當(dāng)前經(jīng)濟(jì)下水利樞紐工程監(jiān)控系統(tǒng)中的容錯(cuò)冗余技術(shù)

（定州市水利局）

在社會進(jìn)入到信息時(shí)代的今天,水利與人們的生產(chǎn)、生活密切相關(guān),從國民經(jīng)濟(jì)的宏觀管理看,容錯(cuò)冗余技術(shù)進(jìn)行水利樞紐工程監(jiān)控，合理利用有限的資源，對提高全體人民的經(jīng)濟(jì)水平起著關(guān)鍵作用。

一、水利樞紐工程計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

為了確保水工建筑物的長期安全運(yùn)行，根據(jù)地域、氣候、水文狀況的不同，利用計(jì)算機(jī)容錯(cuò)冗余技術(shù)為此,在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架范圍內(nèi),進(jìn)行水量調(diào)度的決策和控制，有效解決水利樞紐工程中的監(jiān)控問題，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方及現(xiàn)地控制操作。

一般來說，水利樞紐工程計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)包括以下幾個(gè)大部分：中央調(diào)度控制中心、現(xiàn)場控制中心和現(xiàn)地控制單元。

其中中央調(diào)度控制中心選用快速以太網(wǎng)，現(xiàn)場控制中心是一個(gè)相對獨(dú)立的子系統(tǒng)，現(xiàn)地控制元用于變電站電氣參數(shù)控制等。

依照可靠,先進(jìn),實(shí)用,經(jīng)濟(jì)設(shè)計(jì)原則,系統(tǒng)管理控制軟件采用具有很強(qiáng)的靈活性。系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案如下：

樞紐管理處是實(shí)質(zhì)上的樞紐調(diào)度控制中心,為適應(yīng)以后發(fā)展需要,系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)擬采用星型結(jié)構(gòu)。中心網(wǎng)絡(luò)可分步實(shí)施，為適應(yīng)以后發(fā)展需要,網(wǎng)絡(luò)平臺必須完備。集控室網(wǎng)絡(luò)作為管理處中心網(wǎng)絡(luò)延伸，并考慮網(wǎng)絡(luò)可靠性及可維護(hù)性。閘門監(jiān)控系統(tǒng)既可聯(lián)動,也可獨(dú)立控制，其主機(jī)采用性能優(yōu)良的HP工作站,實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)方控制和手動控制,PLC系統(tǒng)配置適當(dāng)考慮一定余量,監(jiān)測與控制是本系統(tǒng)的重要組成部分。系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要考慮以下幾個(gè)方面：

儀器安裝位置及導(dǎo)線的匯集尋求最佳位置，從儀器埋設(shè)開始就必須積累相關(guān)觀測資料,選擇成熟可靠且專門用于安全監(jiān)測儀器設(shè)備，應(yīng)在設(shè)備預(yù)算和選型時(shí)進(jìn)行論證。

二、水利樞紐雙服務(wù)器容錯(cuò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

服務(wù)器可靠性是評價(jià)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的重要標(biāo)準(zhǔn)，雙機(jī)雙工系統(tǒng)中的兩臺計(jì)算機(jī)就水利樞紐工程的特點(diǎn),可以進(jìn)行分布處理或并行處理，糾錯(cuò)效果明顯,通過系統(tǒng)重組、任務(wù)降級,方案是主機(jī)和備用機(jī)工作方式。方案是主機(jī)和備用機(jī)工作方式。雙機(jī)容錯(cuò)系統(tǒng)能提高系統(tǒng)的可靠性,，采用SCsl接口和SCSI適配器。

在各種磁盤接口中,SCsl是一種通用輸入輸出接口,無疑是使用最廣泛的一種接口。是處理機(jī),外部設(shè)備之間連接的總線接口,具有在多個(gè)控制器或同一控制器支持下的多臺外部設(shè)備同時(shí)并行操作的斷開/重新連接及總線仲裁功能。具有異步和同步二種數(shù)據(jù)傳送方式,采用命令方式控制目標(biāo)設(shè)備的工作,啟動設(shè)備和目標(biāo)設(shè)備執(zhí)行的命令分為八組,一般均采用同步方式傳送數(shù)據(jù)信號,可進(jìn)行高水平的邏輯操作,命令執(zhí)行完都將執(zhí)行結(jié)果向啟動設(shè)備回報(bào)，為更換外部設(shè)備提供了靈活的處理手段。總線共50腳,有八條雙向數(shù)據(jù)線,利用SCsl接口實(shí)現(xiàn)RAID的可行性，智能程度高、數(shù)據(jù)傳輸率適應(yīng)面廣。

可以將RAID設(shè)計(jì)在驅(qū)動者中，組成磁盤陣列系統(tǒng)要考慮各種應(yīng)用的需要，模型建立的建立模型便于作性能分析，SCSI的硬件結(jié)構(gòu)支持同步、異步、高速同步SCsl傳送，提供奇偶校驗(yàn)電路;支持仲裁、斷開/重連、同步、高速同步協(xié)議;主機(jī)與SCsl設(shè)備之間傳送數(shù)據(jù),可以在所有信息傳送階段使用,可通過異步、同步、高速同步方式來實(shí)現(xiàn)。

三、水利樞紐容錯(cuò)局域網(wǎng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

隨著局域網(wǎng)產(chǎn)品的日趨成熟與推廣,在整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中,分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由局域網(wǎng)將主機(jī)連接起來組成，共同處理任務(wù),使它的處理能力大大提高。按照功能劃分為通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)。并因其性能價(jià)格比高而得到廣泛應(yīng)用。出于對可靠性和實(shí)時(shí)性的考慮,開始容錯(cuò)以太網(wǎng)的研究，保證了數(shù)據(jù)的可靠傳輸,其主要任務(wù)是處理網(wǎng)絡(luò)出錯(cuò),在每臺工作站上可以安裝兩塊網(wǎng)卡。

在水利樞紐工程計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中,容錯(cuò)以太網(wǎng)是高效率與高可靠性的服務(wù),容錯(cuò)以太網(wǎng)軟件的設(shè)計(jì)：使用UDP進(jìn)行不可靠的數(shù)據(jù)報(bào)傳輸,采用窗口協(xié)議的處理方法。網(wǎng)絡(luò)出錯(cuò)后的處理包括：設(shè)置網(wǎng)絡(luò)出錯(cuò)標(biāo)志位,由另一個(gè)網(wǎng)重新發(fā)送未收到確認(rèn)的數(shù)據(jù)報(bào),填充個(gè)網(wǎng)絡(luò)出錯(cuò)報(bào)告報(bào)文,區(qū)分是網(wǎng)卡出錯(cuò)還是總線出錯(cuò),向管理員報(bào)告網(wǎng)絡(luò)出錯(cuò)信息。無論是硬件容錯(cuò)還是軟件容錯(cuò),要硬件與軟件結(jié)合,錯(cuò)誤定位準(zhǔn)確、及時(shí);能大大提高可靠性。

四、水利樞紐工程監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)評價(jià)

水利工程建設(shè)是除害興利的事業(yè),國民經(jīng)濟(jì)評價(jià)中水利樞紐工程監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)的效益是為國民經(jīng)濟(jì)做出的全部貢獻(xiàn)，考慮到資金的時(shí)間價(jià)值,要合理計(jì)算水利樞紐工程監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益,根據(jù)工程經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算有關(guān)規(guī)范，主要目的是減免人民生命財(cái)產(chǎn)遭受洪災(zāi)損失,應(yīng)突出其國民經(jīng)濟(jì)評價(jià)的核心作用,將大大水利樞紐工程監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)評價(jià)提高標(biāo)準(zhǔn)，使其經(jīng)濟(jì)且具有一定的抗風(fēng)險(xiǎn)能力,提高水利樞紐工程監(jiān)控系統(tǒng)項(xiàng)目的競爭能力和生存力,減輕樞紐運(yùn)行、管理和維護(hù)的費(fèi)用負(fù)擔(dān)。