调度平台十篇

2024-05-05

调度平台篇1

我国是一个农业大国, 不同地区农作物生产具有明显的时间差异, 而农机资源有限, 因此对调度优化管理有较高要求。我国部分区域存在着农机作业信息发布滞后, 缺乏有效的调度策略, 造成农机资源配置不合理, 制约我国农业发展。随着地理信息系统技术、无线通信技术和GPS定位技术在农机管理中的应用, 使实现农机作业的高效管理成为可能[1]。利用中国农业机械化信息网搭建信息交流平台术, 如何快速合理地进行农机调度, 为农业生产管理提供服务, 则是农业生产中急需解决的重要工程技术问题。

1 农机调度问题描述

农机调度问题是对一系列收割点选择合适的行车路经, 让农机有序地通过它们, 在满足收割点的时间窗和所需农机数约束条件下, 达到路程最小或收益最高。从定义可以看出, 农机调度问题在本质上是属于带时间窗的多旅行商问题[2]。但农机调度问题不仅仅是一个农机调度路经问题, 还涉及到农机的分配问题。不仅要考虑如何选择运输调度路经, 还要考虑如何为已选的农田作业点分配合适的农机。农机调度问题与车辆调度相比, 受影响的因素更多, 如机主的要求, 一些需紧急响应的因素。在农机调度中, 并行任务中的农田作业点不一定都能被服务, 按照收益最大优先规则得到的调度方案不一定是最优的方案。

在农机调度中, 我们考虑以下因素为已知因素:农机保有量是指拥有的农机数量;农机的作业能力是指单位时间农机可以服务农田作业点的面积;农田作业面积及农田作业点, 则可以计算农机点到农田作业点的距离;允许服务时间范围是指农机必须在作业点允许的时间范围内完成任务;农机的等待时间会使成本加大;路况信息及交通状况会对运输调配的速度产生影响, 无法在规定的时间内到达会导致任务的无法完成。分析作业面积、作业价格、时间、距离等多个影响因素, 建立以尽可能完成多任务, 低成本或其它目标的调配模型。

2 农机调度算法

国外提出了一系列通过模拟自然现象或过程、基于仿生原理的启发式优化方法, 如遗传算法 (Genetic Algorithm) 、模拟退火、禁忌搜索等。近几十年, 又相继提出了群智能优化算法, 如模拟蚁群觅食过程的蚁群优化算法 (Ant Colony Optimization, ACO) 。国内对调度问题大多采用启发式算法来求解, 这些方法在求解复杂的农机调度问题中取得了相当好的效果。

遗传算法是模拟达尔文生物进化论的自然选择和遗传学机理的生物进化过程的计算模型, 是一种通过模拟自然进化过程搜索最优解的方法。其主要特点是直接对结构对象进行操作, 不存在求导和函数连续性的限定;具有内在的隐并行性和更好的全局寻优能力;采用概率化的寻优方法, 能自动获取和指导优化的搜索空间, 自适应地调整搜索方向, 不需要确定的规则[3]。运用g A可以进行农机运营调度方案或策略。遗传算法中适应度函数即评价函数, 是用来判断群体中的个体的优劣程度的指标。在农机调度中, 调度目标的衡量包括时间跨度、设备利用率、延时、所得利益等。评价函数的设置要综合考虑或者给用户提供不同的选择, 以达到最优。研究表明, 基于遗传算法的智能调度, 可显著改善系统的调度性能, 缩短运营农机周转时间, 提高农机的运营效率和经济效益。但遗传算法易陷入局部最优, 常与其它算法结合起来以提高收敛速度。

蚁群优化算法是一种模拟蚂蚁觅食行为过程的群优化算法, 具有分布式计算、信息素正反馈、启发式搜索等特性。由意大利学者Dorigo等人于上个世纪90年代初首先提出[4]。蚁群算法不依赖于所求问题的具体数学表达式描述, 具有很强的找到全局最优解的优化能力。蚁群算法具有正反馈、较强的鲁棒性、全局性、普遍性、优良的分布式并行计算机制、易于与其他方法相结合等诸多优点。我们把农场看作出发点, 把收割点看作是城市, 但不同的是带时间窗的多旅行商问题中一个城市只能被访问一次, 而在农机调度问题中, 一个收割点需要多辆农机的访问, 且收割点的服务时间要远大于时间窗的宽度[5]。蚁群算法的分布特性非常适合农机调度的特性, 加快了算法的收敛速度。实践表明, 蚁群优化算法对农机进行调度可得到全局最优, 达到收益价值最大的方案。

3 总结与展望

在了解农机调度现状的基础上, 对农机调度进行了研究, 讨论了遗传算法与蚁群算法在农机调度中的应用。射频识别等先进的自动识别技术, 使我们能够获取农机大量信息;而安装了智能车载装置的车辆, 除能提供车辆自身状态信息外, 还能及时提供环境信息。如何利用好这些信息, 科学地进行农机调度还存在着许多有待解决的问题。

参考文献

[1]刘静明.国外农机服务组织发展研究[J].中国农机监理.2010 (, 11) :43-44.

[2]李洪, 姚光强, 陈立平.基于GPS、GPRS和gIS的农机监控调度系统.农业工程学报.2008 (, 24) :119.

[3]吉根林.遗传算法研究综述[J].计算机应用与软件.2004. (21) :70-71.

[4]段海滨, 马冠军等.一种求解连续空间优化问题的改进蚁群算法.系统仿真学报, 2007, 19 (5) :974-977.

调度平台篇2

随着航天事业的发展,我国在轨运行的中低轨卫星数量越来越多,而地面站数量相对较少,逐渐出现多星同时争用一个地面站的情况。合理地调度地面站测控资源,提高地面站资源的使用效率,最大限度地满足用户需求,是解决此类问题的一种小成本大收益的有效方法。

卫星数传是指当卫星经过地面站上空时,通过星地链路把星载数据传递到地面站的过程。卫星数传调度问题是一个基于约束的资源优化问题,即将有限的资源分配到不同的任务时间段上,其目标是在给定的时间内完成最多的任务,或者考虑任务权重时,最大化完成任务的权重之和。

卫星数传调度要考虑的因素很多,包括卫星星座的产生、地面站分布、卫星地面站可见窗口的产生、卫星数传任务的产生、调度算法、调度结果的显示及修改等。每当设计一个新的调度算法就要把上述调度环境重新实现一遍,既费时又费力。因此设计一个卫星数传调度的仿真平台,统一实现上述调度环境并提供一个输入输出接口供调度算法使用,就可以自由地设计各种调度算法,并能方便地修改和比较各种调度算法的优劣。

1 任务及调度模型

1.1 假设符号

假设有m颗卫星S={s1,s2,...,sm},每颗卫星si拥有一架数传天线;有n个地面站G={g1,g2,...,gn},每个地面站gj拥有一架数传天线。卫星数传只能在卫星与地面站可见的情况下发生,由于卫星沿轨道运行,只有在某些特定的时间段内卫星才能与地面站可见,这个特定的时间段称为可见窗口。卫星si与面站gj之间的第k个可见窗口为,其中为可见窗口的开始时间,为可见窗口的结束时间。卫星si与地面站gj在调度时间内的可见窗口集合为,lij为卫星si与地面站gj在调度时间内的可见窗口数量。卫星地面站可见窗口集合。

1.2 任务模型

每颗卫星都可以提出多个数传需求,每个数传需求称为一个数传任务。数传任务包括提出该任务的卫星,任务的需求执行时间段,任务的最小执行时间等。卫星si的第q个数传任务为,任务taskiq的需求执行时间段rtiq=[rtsiq,rteiq],rtsiq和rteiq分别为需求执行时间段的开始时间和结束时间。任务taskiq的最小执行时间为metiq。如果要想调度任务taskiq就必须在需求执行时间段rtiq和时间窗口TWi1,TWi2,...,TWin的交集中分配一段长度为metiq的连续时间用以执行该任务。卫星数传任务集合为TASK={task11,task12,...,task1r1,...,taskm1,taskm2,...,taskmrm}。其中tasksp为第s颗卫星的第p个数传任务。

1.3 调度模型

调度的目标函数为最大化被调度的任务数量

满足所有约束条件。

2 交互式仿真平台的总体设计

2.1 交互式调度的基本流程

交互式仿真平台的基本流程见图1所示。输入调度任务后调用数传调度算法产生调度结果。检查调度结果,如果其满足希望则结束,否则手动修改结果。使某个未调度的任务变成已调度任务,同时删除与其冲突的一些任务,之后再次调用数传调度算法,以此循环。

图1交互式调度流程(参见下页)

2.2 仿真界面

交互式调度仿真界面如图2所示。

每个页面代表一个地面站。页面顶部水平间隔分布的小正方形代表在该地面站中执行的数传任务。蓝色的矩形方块代表已调度的任务,其位置表示分配执行的时间。绿色的矩形方块代表不能调度的任务。可以在该界面内完成场景设置、任务设置、STK设置、调度算法选择、修改调度结果等操作。

2.3 模块划分

仿真平台要实现如下功能:卫星轨道参数输入;地面站位置参数输入;调度任务输入;调度任务随机产生;卫星地面站可见时间窗口计算;问题表示模块、调度结果的输出显示及修改。

仿真平台的模块划分如图3所示。

2.3.1 STK封装模块

STK软件的全称是Satellite Tool Kit(卫星仿真工具包),是一种在航天工业领先的先进商用现货(COTS)分析和可视化工具。STK提供分析引擎用于计算数据,并可显示多种形式的二维地图,显示卫星和其他对象如火箭、导弹、飞机、地面车辆、目标等,还提供了三维可视化模块,为STK和其他附加模块提供领先的三维显示环境,利用STK可以快速方便地分析复杂的陆海空任务。

STK封装模块主要使用STK.CONNECT接口,通过网络传输STK指令,STK接收指令后进行计算,计算完成后通过网络返回计算结果,STK封装模块再读取返回结果完成设计的功能。本模块的功能有:建立场景;设置卫星轨道参数;设置地面站位置参数;卫星地面站访问时间段计算。

2.3.2 场景输入模块

场景输入有两种方式:一种是用户在界面上手动添加每颗卫星的轨道参数和每个地面站的位置参数;另一种是用户把卫星的轨道信息和地面站位置信息写在文件中,指定场景文件名后场景输入模块读取指定的文件,把相应的卫星地面站信息提取出来并编号。

2.3.3 可见窗口计算模块

当场景输入模块已输入场景信息并且STK模块已完成初始化,则可以调用STK计算每颗卫星与每个地面站的可见时间窗口,然后存放到每个元素都是时间窗口的二维数组中,方便输入输出模块快速地进行查询。可见窗口计算模块还有保存卫星地面站可见窗口到文件中和从文件中读取卫星地面站可见窗口的功能。

2.3.4 数传任务模块

数传任务模块的主要功能是产生一系列数传任务,它通过以下三种形式产生:一是通过界面输入卫星的数传任务;二是从用户指定的文件中读取卫星数传任务;三是随机产生一定数量的数传任务。

2.3.5 问题表示模块

问题表示模块收集有利于解决调度问题的所有信息,把这些信息转化为一种统一的数据结构,并作为唯一的输入参数传递到各种调度算法中。问题表示树如图4所示,其中总的调度问题可以划分为n个地面站上的小的调度问题。每个地面站分配有多个任务,每个任务可以在多个可见时间窗口内执行。如果一个任务可以在几个地面站中执行,则这些地面站的任务集中都包含有该任务。

问题表示树不仅能够表示调度问题,而且能够表示调度问题的解。调度算法输入问题表示树,输出问题表示树。

2.3.6 结果显示及修改模块

结果显示模块用垂直的甘特图来显示调度问题的解,如图2所示。由于在处理过程中需要面对连续的时间向离散的像素间映射的问题,结果显示模块用一个变量来控制多少秒对应一个像素。在程序中可以设置该变量的大小以改变甘特图的大小和精度。

3 稀疏矩阵调度算法

本仿真平台实现了一种稀疏矩阵调度算法,该算法具有占用内存小、收敛速度快的特点。

(1)任务分类。对每个地面站,把其任务按时间进行分类,不同类中任务的执行时间不会重叠,相同类中的任务执行时间都有重叠。

(2)初始化稀疏矩阵。使用C++扩展库Boost::ublas::mapped_matrix建立稀疏矩阵,水平方向为任务编号,垂直方向为类别编号。如表1所示。如果任务i能够在类别j中执行,则表中(i,j)元素为1,否则为0。

(3)运行调度算法。

4 仿真算例

设置场景为35颗某国中低轨卫星,9个地面站,如表2、表3所示。(参见右栏)

在1 Sep 2009 12:00:00.00到2 Sep 2009 12:00:00.00时间段内随机产生150个任务,运行稀疏矩阵求解算法,得到调度结果见表4所示。可见本次运行任务调度率为100%,即完全调度。

再次运行20次的调度,任务调度率如图5所示。可见平均任务调度率在0.94以上。

5 结论

数传调度仿真平台主要应用于数传调度算法的设计、仿真等。通过设计开放完备的接口和良好的界面,用户可以很容易地开发试验新的调度算法,并能够很直观地查看仿真结果、修改仿真结果。此外本文提出了一种新的稀疏矩阵调度算法,具有资源占有率少,收敛速度快的优点。接下来的工作将是试验各种智能调度算法,比较各种算法的优劣。

参考文献

[1]Rao J D,Soma P,Padmashree G S.Multi-satellite scheduling system for LEO satellite operations[C].SpaceOps,Tokyo,Japan,1-5June,1998.

[2]Cutler J.Ground station virtualization[C].Proceedings of the Fifth International Symposium on the Cost of Spacercraft Ground System and Operations,Pasadena,CA,2003.

[3]Guffin O T,Onken J F.Generic mission planning and scheduling concepts for space astronomy missions.SpaceOps92,1992.

[4]金光,武小悦,高卫斌.卫星地面站资源调度优化模型及启发式算法[J].系统工程与电子技术.2004(12):89-91,125.

调度平台篇3

【摘要】随着科学技术的不断更新和发展，光纤技术正在大力进行推广，目前来看，在电网调度中存在着图形化的“四遥”模式，这种模式对于电网调度自动化水平的提升具有十分重要的作用。文章以电网调度控制一体化以及视频监控为设计目标，针对电网当前的现状，以人员出入信息以及火灾报警信息为功能需求，将所采集到的信息传输到调控中心。该系统结合了当前最为先进的视频监控技术以及各种环境监测技术，实现了电网调度的高度信息化。

【关键词】智能化；电网调度系统；监控平台；设计

一、引言

随着电力市场化的发展，业务流程敏捷性的要求逐渐提高，同时随着智能电网战略的实施，电网一体化特征日益明显，电网调度控制复杂性大大增加，这些都对调度技术支持手段提出了更高的要求。各调度中心必须通过技术手段实现调度中心之间以及调控中心内部信息集成与共享，为电网调度运行人员提供全面细致的电网状态，并提供相应的辅助决策支持、控制方案和应急预案等，实现多维度全景监视、综合智能预警和大电网协调控制。

二、传统电网调度环节存在不足

智能电网调度自动化的出現可以有效的弥补传统电网调度工作存在的不足。传统电网调度主要存在下面四个方面的缺陷：①缺乏相关技术标准，还需要补充制定电力系统安全稳定分析和控制方面的标准，如大规模分布式电源接入和特高压运行特征方面的；②电网调度技术水平低下，无法满足今后电网运行发展的要求，还需要不断的完善并且提高电网在线分析和控制技术，并且还要提高保护装置的数字化、信息化和集成化；③还没有足够的能力对大容量的风电以及太阳能等间歇性电源的出力进行预测和调控，还需要不断的传统电网调度节能环保能力进行提高。

三、监控体系架构

变电站接入智能电网调度控制系统集中监控的体系架构主要包括两大部分，即调度控制系统基础平台、电网运行稳态监控系统，其中还包括AVC（自动电压控制）、WAMS（广域测量系统）和二次设备在线监视等模块。调度控制系统基础平台主要是以电网运行数据为基础，通过服务总线、消息总线提供公共服务与调控一体的警告服务、权限服务，它能实现数据采集、模型和权限管理、人机界面控等调控业务的一体化采集、处理和展示。

在调度控制系统基础平台变电站集中监控的过程中，调控一体模型管理是整个管理的基础，主要包括一次模型和二次模型，前者涉及电网参数、一次参数等内容，后者有保护、测控等二次装置的信息。同时，通过设置权限和责任区可以实现对不同用户的“隔离”，避免出现越限使用、操作的情况，而且还能够减轻监控人员的工作负担。

智能电网调度控制系统基础平台变电站集中监控的作用有以下几点：①通过对运行数据的遥测、实时接收，利用相关逻辑完成遥信、遥测数据的处理，以得到准确、可靠的实时信息；②完成电网设备的操作、控制，在保证电网运行安全的基础上，利用集中监控系统实现电网调度控制中心对电网断路器、档位等设备的远程遥控操作；③完成信息的分析、处理，根据得到的实时数据信息，准确判断一、二次设备的运行状态，并以此作为调度控制的依据，有效提高调度控制的可靠性。

四、电网调度集控一体化技术支持

（一）智能监控技术

当前电力系统中应用了多种监控技术，但是不同监控技术之间主要是独立完成系统监控，例如电网高级应用模块通过分析状态信息和数据信息，可以得出电网的故障点或者异常点；SCADA系统实现了对抖动、异常波动、跳变等异常情况的实时监测。这两个系统之间缺少关联性，并且运行效率较低。随着电网的快速发展，在未来应加大对PAS、SCADA、FES等模块的分析研究，例如，PAS用于分析电网系统的异常点状态，SCADA可以利用跨厂或者全厂分析和计算系统薄弱量，FES主要用于分析单个点异常量。通过全面综合的分析，向电网调度人员提供更加全面、准确的分析结果，便于运行维护人员有针对性地进行管理和处理。

（二）运行管理技术

电网调度集控一体化系统的应用，需要满足运行维护人员、集控人员、调度人员的工作需求。当前，我国电力系统中，不同专业工作人员对电力系统进行调度、操作、监视和维护，主要是利用责任分区技术，按照信号位置、间隔或者电厂将电力设备划分为不同责任区，实现对电力系统设备的控制和监视。

五、智能电网调度自动化系统建设面临的挑战

智能电网调度自动化系统在建设过程中，主要受到以下五个方面的业务方面的挑战：①需要提高调度资源优化配置能力，从而使用节能发电调度和资源优化配置的需要；②提高调度驾驭大电网的能力，从而满足电网快速发展和安全运行稳定的要求；③建设备用调度体系，从而可以从容面对自然灾害的巨大影响；④完善二次系统纵深安全防护体系，有效的应对日益严峻的网络信息安全威胁对电网运行的影响。

六、结束语

综上所述，在电力系统中，电力电网的调度环节是非常重要的，对电力系统的安全可靠运行有着直接的影响。智能电网调度自动化是一个实时动态系统，能够对电力系统进行有效的分析和调控。一旦电力系统存在某些故障，那么智能电网调度自动化系统就能够及时并且准确地对发生的故障进行详细的分析和处理，保证事故处理的及时性，并且能够对电力电网的运行状况有着更加全面的了解。上文主要对智能电网调度自动化的内涵以及智能电网调度自动化技术进行了简单阐述，希望可以给其他电力工作者的对智能电网调度自动化的研究带来一定的参考，从而使得智能电网调度自动化系统变得更加完善，更好的发挥在电力系统中的作用。

参考文献

综合指挥调度平台汇报篇4

欢迎各位领导莅临综合指挥调度平台汇报。下面为各位领导演示：

这是一部分重点区域的实时监控画面。（点击展示视频监控的总画面）这是部分主要路口的实时监控画面。（点击展示路口画面）这是部分桥梁的实时监控画面。（点击展示桥梁前画面）场景应用：校门口人员聚集

报警：十二中学校门口有人员聚集，情处理！接到报警：收到，立即处理！点击查看十二中监控画面

广播立即通知：紧急通知，紧急通知，校院门口所有人员请注意，请大家不要聚集在学校的门口，这样已经影响到街道正常的交通，请大家及时有秩序的疏散，疏散时请注意不要拥挤(重复两遍)。广播无效通知附近的警力

通知：警力A+B,请到现场处理聚集情况，疏散人员。警力A+B：收到，立即前往领导：现场处理情况如何？回复：立即分发警员现场画面。

将警员画面分发给领导查看警员处理的情况。警员到达现场

警员A：到达现场，现场混乱，需要增援。警员A+B对其他附近的警员实施对讲

警员：学校门口人员聚集，继续增援，收到请回复。附近警员C+D收到：收到，立即前往。

警员赶到，点击画面查看。警员将聚集人员有秩序的疏散。解决交通拥堵的可能。

处理现场完毕，汇报情况。警员：现场处理完毕。回复：收到。

调度平台篇5

关键词：电力调度,通信网,网管平台

根据国网公司“三集五大”的建设要求及“地县一体化”的逐步完善, 电力通信调度网的统一网管平台建设是电网“大运行”管理体系中的重要组成部分。电力通信传输网作为信息传送的主要承载网, 实现通信传输网的“统一网管平台”运行将是完成电力系统生产、调度、营销等的必要条件。

统一网管平台建设是现代通信网管理发展的主要目标, 将原本属于各地县公司的电力通信调度的管理、维护、监控等功能, 集中到一个平台上, 从而能够方便人员对整个通信网进行管理, 以便能够实现对整个电力网进行监测的目标, 并且能够不断进行升级和拓展。

1 建设通信网统一网管平台的必要性

1.1 通信网快速全面发展, 要求提高驾驭大规模通信网的能力

随着经济的不断发展, 电网作为基础设施, 其建设规模在不断扩大。电力通信网是电力系统第二张实体网络, 支撑着电力系统中发电、输电、配电、用电、调度等环节以及企业信息化管理业务需求, 特别是在大力建设智能电网的背景下, 电网对电力通信网的依赖程度越来越高, 电力通信网的安全可靠性将直接影响电网的安全生产。

基于国网及省网公司相关标准和指导原则《电力通信网规划设计技术导则》《电力通信网规划内容深度规定》《“十三五”通信网规划专业指导意见》及《国网安徽省电力公司“十三五”通信网规划》等。电网跨区联网格局的逐渐形成和公司集团化运作引发通信专业集约化管理需要, 通信网络将在广度和深度上都有巨大发展, 纵向互通、横向互联, 要求提升大规模通信网络管理能力。与此同时, 大规模通信网络对通信网管系统的依赖要求系统本身具备良好的容灾备份能力。因此, 需要依靠科技进步, 采用统一高效、功能完备、安全可靠的网管系统作为技术支撑, 实现庞大复杂通信网络运行状况的动态监视、通信资源的科学有效管理以及管理工作的流程化、电子化和智能化。

1.2 信息、通信一体化管理和运维, 要求加快通信管理系统建设

随着公司信息、通信组织机构的调整, 需要全面加快通信运行在业务需求挖掘、业务保障的能力、组织机构、运维核心流程、管控技术手段等方面的调整和提升。依据信息、通信的集约化融合的管理需求, 利用信息化手段实现信息、通信管理系统的融合, 完成信息通信一体化管理、建设及运维, 为坚强智能电网建设、为“三集五大”科学管理体系提供优质高效的信息通信保障和技术支撑。

1.3 通信运维、管理工作量倍增, 要求提高通信管理效率

“十二五”期间, 电力通信骨干网将基本覆盖35k V变电站, 终端通信接入网将快速发展, 网络运维和管理工作量成倍增加, 而通信人员的数量不会大幅度增加, 运维及管理人员缺口将继续扩大。因此, 需通过建设自动化程度较高的通信管理系统, 实现具备智能化特征的电路开通、网络运行分析等功能, 提高通信运维的现代化管理水平和效率, 缓解通信网络规模不断扩大与人员短缺的矛盾。

统一网管平台对于管理通信网, 提高通信网管理水平具有重要价值。在建设过程中需要按照安全可靠、环保节约、技术先进、标准统一、提高效率、造价合理的原则, 努力做到可靠性、统一性、适应性、经济性、先进性和灵活性的协调统一。

2 网络系统结构

2.1 电信管理网

电信管理网络 (Telecommunication Management Network, TMN) 是ITU-T在20世纪80年代提出来的用于电信管理网络的一组标准协议规定的网络结构, 通过标准的接口对电信网进行控制和操作。利用一系列技术标准和规范, 来实现统一的网络结构形成开放式网络系统, 使得网络系统能够具备标准化管理功能和建立面向目标的管理信息模型, 实现管理信息交换处理功能。将通信网中的各种操作系统和电信设备进行连接, 在功能上能够实现对通信网进行收集信息、传送信息和处理信息的目标。通信管理网在功能上主要是包括运行系统功能、网络单元功能、工作站功能、中介功能及Q送配器功能等, 并且其采用逻辑分层机构, 将管理功能按照逻辑分为几个层次, 分别是性能管理、配置管理、故障管理、安全管理和计费管理。

2.2 统一网管平台的设计和组建

在设计上采用电信管理网的思路, 从功能、信息和物理结构3个方面上入手进行综合考虑, 并且根据相关的网络技术标准和通信协议来进行设计。在统一网管设计当中应用到的协议主要是包括IP网络通信协议、NMF&ITU标准建议、Open System标准、网管协议支持标准和公共对象请求代理体系结构 (Common Object Request Broker Architecture, CORBA) 、标准数据库以及SNMP和网络安全技术。由于现代通信技术在不断发展过程中, 通信网的网管系统本身需要具备高度的灵活性, 这样才能满足不同的网络状况和管理组织发生变动的需求, 同时网管系统还要具备开放性、可靠性和可扩展性等特点, 能够支持不同的操作系统, 能够连接不同的设备, 实现数据接口的开放性, 这样才能够保证网管平台对所有的通信网都能够适用并且实施各种管理功能。

信通公司通信网管网按照2个平面部署, 其中1平面以省公司和阜阳备调为核心节点, 各地市公司为接入节点组建的数据网通道;2平面以省公司和阜阳备调为核心节点, 各地市公司区域内的500 k V变电站为接入节点组建的数据网通道。2个平面相对独立运行, 在任一平面出现故障, 都不会影响到另一平面的运行。

(1) 网关通讯原理。如图1所示, 椭圆表示数据通信网络 (Data Communication Network, DCN) , 与DCN网直接相连的两个网元A (GA) 和B (GB) 表示网关网元, 其他的网元为非网关网元。网管与非网关网元之间通讯, 需要先给非网关网元配置网关网元, 网管不与非网关网元直接建立通讯, 而是借助网关网元建立通讯, 由网关网元转发数据。

从EMS (Element Management System, 网元管理系统) 到N的通讯, 需要通过A (GA) 或者B (GB) 。我们称N为非网关网元, A (GA) 和B (GB) 为网关网元。如果将A (GA) 设置为N的网关, 我们称A (GA) 为N的网关网元。在EMS与N通讯过程中, 需要A (GA) 做数据转发。

为了防止A (GA) 出现异常, 导致N与网管数据不通, 需要为N设置多个网关 (目前网管界面只支持设置两个) , 在这个例子中可以为N设置两个网关A (GA) 和B (GB) 。在A (GA) 出现异常后, N可以通过B (GB) 继续保持与网管的通讯。

(2) 网关网元的接入方案。 (1) 各地市公司组建至少2个网关网元, 网关网元的选取建议为市公司主站和市公司位于500 k V变电站的通信设备。 (2) 每网关网元配置一台交换机, 其中1#端口接网关网元设备的监控口, 2#端口接1平面位于地市公司主站的网管网交换机, 3#端口接2平面位于500 k V变电站的网管网交换机。交换机至1平面、2平面的数据通道由各地市公司自建。 (3) 网管平面组建方案。网管网1平面的组建方案:网管网1平面由省公司、阜阳备调和15个地市公司 (阜阳备调和阜阳地区网可共用1台设备) 组建, 利用原TMS在用以太网通道 (TMS交换机下挂在网管网下) ;网管网2平面的组建方案:网管网2平面由省公司、阜阳备调和位于15个地市公司的500 k V变电站 (阜阳备调和阜阳地区网可共用1台设备) 组建, 利用省公司光环网同步数字体系 (Synchronous Digital Hierarchy, SDH) 以太网组建新的通道。

2.3 网络拓扑结构和软件结构

本次统一网管平台建设当中的网络拓扑结构如图2所示, 从图中可以看出, 对于本地网管系统构建来说主要是包括省网管中心服务器、省备调网管中心服务器、网管网专用通道、地市维护中心、地区通信网等。在监控管理上, 通过TCP/IP协议来进行管理, 网络结构采用分布式和扩充性较强的结构, 数据传输上采取多路由方式。

网管系统主要包括以下几种软件结构:一是软件平台。网管系统的主服务器主要是采用Windows Server 2008 R2企业版/64 bit操作系统, 数据库则是采用:Microsoft SQL Server 2008企业版/64 bit, 而图形工作站以及调度工作站和其他工作站均可以采用Windows系统来进行操作;二是同步技术, 利用第三方软件VERITAS远程容灾 (1+1) for Windows企业版双机软件 (6.0版本) , 来完成网管数据的异地容灾, 保障系统及网络运行的安全性;三是中间件技术, 网管系统当中底层采用中间件来对监控数据进行传输, 并且在消息传送方式上可以应用分布式消息来进行传送, 这样能够实现在不同应用程序之间进行消息的传送, 这些传送的消息也可以实现在不同的网络协议、计算机系统和应用软件之间进行传输, 从而能够实现对于网管系统当中的不同网络系统的信息传递, 实现管理功能。

3 项目建设方案

首先, 依据TCP/IP的规范协议结合通信网传输设备的管理IP配置模式, 统一规划安徽省各地市公司网元管理I P, 见表1。然后, 根据地址规划要求对各地市公司的传输设备按ID, IP等地址规划表进行设备的地址改配。同时完成每地市网关网元地址的规划, 如表2所示。完成上述规划后各地市公司通信网统一接入省公司网管平台。此阶段工作为整个项目的重点, 涉及每一台传输设备地址的改写, 工程量大、耗费时间周期长, 需各地市公司根据项目进展组织安排。

依据现有资源由信通公司统筹利用省公司在各地市公司的SDH设备以太网组建网管网专用通道。完成省公司到各地市公司的网管通道建设。完成省公司网管服务器的安装调试及备调服务器的设置。通过组建的网管网通道在网管上对各地市公司的网元进行数据同步配置, 并按地市进行分层管理。组建统一运维的通信网管理平台。各地市公司安装统一的网管客户端。利用通过网管网组建的网管专用通道, 通过交换机端口连接各地市公司网管客户端。并针对各地市公司设置相对应的权限来管理自己地区的通信网设备。

4 结语

本文仅对某一品牌的通信设备实现统一网管平台进行了论述, 对于多品牌通信设备的统一网管融合将作为下一步的研究方向。当前电力调度当中的通信网种类、交换手段等都已经初具规模, 为了能够推动电力通信调度中系统的不断发展和安全运行, 需要建设标准的、开放式的统一网管平台, 在平台上来实现电话交换网络、通信网络、计算机互联网等各种网络系统的全方位监测和管理, 因而电力调度部门应该加强对通信网统一网管平台的建设重视, 不断加强网管平台建设, 从而不断提升通信网管理水平。

参考文献

[1]李宝剑.石河子电力调度通信网软交换技术应用的探讨[J].通讯世界 (下半月) , 2016 (4) :104-105.

[2]张久杰.电力调度自动化系统中通信网络故障分析与解决措施[J].通讯世界, 2016 (4) :181-181.

[3]郭德孺, 谢波, 王世文, 等.基于IP over SDH河南电力调度数据网规划及互联[J].电视技术, 2012 (6) :36-39.

[4]张文.电力调度自动化系统中通信网络故障分析与解决措施[J].信息通信, 2015 (12) :220-221.

[5]尹汉炜.远动通信网关在快速恢复电力调度自动化通道中的设计[J].电工技术 (理论与实践) , 2015 (10) :53-53.

[6]钟志萍, 徐星, 肖振华, 等.电力调度软交换通信网的建设研究[J].电力系统通信, 2012 (3) :5-8.

[7]毛卉, 赵婷, 沈晗阳.湖北电力调度软交换容灾备用系统建设研究[J].电力信息与通信技术, 2014 (4) :71-75.

调度平台篇6

关键词：动态一体化平台,电网调度,管理信息系统

0 引言

调度生产运行管理信息系统OMS是一类典型的分布式电力生产运行管理信息系统, 在电力调度生产运行以及相关专业管理过程中起着越来越重要的技术支撑作用。目前, 国家电网实行统一调度, 各级调度间分层控制, 分级管理的模式。按照此模式在四川电网的省、地、县调度机构间推行电网调度决策智能化、运行指标国际化和专业管理现代化建设, 迫切需要一个能实现统一信息交换、资源共享、生产流程控制以及决策支持的平台。为此, 四川电网进行了省、地调一体化调度生产运行信息系统OMS建设。这里以四川电网OMS建设方案为例, 结合以往调度生产运行管理信息系统建设的经验, 对其关键技术和发展方向进行了分析研究。

1 四川电网OMS总体技术要求

根据四川电网OMS建设前期需求分析结果, 系统将被建成为电网调度运行及专业管理的信息汇集和处理中心, 其建设过程分为两个阶段: (1) 系统在投运年应能实现四川省电力公司调度中心、通信自动化中心内部重要业务和生产数据的自动流转, 实现省地间调度生产管理重要业务和生产数据的纵向自动流转功能; (2) 在地调逐步推广建设后与省调系统互联, 最终建设成为省、地一体化电网调度生产管理系统, 实现整个四川电网调度运行生产日常工作的流程化管理。

四川电网OMS的设计方案要求采用目前先进的信息技术, 建立新型的信息体系结构:在统一的运行平台 (计算机硬件及网络、操作系统、数据库、应用软件等) 支撑下, 建立起统一的调度生产管理系统与调度生产数据平台, 将调度生产业务管理与调度生产数据处理进行一体化设计, 使硬件资源和软件资源得到合理的优化。四川电网OMS逻辑体系结构如图1所示。

2 OMS的设计原则

系统按照投运年为2008年, 水平年为2010年, 远景年为2015年进行设计。

(1) 四川OMS承担着电网调度生产重要业务信息的流转工作, 应具备高可靠性, 并且应符合国家电网公司颁布的电力二次系统信息安全防护的要求。

(2) 所设计的OMS系统应是一套功能完整、性能良好、运行可靠、硬件系统相对独立, 具有专用软件包的商用化系统。

(3) 该系统应统一基础平台, 强调基础结构的设计和开发, 强调数据的复用和关联, 尽可能消除信息孤岛, 避免由于信息多重维护而产生的额外工作量和数据不一致性, 提高应用集成性, 形成一体化系统。

(4) 该系统应基于通用的应用系统平台, 具有足够的业务敏捷性, 以适应用户需求的变化。应用系统平台建议采用模型驱动方式, 简单的用户需求变化和应用扩充通过修改模型即可实现, 无需人工编程, 以减少维护工作量, 提高系统的可维护性。通用应用系统平台还应具备完善的二次开发体系, 提供高级API接口和多种二次开发手段, 以适应复杂的业务需求。

(5) 该系统应尽可能遵循和支持现行可用的标准, 以支持将来与外部系统的互联。

(6) 该系统应具有很高的可靠性和安全性, 应确保系统的长时间持续稳定运行。系统应具备集群和负载均衡、故障自愈、异常捕获和跟踪等系统稳定性保障技术, 最大限度地提高系统的安全性和可靠性。

3 OMS实现中的关键技术

传统的电力管理信息系统开发方法中, 每次新建系统都要重新做一些很类似的工作, 比如基础数据的管理、报表统计管理、值班日志等模块。但这种组件模板重用由于缺乏统一基础环境支持以及相应扩展规范仍然不能适应大型信息管理系统建设的需求。而采用平台化模式的主要优势是能针对电力企业复杂多变的需求一致地创建和维护业务模型, 并能为个性化应用开发提供完备的基础设施, 自动或辅助应用系统的生成。平台支持的动态业务模型应包括系统的各个方面, 并且应能根据模型自动生成各种标准应用功能。采用平台技术可以避免大量纷繁复杂的编程工作, 集中人力物力于企业信息和业务过程的分析、整理和优化, 最大程度提高应用系统的开发和实施效率。

另一方面, 电力企业管理过程的标准化是渐进的和长期的。企业与厂商在信息系统建设中也曾多次注意到管理流程规范化的问题, 在做法上却往往希望将管理流程一次性地固定下来, 然后, 在此基础上开发和推广信息系统。由于这种做法违背了渐进性和长性期的规律, 因此, 往往不能收到较为满意的效果。PI3000平台在SG186一体化平台的理论基础上进一步提出了动态一体化的思想, 即平台构建的一体化信息模型还需具有很强的动态能力, 以适应管理需求的发展变化, 如图2所示。

动态一体化思想强调一体化不是僵化的, 它应具有足够的灵活性以便能随着业务和管理思想的发展动态变化, 否则一体化将逐步失去生命力。该思想的应用是覆盖于系统建设和应用的整个周期, 对于一般的业务需求变化, 维护人员只需对模型进行调整便可满足, 系统能实时自动适应, 无需或是少量在源代码级进行修改。因此, 动态一体化平台化建设方法是适应未来电力调度管理信息系统发展趋势的方法。

3.1 统一应用平台PI3000

四川电网OMS建设采用直接面向调度管理业务并具有动态建模能力的统一应用系统平台PI3000构建。PI3000平台是基于模型驱动和构件化设计思想研发的一套面向电力行业的业务基础软件平台, 其总体技术线路如下:

(1) 数据层通过自主研发的通用数据访问组件实现与Oracle、DB2、SqlServer等不同类型的关系型数据库的交互。基于该组件及标准SQL规范开发的业务应用可自动适应并运行在不同类型的数据库系统上。数据层自主实现了OR Mapping机制, 可让上层应用开发人员以面向对象的方式访问业务模型和数据, 提高开发效率。

(2) 服务层采用SOA架构, 各服务功能均以WebService、XmlRpc等标准规约发布, 实现与前端或第三方系统的集成。采用无状态设计模式 (如IIS群集方案) , 方便并优化与第三方群集技术集成, 从而实现整个系统的负载均衡, 提高系统的稳定性和可靠性。

(3) 表现层采用B/S和C/S混合模式。C/S模式的客户端虽需初次部署, 但能够充分利用客户端计算资源, 可满足生产管理所需的部分复杂应用场景。PI3000平台的B/S客户端采用了大量本地计算技术, 并通过Ajax等技术尽可能提高用户端的使用效率。

PI3000平台构建采用了插件结构, 其主体是一个很小的内核, 除此之外的缺省组件及业务扩展组件都以插件的形式注册到系统之中, 并由平台内核统一加载到主应用域运行。从数据访问层到业务逻辑层, 再到界面表现层, 平台均为业务应用系统的开发提供了不同粒度的、丰富的基础设施和扩展规范。平台主体构架如图3示。

PI3000平台采用WEB SER-VICE技术将系统平台级应用服务集成Web服务, 主要包含有代理服务、业务基础服务、文件服务、工作流服务、报表服务、消息服务、任务调度服务等, 同时平台针对这些应用服务都提供了统一的基于Web页面的监控管理界面。此外, 平台本身的实现是数据库无关的, 即可以在不更改源代码的情况下运行于不同数据库之上。

3.2 工作流服务

工作流服务是系统实现业务流程化的核心。该系统的设计采用了动态模型驱动技术和面向服务体系结构, 满足了业务系统对流程快速构建、柔性变化的要求, 实现系统的开放性和可扩展性。其设计目标是能够针对电力企业复杂易变的需求, 敏捷地构建和维护流程模型, 并为个性化应用的二次开发提供完备的基础设施和服务支持, 最大程度地提高应用系统的实施效率。另一方面, 作为独立的子系统, 工作流模型与对象模型相对独立, 2者集成共同实现对业务的具体需求, 这种工作流模型与对象模型解耦合的方式可以方便的和其他应用系统集成。

系统设计采用典型的三层架构, 由流程建模工具、流程运行控制引擎和运行处理及监控界面组成, 如图4所示。

其中流程建模工具提供可视化的方式对多版本流程模板、流程步骤、参与者、处理表单等进行定义, 直观便捷, 能快速响应不断变化的业务需求。流程建模支持分支步骤、同步步骤、多种会签方式、回退步骤等复杂业务规则的定义。通过活动参数的定义, 流程关联表单可与对象系统的类型相关联, 并可在不同步骤关联不同的类型状态, 复用在平台对象系统中定义的权限控制策略。工作流引擎则负责基于流程模型执行流程实例的启动、迁移、回退、追回、结束等操作。流程运行界面则通过与流程引擎的交互, 在B/S、C/S方式下完成最终用户对流程实例的各种处理操作。另外可以开发流程监控工具, 企业可实时监控业务流程运行状态, 并对历史数据进行分析, 为优化流程和过程重组提供支持。为满足灵活复杂的业务需求, 工作流系统支持流程脚本、活动脚本和迁移脚本的定义。

工作流系统不仅提供流程的设计、协调和运行, 而且提供对流程生命周期的监控和对历史数据的统计、分析功能, 为优化流程和过程改进提供了有力的支持, 最终达到系统可服务化, 可配置化, 可管理化, 可模型化的目标。

3.3 报表服务

报表系统的设计是与应用平台无关、基于数据源、三层架构的报表定义和生成系统。该系统由报表定义器、报表浏览器、报表引擎服务、报表WEB服务4部分组成, 总体结构如图5所示。

报表系统的引擎服务提供统一开放的报表模板存取、解析以及报表实例的生成。报表的定义器用于报表的数据源、数据集、参数、布局设计和预览等定义。报表的 (C/S) 浏览器提供C/S模式下的报表浏览。报表的WEB服务程序与报表引擎交互, 形成WEB报表浏览站点, 用户通过浏览器访问报表WEB服务器, 浏览报表。报表系统的设计还遵循了以下规范:

(1) 支持动态参数化的报表。提供用户交互接口, 可根据用户输入的预定义参数动态生成报表。

(2) 支持多数据源定义, 即报表的数据来源可分散在多个物理数据库中, 而不必将所有数据集中在数据库中。

(3) 支持自定义脚本, 利用脚本可以报表中实现自定义的业务规则, 可动态控制显示样式。

(4) 报表模板符合XML规范, 支持导入导出功能, 便于移植和复用。

(5) 支持报表的定义和呈现分离, 即在一次模板定义后, 由报表引擎生成XML格式的实例报表文件, 并可转换为Excel、Html、PDF等格式以供客户端浏览。

(6) 提供开放的基于Web Service的数据接口, 可为其他应用系统提供报表服务。

3.4 其他关键基础服务

消息服务为PI3000平台提供统一消息发布和传送功能。平台的其他子系统或业务模块都可通过此系统进行消息的发布。消息系统的特点是消息内容和消息接收者、消息发送器分离, 即同一条消息可关联多个不同种类的发送器, 并同时发送给多个接收者。消息系统提供可扩展的消息大纲和消息发送器的实现框架, 即可动态增加新类型的消息发送方式。

任务调度服务能以定时、周期或主动触发方式执行预定义任务的自动化系统。它采用3层架构, 主要由客户端定义器和服务端任务执行引擎及任务执行监控界面组成。任务调度系统的任务定义器采用图形化方式定义一个任务中各个任务项及其之间的关系。任务项是一个自动化任务的分解执行步骤, 可以和预定义的任务执行组件关联。任务项之间可以定义迁移规则。任务执行引擎可根据任务优先级管理任务实例的执行、继续执行、重新执行、暂停、终止等操作。任务项迁移规则除定义全局参数判定条件外, 还可以脚本方式实现更为灵活的规则。

为实现各级调度OMS系统间大量数据的交换, PI3000开发了数据交换系统, 并在此基础上提供了服务代理组件, 从而平台用户可以更为便捷的使用数据交换功能, 同时也屏蔽了各级数据交换系统的版本差异。除上述介绍的重要服务以外, PI3000还根据业务需求对PI2000原有部分业务基础功能模块进行改进并封装成W E B SERVICE, 更好地实现多级调度了OMS系统的分布式计算扩展。

4 结语

调度平台篇7

关键词：SVG电力调动,支撑平台,理论设计

目前,图形的表现形式是非常复杂的,与传统的图形表现形式来说,图形的概念被扩大,信息量更大,但是目前的图形支撑平台缺乏统一的标准,图形共享存在很大的问题,本文就是针对这点利用可伸缩矢量图又被叫做SVG来进行图形支撑平台的研究,使图形支撑平台达到统一的目的,自动化的共享,这点是非常重要的,因此在图形数据一体化的思想上提出了调度应用模型,利用可伸缩矢量图进行电力调度支撑平台的研究。

1 可伸缩矢量图(SVG)的简单介绍

1.1 SVG的概念介绍。

可伸缩矢量图就是一种开放式的文本矢量图,利用这种图形来描述语言结构,可以使动态的图形灵活的缩放,达到网络图形国际化的标准,SVG就是利用XML的特性来进行异构系统空间的交换,对异构系统空间的研究具有广泛的意义。

1.2 SVG的特点介绍

1.2.1 具有可扩充性。

SVG是利用标准的形状来进行组合,最终形成一个多项组合的用户满意的可扩展的图形,例如圆,SVG利用了XML语言来对可伸缩矢量图进行表现,使这种图形能够完美的继承XLM的跨平台和可拓展的特点,这就是SVG的可扩充性。

1.2.2 方便检索。

在使用这种方法后,在对图形使用时,只要输入图形代表的含义,计算机就可以自动进行识别,不需要早人工来识别再输入需要的图形,这样减少的步骤,还使文档在利用时更加方便,搜索更加快捷,为拓扑分析提供了便利。

1.2.3 减少网络流量的使用。

文件的大小与图形的复杂程度有很大的关系,但是与图形的大小是没有关系的,因此在应用时要注意图形的复杂性,特别是电力系统在向用户发送图形时,如果是用SVG生成的文件要比其他的图形文件的格式容量要小,这样就减少了网络流量的使用,因为图形的传输无论是使用什么系统进行传输,都要使用网络,网络流量是图形传输的基本介质,因此,这种优势对生活实际是非常重要的。

1.2.4 信息的重用性。

现在图形的使用就是利用图元和信息的重用性,相对于图元的重用性,信息的重用性才是最重要的,图形是以SVG的方式进行存储的,用户通过对传输的SVG图形进行解析获得自己感兴趣的图形,还能根据这些图形生成新的SVG图形,就是利用电力主接线图形成监控,实时分析模仿不同的图形,让新的图形得以生成,这样的图形使用过程就是信息的重用性。

2 SVG电力调度图形描述

2.1 图元模型。

图元的模型包括图形属性和应用属性,图形属性是指图元设备在图形系统中的几何表示,应用属性就是指数据库中各种设备的使用参数,利用图元的属性是使设备统一的关键性的因素。图形可以直观的显示设备中的信息,在大多数的设备中,图形的表示都是一致的,如发电机用一个字母G和一个圆表示,这种约定的符号普遍用于各种接线图中。

2.2 图元建模。

设备的应用模型通常是固定的,同类设备具有相同的应用属性,如变压器都具有变比和损耗,发电机都具有最大、最小无功输出限制等。因此采用关系型数据库可以很好地存储设备的应用属性信息。在数据库中针对每一设备类建立二维表,表格字段为设备的应用属性,表格记录为当前图形中所有从属于该设备类的设备图元。

2.3 图形分层模式。

在电力调度中要满足不同的应用需要,图形显示存在着差异,但设备位置、连接关系等信息是一致的,因而图形分层模式在EMS/DTS/DMS图形支撑系统中被普遍使用。SVG很好地支持图形分层,通过标签的嵌套实现多视图机制,管理不同层次上的图形数据和设备数据。

2.4 图形转换实现。

由于调度应用软件开发的独立性,存在多种格式的图形文件,有必要设计SVG转换程序,实现其它图形文件同SVG标准格式的相互转换,从而实现信息共享,避免重复劳动和增加成本。实现SVG。

2.5 图形编辑及存储。

图形编辑是图形系统的基本功能,引入Apache公司的Batik开源工具包可实现该功能。由于本系统建立了设备图元模型,各设备图元用相同名称的类封装,所有图元类均包含绘图方法,该方法在画布上绘制图元的同时,将图元位置等信息添加到DOM对象中,保持图形显示和SVG文档的同步。图元形状固定,但其大小、填充颜色、旋转角度等图形属性可以通过鼠标操作改变。在设备图元绘制完成后设置该图元所代表设备的属性信息,如ID,description等信息。图元绘制完成后,输入设备的应用属性信息存储为数据库二维表中的记录。

2.6 拓扑结构生成。

拓扑结构是潮流分析、状态估计等高级应用的基础,它直接关系到系统的可扩展性和图形发布的实时性。拓扑分析可分为两个过程,连接关系(原始拓扑)分析和网络拓扑分析。传统的分析方法是依靠深度或广度搜索的策略,以搜索回溯的框架,利用堆栈记录划分,效率较低。当应用于实时网络分析时,在运算时间上不能满足要求。拓扑分析可分为厂站结线分析和系统网络分析。厂站结线分析采用节点融合法,其主要思想是通过开关找寻与其关联的连接点,由开关状态来判定这些连接点生成一个或多个拓扑点,形成拓扑点模型。这种模型在图形的使用中也是经常见到的。

3 SVG在电力调度可视化中的应用

电力调度可视化是指利用可视化技术将系统运行状态以图形或图像方式予以直观显示,以使调度员能够方便快速地了解当前系统的运行状态,以便其正确、实时地做出调度决策。

当前基于SVG的可视化应用主要是图形的动态着色,其基本思想是对于不同的电压等级,预定义不同的颜色显示。根据拓扑分析结果,将带电的设备和线路高亮显示,并赋予所属电压等级的颜色,不带电的统一显示一种颜色。当系统状态改变时,根据新的拓扑分析结果重新渲染。SVG支持动画能够用于线路数据可视化,在输电线路上叠加箭头显示潮流,其中箭头方向对应潮流走向,箭头大小反应潮流数量,形成流动效果,适合教学演示。

4 结论

现在图形在人们的生活中也是经常可以见到的,图形的表现形式是非常直观的,在计算机上使用起来是非常方便的,在电力系统的监控、自动的分析、决策、人员培训等这些方面获得了广泛的应用,但是现在图形的使用还存在着很多的问题,没有统一的图形标准,格式更是多样化,在转化时非常不便,这样的SVG电力调度图形支撑平台就起到了很大的作用,因此要重视SVG的使用,让图形技术更上一层楼。

参考文献

[1]唐洁.浅析电力调度安全运行监控管理[J].低碳世界,2014(14).

调度平台篇8

福建移动POC调度平台

技术方案建议书

深圳市源通世纪科技有限公司

2012年9月

深圳市源通世纪科技有限公司

福建移动POC调度平台技术方案建议书

目录 2 3 4 业务概述 ································································································ 3 系统特点 ································································································ 3 系统先进性 ····························································································· 3 系统功能 ································································································ 4

4.1 4.2 4.3 4.3.1 4.3.2 4.4 基本业务功能.....................................................................................................4 系统特殊功能.....................................................................................................5 操作和维护功能.................................................................................................5 运营商管理平台.................................................................................................5 企业管理平台.....................................................................................................6 多功能调度台.....................................................................................................6 系统设计 ································································································ 6

5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 遵循规范.............................................................................................................6 网络组织结构.....................................................................................................7 系统组成.............................................................................................................7 系统核心处理单元.............................................................................................8 业务协议栈.........................................................................................................9 7 系统性能 ································································································ 9 安全机制 ······························································································ 10

7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 系统安全性.......................................................................................................10 XPS业务服务器的冗余与可靠性...................................................................10 备份安全...........................................................................................................10 网络安全性.......................................................................................................11 用户接入安全性...............................................................................................11 系统安全性管理机制.......................................................................................11 终端支持能力 ······················································································· 11

8.1 8.2 通用支持性.......................................................................................................11 ROCKTON现有支持终端..................................................................................12 10 市场份额 ······························································································ 12 应用案例 ······························································································ 13

深圳市源通世纪科技有限公司

福建移动POC调度平台技术方案建议书业务概述

对讲业务是集群通信中最广泛使用的一种通信调度工具,一般需要通过专门规划的无线通讯频率和专用的对讲承载工具、在一定的覆盖范围内实现,具有专用性、地域性的特点。利用VoIP技术基于GPRS无线网络实现的POC集群通讯系统，则体现出与上述传统对讲机的差异性，可实现在移动通信网络覆盖的更大范围内实现灵活对讲，是对传统集群通信产品的功能的延伸和替代。系统特点

一按即通：手机变成对讲机，呼叫接续快，支持单呼和组呼。

一呼百应：群组内用户容量大，群组呼叫，适用于现场指挥、现场协调的工作场景。

超强覆盖：不受地域、距离限制，可实现远程的实时调度。

专业调度：多功能调度台，能满足集团客户日常工作中调度指挥的专业要求。分级管理：设有运营商和企业两级管理平台，便于实际当中操作与管理。发言管理：实现分权限强行插入发言，优先下达紧急指令。

组网简单：依托中国移动通信网络，只需增加PTT服务器可实现PTT系统。互联互通：通过安装中间转换器，可以与现有的POC平台（重庆华为、北京诺西）等其它POC集群系统互通。

扩展方便：开放的系统设计，实现针对行业用户的专有功能需求，如：GPS定位、视频会议、文件传输、图文推送、网络电话。系统先进性

项目设计的目标是实现电信级的PoC平台系统。其技术要求很高，其中包括： 1)高可靠性，提供99.999%的高可靠服务，支持1+1，N+1冗余备份，实现不宕机升级。

2)实现电信级网管系统，实时监控、告警，配置等。

深圳市源通世纪科技有限公司

福建移动POC调度平台技术方案建议书

3)支持及实现行业领先的OMA POC标准，能够同其他各大厂家的服务器和终端实现无缝对接。

4)通过实现优化的信令压缩能够有效减少空口流量，减少网络延时。5)区别于传统对讲机的最大优势是，PoC业务基于移动公网，具有良好的跨地域能力，服务不受地理位置的限制，可实现全网络范围漫游。6)融合通信平台。通过各类网关将不同制式具有PTT功能的终端接入PoC平台。对于普通的数字或者模拟集群系统，其组网能力有限，通过我们的集群网关接入PoC服务器平台，扩大组网能力。

7)集成可视化调度台进一步增强方案的竞争力。我司开发的可视化调度台支持对接不同的GIS方案，基于地图及GPS位置信息提供可视化调度功能，支持工单派发、图片上传、低速视频。系统功能 4.1 基本业务功能

固定群组呼叫：用户进入固定群组后可以对所有在这个群组中的在线用户进行呼叫，同时也可以接听群组中其他用户的呼叫。

动态群组建立：用户可以对一个或多个在线用户发起邀请，建立动态群组进行呼叫。

单呼：当用户邀请一个用户建立动态群组后，便实现了一对一的单呼对讲场景。

编辑固定群组：具有编辑群组权限的用户可以在手机端增加、修改和删除固定群组。可以增加固定群组的成员和删除固定群组的成员。

用户状态显示：在客户端软件上可以看到群组中每个用户是否在线，进行有效的通话。

通话提示：在集群呼叫过程中，参与呼叫的用户能够收到与集群通话状态相关的各种提示信息。

抢占呼叫：在同一个群组中，多人进行呼叫时，在相同呼叫权限的情况下，先呼叫着获得讲话权，其余用户转为接听状态。

用户多组：用户可以查看多个组的成员，可以进入多个组进行呼叫。

深圳市源通世纪科技有限公司

福建移动POC调度平台技术方案建议书

默认群组：默认群是用户登陆后自动进入的群组，每个用户可以指定一个默认群组。掉线与自动重连：当数据网络因某种原因断线时，软件会检测网络是否可用，当网络可用时，软件会重新拨号连接。

4.2 系统特殊功能

用户呼叫优先级：用户具有呼叫优先级，管理员可以设置和修改用户的呼叫优先级，在相同的群组中，当优先级别低的用户在呼叫时，优先级别高的用户可以随时中断其呼叫，并进行呼叫。

录音回放：用户在调度台和管理平台上可以查听每个群组的讲话记录，并可以回放每条记录，在企业管理平台可以查听企业中所有的通话记录。多会话：用户可以同时参与多个组的讲话。

用户功能设置：管理员可以动态的增加或取消某个用户的功能模块，管理员可以设置用户的功能,包括：好友列表；建立动态群组；群组切换；监听；修改用户名字；查看群组录音；编辑群组。

数据备份恢复: 系统可以对数据库关于用户、群组和用户日志等数据进行数据备份和恢复功，数据备份采用SQL文本格式，可以实现跨平台恢复，增加数据的安全性。

4.3 操作和维护功能

Rockton的PoC系统支持两种网管方式，一个是简单的网元管理方式，可以通过简单的PC机用WEB方式在本地和远程实现；另外还支持SNMP的集中网管协议，能够和网络集中网管系统连接，实现集中网管。PoC网络网元的操作和维护支持以下功能：

 故障管理  性能管理  配置管理  用户管理  安全管理

管理平台分运营商管理和企业管理两个级别管理：

4.3.1 运营商管理平台

增加企业用户帐号；修改企业用户帐号属性；管理用户账号；客户端软件的版本管理以及在线升级设置；管理帐号权限管理；数据备份和数据恢复。

深圳市源通世纪科技有限公司

福建移动POC调度平台技术方案建议书

4.3.2 企业管理平台

修改用户数据；增加群组；修改群组数据；历史记录管理和回放；管理二级管理账号。

4.4 多功能调度台

强插：调度台可强行插入任何组群的对讲。强拆：调度台可强行用户离开某组。

强拉:调度台可将不在当前群组中的在线成员，强行拉到该群组中。呼叫：调度台可以对用户进行单呼和组呼。

可视化调度：集手机、人员定位、集群对讲为一体。

两级调度：企业管理平台增加的每个二级管理账号都会增加一个二级调度账号,二级

调度账号只可以调度管理其所属于的二级管理的账号。系统设计

PoC Group AService subscription(服务订阅)Service Discovery（服务搜寻）Service Notifications（服务通知）PoC ServiceProviderPoC Group BPoC SubscriberWith PoCCapable DeviceRequest to Talk（请求通话）PoC SubscriberWith PoCCapable Device 5.1 遵循规范

Rockton PoC规范遵循现有的3GPP、OMA和IETF规范，能够非常容易地将服务集成到运营商现有的接入和分组交换核心网络基础设施中。PoC规范由六个规范组成，包括要求、体系、信号流、群组/名单管理和两个用户平台规范（传

深圳市源通世纪科技有限公司

福建移动POC调度平台技术方案建议书

输和GPRS）。

5.2 网络组织结构

手机终端通过移动核心网内网元，经过GRE 路由器接入到提供PoC业务的APN（如cmsip）的业务网络，这些网元及网络是现有移动网络的固有设备和网络架构。

PoC业务运营网络主要由核心交换机、主备XPS服务器（PoC服务器）和EMS管理服务器和XPA管理服务器组成。

核心交换机是PoC 系统与运营商数据网互连的设备，采用双冗余备份方式，组成相互备份的运营系统子网，保证系统的安全可靠。

PoC功能模块包含XPS业务服务器、XPA管理服务器和EMS管理服务器三个个设备，XPA和EMS这两个后台管理为主的网元部署在防火墙之后，组成运维子网，确保终端用户网络和后台系统的隔离。

5.3 系统组成

系统由多个功能设备组成：Rockton PoC系统（包括XPS业务服务器、XPA管理服务器、EMS管理服务器和PoC IP BACKBONE交换机）、DNS服务器、防火墙、网元管理终端，以及相关IP设备。

深圳市源通世纪科技有限公司

福建移动POC调度平台技术方案建议书

5.4 系统核心处理单元

PoC业务的核心网元包括：

XPS业务服务器：完成PoC业务的实时处理，包括PoC业务的鉴权、PoC呼叫控制和处理、业务的控制和管理、通话语音包处理、用户的认证与登录、计费和网管接口，同时还提供群组和列表管理功能，用户的在线信息呈现等功能。硬件采用主流的符合电信级要求的刀片服务器平台（如IBM Sytem x3650服务器）。操作系统使用CentOS 5.6。

XPA管理服务器：提供PoC业务用户的开户管理、联系人列表管理和群组管理、域管理和公司管理，同时还提供了PoC业务用户的应答选项、获取谈话录音文件、PoC手机OTA设置等功能。硬件采用主流的符合电信级要求的刀片服务器平台（如IBM Sytem x3550服务器）。操作系统使用CentOS 5.6。

EMS管理服务器：提供对XPS业务服务器的操作维护功能，包括故障管理、配置管理、用户管理、性能监控以及安全管理。EMS可以集成到客户的网管系统中。硬件采用主流的符合电信级要求的刀片服务器平台（如IBM System x3550服务器）。操作系统使用CentOS 5.6。

XPS业务服务器（主备），通过PoC IP BACKBONE交换机2台互联，负载分担，互为备份。

深圳市源通世纪科技有限公司

福建移动POC调度平台技术方案建议书

5.5 业务协议栈

Rockton PoC 业务所使用的两种协议是承载在UDP以上的。其中，SIP 用于控制面，作为通话建立信令；RTP用于用户面，用于传递语音数据包。因此，我们可以认为PoC业务是独立于网络之上的，现有GPRS网络完全可以承载PoC业务。

PoC会话应用的主要协议  在控制面采用SIP信令

SIP消息负责发起会话、邀请和响应，最重要的是负责会话路由、安全、QoS保障、各种媒体资源的订阅、发布和通知等。

 在媒体承载面采用RTP/RTCP/TBCP 会话的媒体流基于RTP流，但是由于PoC发言一般是“只言片语”，并非是连续的媒体流，所以称之后“Talk Burst”

对RTP流的控制采用RTCP，在会话的过程中客户端和服务器之间会发送RTP流的质量报告（RR和SR）

最重要的是，在对PoC业务流的控制中，应用了一种RTCP的特殊应用（APP），称之为Talk Burst control protocol（TBCP）系统性能

PoC业务系统作为电信级设备，系统稳定性达到99.999%。系统性能能满足

深圳市源通世纪科技有限公司

福建移动POC调度平台技术方案建议书

忙时和闲时不同条件下的要求，即满足在日常流量和峰值流量对应得不同话务模型下激活用户数和并发PoC会话数的处理能力要求。

在GPRS和EGPRS现网下做了PoC系统性能测试，测试指标包括PTT延迟（Push-To-Talk delay）、VT延迟（Voice-Through delay）、呼叫建立成功率和话音质量，测试内容包括路测DT、定点测试CQT和容量测试。

具体指标如下：

DT时的PTT延迟稳定在0.45s~0.49s，VT延迟稳定在2.3s左右，呼叫建立成功率大于97%。

CQT时的PTT延迟基本稳定在0.39~0.563秒之间，VT延迟稳定在1.9s左右，呼叫建立成功率大于99%。最小的VT延时在CQT时达到为1.156秒。

在时隙数、被叫手机数相同情况下，EGPRS的话音质量明显好于GPRS（CS3CS4）。在时隙数相同的情况下，EGPRS的容量要明显大于GPRS（CS3CS4）。安全机制 7.1 系统安全性

所有核心设备，包括XPS业务服务器、核心交换机等设备，采用冗余配置，确保设备安全可靠。

7.2 XPS业务服务器的冗余与可靠性

 系统安全：采用1+1的主备模式，当主用机发生故障时，会自动切换到备用机上提供服务。

 数据安全：硬盘采用了磁盘镜像（RAID-1）。

PoC呼叫处理服务器的整体系统可靠性达到99.999%。

7.3 备份安全

PoC系统采用两台IP BACKBONE交换机与外部系统的连接，互为备份，负荷分担，确保无单点故障。

深圳市源通世纪科技有限公司

福建移动POC调度平台技术方案建议书

7.4 网络安全性

用户连接到PoC系统是建立在安全的接入网技术和安全的IP地址使用（如IPsec）的基础上，以保证通信的安全。系统通过防火墙实现与中国移动IP核心网的连接，即通过防火墙连接GGSN设备，设置防火墙安全过滤策略，保证内部的手机对讲系统不受外部攻击。系统采用私有IP地址方案，进一步提高系统安全性。

7.5 用户接入安全性

系统根据用户手机号码MSISDN、登录IP和用户ID对用户进行联合用户身份识别和接入鉴权，保证用户的业务不被他人非法使用。采用HTTP Digest方式，实现业务鉴权，进行用户名和密码验证后，用户才能登录系统。

7.6 系统安全性管理机制

系统通过综合手段实现以下安全性管理：  PoC终端用户鉴权  PoC管理用户鉴权  通信权限管理  监视管理权限  技术管理权限终端支持能力

8.1 通用支持性

Rockton公司已有多款专门支持PoC业务的手机上市。Rockton的PoC系统采用先进的技术，灵活的架构提供了稳定、可靠的PoC服务。

Rockton PoC系统不仅能够支持符合OMA标准的PoC终端，也能向下兼容原有的Rockton PoC终端。

深圳市源通世纪科技有限公司

福建移动POC调度平台技术方案建议书

8.2 Rockton现有支持终端

Rockton专业做PoC手机，功能丰富，使用稳定可靠，目前，Rockton所有手机都具有PoC功能。

在终端厂商中，Rockton支持PoC的终端种类众多，从低端到高端，从PoC单一功能终端到PoC功能合一的复合终端，市场占有率高，覆盖面广泛，可以满足不同用户的需求。市场份额

目前中国的POC调度平台有：电信QChat、诺西、华为及源通世纪。而源通世纪是目前中国最大的POC平台及终端生产厂商之一。在2012年中全国POC终端市场份额有较大的变化，整个手机对讲市场份额提升了8.5%，而源通世纪的终端销售市场份额的表现也十分的亮眼，从今年四月份起市场份额就不断的提升，截至至今年八月份，源通在中国移动的POC市场份额提升到了将近90%。

源通世纪专用挖掘用户的切身需求，为多个行业定制了功能齐备的行业解决方案，分别包括：企业用户和个人用户。

对于企业用户，适用于工作环境强调团队合作的特殊群体，通过一对一和群组通话，完成快速便捷的交流。典型的商务用户包括：道路工程、旅游、酒店、仓储、物流、服务和修理、快递公司、出租、贵宾车服务、汽车租赁、公共运输、航空港、海港管理、生产、制造、建筑、保安、配送等行业。

对于个人用户，适用于关系密切、志趣相投的一族，进行及时的交流。例如，家庭成员、亲密的社交朋友、拍挡、运动队成员、室友、社会活动团体（比如远足俱乐部，节日筹备委员会）、孩子们等。

交通警察的需求：交通警察通过PTT向中心汇报各个路段的情况，中心对整体信息进行汇总；在交通事故现场，通过PTT可以即时地向中心汇报情况；城市管理的需求：管理人员利用PTT可以在城市的任何地方向中心或同事进行语音通讯，协调工作，提升了数字城管的信息化建设水平；

公安系统的需求：现有的公安对讲系统只能覆盖一个城市，对于多个城市进行

深圳市源通世纪科技有限公司

福建移动POC调度平台技术方案建议书

查案时，可以利用PTT进行协调协调工作；

物流配送业的需求：快递人员通过PTT可以向中心或其它城市的同事进行沟通，即时了解物品派送的情况以及其它工作事宜；

出租车调度的需求：出租车司机利用PTT可以和同事进行沟通，协调运输客人工作；

航空港口调度系统的需求：由于航空和船运无线频点有限，通过PTT业务解决其频点问题；

矿产开采与勘察：矿产开采与勘察的工作面都比较大，尤其是油田工作调度，利用PTT可以轻松满足他们的需求。应用案例

 公安部消防局

公安消防部队跨区域语音POC通信系统部署于部局、31个总队及全国420个支队，支持一对一会话、群组会话。同时为31省总队配置了语音调度台，支持全国的跨区域指挥调度、群组管理、录音录时等功能。

实现功能清单如下：

 部局、总队分级管理及优先级控制；

 POC对讲功能，支持一对一会话、群组会话；

 会话群组功能，支持预设群组、临时群组和私密群组， 与消防语音综合管理平台集成：实现与消防语音综合管理平台（如语音资源树、权限管理等）、消防一体化软件业务系统（如基础机构和人员代码、语音指挥调度等）之间的互联、互通、可控。 强拆，防止长期连线，动态重组。 湖北襄阳监狱

湖北襄阳监狱的POC调度系统利用了RFID技术实现POC对讲手机进入监区自动关闭语音电话自动启用400M模拟对讲，保留了狱警通讯必需的集群对讲功能。

深圳市源通世纪科技有限公司

福建移动POC调度平台技术方案建议书

 安装RF-SIM卡的POC终端具备机卡互锁功能，避免POC手机被调换；

 监区内外各安装一个RF-SIM读卡器。狱警进入监区时“刷卡”，系统自动关闭该手机的电话功能，当狱警离开监区时 “再刷卡”，系统自动重新开启该手机的电话功能；

 POC系统提供多种安全保障机制，确保指令有效、可靠地执行。 山东物流  淄博交警  丹东公安局

 重庆市交通行政执法总队  湖北咸宁兴安保安公司

 赣州定南保安公司

 海南海汽运输集团有限公司  琼海市交通发展公司  辽宁消防总队  ……

调度平台篇9

随着智能电网建设的深入开展,电力调度自动化系统已成为电网调度运行和变电站集中监控的核心技术支撑,在保证电力系统安全稳定运行中发挥着重要作用。然而,技术和应用需求的发展,导致电力调度自动化系统日趋复杂,薄弱环节也随之凸显。本文将针对当前电力调度自动化系统存在的问题和安全隐患进行分析,设计一种调度自动化系统综合监测平台。

1 调度自动化系统现状

1.1 系统的重要性

在智能调度系统快速发展更新的大环境下,电力调度自动化系统已由电力系统中的一门辅助性远动技术发展成为集系统性、专业性于一体的技术,是维持电力系统安全稳定运行的一大支柱。随着电网规模的扩大和无人值班变电站的普及,电力调度自动化系统在广泛实用化后的今天,已成为电力企业减人增效,实现科技进步的主力军。

1.2 系统运行中存在的问题

当前电力调度自动化系统监测巡视仍采用人工方式,故障处理在一定程度上依赖于运维人员的经验水平。近年来新技术、新功能的不断投入应用,导致电力调度自动化系统中计算机及通信设备数量增多,网络结构日趋复杂。各应用系统软件间又通过数据库、接口等形式互相通信、相互影响。遇到重要厂站及通道工况退出、网络中断、采集的数据异常、应用关键进程故障等情况,运维人员需耗费大量时间去核查应用系统各业务工况和设备运行状态,从而难以及时准确地进行故障定位。此外,人工巡视的管理模式往往是故障发生后进行被动式处理,无法进行事前预防,与在线监测、状态检修和预防性维护等电力主设备管理要求相距甚远。

另一方面,自动化应用系统形成的“信息孤岛”增多,加大了管理难度。尽管电力调度自动化部门一直在积极探索有效的管理模式,如通过培训来提高运维人员技能,购买厂商服务对部分应用系统进行外包,建立网络管理系统,配置多种专业化管理工具等,但是专业化管理工具和厂家服务的应用仅局限于特定范围,极大限制了其功能和性能的发挥,难以达到令人满意的显著效果。

1.3 机房的安全隐患

电力调度自动化机房设备集中、网络布线复杂、运行环境要求高,因此其环境监测工作是自动化运维的重点。目前,电力系统采用值班员定时巡检方式,每隔一段时间到各机房进行巡检,通过观察设备指示灯、查看精密空调显示屏数据等方法,凭借经验和直觉来判断设备是否正常运行。然而,机房内设备状况时刻都在变化,定时巡检方式难以在第一时间发现问题,并且值班员缺乏对设备的了解或人为疏忽都会导致故障难以及时被发现和处理,必然会给系统运行带来影响。

2 系统设计与实现

2.1 设计目标

本设计为一种电力调度自动化系统综合监测平台,从机房环境、通信网络、服务器、系统软件(数据库/中间件)、应用系统等多个层面实现电力调度自动化系统全方位一体化的智能监管。该平台可在数据层上第一时间发现问题,帮助值班人员更加准确及时地找到故障点,有效排除故障;可在物理层面上随时掌握电力调度自动化机房环境状况以及精密空调、UPS电源系统、网络及安全设备运行状况,保证系统的安全性和使用寿命;同时充分利用成熟的IT技术和手段,实现对不同安全分区的自动化设备、关键应用、重要数据的统一监管,打造“跨安全分区”的监测平台。

2.2 监管对象及方式

结合电力调度自动化运维工作中的实际需求,将系统的监管对象分为主站设备、关键应用、重要数据、厂站工况、运行环境,并针对不同的监管对象采用不同的通信协议和监控手段。

(1)主站设备:主要包括各应用系统中的服务器、路由器、交换机、防火墙和网关设备等。采用简单网络管理协议(SNMP),通过轮询和接收SNMP TRAP(陷阱消息)方式监控设备运行状态、系统性能以及侦听告警信息。被监测对象需要启动SNMP服务,并开启端口一致。对于安装了特殊操作系统的服务器,要求安装SNMP主机代理。SNMP访问控制的只读团体(READ COMMUNITY)值需按规律一致设置。这样以保证新增设备能被监控服务器定期轮询模块发现,并根据监控模块预加载的MIB信息管理库识别设备类型,将其自动纳入监控范围。

(2)关键应用:主要实现对业务系统本身应用软件的监控。通过业务运行的主机服务器上的SNMP代理可完成对业务系统本身应用软件的监测。对于一般进程、文件系统的监控,通过标准MIB库就可完成。对于特定监控,如监控指定目录文件是否长时间没处理,需要通过扩展标准MIB库或自定义MIB库的方式来完成调度自动化综合监测系统对主机服务器SNMP的查询。

(3)重要数据:针对以往EMS系统重要遥测数据越限、不刷新或跳变,以及电能质量系统数据不更新等情况无法及时被发现问题,利用综合监测系统采集服务器通过数据库接口软件对各应用系统重要数据进行采集,并将数据实时传输到监测平台数据库,通过自定义告警规则实现及时告警。

(4)厂站工况:通过数据库接口采集EMS系统III区Web数据库上的厂站工况及告警数据,并将数据实时传输到管理服务器进行统一的告警预警与告警处理,对重要厂站及通道工况进行特殊告警处理,打造综合自动化业务和运行环境的集约化监测平台。

(5)运行环境:主要监测机房精密空调、温湿度及烟感、漏水、UPS电源系统等,并按大楼、机房、机柜、设备的层级以树状方式在界面上逐级展示监测结果。对于精密空调,通过其自带的智能通信接口即可监控压缩机、风机、加热器、加湿器、去湿器、滤网等的运行状态与参数,实现实时、全面诊断。对于温湿度及烟感,通过RS-232/485协议转网络将温湿度、烟感探头等设备量测数据采集入库并展示。对于UPS电源系统,可通过接口软件将有关参数、信号及运行信息传输到综合监测平台采集服务器。对于漏水,采用分布式传感检测系统进行监测,根据场地设备的布置情况,使用绳式测漏系统,该系统本身包括漏水控制器、漏水感应线及其它辅助设备,可检测感应线上任何点的漏水位置。

2.3 系统总体架构

系统总体架构如图1所示。安全II区部署1台采集服务器,负责采集、接收来自安全I/II区的设备信息、事件、告警和SYSLOG系统日志。安全II区采集数据库存放监控的任务信息、监控设备的必要状态信息等,这些信息可作为安全II区采集服务器向安全III区传递数据时的比对参考。安全II区的采集服务器将监控采集的数据(性能数据、拓扑数据、配置数据、告警数据、SYSLOG日志数据)通过安全II区传输代理以文件方式传递到安全III区,再由安全III区传输代理接收并转发到安全III区采集服务器本地指定目录。

安全III区采集服务器除了负责采集、接收来自安全III区的设备信息、事件、告警和SYSLOG系统日志外,还负责将传输代理转发的安全I/II区监控数据存入统一信息库,以及与动力设备监控管理站通信,将动力设备监控管理站收集到的所有机房的动力环境设备数据存入统一信息库。安全III区应用服务器负责将来自统一信息库的数据和安全III区采集服务器通过消息总线推送的数据分析和处理后统一展现在Web客户端。

2.4 逻辑架构

系统逻辑架构如图2所示,纵向分为4层。视图展现层是用户与系统交互的界面,监测系统的图形化监控和可视化台帐维护都在这层完成。业务分析层采用成熟的企业级应用支撑平台(CISP),可根据业务需求对数据进行组织、加工、分析、归纳。数据存储层是基于DMTF/CIM模型的统一数据配置库,对采集的数据按系统定义的结构进行存储,并提供查询、添加、修改、删除等操作接口。数据采集层负责与各类设备以各种规约、协议进行通信,支持并发采集和接收数据。

3 应用实例

电力调度自动化系统综合监测平台已在温州调度系统投运超过1年,完成了电网调度主站系统、备调系统、区域无功电压优化控制AVC系统、省地纵向传输系统、调度员仿真培训系统、电能量采集系统、OMS系统、机房动力环境等信息的接入。该平台满足“集中监控、集中维护、集中管理”的要求,避免了传统自动化系统人工巡视的繁琐,主动对各应用系统重要参数和状态进行实时扫描,及时发现各环节潜在的异常和故障,极大减轻了值班人员的工作负担。该平台的“告警知识库”功能汇集各种故障现象和对应的处理方案,变经验型故障处理为分析型故障处理,确保了故障处理的及时、高效、准确性,提升了自动化运行的智能化水平。

4 结束语

随着计算机和通信技术在电力系统中的广泛应用,电力调度自动化系统的综合监控报警功能变得至关重要。电力调度自动化系统综合监测平台的研究和实现有效增强了电力调度自动化系统的可靠性,为调度自动化各种应用系统的稳定运行提供了技术保证,满足了未来智能调度新型业务集中高效管理的要求,从而保证了电网安全、经济、稳定运行。

摘要：针对当前电力调度自动化系统运行监控管理上存在的问题及安全隐患,设计一种电力调度自动化系统综合监测平台,实现机房动力环境监视、IT设备资产管理、网络运行分析的一体化集成,综合自动化业务及系统运行环境的故障实时告警和智能展示,有效提高了自动化运行管理水平。

调度平台篇10

钢铁工业是我国重要的基础产业,也是制造业中的耗能大户,占全国能源消费的15%以上[1],高能耗问题日益成为制约钢铁工业发展的一个重要问题。因此需要采用先进的能源管理理念,通过两化融合科学用能,实现钢铁企业的可持续发展。能源管控系统(EMS)正是为适应这一要求而产生的,是建立在信息集成技术之上的综合管控系统,它从全局高度对能源介质的生产、输送、储存和使用过程进行监视和控制,最终实现钢铁企业的节能降耗[2,3]。

目前大部分EMS不同程度地实现了对能源生产过程的集中监视和控制功能,在此基础上进一步实现能源的优化调度以及重点耗能设备的优化运行具有重要的现实意义。本文以中天钢铁集团有限公司能源管控系统项目建设为背景,对EMS平台下的钢铁企业能源数据校正、能源介质预测、设备能损分析、水气资源调度等若干模型进行了研究,最终从3个层面上提出了钢铁企业能源调度及优化的解决方案,并已投入现场使用,其功能结构如图1所示。图中能源数据校正为后续分析提供剔除显著误差、协调随机误差后的可靠数据,为第1层面。能源介质预测与平衡分析对未来一段时间的能源介质发生、消耗量进行在线预测,确定平衡的方向,为优化调度提供依据;性能分析与能损诊断对设备能效进行实时监测,确定能损产生的部位,为开展设备的经济运行提供依据与指导,为第2层面。第3层面,根据能源介质的预测及平衡分析结果,合理调整煤气柜、锅炉等缓冲设备,降低煤气的放散;在并列运行产能设备之间进行负荷优化分配,降低总的产能成本;根据能损分析的结果,调整设备运行参数,实现经济运行。3个层面的功能依次深入,形成由知识分析到优化决策的过程。

1 能源数据校正模型

准确完整的测量数据是进行能源监视、优化调度及决策分析的重要基础,但实际测量数据受到仪表精度、测量方法及生产环境的影响,总是不可避免地存在误差,因此本文建立一种分类分级数据校正模型,用于能源管控系统进行显著误差的检测和随机误差的协调。

1.1 测量数据分类与分级

钢铁企业生产过程涉及的参数数以万计,有些参数存在多个测点,而有些参数由于生产条件恶劣等原因,无法布置测量点,因此需要对这些参数进行分类和分级,以便采用不同的策略进行校正。

(1)测量数据分类。

根据过程参数是否布置测点,将其分为已测变量和未测变量。对于已测变量,若可以根据平衡方程由其他已测参数计算得到,则称为冗余型已测变量,否则称为非冗余型已测变量;对于未测变量,若可以根据平衡方程由已测变量唯一确定,则称为可观测型未测变量,否则称为不可观测型未测变量,只有冗余型已测变量和可观测型未测变量参与数据校正过程[4]。

(2)测量数据分级。

根据测量参数在计算分析中的重要程度将其分为核心参数、重要参数及一般参数,核心参数是计算分析能得以进行的必不可少且无法回避的参数;重要参数是在计算分析中具有重要影响但其重要性次于核心参数的参数;一般参数是计算分析中有影响但可以采用某种方式回避的参数。在钢铁企业能源管控系统中,煤气、蒸汽等能源介质总管网上各节点的压力、温度、流量参数是进行这些能源介质科学调度的重要依据,因此将其划分为核心参数;各分厂设备进出口的能源介质参数是进行设备能耗分析的基础,将此类参数划分为重要参数;其余的参数划分为一般参数。

1.2 数据校正算法模型

数据校正是利用冗余信息,综合统计分析、过程机理模型和辨识技术等,对实际测量数据进行处理,消除数据中包含的显著误差和随机误差,并设法估计出未测变量,从而提高测量数据的质量。数据校正包括显著误差检测和随机误差协调两部分。显著误差的检测基于冗余(空间冗余、硬件冗余)以及统计的整体检验法进行;随机误差协调过程则结合机理模型进行。

(1)显著误差的检测。

基于空间冗余的显著误差检测是指能源介质在管网流动过程中,其压力和流量等参数或者升高或者降低,具有很强的关联性,这时通过比较测量变量上下游参数的大小,可确定相关测量数据是否存在显著误差;基于硬件冗余的显著误差检测是指如果该变量存在多个测点,则可通过计算这些测量值之间的距离,比较这些距离是否在可接受的变动范围之内,来确定是否存在显著误差;对于不存在强关联规律的单测点变量则采用整体检验法进行显著误差检测[4]。

(2)随机误差协调。

在数据分级的基础上结合热工过程的机理模型进行随机误差协调,首先对数据进行滤波,然后对滤波无法消除的存在随机误差的数据进行机理模型修补。机理模型需要满足物料质量平衡约束条件,即在无泄漏的情况下,总管网能源介质产销平衡,而各节点流量则满足质量守恒条件,即分厂各设备进口流量之和与总管网对应节点流量相匹配。校正模型如式(1)所示:

undefined

式中,xi为第i个能源计量点的仪表数值;undefinedi为第i个能源计量点的校正值;p为能源计量点个数。约束方程中以流入节点为正,流出为负。

剔除显著误差后,再利用式(1)进行数据校正,以计量值与校正值误差平方和最小为目标,在满足总管网和各节点质量平衡的约束条件下求解模型,获得的校正值可以实现能源介质发生量与消耗量之间的相对平衡。

2 能源介质预测模型

钢铁企业各类能源介质的生产和使用过程复杂,同时,发生和使用量伴有大幅波动,实际生产中的定量估计往往依靠现场人员的生产经验来完成,而这样的经验估计也因其存在的主观性而常常无法实现对各类能源介质的合理调度和有效利用,从而造成放散,因此需要通过数学模型对各类能源介质的发生和使用量进行科学预测,为各类能源介质的平衡提供决策支持,减少放散[5]。

由于对钢铁企业的主要能源介质很难准确建立其发生和使用量的机理模型,因此我们考虑采用基于历史数据驱动的时间序列预测方法建立此类能源介质的短期预测模型:对各类能源介质发生和使用量的历史曲线进行分析,按预测结果与实际数值误差平方和最小为原则选择合适的数学模型,描述曲线随时间的变化趋势,进而进行曲线的外推预测。这里的难点在于多模型的切换和参数的辨识。

2.1 多模型切换策略

以煤气使用量为例,各类负荷对煤气的使用情况是不一样的,如采用单一的模型进行建模,则适应性较差。因此需对历史数据进行分析,掌握各类负荷的煤气消耗特性,采用不同的模型进行预测,如:烧结厂对煤气的使用量比较平稳,可以采用水平趋势预测模型;而像炼铁、炼钢等用户,煤气的使用量波动比较大,则需要采用线性或者多项式趋势预测模型[6]。模型之间的选择切换以预测结果与实际数值误差平方和最小为原则进行。

2.2 基于最小二乘的预测模型系数在线辨识

一般来说,已知当前时刻T往前k个周期的煤气使用量{QT-k+1,…,QT-1,QT},若该时间序列呈现出水平趋势,则T+1时刻的预测值

undefined(常数) (2)

若呈现出多项式(如二次)趋势,则T+1时刻的预测值

undefined

模型系数a,b,c可利用最小二乘法进行辨识。

下面以二次趋势为例说明其求解方法。

令:

undefined

式中,J为k个周期内煤气使用量的模型预测值与实际值的误差平方和;tj为时间序列中第j个周期;Qj为第j个周期的煤气使用量。

要使J最小,则:

undefined

求解式(5),得到a,b,c 3个系数,即可利用式(2)进行T+1时刻煤气使用量的预测,然后去掉最老的信息QT-k+1,同时将新的信息undefined加入样本序列中,获得新的样本序列。采用相同的方法即可进行T+2时刻的煤气使用量预测,依次类推,直到预测出全部数据。

2.3 模型验证

以中天钢铁高炉煤气稳定负荷使用量为例进行模型验证,结果如图2所示,从图中可以看出模型预测量与实际使用量趋势吻合,运行人员根据此结果结合煤气系统平衡分析,可提前做出调度调整,从而减少煤气放散。

3 设备能损分析模型

钢铁企业主要耗能设备如加热炉、锅炉等工业窑炉热效率受到多种因素的影响,确定影响热效率的主导因素及其目标值后,建立主导因素的偏差分析模型,就可以确定窑炉主要热损失发生的部位以及大小,进行窑炉性能诊断和运行优化。

3.1 窑炉热效率主导因素的确定

我们参照国标《设备热效率计算通则》并结合各窑炉特性,建立了如下形式的反平衡热效率(η)模型,用于EMS进行性能在线监测。

η=q1=1-q2-q3-q4-q5-q6=

f(tpy,φ(O2),t0,D,Q,…) (6)

式中,q1为窑炉输出热量占输入热量的百分比;q2为排烟热损失;q3为气体不完全燃烧热损失;q4为固体不完全燃烧热损失;q5为散热损失;q6为其他热损失;tpy为排烟温度;φ(O2)为排烟中氧体积分数;t0为环境温度;D为窑炉热负荷;Q为煤种热值。其中,q2～q6的具体模型按《设备热效率计算通则》确定。

窑炉热效率的影响因素包括D,t0和Q等运行不可控因素以及φ(O2)和tpy等运行可控因素。基于以下原因本文选择φ(O2)和tpy作为影响窑炉热效率的主导因素:(1)这两个参数决定了排烟热损失的大小,而排烟热损失占到窑炉热损失的绝大部分(一般在80%以上);(2)这两个参数运行时可人为调整,并且可调整的范围较宽,即存在优化空间。

3.2 主导因素目标值的选取

制造厂一般会提供tpy和φ(O2)的设计值,但随着设备服役年限的增加,设备特性会发生变化,如果仍采用设计值作为目标值则不一定能保证设备处于最优运行状态,利用EMS已实现的性能计算功能,可以方便地实现此类参数最佳值的挖掘。

下面以中天钢铁1#锅炉为例说明目标值挖掘的方法,示意图如图3所示。

ΔP—挖掘时划分的锅炉负荷区间间隔;Pm—第m个负荷区间;c1～cm—m个类的类名;ηc1～ηcm—m个类类中心的锅炉热效率;(tpy,φ(O2))op—热效率最高的类中心对应的排烟温度与排烟氧体积分数。

目标值挖掘步骤如下:在N个典型负荷处分别划分其邻域区间ΔP,然后针对每个典型负荷邻域区间内的样本数据,利用K-means聚类算法进行聚类分析,找到热效率最高的类C1,其中心点对应的运行参数(tpy,φ(O2))op即可作为该负荷下锅炉运行参数的目标值[7,8],将每个负荷下挖掘出的数据点进行正交拟合,即得到目标值随负荷变化的回归模型,φ(O2)目标值的挖掘结果如图4所示。

3.3 运行参数的偏差分析模型

当运行参数偏离目标值时,窑炉热效率会发生变化,通过建立运行参数的偏差分析模型,可以清楚地看到不同运行参数对窑炉热效率的影响,从而准确找到窑炉的能损部位。利用泰勒公式对式(6)做一阶展开,得到主导因素tpy和φ(O2)偏离目标值引起的热效率变化如下:

undefined

其中:Δtpy=tpy1-tpy0,Δφ(O2)=φ1(O2)-φ0(O2)

式中,tpy1,φ1(O2)和ηc1分别为热负荷D下tpy和φ(O2)的运行值以及对应的热效率;tpy0,φ0(O2)和ηc0分别为热负荷D下tpy和φ(O2)的目标值及对应的热效率;k1和k2分别为tpy和φ(O2)的偏差因子。

3.4 模型验证

以中天钢铁热电厂1#锅炉为例,额定负荷下目标工况(目标工况对应运行参数按3.2节方法确定)与某运行工况的性能分析如表1所示,从表中可以看出按式(7)确定的不同因素引起的锅炉效率变化量之和(表中下半部)与按反平衡热效率模型(式(6))计算得到的效率变化量(表中上半部)基本一致,因此式(7)可以用于进行设备的在线能损分析。

通过表1可以看出,运行工况相对于目标工况锅炉热效率下降0.27%,能损产生的部位为:φ(O2)偏离目标值使热效率下降0.078 5%;tpy偏离目标值使热效率下降0.192 8%。运行人员将这两个参数调整到目标值,即可消除这两部分损失。

4 水气资源调度模型

钢铁企业公辅单元如净水站、空压站、制氧厂等一般都是多台设备并联运行,由于设备服役年限以及设备类型的区别,每台设备的能耗特性存在着差异,因此在根据生产计划和预测检修计划获得总负荷后,即可通过对每台设备负荷的优化分配,使设备群总能耗最低。

4.1 目标函数

对于此类优化问题可以统一用以下目标函数来表示:

undefined

式中,F为设备群总能耗;Fh为第h台设备能耗;n为并列运行设备台数;fh(Ph)为第h台设备的能耗特性方程;P为设备群总负荷;Ph为第h台设备负荷;Phmax和Phmin分别为第h台设备负荷上、下限;Ph,l-1为第h台设备前一时刻(l-1)的负荷;ΔT为完成一次变负荷的时间;Vh为第h台设备负荷升降速率;Vhmax为第h台设备变负荷速率的上限。

4.2 基于动态规划的优化模型求解

以中天钢铁制氧机组为例,首先对机组的小时制氧量与其对应的耗电量数据进行二次曲线拟合,得到2台机组的能耗特性方程如下:

undefined

上述式中,W1和W2分别为1#和2#机组每小时的耗电量;P1和P2分别为1#和2#机组每小时的制氧量。

则式(8)转变为

undefined

然后利用动态规划对模型式(10)求解[9],获得在满足总制氧量及其他各项安全性条件约束下,总制氧单耗最低时的两台机组各自的制氧量P1和P2。

4.3 模型验证

以前运行人员根据运行经验将总制氧量在两台机组之间平均分配,而由于两台机组特性的差异,因此平均分配不一定使机组总制氧单耗处于最低。在典型工况下利用模型(9)进行负荷优化分配与原先平均分配的节能量对比如图5所示。

从图5可以看出,在不同制氧总量下,优化后机组每小时的总耗电量和制氧单耗均有所降低,并且在低负荷时,节电效果更明显。

5 结束语

本文建立的能源数据校正模型、能源介质预测模型、设备能损分析模型和水气资源调度模型于2011年底在中天钢铁EMS现场应用,取得了积极效果,为企业实现循环经济和可持续发展做出了贡献,主要表现为: