基于OS2 構(gòu)架的主網(wǎng)設(shè)備協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計

葉志祥，周寒英，朱紅杰，常景，丁嘉熹

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司保山供電局，云南保山 678000）

OS2 是內(nèi)嵌于實用操作系統(tǒng)的獨立軟件應(yīng)用平臺，可承載長文件名與高容量信息的同步傳輸，在磁盤功能方面相較于傳統(tǒng)DOSFAT 形式具有明顯提升。這種軟件式平臺是最初應(yīng)用于X86 體系中的32位操作結(jié)構(gòu)，對于硬件設(shè)備主機(jī)同時加設(shè)了內(nèi)在與外在驅(qū)動程序，可在小范圍數(shù)據(jù)應(yīng)用環(huán)境中，降低曲速引擎對外部操作系統(tǒng)的影響，實現(xiàn)對穩(wěn)定調(diào)度傳輸環(huán)境的構(gòu)建[1-2]。

在電網(wǎng)應(yīng)用環(huán)境中，隨著協(xié)同電子分布式調(diào)度傳輸需求量的增加，主網(wǎng)設(shè)備平臺會出現(xiàn)明顯的全局性規(guī)劃問題。為避免上述情況的發(fā)生，傳統(tǒng)Map/Reduce 及HDFS 電子調(diào)度平臺可在云處理技術(shù)的支持下，協(xié)調(diào)相鄰電網(wǎng)節(jié)點間的實用調(diào)度關(guān)系。但在高、低壓電量并存的前提下，此方法的層級電子傳輸率水平過低，很難完全滿足電網(wǎng)環(huán)境中的電子處置需求?；诖耍O(shè)計新型主網(wǎng)設(shè)備協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)，在OS2構(gòu)架的支持下，定義所有待調(diào)度角色對象，借助電子主機(jī)等設(shè)備元件，實現(xiàn)存儲數(shù)據(jù)庫的搭建與應(yīng)用。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計

1.1 OS2調(diào)度構(gòu)架

OS2 調(diào)度構(gòu)架是主網(wǎng)設(shè)備協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)的基礎(chǔ)硬件支持體系，可整合所有待調(diào)度的電子數(shù)據(jù)資源，在中間過渡結(jié)構(gòu)的支持下，將協(xié)同電子量平均分配至傳感器及其他采集設(shè)備之中。OS2 調(diào)度環(huán)境作為系統(tǒng)架構(gòu)的中間過渡結(jié)構(gòu)，分別與協(xié)同處理中心、電網(wǎng)用戶與訪問終端相連，可承接已完成整合的電子數(shù)據(jù)資源，并按照實際應(yīng)用需求，傳輸給相關(guān)主網(wǎng)設(shè)備元件[3-4]。應(yīng)用服務(wù)器、電網(wǎng)服務(wù)器、調(diào)度服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器同時與OS2調(diào)度構(gòu)架的協(xié)調(diào)處理中心相連，可跟隨電子數(shù)據(jù)資源的傳輸需求，更改與自身相關(guān)的已連接協(xié)同調(diào)度服務(wù)。OS2調(diào)度體系構(gòu)架如圖1所示。

圖1 OS2調(diào)度體系構(gòu)架圖

1.2 主網(wǎng)協(xié)同電路

主網(wǎng)協(xié)同電路是基于OS2架構(gòu)調(diào)度系統(tǒng)中唯一的電子供應(yīng)元件，由調(diào)度通路、協(xié)調(diào)通路兩部分共同組成[5]。PaaS輸出主機(jī)作為主網(wǎng)協(xié)同電路的核心搭建設(shè)備，同時調(diào)節(jié)兩端調(diào)度通路與協(xié)調(diào)通路中的電子傳輸情況，在系統(tǒng)瞬時應(yīng)用電量可長久保持穩(wěn)定的情況下，開啟電路中的電網(wǎng)數(shù)據(jù)輸入串口，加快應(yīng)用電子在各級硬件設(shè)備間的實際傳輸速率。C1、C2、C3、C4、C5是5個阻值完全相同的主網(wǎng)電量消耗設(shè)備，負(fù)載于PaaS輸出主機(jī)兩端，負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)協(xié)同電路兩端的電壓與電流占據(jù)關(guān)系[6-7]。主網(wǎng)協(xié)同電路圖如圖2所示。

圖2 主網(wǎng)協(xié)同電路圖

1.3 電子調(diào)度主機(jī)

電子調(diào)度主機(jī)是主網(wǎng)設(shè)備協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)中的核心電量處置設(shè)備，可順次連接PSTN、傳輸線纜等多個電子傳輸元件，在不違反OS2 調(diào)度需求的基礎(chǔ)上，平均分配輸出子系統(tǒng)及應(yīng)用設(shè)備中的調(diào)度電子量[8]。SH-3000D 主機(jī)作為電子調(diào)度元件，負(fù)載于OS2 電子傳輸環(huán)路中部，可承接PSTN 組織及調(diào)度專網(wǎng)中的傳輸電子，借助傳輸線纜體，建立與遠(yuǎn)端主網(wǎng)模塊及電子調(diào)度中心的應(yīng)用連接。主網(wǎng)中繼器作為電子調(diào)度主機(jī)的下級附屬元件，可接收SH-3000D 主機(jī)中的應(yīng)用電子量，在經(jīng)過短暫的轉(zhuǎn)存處理后，傳輸至協(xié)調(diào)應(yīng)用設(shè)備之中[9-10]。電子調(diào)度主機(jī)結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

圖3 電子調(diào)度主機(jī)結(jié)構(gòu)圖

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

2.1 調(diào)度角色定義

調(diào)度角色定義可按照主網(wǎng)設(shè)備電子的實際應(yīng)用傳輸關(guān)系，在各個OS2 節(jié)點中計算待處理電子量的實際數(shù)量水平，再以此為標(biāo)準(zhǔn)，確定調(diào)度數(shù)據(jù)庫中可承載的電子量存儲能力[11-12]。在不考慮其他干擾條件的情況下，調(diào)度角色定義結(jié)果受到主網(wǎng)協(xié)同電壓、調(diào)度電流量、協(xié)同應(yīng)用阻值三相物理量的直接影響。主網(wǎng)協(xié)同電壓常表示為U0，在既定電子調(diào)度周期內(nèi)，該項物理量的數(shù)值水平始終保持穩(wěn)定，隨該項參數(shù)實值的提升，與之相關(guān)的傳輸電流總量也逐漸增加。調(diào)度電流量也叫應(yīng)用電子傳輸量，常表示為I0，在整個電子調(diào)度周期內(nèi)，始終保持不斷累積的變化趨勢。協(xié)同應(yīng)用阻值常表示為，可描述整個主網(wǎng)電路中的接入電阻平均值。聯(lián)立上述物理量，可將系統(tǒng)調(diào)度角色定義式表示為：

式中，p代表主網(wǎng)協(xié)同電子的應(yīng)用傳輸系數(shù)，代表OS2 節(jié)點中的應(yīng)用電子暫存量，δ代表應(yīng)用傳輸電子的常項調(diào)度系數(shù)。

2.2 電子存儲量

電子存儲量計算是主網(wǎng)設(shè)備協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)搭建的重要計算處理環(huán)節(jié)，可在已定義調(diào)度角色的基礎(chǔ)上，確定OS2 架構(gòu)所具備的電量承載能力[13-14]。假設(shè)與電子調(diào)度主機(jī)匹配的主網(wǎng)電力感知系數(shù)為，隨電量平均調(diào)度時間的延長，該項物理量也始終保持不斷遞增的變化趨勢，反之則不斷下降；作為電子供應(yīng)元件的主網(wǎng)協(xié)同電路，在單位時間內(nèi)所具備的最大電量輸出極值為e1、最小電量輸出極值為e0，在整個協(xié)同調(diào)度周期內(nèi)，上述兩項物理量的實值水平始終不會發(fā)生改變。可將主網(wǎng)設(shè)備協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)的電子存儲量數(shù)值表示為：

式中，代表系統(tǒng)內(nèi)協(xié)同電子量的傳輸調(diào)度均值，q1代表單位時間內(nèi)的最大電量調(diào)度數(shù)值，q0代表單位時間內(nèi)的最小電量調(diào)度數(shù)值。

2.3 調(diào)度數(shù)據(jù)庫

調(diào)度數(shù)據(jù)庫搭建是基于OS2 構(gòu)架主網(wǎng)設(shè)備協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計的末尾處理環(huán)節(jié)，在應(yīng)用電子傳輸作用的促進(jìn)下，該級主網(wǎng)設(shè)備可存儲系統(tǒng)內(nèi)所有調(diào)度電量，以供其他硬件結(jié)構(gòu)元件的直接調(diào)取與利用[15]。存儲主機(jī)位于調(diào)度數(shù)據(jù)庫中部，分別與主網(wǎng)客戶端及電子反饋服務(wù)器相連，可按照電子采集服務(wù)器的執(zhí)行權(quán)限，協(xié)調(diào)已存儲數(shù)據(jù)信息的傳輸形式。位于最底層的協(xié)同驅(qū)動設(shè)備，負(fù)責(zé)整合系統(tǒng)內(nèi)的主網(wǎng)傳輸電子，借助調(diào)度應(yīng)用導(dǎo)線，將電子數(shù)據(jù)匯總至存儲主機(jī)內(nèi)部，實現(xiàn)一次完整的主網(wǎng)設(shè)備協(xié)同調(diào)度與處理[16-19]。至此，完成各項軟、硬件執(zhí)行結(jié)構(gòu)的搭建，在OS2 構(gòu)架的支持下，實現(xiàn)新型主網(wǎng)設(shè)備協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)的順利應(yīng)用。調(diào)度數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 調(diào)度數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)圖

3 系統(tǒng)檢測與應(yīng)用

為驗證基于OS2 構(gòu)架主網(wǎng)設(shè)備協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)的實際應(yīng)用能力，設(shè)計如下對比實驗。在應(yīng)用電網(wǎng)中，選取兩臺完全相同的電子輸出元件作為實驗對象，以搭載新型協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)的記錄主機(jī)作為實驗組監(jiān)測設(shè)備，搭載Map/Reduce 電子調(diào)度平臺的記錄主機(jī)作為對照組1的監(jiān)測設(shè)備，搭載HDFS 電子調(diào)度平臺的記錄主機(jī)作為對照組2的監(jiān)測設(shè)備。電力主網(wǎng)設(shè)備監(jiān)控環(huán)境如圖5 所示。

圖5 電力主網(wǎng)設(shè)備監(jiān)控環(huán)境

已知高壓、低壓環(huán)境下的層級電子傳輸率均能反映電網(wǎng)環(huán)境中協(xié)同電子的分布式調(diào)度能力，通常情況下，傳輸率數(shù)值越大，系統(tǒng)的分布式調(diào)度能力也就越強(qiáng)，反之則越弱。表1 是既定實驗時間內(nèi)，實驗組、對照組層級電子傳輸率的具體數(shù)值變化情況。

表1 高壓環(huán)境下的層級電子傳輸率

分析表1 可知，在高壓傳輸環(huán)境下，實驗組層級電子傳輸率始終保持相對平穩(wěn)的變化趨勢，整個實驗過程中的檢測平均值達(dá)到93.6%；對照組1的層級電子傳輸率一直小幅度上升，在達(dá)到最大值水平后，開始逐漸趨于穩(wěn)定，全局最大值與實驗組極值相比，下降了12%；對照組2的層級電子傳輸率始終保持上升、下降交替出現(xiàn)的變化趨勢，全局最大值與實驗組極值相比，也下降了12%。

分析表2 可知，在低壓傳輸環(huán)境下，實驗組層級電子傳輸率在持續(xù)性上升后，逐漸趨于穩(wěn)定，在實驗后期開始小幅下降，整個實驗過程中的檢測平均值達(dá)到87.8%；對照組1的層級電子傳輸率在階段性穩(wěn)定后，開始持續(xù)下降，全局最大值與實驗組極值相比，下降了34%；對照組2的層級電子傳輸率則一直保持小幅度波動的變化趨勢，全局最大值與實驗組極值相比，下降了29%。

表2 低壓環(huán)境下的層級電子傳輸率

綜上可知，在高壓、低壓傳輸環(huán)境下，應(yīng)用基于OS2 構(gòu)架主網(wǎng)設(shè)備協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)后，隨檢測時間的延長，層級電子傳輸率均出現(xiàn)明顯上升的變化趨勢，不僅實現(xiàn)了對電網(wǎng)環(huán)境中協(xié)同電子的分布式調(diào)度，也解決了主網(wǎng)設(shè)備平臺全局性規(guī)劃能力較差的問題。

4 結(jié)束語

在Map/Reduce 及HDFS 電子調(diào)度平臺的基礎(chǔ)上，新型主網(wǎng)設(shè)備協(xié)同調(diào)度系改進(jìn)了傳統(tǒng)OS2 構(gòu)架，聯(lián)合主網(wǎng)協(xié)同電路與電子調(diào)度主機(jī)，完成對待調(diào)度角色的初步定義。從實用性角度來看，高壓、低壓傳輸環(huán)境下的層級電子傳輸率均出現(xiàn)大幅上升，可全面實現(xiàn)對主網(wǎng)設(shè)備平臺的全局性應(yīng)用與規(guī)劃。