李樹斌，王函弘，曹祥飛，陳亞

（1.國網(wǎng)浙江省電力公司電力科學研究院，杭州，310014；2.江蘇瑞中數(shù)據(jù)股份有限公司，南京210009）

2種實時數(shù)據(jù)庫跨不同安全區(qū)的數(shù)據(jù)遷移工具實現(xiàn)與應(yīng)用

李樹斌1，王函弘1，曹祥飛2，陳亞2

（1.國網(wǎng)浙江省電力公司電力科學研究院，杭州，310014；2.江蘇瑞中數(shù)據(jù)股份有限公司，南京210009）

電力行業(yè)節(jié)能減排監(jiān)管系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源種類多、地點分散，數(shù)據(jù)庫的類型和版本、數(shù)據(jù)的命名格式也不盡相同，且處在不同的電力安全區(qū)，因此需要由數(shù)據(jù)遷移工具將這些數(shù)據(jù)實時、準確地上送到數(shù)據(jù)中心，供節(jié)能減排監(jiān)管系統(tǒng)統(tǒng)計分析。為此設(shè)計開發(fā)了PI實時數(shù)據(jù)庫到海迅實時數(shù)據(jù)庫的實時數(shù)據(jù)遷移工具PItoHS，詳細介紹了遷移工具的實現(xiàn)與應(yīng)用。

海迅實時數(shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)遷移；節(jié)能減排；網(wǎng)閘

0 引言

隨著國家及社會對環(huán)境的要求越來越高，作為主要能源供給方之一的火力發(fā)電廠，必須加強對自身的監(jiān)管，以有效降低電力行業(yè)生產(chǎn)運行給環(huán)境帶來的負面影響。發(fā)電廠脫硫系統(tǒng)、脫硝系統(tǒng)的建設(shè)和推廣，對加強發(fā)電廠能耗和排放數(shù)據(jù)的實時有效監(jiān)控有很大意義，為此浙江省加強了電力行業(yè)節(jié)能減排數(shù)據(jù)中心的建設(shè)，需要實時地將不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)遷移到數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)庫，并進行統(tǒng)計分析及展示。

本文圍繞節(jié)能減排數(shù)據(jù)中心的建設(shè)，介紹了PItoHS遷移工具的開發(fā)，實現(xiàn)了不同類型實時數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)跨電力安全區(qū)的實時遷移。

1 電力安全區(qū)概念

根據(jù)電力二次系統(tǒng)的特點，為了防范黑客及惡意代碼等對電力二次系統(tǒng)的攻擊侵害及由此引發(fā)電力系統(tǒng)事故，建立了電力二次系統(tǒng)安全防護體系，以保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。將電力安全區(qū)劃分為生產(chǎn)控制大區(qū)和管理信息大區(qū)，生產(chǎn)控制大區(qū)又分為控制區(qū)（Ⅰ安全區(qū)）和非控制區(qū)（Ⅱ安全區(qū)），信息管理大區(qū)分為生產(chǎn)管理區(qū)（Ⅲ安全區(qū)）和管理信息區(qū)（Ⅳ安全區(qū)）。

不同區(qū)之間需要通過網(wǎng)閘隔離才能進行數(shù)據(jù)交換。節(jié)能減排系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源與數(shù)據(jù)中心的實時數(shù)據(jù)庫處在不同的電力安全區(qū)，一般數(shù)據(jù)源處在Ⅱ區(qū)和Ⅳ區(qū)，數(shù)據(jù)中心實時數(shù)據(jù)庫則處在Ⅲ區(qū)，因此Ⅱ區(qū)的數(shù)據(jù)源遷移到Ⅲ區(qū)要經(jīng)過正向網(wǎng)閘，Ⅳ區(qū)的數(shù)據(jù)源遷移到Ⅲ區(qū)要經(jīng)過反向網(wǎng)閘。

2 數(shù)據(jù)源及特點

電力行業(yè)節(jié)能減排監(jiān)管系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)與其他行業(yè)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)相比有以下幾個特點∶

（1）數(shù)據(jù)源多。浙江省節(jié)能減排監(jiān)管系統(tǒng)目前涉及浙江省內(nèi)主要的19家火力發(fā)電企業(yè)的62臺發(fā)電機組，且電廠地處不同的區(qū)域。

（2）數(shù)據(jù)源實時庫的種類和版本較多。各發(fā)電廠屬于不同的發(fā)電集團，且建設(shè)時期也不同，目前各發(fā)電廠廣泛應(yīng)用的實時數(shù)據(jù)庫主要是PI實時數(shù)據(jù)庫以及麥杰數(shù)據(jù)庫等。數(shù)據(jù)遷移就是要從這些數(shù)據(jù)庫中取實時值轉(zhuǎn)送到數(shù)據(jù)中心。

（3）數(shù)據(jù)類型多。電力行業(yè)節(jié)能減排監(jiān)管系統(tǒng)的數(shù)據(jù)包括節(jié)能和環(huán)化兩部分。節(jié)能數(shù)據(jù)包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、爐側(cè)的經(jīng)濟性計算數(shù)據(jù)、機側(cè)的經(jīng)濟性計算數(shù)據(jù)、電氣的經(jīng)濟性計算數(shù)據(jù)等4種類型。環(huán)化數(shù)據(jù)包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、脫硫數(shù)據(jù)、脫硝數(shù)據(jù)等3種類型。每類數(shù)據(jù)又包含很多指標，例如基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括機組負荷、總風量、爐膛負壓、燃煤發(fā)電量、燃氣發(fā)電量、供熱量、機組MFT信號、機組RB信號、電除塵投運信號、油槍投運信號、引風機開度或頻率等。

（4）數(shù)據(jù)命名格式不盡相同。由于各發(fā)電廠實時數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)命名格式?jīng)]有統(tǒng)一的規(guī)范，數(shù)據(jù)名字千差萬別，且大部分采用數(shù)字和字母符號，不能準確表達含義，給數(shù)據(jù)遷移造成了很大的困難。

（5）數(shù)據(jù)的實時性。發(fā)電機組處在運行狀態(tài)，每時每刻都產(chǎn)生著大量的實時數(shù)據(jù)，要將這些實時數(shù)據(jù)實時傳到數(shù)據(jù)中心，對數(shù)據(jù)的遷移工具提出了很高的要求。

3 PItoHS接口程序的開發(fā)

PItoHS接口程序是實現(xiàn)PI數(shù)據(jù)庫到海迅數(shù)據(jù)庫的跨網(wǎng)閘實時數(shù)據(jù)交互工具。

3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)如圖1所示。3個安全區(qū)域分別為安全Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)和Ⅳ區(qū)，其中Ⅱ區(qū)和Ⅳ區(qū)為PI數(shù)據(jù)庫所在區(qū)域，Ⅲ區(qū)為海迅（HighSoon）數(shù)據(jù)庫所在區(qū)域。Ⅱ區(qū)和Ⅲ區(qū)之間通過正向隔離裝置進行網(wǎng)絡(luò)隔斷，即數(shù)據(jù)只能由Ⅱ區(qū)發(fā)送至Ⅲ區(qū)，不能逆向傳輸；而Ⅲ區(qū)和Ⅳ區(qū)之間則通過反向隔離裝置進行網(wǎng)絡(luò)隔斷，即數(shù)據(jù)只能由Ⅳ區(qū)發(fā)送至Ⅲ區(qū)。

系統(tǒng)由PI服務(wù)器、海迅HS服務(wù)器、接口服務(wù)器和正/反向隔離裝置組成，接口服務(wù)器又包括PItoHS服務(wù)器和PItoHS_Trans中轉(zhuǎn)服務(wù)器，前者主要與PI或HS等數(shù)據(jù)庫服務(wù)進行數(shù)據(jù)交互，例如從PI數(shù)據(jù)庫取數(shù)據(jù)和向HS數(shù)據(jù)庫提交數(shù)據(jù)等；后者主要負責跨網(wǎng)閘文件及網(wǎng)絡(luò)傳輸。

3.2 服務(wù)器功能介紹

PI服務(wù)器：提供測點源及數(shù)據(jù)源。PI數(shù)據(jù)庫分布在Ⅱ區(qū)和Ⅳ區(qū)。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)拓撲

PItoHS服務(wù)器（Ⅱ區(qū)/Ⅳ區(qū)）：讀取該區(qū)PI數(shù)據(jù)庫中的測點及數(shù)據(jù)值，形成標準E文件，推送至該區(qū)PItoHS_Trans中轉(zhuǎn)服務(wù)器。推送至中轉(zhuǎn)服務(wù)器的E文件有2種類型，第一種是向HS添加測點，第二種是向HS提交數(shù)據(jù)。如果推送不成功，則文件會保留在推送方的硬盤上，直至推送成功，以防數(shù)據(jù)丟失。

PItoHS_Trans中轉(zhuǎn)服務(wù)器（Ⅱ區(qū)/Ⅳ區(qū)）：接收該區(qū)PItoHS服務(wù)器發(fā)送來的標準E文件，并負責將這些文件推送至Ⅲ區(qū)中轉(zhuǎn)服務(wù)器，如果推送不成功，則文件會保留在推送方的硬盤上，直至推送成功，以防數(shù)據(jù)丟失。

PItoHS_Trans中轉(zhuǎn)服務(wù)器（Ⅲ區(qū)）：接收Ⅱ區(qū)中轉(zhuǎn)服務(wù)器或Ⅳ區(qū)反向文件傳輸發(fā)送端傳輸來的標準E文件，并將其推送至該區(qū)PItoHS服務(wù)器，如果推送不成功，則文件會保留在推送方的硬盤上，直至推送成功，以防止數(shù)據(jù)丟失。

PItoHS服務(wù)器（Ⅲ區(qū)）：接收并解析該區(qū)中轉(zhuǎn)服務(wù)器傳輸來的E文件，根據(jù)不同的請求，例如向海迅加點或?qū)憯?shù)據(jù)，執(zhí)行不同的操作，如果執(zhí)行不成功，則會有相應(yīng)日志生成。

HS服務(wù)器：HS服務(wù)器是目的數(shù)據(jù)庫，用于存儲從PI數(shù)據(jù)庫讀取的測點及其數(shù)據(jù)。HS數(shù)據(jù)庫部署在Ⅲ區(qū)。

4 網(wǎng)絡(luò)傳輸

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳輸主要用于PItoHS服務(wù)器與PItoHS_Trans中轉(zhuǎn)服務(wù)器之間，以及正/反向隔離裝置兩邊的中轉(zhuǎn)服務(wù)器之間的文件數(shù)據(jù)傳輸。其主要任務(wù)是：負責將PItoHS生成的標準E文件推送至中轉(zhuǎn)服務(wù)器（Ⅱ區(qū)/Ⅳ區(qū)）、負責接收中轉(zhuǎn)服務(wù)器推送來的標準E文件（Ⅲ區(qū)）、負責穿越正/反向隔離裝置的E文件傳輸。

對于Ⅱ區(qū)/Ⅳ區(qū)內(nèi)部PItoHS服務(wù)器與中轉(zhuǎn)服務(wù)器之間的E文件傳輸，由于處在同一網(wǎng)絡(luò)，故可看做是局域網(wǎng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)傳輸，該網(wǎng)絡(luò)傳輸與普通的局域網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸并無本質(zhì)區(qū)別。而跨正向及反向網(wǎng)閘的網(wǎng)絡(luò)傳輸則有所不同。

圖2為中轉(zhuǎn)服務(wù)器在跨越正/反向隔離裝置時的網(wǎng)絡(luò)傳輸過程。從圖中可以看出，跨正向網(wǎng)閘的網(wǎng)絡(luò)傳輸與跨反向網(wǎng)閘的網(wǎng)絡(luò)傳輸有一定區(qū)別，正向網(wǎng)閘支持TCP/Socket，而反向網(wǎng)閘不支持，因此不同區(qū)域之間的文件傳輸其實現(xiàn)方式有所不同。

圖2 跨網(wǎng)閘網(wǎng)絡(luò)傳輸示意

4.1 跨正向隔離裝置的網(wǎng)絡(luò)傳輸

盡管正向網(wǎng)閘支持TCP/socket傳輸，但僅支持單bit返回，針對該特點，需對數(shù)據(jù)傳輸進行特定設(shè)計。在本系統(tǒng)中，跨正向網(wǎng)閘的文件傳輸設(shè)計如圖3所示。

圖3 正向網(wǎng)閘傳輸結(jié)構(gòu)

為避免傳輸較大文件時出現(xiàn)超時現(xiàn)象，可將整個數(shù)據(jù)文件拆分為若干小的數(shù)據(jù)包進行傳輸，發(fā)送過程如下：

（1）首先在發(fā)送和接收兩端建立socket連接。

（2）發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)包頭，包含數(shù)據(jù)包校驗碼、文件名、整個文件大小、總包數(shù)等信息。

（3）接收端收到包頭后創(chuàng)建相應(yīng)文件，并回復1bit確認信息，0x00表示未確認，0xff表示已確認。

（4）發(fā)送端收到回復后，根據(jù)回復信息判斷后續(xù)操作，如果包頭已確認，則依次發(fā)送拆分好的數(shù)據(jù)包，否則關(guān)閉socket連接。

（5）接收端每收到1個數(shù)據(jù)包，就將收到的數(shù)據(jù)寫入對應(yīng)文件內(nèi)，并將記錄的包序號加1，直到超過總的數(shù)據(jù)包數(shù)，表示數(shù)據(jù)包已接收完成。如果中途有異常，例如包序號出現(xiàn)亂序等，則關(guān)閉連接，刪除已接收文件，并回復異常確認信息。

4.2 跨反向隔離裝置的網(wǎng)絡(luò)傳輸

跨反向網(wǎng)閘的數(shù)據(jù)傳輸與正向有所不同，由于其不支持TCP/socket通信，因此不能采用與正向相似的傳輸方式。在本系統(tǒng)中，采用了南瑞科技提供的反向文件傳輸軟件，使用時，只需要在配置好反向網(wǎng)閘的基礎(chǔ)上，分別設(shè)置發(fā)送及接收端即可。

反向傳輸軟件支持純文本TXT文件和標準E文件格式，系統(tǒng)采用標準E文件傳輸。配置完成后，在系統(tǒng)運行時，只需開啟傳輸軟件發(fā)送及接收端程序即可實現(xiàn)跨反向隔離裝置的E文件傳輸。

5 測點的統(tǒng)一

節(jié)能減排監(jiān)管系統(tǒng)數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)命名格式不盡相同，因此不能簡單地將數(shù)據(jù)原封不動地從PI數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)移到海迅數(shù)據(jù)庫。PItoHS接口程序在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化時采用了測點名與測點值分開傳輸?shù)姆椒ǎ聪葌鬏敎y點名，在2個數(shù)據(jù)庫對應(yīng)的測點間建立對應(yīng)關(guān)系，再根據(jù)對應(yīng)關(guān)系，從PI中取快照值并傳輸?shù)胶Ｑ笖?shù)據(jù)庫對應(yīng)的測點。

在PItoHS客戶端建立某個測點對應(yīng)關(guān)系的步驟是：先在EXCEL里建好對應(yīng)的測點表，再將該測點表導入到PItoHS客戶端。

PItoHS客戶端界面既顯示PI測點名，也加入了統(tǒng)一命名的海迅數(shù)據(jù)庫的測點名，同時寫入E文件，傳到海迅數(shù)據(jù)庫時建立對應(yīng)關(guān)系。

海迅數(shù)據(jù)庫的測點名命名規(guī)則是：“數(shù)據(jù)來源_電廠_機組_具體名字”，例如“SD_HDBS_ U4U5_脫硫效率”代表數(shù)據(jù)來源于省調(diào)、華電半山電廠的4號和5號機組共用的脫硫裝置的脫硫效率。

6 結(jié)語

PItoHS接口程序?qū)崿F(xiàn)了不同數(shù)據(jù)庫之間跨網(wǎng)閘的數(shù)據(jù)實時轉(zhuǎn)移，保證了數(shù)據(jù)的實時性和統(tǒng)一性。由于是從數(shù)據(jù)源快照中取值，因而也保證了數(shù)據(jù)的準確性，對電力行業(yè)節(jié)能減排監(jiān)管系統(tǒng)建設(shè)具有重要意義，同時也有很好的擴展性，對于不同的數(shù)據(jù)源，只要更改對應(yīng)的接口取值文件函數(shù)方法，就可以實現(xiàn)對其它數(shù)據(jù)庫的實時數(shù)據(jù)的跨網(wǎng)閘數(shù)據(jù)遷移。

[1]余海明.我國電力工業(yè)節(jié)能減排的現(xiàn)狀及技術(shù)途徑[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊）.2009（03）∶133.

[2]敖慧，敖熠.我國電力產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排技術(shù)支撐體系的建立[J].武漢理工大學學報，2010（04）∶24-27.

[3]國家電力監(jiān)管委員會.電力二次系統(tǒng)安全防護規(guī)定[M].北京：中國電力出版社，2005.

[4]Q/GDW 215-2008電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)標記語言—E語言規(guī)范[S].北京：中國電力出版社，2009.

[5]鄒月，陳建兵.Socket的網(wǎng)絡(luò)編程研究實現(xiàn)[J].電腦編程技巧與維護，2009（08）∶11-12.

[6]王俏文，陶文偉，丁堅勇，等.基于PI數(shù)據(jù)庫的供電企業(yè)實時數(shù)據(jù)中心的設(shè)計與實現(xiàn)[J].電力系統(tǒng)自動化，2009（06）∶99-103.

（本文編輯：龔皓）

Implementation and Application of Data Migration Tool Crossing Diffident Security Regions of Two Real-time Databases

LI Shubin1，WANG Hanhong1，CAO Xiangfei2，CHEN Ya2
（1.State Grid Zhejiang Electric Power Research Institute，Hangzhou 310014，China；2.China Real-time Database Limited Company，Nanjing 210009，China)

In energy-saving and emission reduction supervision system of power industry，the data sources are characterized by their variety，distributed location and different types and versions of database as well as naming format of data in different places.Therefore，data migration tool is needed to send timely and accurate generator units data to data center for statistical analysis of energy-saving and emission reduction supervision system.Thus，a real-time data migration tool PItoHS is designed between PI real-time database and Highsoon real-time database.The paper elaborates on implementation and application of the migration tool.

Highsoon real-time database；data migration；energy-saving and emission reduction；gatekeeper

TP311.13

：B

：1007-1881（2014）06-0032-04

2013-10-11

李樹斌（1964-），男，浙江杭州人，工程師，從事電力系統(tǒng)自動化及信息系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用工作。