國網(wǎng)江蘇省電力有限公司南京供電分公司 孫佳煒 滕力陽 闞沁怡

隨著配電網(wǎng)的數(shù)字化、信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化和智能化的發(fā)展，對配電終端“三遙”信息的標(biāo)準(zhǔn)化、配電終端調(diào)試效率的要求越來越高。新一代配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)涉及的終端數(shù)量多、設(shè)備種類繁雜[1]，配電自動(dòng)化大量終端接入主站系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)工作需要主站與現(xiàn)場配合，現(xiàn)場調(diào)試人員按照信號定義逐一觸發(fā)動(dòng)作或?qū)δM量加量輸入，再由主站人員觀察主站系統(tǒng)反應(yīng)，并比對分析給出信號變化是否合格評判，這一調(diào)試方式總體效率較低。

通過對傳統(tǒng)驗(yàn)收過程的客觀分析，主要有以下幾個(gè)問題：由于現(xiàn)場設(shè)備調(diào)試人員缺乏后臺(tái)信號變化可視化和問題診斷工具，影響設(shè)備投運(yùn)進(jìn)度；在整個(gè)聯(lián)調(diào)過程中，全程需要主站人員配合，占用了配電主站自動(dòng)化人員的大量工作時(shí)長；調(diào)試結(jié)果依靠人工核查，容易出現(xiàn)疏漏，存在較大安全隱患。為了解決以上問題，本文提出一種配電自動(dòng)化終端接入主站智能聯(lián)調(diào)系統(tǒng)。

1 軟件設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)系統(tǒng)中存儲(chǔ)設(shè)備的安全和高可用性與數(shù)據(jù)庫軟件系統(tǒng)一樣至關(guān)重要，一旦數(shù)據(jù)丟失就有可能面臨著巨額的經(jīng)濟(jì)損失[2-3]。正因?yàn)槿绱?，一個(gè)大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)要具有高安全、高可用性，就必須具有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：高可用性HA（High Availability）；有單獨(dú)的服務(wù)和資源管理的能力；一對或Cluster系統(tǒng)，支持100%聯(lián)機(jī)運(yùn)行。

為了提供存儲(chǔ)設(shè)備的高可用性，保障數(shù)據(jù)的安全性，本文提出增加一臺(tái)備用存儲(chǔ)設(shè)備，由兩臺(tái)存儲(chǔ)設(shè)備負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)，保障數(shù)據(jù)庫的安全和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器的穩(wěn)定。為了保證數(shù)據(jù)高安全、高可用，本文中數(shù)據(jù)庫采用了鏡像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。左側(cè)存儲(chǔ)為主存儲(chǔ)設(shè)備，右側(cè)為備用存儲(chǔ)設(shè)備。通過卷鏡像復(fù)制軟件、網(wǎng)絡(luò)層的存儲(chǔ)虛擬化設(shè)備或者存儲(chǔ)設(shè)備自帶的卷鏡像復(fù)制功能等多種方式來實(shí)現(xiàn)主、備存儲(chǔ)設(shè)備間的卷鏡像復(fù)制，保障數(shù)據(jù)的安全性。

備用存儲(chǔ)設(shè)備可以作為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)功能的一種后備方式，一旦存儲(chǔ)設(shè)備發(fā)生故障，可以自動(dòng)或手動(dòng)的切換到備用存儲(chǔ)設(shè)備上，這種切換實(shí)際上是主存儲(chǔ)設(shè)備生產(chǎn)卷到備用存儲(chǔ)設(shè)備的鏡像卷的切換。由于RAID鏡像卷跨兩個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備，因此即使一臺(tái)存儲(chǔ)設(shè)備發(fā)生整體故障時(shí)，RAID鏡像卷也不會(huì)發(fā)生故障，更不會(huì)影響數(shù)據(jù)庫服務(wù)區(qū)端業(yè)務(wù)的正常進(jìn)行。

1.2 數(shù)據(jù)傳輸

在數(shù)據(jù)傳輸方面本文選擇了Netty框架[4]，其是一個(gè)廣泛使用的Java網(wǎng)絡(luò)編程框架。Netty是基于JavaNIO的異步事件驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用框架，使用Netty可以快速開發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，Netty雖然提供了高層次的抽象來簡化TCP和UDP服務(wù)器的編程，但是仍然可以使用底層的API。本文選用Netty框架還有以下原因：

對各種傳輸協(xié)議提供統(tǒng)一的API；基于一個(gè)靈活、可擴(kuò)展的事件模型來實(shí)現(xiàn)關(guān)注點(diǎn)清晰分離；高度可定制的線程模型——單線程、一個(gè)或多個(gè)線程池；真正的無數(shù)據(jù)報(bào)套接字（UDP）的支持（since3.1）。

完善的Javadoc文檔和示例代碼；不需要額外的依賴，JDK5(Netty3.x)或者JDK6(Netty4.x)已經(jīng)足夠。

更好的吞吐量，更低的等待延遲；更少的資源消耗；最小化不必要的內(nèi)存拷貝。

完整的SSL/TLS和StartTLS支持高可擴(kuò)展性。

為了提高配電自動(dòng)化終端接入主站智能聯(lián)調(diào)系統(tǒng)部署的靈活性并減小項(xiàng)目的耦合性以提高后期的高可擴(kuò)展性和高可維護(hù)性，項(xiàng)目采用的是SpringBoot的開發(fā)方式[5-6]，將不同的功能模塊分別打包成不同的且相互獨(dú)立的服務(wù)應(yīng)用并分別部署在相應(yīng)的服務(wù)器上，不同的服務(wù)間可以通過接口相互調(diào)用。

本文選用SpringBoot開發(fā)主要有以下幾個(gè)原因：快速構(gòu)建項(xiàng)目；對主流開發(fā)框架的無配置集成；項(xiàng)目可獨(dú)立運(yùn)行，無須外部依賴Servlet容器；提供運(yùn)行時(shí)的應(yīng)用監(jiān)控；極大地提高了開發(fā)、部署效率；與云計(jì)算的天然集成。

2 平臺(tái)建設(shè)方案

2.1 平臺(tái)硬件結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)包括現(xiàn)場驗(yàn)收裝置和測試主站應(yīng)用服務(wù)器。現(xiàn)場驗(yàn)收裝置集成符合配電安全通信協(xié)議和安全證書認(rèn)證的無線通信模塊，可與調(diào)度主站證書服務(wù)器點(diǎn)對點(diǎn)通信；測試主站應(yīng)用服務(wù)器試各地市情況而定，可部署與調(diào)度主站I區(qū)或調(diào)度主站III區(qū)，一方面接收驗(yàn)收裝置的上送信號，另一方面通過接口獲取真實(shí)主站的三遙信號。具體的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 配電自動(dòng)化終端接入主站智能聯(lián)調(diào)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

2.2 平臺(tái)整體架構(gòu)

配電自動(dòng)化終端接入主站智能聯(lián)調(diào)系統(tǒng)整體架構(gòu)由運(yùn)行環(huán)境、數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)層和展示層組成。

系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境基于凝思操作系統(tǒng)，在采用Jdk1.8開發(fā)工具的基礎(chǔ)上通過搭建Netty框架進(jìn)行應(yīng)用程序的開發(fā)；數(shù)據(jù)層中Mybatis持久層框架配合redis非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫以支持?jǐn)?shù)據(jù)持久化、數(shù)據(jù)緩存、數(shù)據(jù)讀寫、事務(wù)和存儲(chǔ)過程；業(yè)務(wù)層的主要作用在于生成驗(yàn)收任務(wù)、對E文件進(jìn)行解析，除此之外還需要進(jìn)行聯(lián)調(diào)驗(yàn)收，然后返回驗(yàn)收結(jié)果、生成驗(yàn)收報(bào)告和統(tǒng)計(jì)驗(yàn)收任務(wù)；展示層將驗(yàn)收結(jié)果和驗(yàn)收報(bào)告等通過聯(lián)調(diào)測試儀測試軟件和主站系統(tǒng)客戶端進(jìn)行展示，供工作人員查看驗(yàn)收情況。

圖2 平臺(tái)整體架構(gòu)

綜上，配電自動(dòng)化終端接入主站智能聯(lián)調(diào)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

系統(tǒng)自動(dòng)校驗(yàn)，提高工作效率、規(guī)范流程。使用本系統(tǒng)前，終端設(shè)備驗(yàn)收工作由人工進(jìn)行，需要主站與現(xiàn)場配合，錯(cuò)誤、不規(guī)范時(shí)有發(fā)生，且效率低；使用后，借助系統(tǒng)可準(zhǔn)確、高效地完成驗(yàn)收任務(wù)，提高驗(yàn)收效率，規(guī)范驗(yàn)收流程。

驗(yàn)收問題自動(dòng)診斷，提升終端信號驗(yàn)收效率。使用前，現(xiàn)場設(shè)備調(diào)試人員缺乏后臺(tái)信號變化可視化和問題診斷工具，影響設(shè)備投運(yùn)進(jìn)度；使用后，借助系統(tǒng)可自主完成信號驗(yàn)收工作，并自動(dòng)分析調(diào)試失敗原因，縮減查詢問題時(shí)間，提高驗(yàn)收效率。

驗(yàn)收進(jìn)度實(shí)時(shí)掌握，驗(yàn)收報(bào)告自動(dòng)生成，自動(dòng)統(tǒng)計(jì)驗(yàn)收記錄。使用前，驗(yàn)收結(jié)果需要人工統(tǒng)計(jì)，驗(yàn)收報(bào)告需要人工編寫，影響驗(yàn)收結(jié)果歸檔效率；使用后，系統(tǒng)自動(dòng)顯示驗(yàn)收進(jìn)度，自動(dòng)生成驗(yàn)收報(bào)告，自動(dòng)統(tǒng)計(jì)驗(yàn)收記錄，提高驗(yàn)收結(jié)果分析效率。