水電站監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)自動(dòng)識(shí)別及同步軟件開(kāi)發(fā)

靳 帥，田若朝，李 翔

(國(guó)能大渡河枕頭壩發(fā)電有限公司，四川 樂(lè)山 614700)

水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行維護(hù)中，存在大量數(shù)據(jù)、順控、畫(huà)面、報(bào)表、通訊點(diǎn)表等文件修改作業(yè)。實(shí)際工作中需要作業(yè)人員將修改后的配置文件通過(guò)手動(dòng)輸入指令逐一同步到每一個(gè)節(jié)點(diǎn)[1]，如果同步不正確，會(huì)導(dǎo)致功能修改無(wú)法生效、報(bào)警錯(cuò)誤或數(shù)值顯示不正確等問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致控制令錯(cuò)位等安全事故，不僅工作效率低，而且安全風(fēng)險(xiǎn)高。同時(shí)，按照電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)的要求，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)相應(yīng)的ftp服務(wù)和rlogin服務(wù)等應(yīng)該進(jìn)行關(guān)閉，使得手動(dòng)同步文件等維護(hù)工作無(wú)法實(shí)施。

目前國(guó)內(nèi)外主流的水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，例如北京中水科H9000系統(tǒng)、南瑞NC2000系統(tǒng)、國(guó)電南自SD8000系統(tǒng)、安德里茲NEPTUN系統(tǒng)等，維護(hù)人員在修改數(shù)據(jù)庫(kù)之后，系統(tǒng)均不能對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的修改做詳細(xì)的記錄，或者僅記錄最后一次的修改時(shí)間，數(shù)據(jù)庫(kù)的同步工作也只能依靠移動(dòng)介質(zhì)手工拷貝或通過(guò)ftp工具手動(dòng)傳輸，帶來(lái)了大量的簡(jiǎn)單重復(fù)勞動(dòng)。

1 主要研究?jī)?nèi)容

針對(duì)這些現(xiàn)狀，開(kāi)展水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)識(shí)別及同步功能研發(fā)是非常必要的，該項(xiàng)技術(shù)重點(diǎn)研究開(kāi)發(fā)自定義數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)送及接收模塊，在不依賴于ftp、rlogin等服務(wù)功能的情況下，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)識(shí)別、同步功能，同時(shí)能精確對(duì)比數(shù)據(jù)庫(kù)修改，刪減或者新增的每一個(gè)條目，實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)修改的情況,有效提升作業(yè)效率，減少簡(jiǎn)單重復(fù)勞動(dòng)，推動(dòng)“智能自主，人機(jī)協(xié)同”智慧電廠建設(shè)。

其主要研究?jī)?nèi)容包括：

1)開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)識(shí)別及自動(dòng)對(duì)比功能，系統(tǒng)可以對(duì)比任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫(kù)、畫(huà)面、報(bào)表、節(jié)點(diǎn)配置信息等；

2)開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)同步發(fā)送及接收功能，系統(tǒng)可以將目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)、畫(huà)面、報(bào)表或自選文件同步到指定節(jié)點(diǎn)；

3)開(kāi)展適用于本項(xiàng)目的軟件UI設(shè)計(jì)，對(duì)于任一節(jié)點(diǎn)上的數(shù)據(jù)修改或同步內(nèi)容，以可視化方式展現(xiàn)，便于直觀準(zhǔn)確了解數(shù)據(jù)變動(dòng)內(nèi)容，且修改記錄能夠至少保存半年以上。

2 系統(tǒng)構(gòu)架概述

該子系統(tǒng)基于水電站現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，采用C/S構(gòu)架，客戶端服務(wù)器部署在監(jiān)控I區(qū)，接入監(jiān)控主交換機(jī)。客戶端服務(wù)器作為獨(dú)立功能，不影響既有監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，不增加既有監(jiān)控系統(tǒng)資源負(fù)載，不違背電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)的要求。在需對(duì)比、同步數(shù)據(jù)庫(kù)節(jié)點(diǎn)部署獨(dú)立服務(wù)端程序，用于讀取、發(fā)送、接收被選擇對(duì)比的數(shù)據(jù)庫(kù)文件、畫(huà)面、報(bào)表、節(jié)點(diǎn)配置信息。在客戶端部署數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)識(shí)別與同步軟件，用于比對(duì)、展示、接收、發(fā)送數(shù)據(jù)庫(kù)文件、畫(huà)面、報(bào)表、節(jié)點(diǎn)配置信息等[2]。所有操作均在客戶端可視化界面執(zhí)行，并保存全部操作記錄。客戶端和服務(wù)器之間采用TCP/IP鏈接，數(shù)據(jù)報(bào)文使用內(nèi)部規(guī)約加密后傳輸。系統(tǒng)主要網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 主要網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

在每一個(gè)需要被監(jiān)視、同步的監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)節(jié)點(diǎn)，部署一個(gè)SynServer(同步服務(wù))；在同步工作站，運(yùn)行SynClient(同步客戶端，即同步操作界面)。SynServer負(fù)責(zé)獲取本地的文件信息，發(fā)布給向其發(fā)起連接的SynClient；SynServer也會(huì)接收SynClient發(fā)送來(lái)的文件，并將這些文件同步至本地。其通訊情況如圖2所示。

圖2 SynServer和SynClient通訊連接示意圖

3 系統(tǒng)功能及實(shí)現(xiàn)過(guò)程

該子系統(tǒng)的客戶端和服務(wù)端之間采用TCP/IP鏈接，具備跨平臺(tái)功能，可同時(shí)在UNIX、LINUX、WINDOWS系統(tǒng)中進(jìn)行布置。系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了用戶管理功能，可設(shè)定登陸賬號(hào)和權(quán)限，配置不同權(quán)限對(duì)不同節(jié)點(diǎn)、不同對(duì)象的操作權(quán)限，實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)作業(yè)的管控。設(shè)置節(jié)點(diǎn)離線/在線報(bào)警，系統(tǒng)可對(duì)節(jié)點(diǎn)列表中所有節(jié)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，對(duì)于離線節(jié)點(diǎn)進(jìn)行特殊標(biāo)記，在自動(dòng)同步模式下，離線節(jié)點(diǎn)同步失敗記錄輸出至客戶端日志[3-4]。

3.1 識(shí)別加載監(jiān)控系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)及對(duì)比對(duì)象

在同步工作站，運(yùn)行SynClient(同步客戶端軟件)，只有進(jìn)入節(jié)點(diǎn)列表中的節(jié)點(diǎn)才具備對(duì)比、同步功能。人工選擇節(jié)點(diǎn)列表中的任意節(jié)點(diǎn)和對(duì)比對(duì)象，系統(tǒng)能夠自動(dòng)從目標(biāo)節(jié)點(diǎn)獲取對(duì)比對(duì)象的全部文件列表。其中，系統(tǒng)軟件采用界面配置方式或?qū)氡O(jiān)控系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)信息方式，完成被對(duì)比系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)加載，生成新的節(jié)點(diǎn)列表。

3.2 數(shù)據(jù)對(duì)比功能

SynClient對(duì)基于NC構(gòu)架的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)文件(或功能)進(jìn)行自動(dòng)對(duì)比，通過(guò)對(duì)比不同時(shí)間戳的數(shù)據(jù)庫(kù)文件，對(duì)比數(shù)據(jù)庫(kù)中的測(cè)點(diǎn)描述、測(cè)點(diǎn)數(shù)量、對(duì)象邏輯是否一致，來(lái)確認(rèn)不同節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)情況。對(duì)比功能實(shí)現(xiàn)的原理如下。

1)數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)對(duì)比。人工選擇被對(duì)比的A、B節(jié)點(diǎn)，將對(duì)比對(duì)象設(shè)為數(shù)據(jù)庫(kù)后，同步工作站自動(dòng)從A節(jié)點(diǎn)獲取最新時(shí)間數(shù)據(jù)庫(kù)文件、從B節(jié)點(diǎn)獲取最新時(shí)間數(shù)據(jù)庫(kù)文件，執(zhí)行對(duì)比操作，UI界面輸出兩數(shù)據(jù)庫(kù)差異明細(xì)清單、兩數(shù)據(jù)庫(kù)隸屬節(jié)點(diǎn)、兩數(shù)據(jù)庫(kù)修改時(shí)間，其對(duì)比結(jié)果的文件可生成導(dǎo)出。

2)數(shù)據(jù)庫(kù)手動(dòng)對(duì)比。人工選擇被對(duì)比的A、B節(jié)點(diǎn)，將對(duì)比對(duì)象設(shè)為數(shù)據(jù)庫(kù)后，同步工作站自動(dòng)從A、B節(jié)點(diǎn)獲取全部數(shù)據(jù)庫(kù)文件，手動(dòng)選擇A、B節(jié)點(diǎn)需對(duì)比的數(shù)據(jù)庫(kù)文件，執(zhí)行對(duì)比操作，UI界面輸出兩數(shù)據(jù)庫(kù)差異明細(xì)清單、兩數(shù)據(jù)庫(kù)隸屬節(jié)點(diǎn)、兩數(shù)據(jù)庫(kù)修改時(shí)間，其對(duì)比結(jié)果的文件可生成導(dǎo)出。

3)畫(huà)面自動(dòng)對(duì)比功能。人工選擇被對(duì)比的A、B節(jié)點(diǎn)，將對(duì)比對(duì)象設(shè)為畫(huà)面后，同步工作站自動(dòng)從A、B節(jié)點(diǎn)獲取畫(huà)面文件，執(zhí)行對(duì)比操作，界面輸出畫(huà)面文件的數(shù)量差異，畫(huà)面文件大小差異，畫(huà)面文件修改時(shí)間不一致差異。

4)報(bào)表自動(dòng)對(duì)比功能。人工選擇被對(duì)比的A、B節(jié)點(diǎn)，將對(duì)比對(duì)象設(shè)為報(bào)表后，同步工作站自動(dòng)從A、B節(jié)點(diǎn)獲取報(bào)表文件，執(zhí)行對(duì)比操作，界面輸出報(bào)表文件的數(shù)量差異，報(bào)表文件大小差異，報(bào)表文件修改時(shí)間不一致差異。

5)系統(tǒng)配置自動(dòng)對(duì)比功能。人工選擇被對(duì)比的A、B節(jié)點(diǎn)，將對(duì)比對(duì)象設(shè)為系統(tǒng)配置后，同步工作站自動(dòng)從A、B節(jié)點(diǎn)獲取系統(tǒng)配置文件，執(zhí)行對(duì)比操作，界面輸出系統(tǒng)配置文件差異明細(xì)清單、輸出兩數(shù)據(jù)庫(kù)隸屬節(jié)點(diǎn)。

3.3 同步功能

1)數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)同步功能。人工選擇數(shù)據(jù)庫(kù)同步源節(jié)點(diǎn)，執(zhí)行同步操作。同步工作站自動(dòng)把同步源節(jié)點(diǎn)最新時(shí)間戳數(shù)據(jù)庫(kù)同步至節(jié)點(diǎn)列表中所有節(jié)點(diǎn)。隨后給出同步完成或失敗提示，同步操作時(shí)間，同步源節(jié)點(diǎn)信息，被同步節(jié)點(diǎn)信息，同步對(duì)象等信息輸出至客戶端日志。

2)數(shù)據(jù)庫(kù)手動(dòng)同步功能。人工選擇數(shù)據(jù)庫(kù)同步源節(jié)點(diǎn)及同步源數(shù)據(jù)庫(kù)文件，人工選擇數(shù)據(jù)庫(kù)被同步節(jié)點(diǎn)，執(zhí)行同步操作。同步工作站自動(dòng)把同步源節(jié)點(diǎn)所選數(shù)據(jù)庫(kù)同步至被選擇同步節(jié)點(diǎn)。隨后給出同步完成或失敗提示，同步操作時(shí)間，同步源節(jié)點(diǎn)信息，被同步節(jié)點(diǎn)信息，同步對(duì)象等信息輸出至客戶端日志。

3)畫(huà)面自動(dòng)同步功能。人工選擇數(shù)據(jù)庫(kù)同步源節(jié)點(diǎn)，執(zhí)行同步操作。同步工作站自動(dòng)把同步源節(jié)點(diǎn)畫(huà)面文件夾同步至節(jié)點(diǎn)列表中所有節(jié)點(diǎn)。隨后給出同步完成或失敗提示，同步操作時(shí)間，同步源節(jié)點(diǎn)信息，被同步節(jié)點(diǎn)信息，同步對(duì)象等信息輸出至客戶端日志。

4)畫(huà)面手動(dòng)同步功能。人工選擇數(shù)據(jù)庫(kù)同步源節(jié)點(diǎn)及同步源畫(huà)面文件，執(zhí)行同步操作。同步工作站自動(dòng)把同步源節(jié)點(diǎn)所選畫(huà)面同步至被選擇同步節(jié)點(diǎn)。隨后給出同步完成或失敗提示，同步操作時(shí)間，同步源節(jié)點(diǎn)信息，被同步節(jié)點(diǎn)信息，同步對(duì)象等信息輸出至客戶端日志。

5)報(bào)表自動(dòng)同步功能。人工選擇數(shù)據(jù)庫(kù)同步源節(jié)點(diǎn)，執(zhí)行同步操作。同步工作站自動(dòng)把同步源節(jié)點(diǎn)報(bào)表文件夾同步至節(jié)點(diǎn)列表中所有節(jié)點(diǎn)。隨后給出同步完成或失敗提示，同步操作時(shí)間，同步源節(jié)點(diǎn)信息，被同步節(jié)點(diǎn)信息，同步對(duì)象等信息輸出至客戶端日志。

6)報(bào)表手動(dòng)同步功能。人工選擇數(shù)據(jù)庫(kù)同步源節(jié)點(diǎn)及同步源報(bào)表文件，執(zhí)行同步操作。同步工作站自動(dòng)把同步源節(jié)點(diǎn)所選報(bào)表同步至被選擇同步節(jié)點(diǎn)。隨后給出同步完成或失敗提示，同步操作時(shí)間，同步源節(jié)點(diǎn)信息，被同步節(jié)點(diǎn)信息，同步對(duì)象等信息輸出至客戶端日志。

3.4 軟件顯示界面

SynClient界面采用簡(jiǎn)單明了的風(fēng)格，在左側(cè)設(shè)置常用功能按鈕，中間區(qū)域?yàn)閿?shù)據(jù)比對(duì)及同步操作區(qū)域，右側(cè)為節(jié)點(diǎn)狀態(tài)顯示區(qū)域，下部為相關(guān)操作的結(jié)果顯示區(qū)域，見(jiàn)圖3。

圖3 自動(dòng)同步客戶端界面及應(yīng)用實(shí)例示意圖

在點(diǎn)擊節(jié)點(diǎn)加載后，彈出引導(dǎo)對(duì)話框，由手動(dòng)配置方式或?qū)氡O(jiān)控系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)信息方式，加載所有節(jié)點(diǎn)，并在右上側(cè)節(jié)點(diǎn)列表顯示區(qū)，將配置在監(jiān)控系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)展示在列表中。在列表中可以通過(guò)右鍵菜單的方式將對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)彈至左側(cè)(源節(jié)點(diǎn))或右側(cè)(目標(biāo)節(jié)點(diǎn))對(duì)比區(qū)域(進(jìn)行此操作后，SynClient會(huì)向?qū)?yīng)節(jié)點(diǎn)的SynServer發(fā)起連接請(qǐng)求，后者會(huì)將其文件信息發(fā)布給發(fā)起連接請(qǐng)求的SynClient)。

在選擇自動(dòng)對(duì)比功能后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行差異比對(duì)，并且會(huì)對(duì)有差異的內(nèi)容輸出至“結(jié)果顯示區(qū)”；選擇手動(dòng)對(duì)比時(shí)必須在數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)簽下，則左側(cè)和右側(cè)“所選對(duì)象信息加載顯示區(qū)”內(nèi)，選中需要對(duì)比的數(shù)據(jù)庫(kù)文件，然后點(diǎn)擊后會(huì)對(duì)有差異的內(nèi)容輸出至“結(jié)果顯示區(qū)”。

若選擇自動(dòng)同步功能，則同步工作站自動(dòng)把同步源節(jié)點(diǎn)最新時(shí)間戳數(shù)據(jù)庫(kù)、畫(huà)面、報(bào)表同步至節(jié)點(diǎn)列表中所有節(jié)點(diǎn)，同步執(zhí)行結(jié)果輸出至“結(jié)果顯示區(qū)”；選擇手動(dòng)同步功能，則同步工作站自動(dòng)把同步源節(jié)點(diǎn)所選數(shù)據(jù)庫(kù)、畫(huà)面、報(bào)表同步至被選擇同步節(jié)點(diǎn)，在右側(cè)“選中手動(dòng)同步節(jié)點(diǎn)”區(qū)勾選需要被手動(dòng)同步的節(jié)點(diǎn)，同步執(zhí)行結(jié)果輸出至“結(jié)果顯示區(qū)”。

在對(duì)比區(qū)域中，以標(biāo)簽頁(yè)的方式將數(shù)據(jù)庫(kù)、畫(huà)面、報(bào)表、系統(tǒng)配置信息分別展示。當(dāng)左右對(duì)比區(qū)域都已經(jīng)有節(jié)點(diǎn)信息，且左側(cè)對(duì)比區(qū)選擇好標(biāo)簽頁(yè)后，右側(cè)對(duì)比區(qū)會(huì)自動(dòng)與左側(cè)對(duì)比區(qū)標(biāo)簽頁(yè)保持一致，在“所選對(duì)象信息加載顯示區(qū)”內(nèi)顯示對(duì)象文件列表。

4 結(jié) 語(yǔ)

水電站監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)自動(dòng)識(shí)別及同步技術(shù)通過(guò)自主開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)識(shí)別模塊和自動(dòng)同步收發(fā)模塊，智能識(shí)別監(jiān)控系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的情況，按照預(yù)設(shè)的要求和配置完成數(shù)據(jù)的自動(dòng)同步修改，大大提升了電站的智能化水平；自研的數(shù)據(jù)同步傳輸模式，擺脫了傳統(tǒng)同步方式的限制，很好地滿足了電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)的要求。該技術(shù)在國(guó)家能源大渡河枕頭壩水電站得到了良好應(yīng)用，有效降低了維護(hù)人員誤操作的風(fēng)險(xiǎn)，提高了監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，也可為同類型電站提供借鑒。