【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于监控仪，具体为一种铁路牵引变电所非侵入式智能协议监控仪。
技术介绍
1、铁路牵引供电远动系统是铁路供电设备调度的主要调度系统，在供电设备维护和生产中起着重要的作用，为铁路运输安全生产提供有效的保证，铁路牵引供电远动系统由三部分组成，牵引变电所内的通信网络、远动通信主干网络、调度网络，牵引变电所内通信网络主要为通信管理机组成，负责数据的收集、指令的执行，并上传到远动通信主干网；远动通信主干网为三层交换机、前置机组成，负责数据的传输、网络主备切换；调度网路由各个局级、段级、车间的工作站集群组成，负责数据的监控。
2、以上的网络存在以下问题：依赖断电重启手段：目前，面对电力远动系统中通信管理机远动通道无法连接的问题，现有业主主要采取断电、上电重启的手段来清除故障；现场处理为主：故障发生后，车间人员需要赶到现场，而处理手段主要依赖于人工干预，这可能导致故障排除时间较长，影响了系统的可靠性和稳定性；通信故障处理效率低：整个故障处理过程耗时较长，由于人工赶到现场的需求，通信故障的排除和恢复时间延长，增加了系统不可用的风险；远动通道异常缺乏实时监控：现有系统缺乏对远动通道的实时监视，使得异常状况无法及时发现，仅能通过事后人工干预进行处理；人力物力浪费：为了给通信管理机断送电，工作人员需要从车间驱车数十上百里赶到现场，这导致了人力物力的浪费；因此需要针对这些问题进行改进。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种铁路牵引变电所非侵入式智能协议监控仪，以解决上述背景技
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种铁路牵引变电所非侵入式智能协议监控仪，所述监控仪采用集中式/分布式的智能硬件控制，由4路以太网口传输接口、4路智能控制接口、2路调试口、液晶显示器，2路以太网口负责远动数据的流入、2路以太网口负责远动数据的流出、4路智能控制接口负责电源接口的控制组成；
3、所述监控仪采用上、下行客户端服务器非侵入异步代理模式，包括上下行对称型策略的socket连接池管理、上下行连接线程管理，共享型策略的数据收发标志线程管理、数据收发线程管理、数据缓存池管理和和协议业务非侵入处理；
4、所述数据缓冲池、上/下行socket连接线程池、数据收发标志线程管理、数据收发线程均采用适用于多种场景、便于拓展，采用连续的存储空间，提高利用率，性能高效的双端先入先出循环队列；
5、所述监控仪采用非浸入设计：对上行调度的所有数据通道均是服务器，调度通过iec104的协议连接到智能协议监控仪，智能协议监控仪被动接收连接，并创建通道，对下行的通信管理机均为客户端，智能协议监控仪主动与下行的通信管理机握手，创建连接，并将数据的应用层，包括报文结构、功能码和信息对象地址等，用于牵引变电所的电力自动化系统中的监控与控制功能，通过其非平衡的实时数据传输交互方式传输到下行通信管理机；
6、所述监控仪还采用异常联动控制：通过实时监听iec104的交互数据，准确的判定每个数据帧的应答时间，并通过3个参数t0，t1，t2，t3的超时故障情况，实现对对应的硬遥控的控制，使下行的通信管理机在一定的时间内，电源处于断开的状态，并在达到一定的时间后，电源重新吸合，以达到设备的硬重启效果，其中t0为tcp多次握手链接的时间超时设定，t1为i帧响应的时间超时设定，t2为s帧响应的时间超时设定，t3为应用层测试帧响应的时间超时设定，采用了链路层、应用层多层的超时故障管理机制。
7、作为本专利技术的一种优选技术方案，所述上行socket连接线程池由上行客户端对上行端口发起握手，并创建socket连接，socket连接将存在上行socket连接线程池。
8、作为本专利技术的一种优选技术方案，所述数据收发标志线程管理：调用上/下行socket连接池里每一条线程的连接的标志信息以及连接的状态(创建、连接、退出)，对每一个连接进行管理分配空间、并通过压缩的方式存储每一个连接的状态，并将每一个连接处理成两位标志位的状态字形式进行管理。
9、作为本专利技术的一种优选技术方案，所述协议业务非侵入处理：分析上行发送的数据帧类型(eic104/modbustcp),解密与之相映射的下行出口，将数据原封不动发送到关联的下行出口；处理液晶显示的web端口，并对抽取的链路状态、应用层状态等状态呈现；处理调试console维护口modbussever数据；处理异常联动硬重启的通信管理机逻辑。
10、作为本专利技术的一种优选技术方案，所述双端先入先出循环队列的结构：具有两个对头和两个队尾，一个从循环队列的头部开始索引，一个从尾部开始索引，同时队列容量扩展的条件动态扩展，实际连接数的1.5倍进行设计：数据缓冲池、数据收发标志线程管理的数据队列、数据收发线程使用的数据队列均根据上下的连接总数进行动态扩容、上/下行socket连接线程池分别根据上行连接数和下行连接数进行动态的扩容。
11、作为本专利技术的一种优选技术方案，所述双端先入先出循环队列的入列操作：当单个队列头指针操作写入时，从队列头和队列尾进行同一个方向(顺时针或者逆时针)写入数据，若队列头指针与队列尾指针在同一个位置时，则边界满溢处理，并从循环队列头开始循环写入；当两个队列头指针同时写入时，队列头指针则先写入只读锁，再写入数据，只要其中一个队列头指针写入时判断到有只读锁，则对应用层进行反馈。
12、作为本专利技术的一种优选技术方案，所述双端先入先出循环队列的出列操作：当单个队列头指针操作出数据时，从队列头和队列尾进行数据出列，队列头指针向写入的方向相反的方向出数据，与队列尾指针在同一个位置时，则边界空数据处理，并提示出列数据已越界；当两个队列头指针同时进行数据出列时，每次出数据到队列尾指针时，都通知边界空数据处理。
13、作为本专利技术的一种优选技术方案，所述iec104是一个广泛应用于电力、城市轨道交通等行业的国际标准。
14、作为本专利技术的一种优选技术方案，所述异常联动控制在通信管理机异常时，实现了远程重启。
15、本专利技术的有益效果如下：
16、本专利技术旨在实现铁路远动调度和子站通信管理机的全面管理，包括实时监视、异常判定以及异常自动重启远动通道功能，具有如下优点：实现一对多的主备前置机的通信质量判断(通断状态、链路状态、iec104数据质量(延迟、丢包率))；非侵入式的代理形式，在不影响既有的通信网络情况下，实现对调度和通信管理的之间的tcp层、ip成、应用层的管理；智能联动：在通信管理机异常时，远程重启通信管理机。
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1.一种铁路牵引变电所非侵入式智能协议监控仪，其特征在于：所述监控仪采用集中式/分布式的智能硬件控制，由4路以太网口传输接口、4路智能控制接口、2路调试口、液晶显示器，2路以太网口负责远动数据的流入、2路以太网口负责远动数据的流出、4路智能控制接口负责电源接口的控制组成；
2.根据权利要求1所述的一种铁路牵引变电所非侵入式智能协议监控仪，其特征在于：所述上行socket连接线程池由上行客户端对上行端口发起握手，并创建socket连接，socket连接将存在上行socket连接线程池。
3.根据权利要求1所述的一种铁路牵引变电所非侵入式智能协议监控仪，其特征在于：所述数据收发标志线程管理：调用上/下行socket连接池里每一条线程的连接的标志信息以及连接的状态(创建、连接、退出)，对每一个连接进行管理分配空间、并通过压缩的方式存储每一个连接的状态，并将每一个连接处理成两位标志位的状态字形式进行管理。
4.根据权利要求1所述的一种铁路牵引变电所非侵入式智能协议监控仪，其特征在于：所述协议业务非侵入处理：分析上行发送的数据帧类型(EIC104/MOD
5.根据权利要求1所述的一种铁路牵引变电所非侵入式智能协议监控仪，其特征在于：所述双端先入先出循环队列的结构：具有两个对头和两个队尾，一个从循环队列的头部开始索引，一个从尾部开始索引，同时队列容量扩展的条件动态扩展，实际连接数的1.5倍进行设计：数据缓冲池、数据收发标志线程管理的数据队列、数据收发线程使用的数据队列均根据上下的连接总数进行动态扩容、上/下行socket连接线程池分别根据上行连接数和下行连接数进行动态的扩容。
6.根据权利要求1所述的一种铁路牵引变电所非侵入式智能协议监控仪，其特征在于：所述双端先入先出循环队列的入列操作：当单个队列头指针操作写入时，从队列头和队列尾进行同一个方向(顺时针或者逆时针)写入数据，若队列头指针与队列尾指针在同一个位置时，则边界满溢处理，并从循环队列头开始循环写入；当两个队列头指针同时写入时，队列头指针则先写入只读锁，再写入数据，只要其中一个队列头指针写入时判断到有只读锁，则对应用层进行反馈。
7.根据权利要求1所述的一种铁路牵引变电所非侵入式智能协议监控仪，其特征在于：所述双端先入先出循环队列的出列操作：当单个队列头指针操作出数据时，从队列头和队列尾进行数据出列，队列头指针向写入的方向相反的方向出数据，与队列尾指针在同一个位置时，则边界空数据处理，并提示出列数据已越界；当两个队列头指针同时进行数据出列时，每次出数据到队列尾指针时，都通知边界空数据处理。
8.根据权利要求1所述的一种铁路牵引变电所非侵入式智能协议监控仪，其特征在于：所述IEC104是一个广泛应用于电力、城市轨道交通等行业的国际标准。
9.根据权利要求1所述的一种铁路牵引变电所非侵入式智能协议监控仪，其特征在于：所述异常联动控制在通信管理机异常时，实现了远程重启。
...【技术特征摘要】
1.一种铁路牵引变电所非侵入式智能协议监控仪，其特征在于：所述监控仪采用集中式/分布式的智能硬件控制，由4路以太网口传输接口、4路智能控制接口、2路调试口、液晶显示器，2路以太网口负责远动数据的流入、2路以太网口负责远动数据的流出、4路智能控制接口负责电源接口的控制组成；
2.根据权利要求1所述的一种铁路牵引变电所非侵入式智能协议监控仪，其特征在于：所述上行socket连接线程池由上行客户端对上行端口发起握手，并创建socket连接，socket连接将存在上行socket连接线程池。
3.根据权利要求1所述的一种铁路牵引变电所非侵入式智能协议监控仪，其特征在于：所述数据收发标志线程管理：调用上/下行socket连接池里每一条线程的连接的标志信息以及连接的状态(创建、连接、退出)，对每一个连接进行管理分配空间、并通过压缩的方式存储每一个连接的状态，并将每一个连接处理成两位标志位的状态字形式进行管理。
4.根据权利要求1所述的一种铁路牵引变电所非侵入式智能协议监控仪，其特征在于：所述协议业务非侵入处理：分析上行发送的数据帧类型(eic104/modbustcp),解密与之相映射的下行出口，将数据原封不动发送到关联的下行出口；处理液晶显示的web端口，并对抽取的链路状态、应用层状态等状态呈现；处理调试console维护口modbussever数据；处理异常联动硬重启的通信管理机逻辑。
5.根据权利要求1所述的一种铁路牵引变电所非侵入式智能协议监控仪，其特征在于：所述双端先入先出循环队列的结构：具有两个对头和两个队尾，一个从循环队列...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢双欢，闫亮亮，殷茵，马鹏飞，李佳臻，
申请(专利权)人：北京太格时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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