电能量信息采集系统规约插件管理器的架构分析

摘要：首先说明了当前江苏省电力系统中各厂家终端产品所采用的通讯规约不完全相同现状。接着分析了规约插件的设计规范和需要满足的设计需求，最后设计出解决通讯规约兼容问题的规约插件管理器。该管理器实现对所有规约插件的管理，同时实现和市场中各种电力终端设备数据通讯。

关键词：电能量；信息采集；终端；规约；插件；架构

中图分类号：TP309.05文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)16-21318-02

Architecture Analysis of Electric-Energy Information Collection System Stipulation Plug-in Manage Tool

PAN Gang

(College of Software Engineering Southeast University,Nanjing210096,China)

Abstract:Firstly demonstrate the status that various terminals made in Jiangsu Province use different kinds of communication stipulations. Further more, analysis the design rule and requirement of stipulation plug-in. At last, design Stipulation Plug-in Mange Tool which can solve communication stipulation compatible problem of different factories. This tool can manage all types of stipulation plug-in, moreover communicate with all electric devices on the market.

Key words:Electric-Energy;Information Collection;Terminal;Stipulation;Plug-in;Architecture

1 引言

由于历史原因，江苏省电力系统中使用的各厂家终端产品所采用的通讯规约不完全相同，即使是同一厂家的产品，在不同时期使用的通讯规约也有所不同。为了在统一平台中解决通讯规约兼容问题，通过规约插件方式来实现通讯设备规约的编码、解码，因而统一平台中会存在很多规约插件。

为了使应用层面对设备数据的需求和通讯设备规约无关，在统一平台中制定了公共数据项，使得系统与具体的通讯设备规约完全脱离。

设计规范需要完全从应用需求出发进行定义，并非按照某一种现有规约的情况特别定制，因此原则上不会对各种规约带来限制。

为了方便规约插件的管理，同时实现现场终端通讯，同时需要存在一个规约插件管理器。

2 规约插件设计

规约插件设计方案规范定义了开发规约插件的过程、接口定义。目标是规范规约插件的开发。开发的规约插件有：负荷控制规约，电表规约，配变规约，集抄规约，其它可能规约几种。为了对规约插件开发的理解，首先说明规约插件的体系结构。

规约插件结构上分为三层：规约层、公共数据项表示层、数据转换层。规约层是各种设备通讯规约自身使用的协议，是贴近于设备的，其内部对编码、解码的具体实现与统一平台没有直接关系；公共数据项表示层负责外部数据或命令的表示，与具体规约没有实际关系；数据转换层用实现统一平台与设备规约层之间的数据传递，即实现统一数据项与规约内部数据项之间的数据转换。，转换是双向的，并且利用了XML格式。层次结构示意如图1。

2.1 开发语言无关性

使用实现定义接口的方式来屏蔽开发语言区别性。在本次系统开发过程中，主站功能使用.NET开发，规约插件使用C++实现，期间使用XML序列化作为转接媒介，使用特定借口调和不同语言开发中的差异性。

2.2 规约工作环境

平台对规约插件的调用依赖于规约工作环境，所谓工作环境是指规约编码、解码时依赖的前后调用关系。为了能够使得规约的内部工作相对简单，且支持接口的传递调用，规约接口定义了两个至关重要的接口：CreateContext、DestroyContext，专门用来创建、销毁工作环境。

2.3 内存管理

规约插件内部在需要时自行申请内存，其申请的内存由插件自行管理，在工作环境被销毁时，所有内部申请的内存资源必须能够释放。其内存的申请、释放与规约插件外部的逻辑调用关系没有直接关系。

2.4 异常处理

规约插件在被调用过程中，对应出现的任何错误，必须返回异常错误码，同时要求对异常错误码能够有简单的文字说明。比如：传入的待编码数据不合法，规约插件需要做判断，并返回不合法原因。

2.5 规约数据识别

由于通讯层从终端得到的数据可能由于种种原因，不能够一次性获得完整帧，而是短短续续的获得数据，因而规约插件要求能够对数据根据特征字识别。外部通讯负责保证数据是按顺序正确到达的。规约插件不能够假定到达的数据一定是完整规约帧，也不能认定一次到达的数据不会包括两个或以上的完整帧。

2.6 规约插件接口列表

3 规约插件管理器设计

3.1 体系结构说明

规约插件管理器内部层次化处理，包括：命令预处理、规约识别、穿透抄表处理、外部规约管理及调用、通讯机调用、异常处理、结果处理。示意图如图2。

图2 规约插件管理器内部结构

3.2 规约调用流程

规约插件以及规约插件管理器使用的是C++语言开发，为了使系统在C#中开发环境下方便的调用规约插件执行各种动作，在C#中做了一层封装，用于负责规约插件管理器的调用以及XML格式与公共数据项之间的转换。

经过封装后，系统调用简化为四个步骤，如下：

1)加载，负责加载规约插件管理器（规约插件管理器负责再次加载各种规约插件）；

2)命令执行，负责将传入的命令经过处理后传入规约插件管理器，由规约插件管理器根据情况调用相关规约插件、执行通讯，如图3；

3)获取结果，获取命令执行结果，并转换为公共数据项；

4)卸载，负责释放规约插件、管理器，如图4。

图3 规约插件加载，命令执行 图4 获取结果，规约插件卸载

3.3 规约调用软总线说明

规约调用软总线实现规约管理，包括：规约加载、规约编号识别、接口调用、规约卸载。

规约插件调用时，需要传入规约编号，软总线会根据规约编号自动定位相关规约。调用者不需要关心规约的名称、规约的存放位置等信息。

4 小结

综上所述，在电能量信息采集一体化平台中，终端通讯规约是一组相似性比较大，同时差异性在数量也很相当可观的数据结构。将所有现存的终端通讯规约进行抽象和集群管理是完成电能量信息采集一体化平台的基础项目。在考虑了当前可知的通讯规约基础上，使用接口的方式将未知规约也考虑其中，提高了管理器的支持性和扩展性。同时使用XML格式来解决不同开发语言的差异性，是管理器具有很强的移植性。

参考文献：

[1] 低压电力用户集中抄表系统技术条件[S].国家经济贸易委员会.DL/T698-1999.

[2] 电力负荷管理系统通用技术条件[S].国家电网公司.（Q/GDW 129-2005）.

[3] 国家电网公司十一五营销发展规划[S] 国家电网公司 2006.

[4] 电力负荷管理系统功能规范[S].国家电网公司 2004.

[5] 电力负荷管理系统建设与运行管理办法[S].国家电网公司,2004.

注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。