一种基于权重选择的分布式厂站延伸冗余通信系统

技术领域

本发明通信技术领域，特别是一种基于权重选择的分布式厂站延伸冗余通信系统。

背景技术

集控侧调度自动化系统传统的数据采集方式是在集控侧设置多台主站通信服务器，该多台主站通信服务器组成一个服务器集群，如两台服务器组成为主备集群，三台服务器组成为主备备集群等情况。正常运行时只有一台主站通信服务器处于主用状态，其余服务器始终处于备用状态。基于上述数据采集方法，当厂站数据量过于庞大时，单台服务器采集的数据量过多，服务器的负载量过大，其性能已经不能满足要求，时常伴随着“四遥”数据初始化总召时间过长，数据卡死等情况，严重影响调度自动化系统安全稳定运行。在已有专利一种调度自动化分布式多通道集群延伸通信系统及方法（202110881934.0）中，该系统方法在进行厂站侧数据分布式采集时，需要将分区采集的数据同步存入各台通信服务器的数据采集缓存区中，该方法虽然保证了数据的互备性，但是仍然占用服务器的部分资源，在数据上送规模急剧扩大时，无法满足数据采集资源配置的最优化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于权重选择的分布式厂站延伸冗余通信系统，采用分布式权重轮询算法采集厂站侧数据，在集控侧与厂站侧各种物理链路通道正常或故障的情况下，能保证数据上送的可靠性和服务器资源利用的最优化，减轻了服务器的资源占用率。通过集控侧布置的集群通信服务器集群始终按照分区的方式进行实时数据采集的方法，能够保证集控侧集群通信服务器始终保持最优负载均衡的资源配置状态，大大提高了数据采集效率。通过调度数据网间光环网连接的的方法，以及主通道（A/B通道）和卫星应急通道（C通道）的连接方法，大大提高数据上送的可靠度。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种基于权重选择的分布式厂站延伸冗余通信系统，系统结构至下而上依次包括厂站层、调度数据网层、集控侧延伸通信层及集控侧集群通信层，其中集控侧延伸通信层与厂站层通过调度数据网连接，厂站层与集控侧延伸通信层、集控侧延伸通信层与集控侧集群通信层均采用主通道建立数据通信，以保证主通道数据通信的冗余可靠，所述主通道包括A通道和B通道；

集控侧集群通信服务器与集控侧延伸通信服务器主通道分别连入接入网交换机A和交换机B，集控侧延伸通信服务器与调度数据网主通道分别连入接入网交换机C和交换机D；

集控侧集群通信层与厂站层直接采用应急通道建立数据通信，所述应急通道为卫星通道，该通道处于冷备状态，并只上传重要实时数据，以保证重要数据的不间断正常采集。

优选的，所述厂站层包括厂站通信服务器和厂站数据，数据链路通信正常时，各台集控侧延伸通信服务器通过调度数据网分别采集各厂站层的实时数据，延伸通信服务器中存储的数据为与之对应的各厂站侧数据，且服务器内部自动将该厂站侧数据按照安全区域进行划分；

集控侧集群通信层始终布置三台集群通信服务器，三台集群通信服务器与延伸通信服务器建链进行数据通信，无论厂站数量和延伸通信服务器台数的增加或减少，集控侧三台集群通信服务器始终按照安全分区的方式进行实时数据采集及存储，以保证集控侧三台集群通信服务器始终保持永久负载均衡的资源配置状态。

优选的，集控侧延伸通信层采用权重轮询算法以实现厂站层数据采集资源配置和存储的最优化，大大优化延伸通信层服务器的资源配置情况；分布式数据采集包括以下情形：

情况1，当调度数据网1侧与延伸通信服务器1物理链路中断后，1#厂站数据通过调度数据网间的光环网链路进行数据传递，并触发集控侧延伸通信服务器内的权重轮询算法。此时，延伸通信服务器1内无数据，由于延伸通信服务器2中1#厂站数据权重为1，2#厂站数据权重为3，3#厂站数据权重为2；延伸通信服务器3中1#厂站数据权重为2，2#厂站数据权重为1，3#厂站数据权重为3，又由于权重数越高，权重的级别就越高；因此，上述物理链路通道故障的情况下，延伸通信服务器2仍采集2#厂站数据不变，延伸通信服务器3中由于1#厂站权重值为2，比延伸通信服务器2中的1#厂站权重值1更高，故延伸通信服务器3通过调度数据网光环网同时采集1#厂站数据和3#厂站数据；

情况2，当延伸服务器1侧与调度数据网1物理链路中断后，通过与接入网交换机C、D连接的主通道（A/B通道）进行厂站侧与集控侧间的数据传递，并触发集控侧延伸通信服务器内的权重轮询算法；同上述情况1，此时延伸通信服务器1内无数据，延伸通信服务器2仍采集2#厂站数据不变，延伸通信服务器3通过主通道同时采集1#厂站数据和3#厂站数据；

情况3，当调度数据网2侧与延伸通信服务器2物理链路中断后，2#厂站数据通过调度数据网间的光环网链路进行数据传递，并触发集控侧延伸通信服务器内的权重轮询算法；此时，延伸通信服务器2内无数据，延伸通信服务器3仍采集3#厂站数据不变，延伸通信服务器1中由于2#厂站权重值为2，比延伸通信服务器3中的2#厂站权重值1更高，故延伸通信服务器1通过调度数据网光环网同时采集1#厂站数据和2#厂站数据；

情况4，当延伸服务器2侧与调度数据网2物理链路中断后，通过与接入网交换机C、D连接的主通道（A/B通道）进行厂站侧与集控侧间的数据传递，并触发集控侧延伸通信服务器内的权重轮询算法；此时延伸通信服务器2内无数据，延伸通信服务器3仍采集3#厂站数据不变，延伸通信服务器1通过主通道同时采集1#厂站数据和2#厂站数据；

情况5，当调度数据网3侧与延伸通信服务器3物理链路中断后，3#厂站数据通过调度数据网间的光环网链路进行数据传递，并触发集控侧延伸通信服务器内的权重轮询算法；此时，延伸通信服务器3内无数据，延伸通信服务器1仍采集1#厂站数据不变，延伸通信服务器2中由于3#厂站权重值为2，比延伸通信服务器1中的3#厂站权重值1更高，故延伸通信服务器2通过调度数据网光环网同时采集2#厂站数据和3#厂站数据；

情况6，当延伸服务器3侧与调度数据网3物理链路中断后，通过与接入网交换机C、D连接的主通道（A/B通道）进行厂站侧与集控侧间的数据传递，并触发集控侧延伸通信服务器内的权重轮询算法；此时延伸通信服务器3内无数据，延伸通信服务器1仍采集3#厂站数据不变，延伸通信服务器2通过主通道同时采集2#厂站数据和3#厂站数据；

情况7，当任意两路调度数据网侧与延伸通信服务器物理链路中断后，通过调度数据网间的光环网链路进行数据传递；此时，故障链路中的延伸通信服务器内无数据，非故障链路中的延伸通信服务器同时采集全厂站的实时数据；

情况8，当任意两路延伸通信服务器侧与调度数据网物理链路中断后，故障链路中的延伸通信服务器内无数据，非故障链路中的延伸通信服务器同时采集全厂站的实时数据；

情况9，当当调度数据网侧与延伸通信服务器物理链路全部中断后或延伸通信服务器侧与调度数据网物理链路全部中断后，通过应急通道（卫星C通道）链路进行数据传递；此时，集群通信服务器1、集群通信服务器2、集群通信服务器3通过卫星通道分区采集厂站侧数据，该情况只上传重要的实时数据，以保证厂站侧重要数据的不间断正常采集。

上述各故障情况下，集群侧延伸通信服务器数据采集后，其内部都自动将所采集厂站侧数据按照安全区域划分为I、II、III区，以便集群通信服务器进行分布式分区数据采集。

本发明提供一种基于权重选择的分布式厂站延伸冗余通信系统，具有以下有益效果：

（1）本发明所述的调度自动化系统中的集控侧延伸通信服务器采用分布式权重轮询算法采集厂站侧数据，在集控侧与厂站侧各种物理链路通道正常或故障的情况下，能保证数据上送的可靠性和服务器资源利用的最优化，减轻了服务器的资源占用率；

（2）本发明采用的通过集控侧布置的集群通信服务器集群始终按照分区的方式进行实时数据采集的方法，能够保证集控侧集群通信服务器始终保持最优负载均衡的资源配置状态，大大提高了数据采集效率；

（3）本发明采用的通过调度数据网间光环网连接的的方法，以及主通道（A/B通道）和卫星应急通道（C通道）的连接方法，大大提高数据上送的可靠度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为基于权重选择的分布式厂站延伸冗余通信系统数据采集示意图；

图2为调度数据网1侧与延伸通信服务器1物理链路中断数据采集方法示意图；

图3为延伸通信服务器1侧与调度数据网1物理链路中断数据采集方法示意图；

图4为调度数据网2侧与延伸通信服务器2物理链路中断数据采集方法示意图；

图5为延伸通信服务器2侧与调度数据网2物理链路中断数据采集方法示意图；

图6为调度数据网3侧与延伸通信服务器3物理链路中断数据采集方法示意图；

图7为延伸通信服务器3侧与调度数据网3物理链路中断数据采集方法示意图；

图8为任意两路调度数据网侧与延伸通信服务器物理链路中断数据采集方法示意图；

图9为任意两路延伸通信服务器侧与调度数据网物理链路中断数据采集方法示意图；

图10为调度数据网侧与延伸通信服务器物理链路全部中断故障切换示意图；

图11为延伸通信服务器侧与调度数据网物理链路全部中断故障切换示意图。

具体实施方式

如图1所示，基于权重选择的分布式厂站延伸冗余通信系统采用分层多通道数据采集系统结构，具体至下而上分为厂站层、调度数据网层、集控侧延伸通信层以及集控侧集群通信层。其中，集控侧延伸通信层与厂站层通过调度数据网连接，厂站层与集控侧延伸通信层、集控侧延伸通信层与集控侧集群通信层均采用主通道（A/B通道）IEC60870-5-104规约建立数据通信，以保证主通道数据通信的冗余可靠，两条通道为热备用状态，当其中一条物理通道因故障断开，会立即自动切换至另一条物理通道。集控侧集群通信服务器与集控侧延伸通信服务器主通道（A/B通道）分别连入接入网交换机A、B，集控侧延伸通信服务器与调度数据网主通道（A/B通道）分别连入接入网交换机C、D。集控侧集群通信层与厂站层直接采用应急通道（卫星C通道）IEC60870-5-104规约建立数据通信，该通道处于冷备状态，一旦厂站层通信服务器与集控侧延伸通信层物理通道链路全中断时，立刻建链进行数据采集，该通道只上传重要实时数据，以保证重要数据的不间断正常采集。在该系统结构中，各区域各厂站调度数据网通过自建光环网进行连接，以保证各区域数据的互通互备以及数据上送的可靠性。

厂站层包括厂站通信服务器和厂站数据，数据链路通信正常时，各台集控侧延伸通信服务器通过调度数据网分别采集各厂站层的实时数据，延伸通信服务器中存储的数据为与之对应的各厂站侧数据，且服务器内部自动将该厂站侧数据按照安全区域划分为I、II、III区。集控侧集群通信层始终布置三台集群通信服务器，三台集群通信服务器与延伸通信服务器基于IEC60870-5-104规约建链进行通信，无论厂站数量和延伸通信服务器台数的增加或减少，集控侧三台集群通信服务器始终按照安全分区的方式进行实时数据采集及存储，以保证集控侧三台集群通信服务器始终保持永久负载均衡的资源配置状态。

集控侧延伸通信层采用权重轮询算法以实现厂站层数据采集资源配置和存储的最优化，大大优化延伸通信层服务器的资源配置情况。下面分情况进行分布式数据采集情况讨论：

情况1）如图2所示，当调度数据网1侧与延伸通信服务器1物理链路中断后，1#厂站数据通过调度数据网间的光环网链路进行数据传递，并触发集控侧延伸通信服务器内的权重轮询算法。此时，延伸通信服务器1内无数据，由于延伸通信服务器2中1#厂站数据权重为1，2#厂站数据权重为3，3#厂站数据权重为2；延伸通信服务器3中1#厂站数据权重为2，2#厂站数据权重为1，3#厂站数据权重为3，又由于权重数越高，权重的级别就越高。因此，上述物理链路通道故障的情况下，延伸通信服务器2仍采集2#厂站数据不变，延伸通信服务器3中由于1#厂站权重值为2，比延伸通信服务器2中的1#厂站权重值1更高，故延伸通信服务器3通过调度数据网光环网同时采集1#厂站数据和3#厂站数据。

情况2）如图3所示，当延伸服务器1侧与调度数据网1物理链路中断后，通过与接入网交换机C、D连接的主通道（A/B通道）进行厂站侧与集控侧间的数据传递，并触发集控侧延伸通信服务器内的权重轮询算法。同上述情况1，此时延伸通信服务器1内无数据，延伸通信服务器2仍采集2#厂站数据不变，延伸通信服务器3通过主通道同时采集1#厂站数据和3#厂站数据。

情况3）如图4所示，当调度数据网2侧与延伸通信服务器2物理链路中断后，2#厂站数据通过调度数据网间的光环网链路进行数据传递，并触发集控侧延伸通信服务器内的权重轮询算法。此时，延伸通信服务器2内无数据，由于延伸通信服务器1中1#厂站数据权重为3，2#厂站数据权重为2，3#厂站数据权重为1；延伸通信服务器3中1#厂站数据权重为2，2#厂站数据权重为1，3#厂站数据权重为3，又由于权重数越高，权重的级别就越高。因此，上述物理链路通道故障的情况下，延伸通信服务器3仍采集3#厂站数据不变，延伸通信服务器1中由于2#厂站权重值为2，比延伸通信服务器3中的2#厂站权重值1更高，故延伸通信服务器1通过调度数据网光环网同时采集1#厂站数据和2#厂站数据。

情况4）如图5所示，当延伸服务器2侧与调度数据网2物理链路中断后，通过与接入网交换机C、D连接的主通道（A/B通道）进行厂站侧与集控侧间的数据传递，并触发集控侧延伸通信服务器内的权重轮询算法。同上述情况3，此时延伸通信服务器2内无数据，延伸通信服务器3仍采集3#厂站数据不变，延伸通信服务器1通过主通道同时采集1#厂站数据和2#厂站数据。

情况5）如图6所示，同理，当调度数据网3侧与延伸通信服务器3物理链路中断后，3#厂站数据通过调度数据网间的光环网链路进行数据传递，并触发集控侧延伸通信服务器内的权重轮询算法。此时，延伸通信服务器3内无数据，由于延伸通信服务器1中1#厂站数据权重为3，2#厂站数据权重为2，3#厂站数据权重为1；延伸通信服务器2中1#厂站数据权重为1，2#厂站数据权重为3，3#厂站数据权重为2，又由于权重数越高，权重的级别就越高。因此，上述物理链路通道故障的情况下，延伸通信服务器1仍采集1#厂站数据不变，延伸通信服务器2中由于3#厂站权重值为2，比延伸通信服务器1中的3#厂站权重值1更高，故延伸通信服务器2通过调度数据网光环网同时采集2#厂站数据和3#厂站数据。

情况6）如图7所示，当延伸服务器3侧与调度数据网3物理链路中断后，通过与接入网交换机C、D连接的主通道（A/B通道）进行厂站侧与集控侧间的数据传递，并触发集控侧延伸通信服务器内的权重轮询算法。同上述情况5，此时延伸通信服务器3内无数据，延伸通信服务器1仍采集3#厂站数据不变，延伸通信服务器2通过主通道同时采集2#厂站数据和3#厂站数据。

情况7）如图8所示，当任意两路调度数据网侧与延伸通信服务器物理链路中断后，通过调度数据网间的光环网链路进行数据传递。此时，故障链路中的延伸通信服务器内无数据，非故障链路中的延伸通信服务器同时采集全厂站的实时数据。

情况8）如图9所示，当任意两路延伸通信服务器侧与调度数据网物理链路中断后，通过与接入网交换机C、D连接的主通道（A/B通道）进行厂站侧与集控侧间的数据传递。此时，故障链路中的延伸通信服务器内无数据，非故障链路中的延伸通信服务器同时采集全厂站的实时数据。

情况9）如图10、11，当调度数据网侧与延伸通信服务器物理链路全部中断后或延伸通信服务器侧与调度数据网物理链路全部中断后，通过应急通道（卫星C通道）链路进行数据传递。此时，集群通信服务器1、2、3通过卫星通道分区采集厂站侧数据，该情况只上传重要的实时数据，以保证厂站侧重要数据的不间断正常采集。

上述各故障情况下，集群侧延伸通信服务器数据采集后，其内部都自动将所采集厂站侧数据按照安全区域划分为I、II、III区，以便集群通信服务器进行分布式分区数据采集。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。