一种基于嵌入式操作的管理系统及装置制造方法及图纸

一种基于嵌入式操作的管理系统，它包含有数据处理模块、通信模块，其特征在于：（１）在数据处理模块中添加有共享实时数据库，历史数据记录，网络状态显示，前置端数据显示和系统监控模块；（２）在通信模块中添加有现场通讯处理模块，调度端通讯模块、转发上级管理信息系统（简称ＭＩＳ）模块和通讯解约模块；（３）另加有系统热备份模块。相应地还有一种实施上述基于嵌入式操作的管理系统的装置，该装置运行时包括如下四个环节：（１）与现场进行数据通讯；（２）和上级进行关键数据交换；（３）前置机运行和与调度端通讯；（４）校正系统时钟。本发明专利技术的系统和装置具有如下优点：（１）提高了系统的实时性和管理的效率；（２）保证了前置端系统的稳定性；（３）保证了硬件的安全性和（４）降低了设备成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于工业自动控制系统及装置的
即涉及到调度或监控人员使用的数据采集与监控系统及装置，特别适合于在供电、配电调度、工业过程控制的领域中推广应用。
技术介绍
在现代电网系统和工业控制系统中，调度与监控人员通过数据自动采集与监控系统和装置可以在调度室里远距离及时准确掌握现场的实时运行情况，即数字化运行参数，必要时可以通过具体操作实现控制功能，以确保各系统高效、安全的运行。当前，集控变电站，电厂和其它工业企业虽然多数采用了数据采集与监控系统，但随着通讯和数据网的发展，自动化程度不断提高，传统的控制系统已经在稳定性，实时性和通用性方面渐显落后。以电力系统的集控变电站为例进行分析，可以看出现有系统存在的问题主要表现在(1)、当前应用的电力系统的数据采集与监控系统，如果需要处理的数据量很大(如发生故障瞬间)时，由于调度服务器处理能力有限，极易造成系统调度端瘫痪，从而使系统无法正常运行；(2)、当系统的服务端和前置端的信息通道失效时，许多老系统不能保证有效的运行，由于系统的数据存储，备份功能较差，前置机上传输的实时数据将会大量丢失；(3)、现有系统对故障的处理速度虽能达到使用行业的要求，但随着行业服务质量要求的不断提高，已经表现出在预警，故障响应，数字图形显示方面存在实效性差的问题；(4)、现有系统对数据采集装置及与通讯设备连接是“绑定的”，当现场环境改变或外部设备需要更新时，就必须调整接口设备并修改控制系统的源程序，从而导致系统维护相对困难。
技术实现思路
本专利技术从分析目前电力系统应用数据采集与监控系统所存在的问题入手，考虑到其它工业部门在数据自动采集和监控作业的需要，开发一种具有通用性的基于嵌入式操作的数据管理系统及装置。本专利技术以QNX(即一种基于Linux的嵌入式系统)为支撑平台，采用基于组件式对象模型(简称COM)的编程思想即面向对象的方式，并采用可移植性强，面向对象编程(简称OOP)语言C++为开发工具，开发了一套面向对象的数据管理软件。Linux是一种开放源代码的类Unix的多任务、多用户的操作系统，它可以运行在包括PC机在内的大量的硬件平台上，凭着优秀的性能和与生俱来的开放性，Linux在集群中得到了广泛的应用，而且由于Linux及针对其开发的大量软件可以免费获得，因此基于Linux的集群系统其成本也较低。本专利技术所提出的一种基于嵌入式操作的管理系统，它包含有数据处理模块，通信模块，其特征在于(1)在数据处理模块中添加有共享实时数据库，历史数据记录，网络状态显示，前置端数据显示和系统监控模块；(2)在通信模块中添加有现场通讯处理模块，调度端通讯模块、转发上级管理信息系统(简称MIS)模块和通讯解约模块；(3)另加有系统热备份模块。本专利技术的软件系统把整个应用程序分成上述多个子模块，使每个模块保持一定的功能独立性，在协同工作时，通过相互之间的接口完成特定的任务。当系统的外部软件环境和硬件设备发生变化时，并不需要对所有的组件进行修改，重新加以组合便可得到新的升级版本。本专利技术的软件系统的设计思想是围绕共享内存实时数据库展开的，各子系统按其所应完成的功能分别模块化，使各子系统之间的耦合度得到降低，即便是某一模块的运行发生问题，也不会影响到其它模块的运行，因为此时可以随时停止或启动某个模块的运行。本专利技术中所说的与现场通讯处理模块的工作流程如下(1)接收远程单元的数据信息；(2)判断通信协议类型，依次为SC1801，CDT，C01；(3)根据不同的协议类型解析规约；(4)分离信息；(5)导入实时数据库；(6)实时数据本地处理，打包成通讯帧；(7)将数据发送到调度处理设备；(8)结束。本专利技术中所说的调度端通信模块其工作流程如下(1)接收调度端数据；(2)判断接收数据是否变化；(3)否，进入处理等待，再重新进行判断；(4)是，进入打包成通信帧； (5)建立TCP/IP进行数据传输；(6)判断是否进入下调命令；(7)否，进入等待，再重新进行判断，同时将数据送往实施数据库准备本地操作；(8)是，下调命令传到现场设备；(9)结束。调度端通信模块和前置端模块之间通过双网连接在一起，采用点对点的TCP/IP通信方式，两者关系相等，互为服务的请求者和数据的提供者。本专利技术中所说的转发上级MIS模块，其工作流程如下(1)开始；(2)网络通信检测；(3)确认状态是否阻塞，否，进入等待并返回网络通信检测程序；(4)是则等待时间设置；(5)通信阻塞是否解除，是则返回网络通信检测；(6)否则备用处理器启动运行；(7)检测主处理器是否恢复运行，否，进入等待状态，直到处理器恢复运行；(8)是，备用处理器退出运行恢复原状态；(9)处理结束。本专利技术中所说的系统热备份模块其工作流程如下(1)开始；(2)网络通信检测；(3)确认状态是否阻塞，否，进入等待并返回网络通信检测程序；(4)是则等待时间设置；(5)通信阻塞是否解除，是则返回网络通信检测；(6)否则备用处理器启动运行；(7)检测主处理器是否恢复运行，否，进入等待状态，直到处理器恢复运行；(8)是，备用处理器退出运行恢复原状态；(9)处理结束。本专利技术中所说的共享实时数据库是整个系统的核心。它由所有应用所需要的共享数据组成，由于本专利技术的基于Linux的嵌入式系统支持共享内存，即可以在内存中开辟出一块空间，所以多个进程可以同时访问此共享内存区域。本专利技术中所说的历史数据记录，是为保证在其它计算机或网络全部瘫痪时还能继续工作，即为用户提供有效的实时数据和历史数据而设置的。但为保证其他进程所需的CPU时间，可将此进程的优先级调为最低。本专利技术可根据数据不同特性和用户的要求记录历史数据。本专利技术中所说的网络状态显示是考虑到当一台机器到另一台机器的网络不通时，会严重影响到数据流通，故单独建立了一个网络状态测试进程，在前置端不断地测试当前网络的通断状态，为网络通信进程服务。本专利技术中所说的前端数据显示，以图形化界面的形式显示系统的运行状态和参数，以便于调度人员操纵，同时将原始数据显示出来，以便于对系统运行进行微调和精调。本专利技术中所说的GPS通讯处理模块是以中断方式接受GPS循环发送的时间信号，并对本机进行校时，保证整个系统工作同步。本专利技术还设置有系统监控模块，通过信号灯的方式不断查询系统中受控进程的工作状态。如果某进程因出现故障或错误而退出，监控模块发现这些情况，在处理发生故障或错误的进程后重新启动系统。本专利技术还提出了一种实施上述系统功能基于嵌入式操作的硬件装置。它包括有连接到上级调度自动化系统的至少一个电话线接口；至少一台多路串口设备和多串口读取卡；至少一台现场数据采集装置；至少一套调制解调器和调制解调器池；至少一套TCP/IP双网和至少一条电话专线和GPS时钟。其特征在于在前置机、现场数据采集装置中安装有由数据处理模块、通讯模块和系统热备份模块组成的全套软件。本专利技术的装置中所说的电话专线接口是电缆接口或者是光缆接口。本专利技术的装置其主体结构部分包括远程前端数据采集，进行信号转换的调制解调器池，多串口卡，实现双网连接即分别连接到两台100M交换机上的100M网卡，GPS时钟接收串口和连接到上级调度自动化系统的调制解调器。本专利技术的装置其运行时包括如下四个环节，即(1)与现场进行数据通讯环节；(2)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于嵌入式操作的管理系统，包含有数据处理模块、通讯模块，其特征在于：（１）在数据处理模块中添加有共享实时数据库、历史数据记录、网络状态显示、前置端数据显示和系统监控模块；（２）在通讯模块中添加有与现场通讯模块、与调度端通讯模块、转发上级ＭＩＳ模块和通讯解约模块；（３）另加有系统热备份模块。

【技术特征摘要】
1.一种基于嵌入式操作的管理系统，包含有数据处理模块、通讯模块，其特征在于(1)在数据处理模块中添加有共享实时数据库、历史数据记录、网络状态显示、前置端数据显示和系统监控模块；(2)在通讯模块中添加有与现场通讯模块、与调度端通讯模块、转发上级MIS模块和通讯解约模块；(3)另加有系统热备份模块。2.按权利要求1所述的基于嵌入式操作的管理系统，其特征在于所说的与现场通讯模块，其工作流程如下(1)接收远程单元的数据信息；(2)判断通信协议类型，依次为SC1801，CDT，C01；(3)根据不同的协议类型解析规约；(4)分离信息；(5)导入实时数据库；(6)实时数据本地处理，打包成通讯帧；(7)将数据发送到调度处理设备；(8)结束。3.按权利要求1所述的基于嵌入式操作的管理系统，其特征在于所说的与调度端通讯模块，其工作流程如下(1)接收调度端数据；(2)判断接收数据是否变化；(3)否，进入处理等待，再重新进行判断；(4)是，进入打包成通信帧；(5)建立TCP/IP进行数据传输；(6)判断是否进入下调命令；(7)否，进入等待，再重新进行判断，同时将数据送往实施...

【专利技术属性】
技术研发人员：张化光，杨东升，孙秋野，宋武琪，于锡纯，宋崇辉，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]