专利名称：一种基于消息机制的分布式监控系统设计方法
技术领域：
本发明属于电子信息技术领域，特别涉及一种基于消息机制的分布式监控系统设 计方法，及该方法在轨道交通综合监控系统中的应用。
背景技术：
随着城市建设快速发展，轨道交通已成为城市生活中最重要基础交通工具。随着 城市化进展加快，各地轨道交通建设逐渐由单一线路模式发展成线网模式，综合监控系统 通过深度集成、系统互联的方式集成地铁各个专业子系统，来满足地铁网络化运营中两级
管理、三层控制的需要。综合监控系统采用分层、分布式架构、结合计算机自动控制、网络技术实现了对处 于车辆段、车站、控制中心等对不同位置各个专业的几千个设备几十万数据点位的实时监 控，管理。综合监控系统系统采用基于CORBA分布式架构设计方式。基于CORBA的分布式架构存在架构复杂、效率低下、开发繁琐和调试麻烦等问题。 此外，一个典型的综合监控系统，系统监控点位数量一般都在10万以上，如果对10个数据 点位集中管理、将会极大的降低系统响应和处理效率。因此亟需在分布管理、地址管理提供 有效的解决方法，能够提供通用的消息定义格式和高效的注册机制、信息推动机制。
发明内容
本发明针对现有综合监控分布式系统存在的缺点，通过对监控节点消息分布式管 理，节点消息路由，消息协议定义，消息注册，消息推送机制，实现了一种高效的、可靠的分 布式监控管理系统。本发明采用的技术方案如下综合监控系统分布式平台由RTU，FEP, SCADA SERVER, HMI组成，通过RTU采集现 场设备监控点数据，经RTU处理后，通过MODBUS协议和FEP交互，FEP通过RTU采集现场数 据点，经过内部协议转换成平台内部消息格式，存储在FEP上，本地SCADA SERVER只会监控 本地RTU数据点，通过配置，SCADA SERVER实时轮询到本地FEP服务器上数据点数据，通过 消息注册、消息推送机制，FEP将SCADA SERVER监控的数据节点数据推送到SCADA SERVER 上。HMI为人机监控终端，HMI上运行着消息平台处理中间件，消息平台根据提供HMI程序 需要的监控数据，HMI SCADA CLIENT通过消息注册机制向本地或异地SCADA SERVER注册 监控数据点，SCADA SERVER接收到HMI SCADA CLIENT的注册消息后，通过消息推送机制将 数据变化推送给HMI SCADA CLIENT，实时将数据更新到HMI界面上。技术方案要解决的关键技术有1数据节点地址管理监控系统要管理的数据点分布在系统各个监控站点上，通过有效的数据点管理机 制才能实现对管理，本发明采用二级数据点位管理方法。通过数据站点和数据地址管理来 实现对待监控点的寻址。
消息中间件数据站点定义站点号+模块号。站点号采用16位整数，模块号采用 16位整数，整个平台可以定义65536个站点，每个站点可以定义65536个模块，对应每个站 点数据地址采用基础地址+偏移地址方式，地址定义格式如下基础地址偏移地址基础地址采用32位整数，偏移地址采用32位整数，基础地址和偏移地址对应要监 控模块的M0DBUS协议的地址。2消息协议定义消息协议基于UDP协议，通过动态确认帧机制来实现可靠性，通过发送、接收窗口 机制实现消息流量控制机制。消息包采用采用KEY-VALUE机制，通过定义消息协议键和键对应的值，完成对消 息格式的处理和转换，对于数据监控消息，格式定义有STATION-ID 站点号MODULE-ID 模块号DP_ADDRESS 消息地址DP_VALUE 消息值消息平台将消息转换为3消息注册原理分布式监控平台任一节点如果需要关注某数据节点变化，首先通过系统查找到该 数据节点对应的站点号和模块号，然后发送注册消息给该节点，节点接收到消息后，检查本 地数据节点是否有对应的数据节点数据，如果发现没有，返回错误消息，如果有所需要节点 消息，则发送消息注册成功。4消息推送原理消息处理节点接收到注册消息并成功处理后，后续数据节点发生变化后，处理节 点检查本地消息，将应用消息转换成消息处理平台的通知消息，在消息包中增加站点号，模 块号，消息处理平台接收到推送的消息后，寻址找到对应的节点，将消息推送给该节点。
图1是本发明的系统部署示意图；图2是本发明的系统交互过程示意图；图3是本发明的系统原理具体实施例方式本发明通过在监控节点FEP、SCADA SERVER、HMI上部署消息中间件，通过M0DBUS 协议采集RTU相关数据，搭建综合监控系统管理平台。FEP前置处理机实施方式 在FEP上部署消息中间件，FEP应用软件通过M0DBUS协议每500ms轮询RTU，RTU 返回数据点状态，FEP采集到数据状态后，通过消息中间件提供的接口将数据变化点发送 给消息中间件平台，消息中间件处理寻址后，将状态变化消息发送给接收消息变化的SCADA SERVER 节点。
SCADA SERVER 实施方式在SCADA SERVER上部署消息中间件，SCADA SERVER启动后通过分析本地数据点 地址，将本地数据点地址消息注册通过消息中间件发送给本地FEP，本地FEP监控到数据点 变化后，将数据值发送给SCADA SERVER，SCADASERVER检测数据点，根据数据点位规则定义， 将数据点变化产生告警消息，事件消息，推送给注册的SCADA HMI CLIENT。SCADA HMI CLIENT 实施方式在SCADA HMI CLIENT上部署消息中间件，SCADA HMI CLIENT仅关注本地HMI所 需要数据，HMI CLIENT分析数据点地址后，分析结果包含该数据点位节点地址，即数据点 位对应的SCADA SERVER地址。SCADA HMI CLIENT将对数据点位的注册消息发送给对应的 SCADA SERVER，一个SCADA HMICLIENT可能同时注册多个处于不同地址的SCADA SERVER的 数据变化消息。消息注册成功后，SCADA HMI CLIENT将会通过消息中间件实时接收到SCADA SERVER推送的数据点变化值、事件消息、告警消息等。本发明通过消息中间件部署屏蔽掉底层操作系统的差异性、对FEP、SCADA SERVER、SCADA CLIENT应用层开发提供了统一的消息寻址、消息路由、消息注册、消息推送 的机制。本发明可有效解决传统监控系统中存在问题，具备以下优势1、采用消息中间件来处理监控数据变化，提高系统的处理效率.2、通过消息中间件实现了集中控制，分散管理的分布式监控平台，使得系统数据 处理点分布合理，每个节点的处理能力能得到充分的利用。3、注册、通知机制实现了数据点的实时处理机制，任何数据采集点的数据点位变 化都能实时反馈到监控界面上。4、系统通过一种抽象的节点、数据点地址定义，使得系统开发简单、管理方便。本发明运用于广州地铁三号线延长线项目中，取得了良好的社会效益与经济效
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权利要求
一种基于消息机制的分布式监控系统设计方法，其特征在于基于消息机制实现分布式监控系统，其步骤为首先，FEP通过MODBUS协议采集远端RTU数据点，将数据值变化推送给注册到接收FEP消息变化的SCADASERVER。之后，SCADA SERVER接收到FEP消息变化后，处理消息数据，形成事件和告警消息，并推送给注册到SCADA SERVER上的SCADA HMICLIENT。最后，SCADA HMI CLIENT接收到数据变化、告警消息，事件消息，通过OPC协议传递给HMI，显示在监控画面上。
2.根据权利要求1所述的分布式监控系统设计方法，其特征在于通过在FEP，SCADA SERVER, SCADA HMI CLIENT等节点上部署消息中间件实现分布式综合监控系统，各个监控 节点以基于UDP协议的可靠消息传输协议作为消息交互监控数据。
3.根据权利要求1与权利要求2所述的分布式监控系统设计方法，其特征在于监控节 点在发送消息前，通过对站点地址、模块地址、数据点地址进行消息路由，决定消息发送给 监控接收节点。
4.根据权利要求1所述的分布式监控系统设计方法，其特征在于FEP解析消息数据点 基本地址、偏移地址实现和M0DBUS协议对应的监控数据点对应。
5.根据权利要求1所述的分布式监控系统设计方法，其特征在于可靠消息传输协议 基于UDP协议，且通过发送窗口、接收窗口控制实现流量控制，通过消息确认包实现可靠传输。
6.根据权利要求1所述的分布式监控系统设计方法，其特征监控接收、发送节点之间 通过消息注册、消息推送机制实现接收节点实时收到远端RTU数据点变化通知。全文摘要
本发明提供了一种基于消息机制的分布式监控系统设计方法及其在轨道交通综合监控系统(ISCS)中的应用，该方法通过消息中间件的接收、处理、发送单元、按照数据点分散控制，集中管理的基本原理、通过实现监控消息发送、接收节点地址定义、数据监控点位地址定义、基于UDP协议的消息可靠传输协议、消息注册机制、消息推送机制，实现了在综合监控系统中FEP、SCADASERVER、SCADA HMI CLIENT之间数据值变化、事件、报警消息高效、可靠传输的目的。
文档编号H04L12/58GK101895429SQ20101023927
公开日2010年11月24日 申请日期2010年7月28日 优先权日2010年7月28日
发明者陈朝晖 申请人:新太科技股份有限公司