電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)消息中間件特性及關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用

張睿

摘 要：電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中存在大量的消息通信，受系統(tǒng)自身特性的限制，一般的消息中間件產(chǎn)品并不能夠應(yīng)用在電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)之中，文章就系統(tǒng)專用的消息中間件的特性進(jìn)行簡單的介紹，重點(diǎn)分析中間件的關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用問題。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng) 中間件 特性 關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號：TM734 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1674-098X（2017）10（a）-0046-02

電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)是整個(gè)電力系統(tǒng)的重要組成部分，就現(xiàn)階段而言，我國的大多數(shù)電力網(wǎng)絡(luò)中的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)都采用的是分布式系統(tǒng)，這種分布式系統(tǒng)運(yùn)行過程中需要尤其注意數(shù)據(jù)之間的集成問題。消息中間件能夠有效地簡化系統(tǒng)應(yīng)用間的數(shù)據(jù)傳輸，在電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中發(fā)揮了十分重要的作用。

1 調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)消息中間件的特性

調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)通信主要有兩種類型，分別是點(diǎn)對點(diǎn)通信和點(diǎn)對多點(diǎn)通信。消息中間件技術(shù)能夠屏蔽底層平臺(tái)之間的異構(gòu)性，使得應(yīng)用間的數(shù)據(jù)傳輸更加簡便，為整個(gè)分布式調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)提供更加便捷、透明的通信服務(wù)。此外，消息中間件是調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)支撐平臺(tái)的關(guān)鍵模塊，設(shè)計(jì)工作中需要充分考慮數(shù)據(jù)類型的通信需求，因此，調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中消息中間件具有高可靠性、易擴(kuò)展性、時(shí)效性等特征。

1.1 高可靠性及易擴(kuò)展性

調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)在日常的運(yùn)行過程中會(huì)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，可靠性要求比較高，一般情況下，系統(tǒng)的月用率要超過99.9%，消息中間件是系統(tǒng)底層通信的基礎(chǔ)上之一，同樣需要滿足這一要求。因此，消息中間件在使用過程中需要充分考慮網(wǎng)絡(luò)故障、節(jié)點(diǎn)自身硬件故障、軟件故障等各種故障問題，同時(shí)要考慮到故障解除之后的通信恢復(fù)問題。另外系統(tǒng)需要新增加節(jié)點(diǎn)時(shí)，必須要保證新節(jié)點(diǎn)不會(huì)影響到原來節(jié)點(diǎn)間的通信，且要保證新節(jié)點(diǎn)能夠比較方便地加入到系統(tǒng)之中。

1.2 時(shí)效性

調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行過程中可能會(huì)出現(xiàn)各種故障，會(huì)導(dǎo)致消息延遲與時(shí)間延長，進(jìn)而出現(xiàn)一些應(yīng)用邏輯處理錯(cuò)誤，因此這些實(shí)時(shí)消息的時(shí)效性控制就十分的重要。通過時(shí)效性控制管理能夠有效地避免消息過期，從而保證系統(tǒng)邏輯正確性。此外，接收端程序同時(shí)接收到許多信息時(shí)，通過時(shí)效性管理能夠?qū)⑦^期的消息及時(shí)清理掉。

1.3 多態(tài)功能

電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)能夠提供多態(tài)環(huán)境，比如：反演態(tài)、研究態(tài)、實(shí)時(shí)態(tài)等，“態(tài)”是為了完成某一些目標(biāo)功能的多種應(yīng)用集合，這些集合的處理邏輯一致，數(shù)據(jù)實(shí)體間有較大的關(guān)聯(lián)，但并不完全在同樣在數(shù)據(jù)環(huán)境下運(yùn)行，且這些應(yīng)用的數(shù)據(jù)實(shí)體相互獨(dú)立，服務(wù)進(jìn)程各不相同，處理邏輯也都存在很大的區(qū)別，不會(huì)相互干擾，系統(tǒng)運(yùn)行過程中，同一個(gè)節(jié)點(diǎn)上可能在同一時(shí)間運(yùn)行有多個(gè)“態(tài)”，相同的服務(wù)進(jìn)程能夠在不同的態(tài)中運(yùn)行，運(yùn)行過程中，消息中間件實(shí)例會(huì)為其訂閱相同的通信通道。可以說同一“態(tài)”中的消息實(shí)例間能夠相互通信是消息中間件支持多態(tài)功能的基礎(chǔ)。

2 消息中間件的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 對等式結(jié)構(gòu)

對等式結(jié)構(gòu)中，各節(jié)點(diǎn)之間屬于對等關(guān)系，不需要設(shè)置單獨(dú)的消息服務(wù)點(diǎn)，任意一個(gè)或者多個(gè)節(jié)點(diǎn)都能夠動(dòng)態(tài)加入或者退出系統(tǒng)，某一個(gè)或者幾個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障或者出現(xiàn)停機(jī)問題，其他節(jié)點(diǎn)間的消息通信不會(huì)受到影響。節(jié)點(diǎn)故障恢復(fù)，正常啟動(dòng)之后能夠迅速加入到系統(tǒng)之中，開始收發(fā)消息，且不會(huì)影響到原有節(jié)點(diǎn)的消息通信。即使整個(gè)系統(tǒng)中只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)正常，也不會(huì)影響到該節(jié)點(diǎn)進(jìn)程間的通信。發(fā)布/訂閱模式中如果選用對等式結(jié)構(gòu)可以有效地消除消息隊(duì)列模式中的各種缺點(diǎn)，比如：單點(diǎn)故障、單點(diǎn)擁擠等，保證整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，提高其易擴(kuò)展性。

2.2 多態(tài)功能支持

消息中間件之間的消息實(shí)例的標(biāo)識(shí)主要采用二元組完成，該二元組唯一標(biāo)識(shí)消息實(shí)例之后，會(huì)將各個(gè)消息實(shí)例隔離開來，當(dāng)多個(gè)“態(tài)”消息實(shí)例運(yùn)行在同一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，方便了各消息實(shí)例的區(qū)分，保證了多態(tài)功能的實(shí)現(xiàn)。消息通道主要可以分為物理通道和邏輯通道兩種，根據(jù)所屬“態(tài)”以及相應(yīng)的規(guī)則邏輯通道被映射為惟一的物理通道，兩種類型通道之間的對應(yīng)關(guān)系如圖1所示。應(yīng)用程序可以直接使用邏輯通道，極大地方便了多“態(tài)”程序的編寫。應(yīng)用程序的“態(tài)”不同時(shí)，可以利用相同的邏輯通道使用中間件實(shí)例，能夠有效地縮減程序結(jié)構(gòu)，提高程序的可維護(hù)性。消息中間件通信使會(huì)應(yīng)用到物理通道，能夠在網(wǎng)絡(luò)通信層次上將不同“態(tài)”間的消息有效隔離，保證了“態(tài)”之間不能相互通信。

2.3 多種服務(wù)質(zhì)量

消息中間件提供包括持久性、時(shí)效性等多種類型的服務(wù)性管理。能夠保證消息按照發(fā)送時(shí)的順序不重復(fù)、完整、準(zhǔn)確、及時(shí)地提交到對應(yīng)的接收者，如果消息從發(fā)出到接收間的時(shí)延時(shí)間超出系統(tǒng)允許的標(biāo)準(zhǔn)需要將消息丟棄。持久性主要指的是消息發(fā)送失敗后是否保留問題，主要包括兩種服務(wù)質(zhì)量：持久服務(wù)指的是消息發(fā)送失敗后在一定的時(shí)效內(nèi)將消息暫時(shí)保留，期間如果接收端恢復(fù)正常，再次發(fā)送，直到消息過期或者發(fā)送成功為止；盡力服務(wù)則指的是，發(fā)送消息失敗后直接丟棄。

2.4 跨平臺(tái)

消息中間件主要在應(yīng)用層工作運(yùn)行，編程語言應(yīng)符合IEEE POSIX2標(biāo)準(zhǔn)，因此，可以選用ANSIC/C++語言，實(shí)際的運(yùn)行過程中不需要依賴第三方軟件，可以安全、穩(wěn)定地在各種操作平臺(tái)上運(yùn)行，比如：Windows、HPUX等，同一個(gè)系統(tǒng)中，即使節(jié)點(diǎn)安裝在不同的操作系統(tǒng)之間，利用消息中間件依然可以完成通信工作。

3 結(jié)語

文章采用分布式對象技術(shù)，將消息中間件的功能封裝起來，常用的操作功能封裝為不同的基本接口，該消息中間件產(chǎn)品現(xiàn)階段已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于我國許多地區(qū)電力網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)之中，能夠支持多態(tài)應(yīng)用環(huán)境，具有可靠性高、消息傳輸速度快、靈活性好等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足各種應(yīng)用環(huán)境下的自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)的使用需求。

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