针对以太网转发业务时，分配的CPU节点插件个数与分配的IP地址个数相同；针对站内以太网通信设备接入业务时，如果单套设备冗余运行，按照该设备可提供的虚拟通信接口的数目分配CPU节点插件；如果两套以上设备冗余运行，分配的CPU节点插件个数与冗余设备的个数相同；
当以串口方式进行站内数据采集业务或者出站转发业务时，每个CPU节...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘刚，张龙，晏先云，吕宏昌，陈秋荣，赵宇明，
申请(专利权)人：北京四方继保自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：