設(shè)計(jì)模式在調(diào)度主站監(jiān)控系統(tǒng)兼容性處理中的應(yīng)用

屈志堅(jiān)，徐振清，林宏平，陳秋琳

（1.華東交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院，江西 南昌 330013；2.北京太格時(shí)代自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備有限公司，北京 100054）

0 引言

為減少變電站操作的中間環(huán)節(jié)，避免誤操作，提高故障處理的能力和效率，需對(duì)某些變電站遠(yuǎn)程終端單元（RTU）進(jìn)行綜合自動(dòng)化改造。而變電站自動(dòng)化監(jiān)控的基本任務(wù)，是將監(jiān)視點(diǎn)的量測(cè)與報(bào)警信息傳輸至監(jiān)控中心，調(diào)度員通過遠(yuǎn)動(dòng)信息對(duì)運(yùn)行情況進(jìn)行綜合監(jiān)控，因此，綜合自動(dòng)化設(shè)備提供了遠(yuǎn)動(dòng)接口機(jī)與遠(yuǎn)方主站、通信控制器進(jìn)行通信。當(dāng)主站和子站采用不同廠家設(shè)備時(shí)，由于不同廠家通信協(xié)議的具體實(shí)現(xiàn)及版本都可能存在一定的差異，規(guī)約的實(shí)現(xiàn)和私有的數(shù)據(jù)描述不同，可能導(dǎo)致子站設(shè)備與遠(yuǎn)方主站系統(tǒng)難以兼容，而目前數(shù)據(jù)庫層面解決方案的處理速度和效率不高，急需研究兼容處理過程中能有效保障實(shí)時(shí)交互能力的技術(shù)方法。同時(shí)監(jiān)視控制與數(shù)據(jù)采集（SCADA）系統(tǒng)服役期限一般在10 a以上，早期版本多采用客戶服務(wù)器緊耦合模式，應(yīng)用信息不易集成。因此，如何對(duì)來自不同廠家系統(tǒng)設(shè)備的信息流進(jìn)行有效的集成，已成為解決變電站監(jiān)控系統(tǒng)兼容性的一項(xiàng)核心內(nèi)容，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)公共信息模型（CIM）和信息接口的具體實(shí)現(xiàn)手段開展了研究工作［1-5］。

CIM用統(tǒng)一建模語言對(duì)電力信息進(jìn)行定義，適用于應(yīng)用信息和系統(tǒng)設(shè)備的建模。對(duì)于接口方法，從計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的角度來看，Soap、可擴(kuò)展標(biāo)記語言（XML）主要用于非實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理，實(shí)時(shí)處理效率不高［6］，CORBA客戶服務(wù)器體系實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理的機(jī)制相對(duì)復(fù)雜，客戶服務(wù)器端的耦合較為緊密［7］，在實(shí)時(shí)處理和松耦合應(yīng)用方面受到一定的限制。文獻(xiàn)［8-9］給出了支撐智能電網(wǎng)的電力系統(tǒng)統(tǒng)一語義模型，但模型應(yīng)用的信息流快速交互實(shí)現(xiàn)手段仍需進(jìn)一步研究。 文獻(xiàn)［10-11］將發(fā)布 ／訂閱 P／S（Publish／Subscribe）方法用于電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，研究實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)消息傳輸特性的關(guān)鍵指標(biāo)，文獻(xiàn)［12-13］分別將適配器模式和觀察者模式用于解決地理信息系統(tǒng)（GIS）應(yīng)用軟件和通信軟件的集成設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)信息流解耦，以降低系統(tǒng)的耦合性。已有文獻(xiàn)普遍采用在數(shù)據(jù)庫層次進(jìn)行投影和選擇映射的方法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)兼容，數(shù)據(jù)查詢和復(fù)制處理易導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫的負(fù)荷更為繁重［14］，而消息服務(wù)器消息通信的實(shí)時(shí)交互性好，更有利于系統(tǒng)的信息交換和兼容處理［15-16］。

本文以實(shí)際工程問題為背景，針對(duì)調(diào)度主站監(jiān)控系統(tǒng)兼容處理問題，結(jié)合發(fā)布／訂閱消息技術(shù)，研究信息流排隊(duì)模型，利用適配器設(shè)計(jì)的觀察者模式進(jìn)行工程系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，針對(duì)包含不同廠家子站監(jiān)測(cè)裝置的量測(cè)信息與狀態(tài)信息，對(duì)調(diào)度監(jiān)控主站的不同版本系統(tǒng)的關(guān)鍵信息流進(jìn)行解耦處理，避免了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)負(fù)荷過重、效率低下，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)消息的快速交互，為主站系統(tǒng)改造升級(jí)時(shí)的兼容處理提供了一種高效的實(shí)用化技術(shù)方法。

1 調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式

1.1 CIM信息流

CIM是一種面向?qū)ο蟮某橄竽Ｐ?，其信息交互通過對(duì)象類、屬性等完成，是實(shí)現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)間集成的基礎(chǔ)。CIM提供了應(yīng)用信息交互的模型定義，包括模擬類、狀態(tài)類和控制類等實(shí)時(shí)交互的信息模型，如建立的實(shí)時(shí)模擬量測(cè)類和控制類接口信息流。

量測(cè)類信息流是根據(jù)通信組件傳輸?shù)耐ㄐ艌?bào)文，解析量測(cè)類報(bào)文地址和信號(hào)地址，通過量測(cè)類、掃描塊類定位量測(cè)對(duì)象，關(guān)聯(lián)到動(dòng)態(tài)量測(cè)類中相應(yīng)的值，將量測(cè)原值和動(dòng)態(tài)采集的新值進(jìn)行比較，若有變化，則記錄動(dòng)態(tài)量測(cè)新值，并通過界面顯示程序動(dòng)態(tài)刷新量測(cè)新值。

為了實(shí)現(xiàn)量測(cè)類信息流的實(shí)時(shí)交互，需要提供交換信息的途徑、要求和接口技術(shù)，若以XML作為傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的載體，則將受到XML解析和轉(zhuǎn)換處理的限制，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)訪問速度易受到影響［17］。因此，有必要通過一定的設(shè)計(jì)模式來簡化實(shí)時(shí)監(jiān)控信息流的交互實(shí)現(xiàn)。

1.2 監(jiān)控信息流設(shè)計(jì)模式

設(shè)計(jì)模式包括結(jié)構(gòu)型、創(chuàng)建型和行為型模式，用于簡化復(fù)雜對(duì)象的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其中用于組合對(duì)象以實(shí)現(xiàn)新功能的適配器屬于結(jié)構(gòu)型模式，而對(duì)象信息交互的觀察者模式屬于行為型模式。

適配器模式將一個(gè)類和另一個(gè)類的不兼容通信接口進(jìn)行匹配，實(shí)現(xiàn)通信接口轉(zhuǎn)換，使不兼容的接口類適配工作。它為解決調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)中諸如不同廠家的終端裝置接口的兼容提供了一種適配手段，通過設(shè)計(jì)一個(gè)新的接口適配器，將不同終端裝置間的信息交互交由接口適配器完成，為調(diào)度界面提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口，避免終端裝置變化對(duì)調(diào)度界面產(chǎn)生影響，如圖1所示。

圖1 適配器模式結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structural diagram of adapter pattern

觀察者模式定義主題對(duì)象和觀察對(duì)象的一對(duì)多依賴關(guān)系，多個(gè)觀察者同時(shí)監(jiān)聽某一個(gè)主題消息，當(dāng)主題消息狀態(tài)變化時(shí)，通知依賴它的觀察者自動(dòng)更新，因此觀察者模式適用于采用發(fā)布／訂閱實(shí)現(xiàn)的監(jiān)控系統(tǒng)。觀察者模式將觀察對(duì)象和消息主題對(duì)象分離，其交互關(guān)系通過消息傳遞，消息主題的發(fā)布無需知道觀察對(duì)象的存在，其相互間是相對(duì)獨(dú)立的，從而避免了對(duì)象間的直接耦合調(diào)用。以量測(cè)類信息流為例說明觀察者模式處理過程，如圖2所示。

圖2 觀察者模式時(shí)序圖Fig.2 Sequential diagram of observer pattern

調(diào)度界面可作為觀察對(duì)象，實(shí)時(shí)庫可作為主題發(fā)布對(duì)象，調(diào)度界面觀察主題消息的變化，若主題消息變化，則調(diào)度界面觀察該變化，并刷新主接線界面圖元，使調(diào)度界面和主題消息發(fā)布對(duì)象松散耦合。

結(jié)合適配器模式對(duì)調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)時(shí)不同版本的系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控信息統(tǒng)一化處理，并通過觀察者模式實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙信信息流的發(fā)布／訂閱，見圖3。

圖3 設(shè)計(jì)模式的融合實(shí)現(xiàn)Fig.3 Implementation of design pattern integration

首先，通過適配器模式讓遙信、遙測(cè)接口繼承原系統(tǒng)與升級(jí)系統(tǒng)雙方的方法，使遙信、遙測(cè)接口統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)適配工作。然后，采用觀察者模式實(shí)現(xiàn)消息主題隊(duì)列，并以消息監(jiān)聽方式完成消息的發(fā)布和訂閱，從而保證調(diào)度監(jiān)控信息流處理的松耦合性。

2 監(jiān)控信息的實(shí)時(shí)訂閱模型

2.1 SCADA實(shí)時(shí)信息訂閱與監(jiān)聽

在發(fā)布／訂閱模式中，發(fā)布者通過消息中間件以主題的方式將待傳信息發(fā)布為消息，訂閱者通過消息中間件訂閱感興趣的主題消息，不同類型的消息按照不同的主題進(jìn)行預(yù)訂和分發(fā)，發(fā)布者和訂閱者以中間件為基礎(chǔ)［18-20］，實(shí)現(xiàn)主題消息的傳遞和通信。利用消息主題通信的發(fā)布／訂閱方法，不僅可以對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的遙信、遙測(cè)信息流進(jìn)行傳輸交互，而且可以對(duì)若干主題信息進(jìn)行監(jiān)聽和回調(diào)。

以SCADA系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集信息流的發(fā)布／訂閱為例，其原理如圖4所示。發(fā)布者1、發(fā)布者2通過消息通信系統(tǒng)的消息路由，與訂閱者1、訂閱者2、訂閱者3連接，訂閱者可以是分布式監(jiān)控系統(tǒng)中的多臺(tái)調(diào)度主機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，也可以是不同的監(jiān)控應(yīng)用程序。遙信信息流通過消息主題1向遙信隊(duì)列發(fā)布消息，遙測(cè)信息流通過消息主題2向遙測(cè)隊(duì)列發(fā)布消息。調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)1通過訂閱者1訂閱消息主題1和消息主題2，調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)2通過訂閱者2訂閱消息主題1，調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)3通過訂閱者3訂閱消息主題2。

考慮圖5中遙測(cè)信息流隊(duì)列的監(jiān)聽和回調(diào)過程，當(dāng)SCADA遙測(cè)信息流到達(dá)時(shí)，如果與S個(gè)監(jiān)聽事件的訂閱主題相匹配，則S個(gè)監(jiān)聽事件將創(chuàng)建SCADA遙測(cè)信息流隊(duì)列。當(dāng)訂閱遙測(cè)信息流時(shí)，SCADA遙測(cè)信息流隊(duì)列的分發(fā)器觸發(fā)相應(yīng)的回調(diào)函數(shù)，并將SCADA遙測(cè)信息流傳送給回調(diào)函數(shù)。若取消訂閱，則直接刪除對(duì)遙測(cè)信息流的監(jiān)聽事件。

為了比較發(fā)布／訂閱模式與客戶機(jī)輪詢服務(wù)器模式，分別建立調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)信息流的主題隊(duì)列模型和輪詢隊(duì)列模型，進(jìn)行信息流的消息交互比較分析。

2.2 信息排隊(duì)論模型

2.2.1 主題隊(duì)列模型

文獻(xiàn)［21-22］在研究變電所遠(yuǎn)動(dòng)通信單元和通信節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)，指出通信服務(wù)具有隨機(jī)性，報(bào)文到達(dá)相互獨(dú)立，單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)的通信報(bào)文數(shù)和服務(wù)時(shí)間都服從一定的分布。

圖4 SCADA實(shí)時(shí)信息的發(fā)布／訂閱原理Fig.4 Publish／subscribe principle of real-time SCADA information

圖5 遙測(cè)信息隊(duì)列的監(jiān)視Fig.5 Monitoring of telemetry information queue

設(shè)調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置2臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器，各服務(wù)器相互獨(dú)立且平均服務(wù)率相同（μ1=μ2=μ），整個(gè)系統(tǒng)的信息流平均到達(dá)率為2λ，處理信息流的平均服務(wù)率為 2μ。 令 ρ=λ ／（2μ）為系統(tǒng)服務(wù)強(qiáng)度，若 ρ＜1，則不會(huì)形成無限隊(duì)列?？紤]到調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)度工作站、維護(hù)工作站、通信工作站和模擬屏工作站等，令系統(tǒng)工作站數(shù)量為N（N＞2）。主題隊(duì)列狀態(tài)轉(zhuǎn)移如圖6所示。 當(dāng) n＜2時(shí)，狀態(tài)轉(zhuǎn)移率為 nμPn（Pn為有n個(gè)訂閱者已經(jīng)訂閱了消息的概率）；當(dāng) 2≤n≤N時(shí)，因?yàn)橹挥?臺(tái)服務(wù)器，故有n-2個(gè)進(jìn)程在等待服務(wù)，狀態(tài)轉(zhuǎn)移率為2μPn。

圖6 主題隊(duì)列狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖Fig.6 State transition of topic queue

參考排隊(duì)論中的（M ／M ／c ／N ／∞）模型［23-24］，有：

服務(wù)器空閑概率為：

主題隊(duì)列長度的平均期望Lq、信息流等待時(shí)間的平均期望Wq分別為：

同理，當(dāng)只有1臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器時(shí)，服務(wù)器空閑概率為：

主題隊(duì)列長度的平均期望q、信息流等待時(shí)間的平均期望q分別為：

2.2.2 輪詢隊(duì)列模型

若輪詢隊(duì)列中工作站應(yīng)用進(jìn)程數(shù)為N，數(shù)據(jù)服務(wù)器仍為2臺(tái)，當(dāng)n＜2時(shí)，將有N-2臺(tái)服務(wù)器處于空閑狀態(tài)；當(dāng)2≤n≤N時(shí)，將有N-2個(gè)應(yīng)用進(jìn)程等待服務(wù)。設(shè)其調(diào)用相同的信息服務(wù)接口，信息流到達(dá)的時(shí)間服從平均到達(dá)率λ′的負(fù)指數(shù)分布，處理信息流的時(shí)間服從平均服務(wù)率μ′的負(fù)指數(shù)分布；ρ′為其服務(wù)強(qiáng)度，令 ρ′=λ′N ／（2 μ），則狀態(tài)轉(zhuǎn)移如圖 7 所示，圖中 xm=（N-m）λ′（m=0，1，…，n，…，N-1）。

圖7 輪詢隊(duì)列狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖Fig.7 State transition of polling queue

根據(jù)輪詢隊(duì)列狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖有：

則輪詢隊(duì)列狀態(tài)轉(zhuǎn)移關(guān)系方程為：

參考排隊(duì)論生滅過程方程［24］代入計(jì)算，得：

根據(jù)

服務(wù)器的空閑概率為：

在輪詢隊(duì)列中隊(duì)列長度的平均期望為：

根據(jù)排隊(duì)論李特爾公式［23］，得到信息流等待時(shí)間的平均期望和信息流延遲時(shí)間的平均期望分別為：

按以上分析方法，在僅設(shè)置1臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器工作時(shí)，服務(wù)器的空閑概率為：

輪詢隊(duì)列長度的平均期望信息流等待時(shí)間的平均期望和信息流延遲時(shí)間的平均期望分別為：

因此，對(duì)于訂閱者，信息流等待時(shí)間的平均期望越小，服務(wù)器處理效率就越高；信息流延遲時(shí)間的平均期望小，說明成功訂閱一組消息的時(shí)間就短，實(shí)時(shí)性也就越好。

2.3 發(fā)布／訂閱的消息體

一組消息由消息頭、可選消息屬性和消息體構(gòu)成：消息頭用于記錄消息的驗(yàn)證信息和路由信息，包含消息標(biāo)識(shí)MessageID、消息類型MessageType和消息發(fā)送目的地Destination等；可選消息屬性中進(jìn)行JMS應(yīng)用所需的新屬性定義，如主題名稱TopicName、消息狀態(tài)MessageState；消息體包括簡單文本TextMessage、鍵值對(duì)集合MapMessage、字節(jié)流BytesMessage、序列化對(duì)象ObjectMessage以及原始值數(shù)據(jù)流Stream-Message類型，消息體決定消息中數(shù)據(jù)的組織結(jié)構(gòu)。

以O(shè)bjectMessage消息體封裝一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)接線圖中對(duì)應(yīng)的開關(guān)量圖元信息為例，在可選消息屬性中定義消息的主題名稱為“Realtimehandle”，并在消息體中封裝該開關(guān)量的設(shè)備標(biāo)識(shí)及其狀態(tài)，然后通過類型轉(zhuǎn)換為Object序列化對(duì)象，得到該開關(guān)量狀態(tài)的消息體，如圖8所示。

圖8 開關(guān)狀態(tài)量的消息模型Fig.8 Message model of binary variable

對(duì)于開關(guān)閉合、斷開的變位處理，在調(diào)度監(jiān)控界面圖元刷新進(jìn)程中進(jìn)行消息監(jiān)聽，根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中獲取到的開關(guān)設(shè)備標(biāo)識(shí)和變位后的狀態(tài)值，創(chuàng)建一個(gè)字符串?dāng)?shù)組對(duì)象，將字符串?dāng)?shù)組轉(zhuǎn)換為Object-Message序列化對(duì)象，通過消息監(jiān)聽者，按主題名稱將該序列化對(duì)象發(fā)送至指定目的地的主題隊(duì)列中，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫作為發(fā)布者，只負(fù)責(zé)發(fā)布主題消息，無需關(guān)心訂閱者是否存在，從而使消息發(fā)布者和訂閱者相互獨(dú)立。因此，利用發(fā)布／訂閱的松耦合特性，可以實(shí)現(xiàn)主題消息與訂閱者的解耦。

3 工程應(yīng)用與分析

3.1 工程實(shí)例與應(yīng)用

西隴海線電力調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)于西安鐵路電力調(diào)度中心，調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)采用分布式網(wǎng)絡(luò)配置3個(gè)調(diào)度臺(tái)，并設(shè)置主備調(diào)度工作站管轄19個(gè)站所，分別監(jiān)管寶雞東—羅鼓村站、興平—紡織城站、窯村—潼關(guān)站。其電網(wǎng)的供電示意如圖9所示。

圖9 西隴海線的供電示意圖Fig.9 Schematic diagram of power supply for west Longhai line

根據(jù)設(shè)計(jì)的聯(lián)絡(luò)，華山變電所采用的綜合自動(dòng)化設(shè)備對(duì)原有的RTU控制終端進(jìn)行改造，要求改造后華山變電所可通過綜合自動(dòng)化設(shè)備與主站通信，完成與TG型遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)（2.0版本）的連接。其余站所仍設(shè)置原有RTU，與原HY型遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)（1.0版本）主站通信。最終確定的系統(tǒng)整合方案如圖10所示。

圖10 系統(tǒng)整合的方案Fig.10 Scheme of system integration

利用JORAM4（一種JMS實(shí)現(xiàn)）消息服務(wù)器作為消息中間件，對(duì)TG系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)布／訂閱服務(wù)，并通過數(shù)據(jù)服務(wù)接口與HY系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的處理進(jìn)行接口封裝。

通過適配器模式讓數(shù)據(jù)處理接口繼承TG系統(tǒng)發(fā)布／訂閱服務(wù)和HY系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理接口方法，使系統(tǒng)協(xié)同工作。TG系統(tǒng)的通信程序和報(bào)文解析程序處理改造后的華山變電所的信息，而HY系統(tǒng)的通信程序和報(bào)文解析程序處理其他站所的信息。

采用觀察者模式實(shí)現(xiàn)消息主題的發(fā)布／訂閱，建立對(duì)模擬類、狀態(tài)類實(shí)時(shí)量測(cè)對(duì)象的消息主題和消息發(fā)布者，通過監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)度主接線畫面組件，如觸發(fā)開關(guān)圖元的位置狀態(tài)變化，電壓、電流等信息的動(dòng)態(tài)刷新等，建立消息監(jiān)聽和消息訂閱者。

3.2 兼容性驗(yàn)證和工程測(cè)試

以HY系統(tǒng)和TG系統(tǒng)中開關(guān)量的調(diào)度端操作為例，對(duì)HY系統(tǒng)西安東站的TEST試驗(yàn)繼電器進(jìn)行遙控操作，對(duì)TG系統(tǒng)華山站的1002號(hào)手動(dòng)開關(guān)進(jìn)行模擬置位操作，接線圖中用紅色圖元表示閉合狀態(tài)，用綠色圖元表示斷開狀態(tài)。

在調(diào)度工作站上通過HY操作界面控制西安東站試驗(yàn)繼電器觸點(diǎn)斷開，在該試驗(yàn)繼電器的遙信信號(hào)返回時(shí)，使其實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理程序作為發(fā)布者，向消息服務(wù)器的主題“Realtimehandle”發(fā)布 ObjectMessage（TEST，0）消息體，由監(jiān)聽進(jìn)程啟動(dòng)圖元刷新處理程序作為訂閱接收者，通過消息服務(wù)器的相應(yīng)主題訂閱變位后的主題，將試驗(yàn)繼電器圖元刷新為綠色。

按照同樣的操作步驟，在調(diào)度工作站上通過TG操作界面對(duì)華山變電所的1002號(hào)手動(dòng)開關(guān)進(jìn)行模擬置位操作，由“分位”置“合位”，向主題“Realtimehandle”發(fā)布 ObjectMessage（1002，1）消息體，然后通過監(jiān)聽和圖元處理，使1002號(hào)手動(dòng)開關(guān)圖元刷新顯示紅色，工程測(cè)試的結(jié)果如表1所示，表中“ ”和“ ”對(duì)應(yīng)操作界面中的紅色圖元，“ ”和“ ”對(duì)應(yīng)操作界面中的綠色圖元。

表1 測(cè)試結(jié)果Table 1 Test results

上述實(shí)現(xiàn)方法通過發(fā)布／訂閱消息機(jī)制和消息服務(wù)器處理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，突破了客戶機(jī)定時(shí)輪詢服務(wù)器緊密耦合的限制，實(shí)現(xiàn)了主題消息發(fā)布和訂閱的松散耦合，從總體上提升了調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)信息兼容處理的能力。

3.3 分析

根據(jù)西隴海線電力調(diào)度監(jiān)控實(shí)例，調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)有6臺(tái)調(diào)度工作站、1臺(tái)維護(hù)工作站、1臺(tái)通信工作站、1臺(tái)模擬屏工作站（N=9），按工作站2 s間隔刷新形式，從數(shù)據(jù)服務(wù)接口調(diào)用一次實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)器（即 λ=0.5 次 ／s），服務(wù)器以 10 次 ／s的速率處理調(diào)用接口并返回信息。分別針對(duì)單臺(tái)和2臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器的情況，進(jìn)行調(diào)度監(jiān)控信息流的主題隊(duì)列和輪詢隊(duì)列的比較分析，根據(jù)式（2）—（7）和（11）—（17）計(jì)算得到的結(jié)果如表2所示。

表2 測(cè)試結(jié)果分析Table 2 Analysis of test results

結(jié)果表明：調(diào)度工作站主題隊(duì)列信息流等待時(shí)間較輪詢隊(duì)列短，主題隊(duì)列服務(wù)器空閑概率高，說明成功訂閱監(jiān)控信息流的時(shí)間比傳統(tǒng)輪詢信息方式所用時(shí)間短；在單臺(tái)、2臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器的主題隊(duì)列條件下，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互的平均等待時(shí)間降至毫秒級(jí)，提高了實(shí)時(shí)處理的性能。

4 結(jié)語

a.利用適配器、觀察者集成設(shè)計(jì)模式和發(fā)布／訂閱技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了主題消息的實(shí)時(shí)發(fā)布和消息的訂閱監(jiān)聽，達(dá)到了工程系統(tǒng)的松散耦合目的，投入工程應(yīng)用后效果良好，為調(diào)度主站系統(tǒng)的兼容性研究提供了一種新的模式化處理方法。

b.通過主題隊(duì)列和輪詢隊(duì)列模型推導(dǎo)，得到信息流等待時(shí)間、延時(shí)時(shí)間和服務(wù)器空閑概率的計(jì)算公式。具體工程應(yīng)用和實(shí)例測(cè)試結(jié)果表明，主題隊(duì)列實(shí)時(shí)信息流處理的時(shí)間比傳統(tǒng)輪詢模式短。

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