[發明專利]一種多專業、大容量實時數據采集方法

無效

• 申請號: 201210283371.6
• 申請日: 2012-08-10
• 公開（公告）號: CN102833095A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 姜彬;李華;施志良;湛峰;楊驥;顧全;李九虎
• 申請（專利權）人: 南京南瑞繼保電氣有限公司;南京南瑞繼保工程技術有限公司
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04L29/08
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明應用于大型工業高耗能企業能源管控系統，也可以應用于企業信息管理系統，為一種跨專業、大容量實時數據采集方法。

背景技術

能源管控系統，即Energy?Management?System（簡稱EMS），是企業信息化系統的一個重要組成部分，它的主要功能是實現能源系統分散的數據采集和控制、集中的管理調度和能源供需平衡，以及實現所需能源預測，為在生產全過程中實現較好的節能、降耗和環保的目標創造條件，即對生產能源數據進行采集、加工、分析、處理，以實現對能源設備、能源實績、能源計劃、能源平衡、能源預測等全方位的監控和管理功能，達到企業節能增效的目的。十二五規劃中，在“制造業發展重點方向”上，著重提出“重點推廣能源管控系統技術和高溫高壓干熄焦、余熱綜合利用、燒結煙氣脫硫等節能減排技術”，希望通過能源管控系統的實施，推進企業系統性綜合節能減排技術，充分利用二次能源，減少污染物的排放，提高企業經濟效益，實現企業精細化管理。

能源管控系統涉及的子系統比較多，包括電力遠動機、DCS系統、PLC系統等，由于各個子系統分布在全廠各處，且數據采集點比較多，因此能源中心需要與各個子系統建立數據通信。目前普遍的通訊方法有三種形式：（1）由能源中心的IO服務器同時與子系統建立通訊鏈路，這種方法需要IO服務器上具有子系統的數據驅動；（2）不少DCS系統提供了OPC接口，通過OPC服務器對下集中采集子系統數據，并轉發給能源中心IO服務器；（3）在子站位置部署采集網關設備，對下采集子系統數據，對上統一轉發給能源中心IO服務器，這種方式與第（2）種方式的區別是采用了硬件網關設備，對上轉發不一定采用OPC方式，支持常用的通信協議，如DNP、Modbus等。為達到高冗余度和高可靠性，在IO服務器側，需要處理多個IO服務器對下的通訊方式。現有的資料顯示，雖然現在有考慮到冗余性的數據通信方法，但是還是存在一定的缺陷，原因如下：

第一、IO服務器雖然采用冗余配置，但是在單個IO服務器上運行的任務并沒有根據集群中各服務器負載狀況合理調度，沒有實現負載均衡，從而導致在數據量大的時候，服務器負載比較重；

第二、對于一個子系統的通訊，為保證可靠性，往往在所有IO服務器都建立通訊鏈路，這樣一方面消耗了服務器端的資源，另外一方面也增加了子系統通訊的負擔。而沒有根據IO服務器的狀態統一調度，由一個IO服務器與子系統通信，如果發生故障，通信自動切換到另外一臺服務器上，實現通道按口值班；

第三、通訊協議插件更新不方便，需要停止所有在運行通道，無法實現在線更新，這對于能源管控系統影響很大。

基于以上分析，目前需要一種效果較好的數據采集方法，本案由此產生。

本發明涉及的名詞定義如下：

節點：與IO服務器同一概念，指集群中的一員。

通道：表示一條數據通訊鏈路。包括網絡鏈路層、應用層數據交互和處理。

發明內容

本發明的目的，在于提供一種多專業、大容量實時數據采集方法，其可提高通訊的冗余度和可靠性，并通過多個流水線并行模式，大大提高數據交互的吞吐能力。

為了達成上述目的，本發明的解決方案是：

一種多專業、大容量實時數據采集方法，將大型SCADA系統的數據采集子系統功能部署在N臺IO服務器上，N為大于1的自然數，采用1主(N-1)熱備冗余模式，組成數據采集服務器集群，綜合考慮各個數據采集任務的約束條件和服務器狀態，動態調整任務在各服務器上運行的優先級，將其分配到優先級最高的服務器上并行運行；通訊協議采用軟插件形式實例化成“車間流水線”上的“工人”，各條“流水線”采用多線程和多進程相結合方式并行，提高數據的吞吐能力和通訊可靠性。

上述數據采集服務器集群的工作方式是：數據采集應用在集群中各IO服務器上同時部署，一臺IO服務器值班，其余的IO服務器備用；IO服務器之間通過網絡心跳報文來實時監測彼此的狀態，網絡心跳報文正常采用UPD方式發送，在出現異常時，采用TCP方式發送；每臺IO服務器上都有一個系統信息庫，實時保存集群中個節點的狀態和參數；一臺IO服務器故障時，在其上面運行的所有任務都會被自動分配到其它服務器上。

根據以下調度策略分配IO服務器的數據采集任務；根據數據采集任務在IO服務器上的初始優先級，結合該任務在該IO服務器上中斷的次數和時間，以及當前的運行狀態，自動調節任務在該IO服務器上的優先級，并根據優先級決定任務部署在哪個IO服務器。