一种基于设备适配技术的设备智能接入系统及其方法

摘要

本发明公开了一种基于设备适配技术的设备智能接入系统，所述系统设置于变电站，与供电局和数据采集设备通信，包括设备管理模块、插件及规约管理模块和通信管理模块，其中：所述设备管理模块包括：设备信息模型单元，设备管理中心单元；所述插件及规约管理模块包括：设备插件单元，设备插件管理单元，设备规约库单元；通信管理模块包括：设备通讯接口单元，设备数据发送单元，设备数据接收单元，消息总线单元。该系统扩展性和兼容性强，在兼容旧设备、旧协议或者在接入新设备、新协议时不需要做大量系统改造工作，节约了人力成本和工作量。

主权项

一种基于设备适配技术的设备智能接入系统，所述系统设置于变电站，与供电局和数据采集设备通信，其特征在于：包括设备管理模块、插件及规约管理模块和通信管理模块，其中：所述设备管理模块包括：设备信息模型单元，设备信息模型单元，用于对设备信息遵照IEC61850统一建模，提供双向通讯的接口模型，并根据设备信息现状，对一次设备和二次设备同时建模；设备管理中心单元，用于存储并管理设备的注册信息和装入标志；所述插件及规约管理模块包括：设备插件单元，用于将设备作为插件组织与管理，插件信息包含各类设备的特征信息，包括生产厂家、生产时间、设备检验机构及相应的配置信息；设备插件管理单元，包括设备识别器和设备卸载器，用于负责设备及其配置信息的加载和卸载工作，系统周期性的检测有无设备接入；设备规约库单元，包括规约转换器，用于对各种通信规约进行管理并实现规约的自动转换；通信管理模块包括：设备通讯接口单元，用于与检测设备实现基于IEC61850的双向通信，并实现变电站COMTRADE文件和IED配置文件的传输与解析，支持IEC61850标准的和非IEC61850标准的状态监测装置接入；设备数据发送单元，用于处理并组装报文内容，向设备发送电文信息；设备数据接收单元，用于接收设备发送的电文信息，并进行处理；消息总线单元，用于传送控制指令及数据内容，并传送从设备获得的数据。2.根据权利要求1所述的基于设备适配技术的设备智能接入系统，其特征在于，所述的设备插件单元包含串口设备插件和网络通信设备插件。3.根据权利要求1所述的基于设备适配技术的设备智能接入系统，其特征在于，所述的设备规约库单元包含多套数据结构，多套数据结构的定义参照MODBUS、CDT、IEC60870‑5‑103及IEC61850标准规约规定的帧结构和应用服务数据单元格式。4. 根据权利要求1所述的基于设备适配技术的设备智能接入系统，其特征在于，所述的设备规约库中的规约转换器基于IEC61850通信标准，支持如下的传统规约转换：IEC60870‑5系列规约、CDT规约、MODBUS规约、DNP规约、RP570规约、问答式规约及循环式规约。5.一种基于设备适配技术的设备智能接入方法，其特征在于，包含设备接入步骤、设备数据发送步骤和设备数据接收步骤，其中：设备接入步骤：（1）将要接入的设备接入设备通信接口，设备插件管理单元检测到接入的设备，启动设备识别器，记录设备信息和设备规约及其版本信息；（2）设备识别器在设备管理中心单元检索设备是否注册，如果没有注册，则将步骤（1）中记录的设备信息登记到设备管理中心单元，并将设备装入标志标记为真；如果已经注册，则直接置设备装入标志为真；（3）将设备规约信息装载到设备规约库单元，并启动规约转换器，将通信规约转换成符合规定的通信标准； 设备数据发送步骤：（1）消息总线单元接收到设备控制指令，根据指令内容获取被控制设备的信息和控制信号的信息，以及控制指令的详细内容；（2）根据步骤(1)中取得的需要控制的设备的信息和控制信号的信息，从设备规约库单元中提取对应设备的规约信息；（3）根据规约信息，将步骤(1)中取得的控制指令的详细信息进行符合通信标准的控制报文的制作并组包；（4）建立设备数据发送队列，将步骤(3)中制作的设备控制数据放入发送队列中，由发送队列对控制数据按顺序依次执行；（5）设备通讯接口单元根据步骤(1)中取得的需要控制的设备的信息，构造设备通讯通道，并从步骤(4)建立的设备数据发送队列获得控制数据通过设备通讯通道发送给设备；（6）设备按照规约规定的格式接收数据队列，并解包报文信息；（7）解析报文，将接收的报文按照约定的格式解析出有用的设备固有及运行信息，提交给消息总线单元处理；（8）消息总线单元接收解析好的报文等待特定的设备来取走对应设备的参数及运行信息；设备数据接收步骤：（1）消息总线单元接收到设备通信指令，根据指令内容获取被要求通信设备的信息和信号的信息，以及指令的详细内容；（2）根据步骤(1)中取得的要求通信的设备信息与本设备的信息进行匹配，如果匹配正确进行报文解包；（3）根据规约信息依次解包所要接收的设备及其设备信息内容类型，从消息总线单元中提取需要的信息并提交给信息需求的设备；（4）取得报文信息后，系统按照通信标准接收报文信息并进行解包操作，然后系统再将信息转化为本设备所对应的设备规约格式，以获取正确的报文信息。6.根据权利要求5所述的基于设备适配技术的设备智能接入方法，其特征在于，所述设备数据发送步骤的步骤（5）中将数据通过设备通讯通道发送给设备的步骤为：（1）从空闲发送报文缓冲区链表中分配一个发送报文缓冲区，判断要发送的报文类型，如果是数据报文，利用这个缓冲区生成一个会话层协议数据单元，发送时动态添加报文头和传输层协议控制信息；如果是连接管理报文，直接在这个缓冲区中生成一个传输层协议数据单元，增加报文头；（2）主任务将生成报文的控制信息，通过管道机制传递给网络守护任务进行发送；（3）初始化网络守护任务，将套接字对应的管道文件描述字设置在读文件描述字数组中，网络守护任务包括报文缓冲区起始指针、报文缓冲区长度、报文起始指针、报文实际长度、传输层报文类型；（4）当网络守护任务等待的文件描述字就绪时，网络守护任务获得执行时机，检查存放系统返回值的文件描述字数组，如果管道上有消息，则读取管道消息，获取管道消息所指报文作为当前要发送的网络报文进行发送；如果网络套接字可写，先发送上次没有发送出去的报文；如果上次没有发送出去的报文本次完全发送出去，并且管道中存在消息，再读取管道中的消息，获取管道消息所指报文作为当前要发送的网络报文进行发送；（5）如果当前需要发送的报文没有完全发送出去，标记套接字的状态为需要等待网络套接字可写；如果当前需要发送的报文已经完全发送出去，并且管道中没有消息了，标记套接字的状态为需要等待套接字对应的管道有要发送的报文；根据每个套接字的状态所作标记，如果需要等待套接字对应的管道有要发送的报文，则将管道文件描述字设置在读状态。7.根据权利要求5所述的基于设备适配技术的设备智能接入方法，其特征在于，所述设备数据接收步骤的步骤（1）中接收到设备通信指令后，需要经过解析、拆分和重组的过程，操作方法为：先通过控制指令的数据结构获得该数据包的字节数，如果接收到的内容大于此字节数，则先将前面的数据内容切割成一个电文，然后再从剩余的部分获取下一个数据包的长度信息；如果接收到的内容或者剩余的部分不够一个数据包的长度，则需要先启动一次接收操作，将新接收到的数据拼接到已有的内容后面，然后再重复上述的数据包分割操作。