通信管理軟件產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)探討

顧紀(jì)銘，谷曉南，韋 東

（南京鈦能電氣有限公司，江蘇南京 211800）

0 引言

電站自動化系統(tǒng)近10年來得到了很快的發(fā)展，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，一些新技術(shù)被廣泛地應(yīng)用于電力系統(tǒng)自動化，給自動化產(chǎn)品的開發(fā)和維護(hù)帶來一些新的思路。

本文就面向?qū)ο蟮耐ㄐ殴芾頇C(jī)軟件產(chǎn)品開發(fā)的新思路作些探討。

1 系統(tǒng)分析

通信管理機(jī)作為變電站自動化系統(tǒng)中不可或缺的組成部分，承擔(dān)了變電站內(nèi)通信連接、協(xié)議解析、接口轉(zhuǎn)換的工作，它將變電站內(nèi)各智能設(shè)備連接進(jìn)來，處理后將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給后臺監(jiān)控系統(tǒng)和遠(yuǎn)方調(diào)度。采用嵌入式技術(shù)的通信管理機(jī)，由于采用無硬盤、無風(fēng)扇的設(shè)計(jì)理念，極大地提高了系統(tǒng)的可靠性。

一般分層分布式變電站自動化系統(tǒng)由就地層和系統(tǒng)層組成，就地層由分布式的保護(hù)控制單元、各種智能設(shè)備及現(xiàn)場總線構(gòu)成現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)層由通信管理機(jī)、工業(yè)計(jì)算機(jī)或商用計(jì)算機(jī)及以太網(wǎng)構(gòu)成上位機(jī)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（見圖1）。

圖1 上位機(jī)系統(tǒng)

作為系統(tǒng)層的通信管理機(jī)承擔(dān)了大量的通信功能，目前我國的現(xiàn)狀是智能設(shè)備廠家眾多，通信方式、通信規(guī)約千差萬別，通信協(xié)議沒有規(guī)范或沒有按照規(guī)范實(shí)施，牽涉到的通信問題也較多，這就造成了在現(xiàn)場監(jiān)控廠家的很大一部分精力放在了與智能設(shè)備的互聯(lián)互通上。通信管理機(jī)為滿足現(xiàn)場需要程序不斷升級，升級過程中程序可能在不經(jīng)意中引入BUG，造成程序的不穩(wěn)定。同時(shí)程序越來越龐大，裝載程序需要更多時(shí)間，對通信管理機(jī)的處理速度和內(nèi)存需求提出了更高的要求。另外，程序不斷變更也對版本維護(hù)造成了很大的困擾。

這時(shí)，在采用WINCE平臺開發(fā)的在通信管理機(jī)軟件中引入MicrosoftWindows2000系統(tǒng)平臺的核心基礎(chǔ)：COM（Component Object Model）和 DCOM（Distributed Component Object Model）技術(shù)的應(yīng)用就顯現(xiàn)其優(yōu)勢來。使用COM和DCOM技術(shù)，可以針對每種應(yīng)用設(shè)計(jì)出對象組件，這些組件可以通過公用的一組標(biāo)準(zhǔn)的庫（可以稱之為軟總線）負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫之間的交互，實(shí)現(xiàn)讀寫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，即：通信對象組件有數(shù)據(jù)請求時(shí)，通過軟總線向數(shù)據(jù)庫服務(wù)器組件發(fā)出數(shù)據(jù)請求，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器組件根據(jù)相應(yīng)的請求進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的存取操作。對象組件包含所描述對象的屬性組和方法庫，供使用者調(diào)用，每個(gè)規(guī)約都是一個(gè)通信的對象組件。

對通信管理機(jī)系統(tǒng)來說，使用軟總線和組件有如下優(yōu)點(diǎn)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 通信管理機(jī)系統(tǒng)

（1）軟總線和對象組件可以使各模塊透明訪問數(shù)據(jù)庫，屏蔽被訪問對象和訪問方法的復(fù)雜性。

（2）軟總線和通信對象組件完成系統(tǒng)對象間的信息傳遞，各對象組件獨(dú)立，各組件的維護(hù)僅須維護(hù)組件本身，而軟總線的升級僅需更改相應(yīng)的API服務(wù)程序庫。

（3）通信管理機(jī)的主程序維持穩(wěn)定，不需要頻繁改動，減少了改動過程中錯誤代碼的引入，有利于現(xiàn)場程序的穩(wěn)定和現(xiàn)場安全。

（4）通信管理機(jī)核心程序變小，降低了系統(tǒng)對管理機(jī)處理速度和內(nèi)存的需求。

（5）開發(fā)任務(wù)易于分解，通信管理機(jī)版本管理維護(hù)更加簡單，便于更多的人開展工作。

（6）軟件復(fù)用性增強(qiáng)，大量經(jīng)過現(xiàn)場驗(yàn)證的代碼可以直接應(yīng)用于新的系統(tǒng)中或在其他項(xiàng)目中使用。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器組件

數(shù)據(jù)庫服務(wù)器組件（存在于軟總線的服務(wù)器端）：因?yàn)樯逃脭?shù)據(jù)庫一般不能滿足實(shí)時(shí)性的要求，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫大多采用自主開發(fā)的方式，因此設(shè)計(jì)該組件以屏蔽系統(tǒng)應(yīng)用程序?qū)Σ煌瑪?shù)據(jù)庫的訪問。

（1）存儲在主存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù)能快速存取，根據(jù)實(shí)時(shí)響應(yīng)的要求，安排數(shù)據(jù)的存取地點(diǎn)。

（2）保證數(shù)據(jù)的邏輯和物理獨(dú)立性，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的任何改變不影響應(yīng)用程序，應(yīng)用程序的任何修改也不影響數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

（3）滿足各種應(yīng)用對數(shù)據(jù)存取的要求，雙機(jī)或多機(jī)應(yīng)用時(shí)保證各機(jī)的數(shù)據(jù)庫具備完整性和一致性。

（4）數(shù)據(jù)將按內(nèi)部特定名稱標(biāo)示訪問，與數(shù)據(jù)駐存地?zé)o關(guān)。

（5）數(shù)據(jù)庫規(guī)模的擴(kuò)大，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的修改，只需修改相應(yīng)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器組件控制數(shù)據(jù)庫訪問庫部分，不影響應(yīng)用訪問數(shù)據(jù)庫服務(wù)器組件。

（6）提供用戶數(shù)據(jù)庫維護(hù)工具，使用戶能在線監(jiān)視數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)當(dāng)前狀態(tài)。

2.2 故障診斷組件

故障診斷組件可以分布到各個(gè)不同的對象組件，完成對對象和組件本身的故障診斷。

（1）在線診斷在操作系統(tǒng)控制下，隨實(shí)時(shí)任務(wù)連續(xù)進(jìn)行，診斷過程不影響實(shí)時(shí)系統(tǒng)的運(yùn)行。

（2）在線診斷能指明故障點(diǎn)和故障類型，作為一個(gè)結(jié)果產(chǎn)生報(bào)警，并根據(jù)需要調(diào)動看門狗程序進(jìn)行處理。

（3）通過系統(tǒng)能很容易地測試數(shù)據(jù)請求功能和控制功能，通過傳輸和接收各類試驗(yàn)數(shù)據(jù)找到故障點(diǎn)顯示并紀(jì)錄故障位置和故障內(nèi)容。

（4）在通信裝置通信失敗時(shí)，自動記錄故障時(shí)間、產(chǎn)生原因。故障恢復(fù)時(shí),自動接受被中斷的數(shù)據(jù)。

（5）可對遠(yuǎn)方設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)方測試和診斷。

（6）可通過電話線對系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)方測試和診斷。

2.3 通信組件

各個(gè)規(guī)約的通信組件可以根據(jù)需要下載運(yùn)行，負(fù)責(zé)和各種智能通信設(shè)備的通信，完成數(shù)據(jù)采集交互。

（1）完成數(shù)據(jù)通信采集交互工作。

（2）可以根據(jù)設(shè)定輸出通信報(bào)文情況。

（3）可以根據(jù)設(shè)定進(jìn)行特定的數(shù)據(jù)記錄。

（4）具有自我監(jiān)視、自我修復(fù)能力，可以根據(jù)通信情況啟動單個(gè)通道的看門狗程序進(jìn)行處理。

2.4 其他功能組件

其他組件可以根據(jù)需要下載運(yùn)行，完成各種特定功能的實(shí)現(xiàn)，如計(jì)算遙測功能、錄波召喚、保護(hù)信息管理功能等等。

3 結(jié)語

本文基于上述思路開發(fā)出的通信管理軟件，成功應(yīng)用于電力系統(tǒng)，系統(tǒng)便于功能擴(kuò)充，運(yùn)行穩(wěn)定。在協(xié)同開發(fā)、維護(hù)以及升級方面的優(yōu)勢十分突出。在開發(fā)類似系統(tǒng)時(shí)，對對象的分析、軟總線的接口定義、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫負(fù)載的估算、訪問的沖突檢測與避免應(yīng)特別關(guān)注。隨著技術(shù)的發(fā)展，在此類系統(tǒng)的基礎(chǔ)上逐步繼承、優(yōu)化與積累，引入新技術(shù)，可以使該系統(tǒng)日臻完善。

［1］潘愛民.COM原理與應(yīng)用［M］.北京：清華大學(xué)出版社，1999.

［2］劉志剛，康積濤，劉學(xué)軍.COM/DCOM在監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用研究［J］.計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，1999（6）.

［3］張婭，周學(xué)文.COM研究及其在組態(tài)軟件中的應(yīng)用［J］.微計(jì)算機(jī)信息，2006（34）.