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全区数据传输方法及其在负荷预测中的应用

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全区数据传输方法 及其在负荷预测中的应用(下)

2022-07-31 23:52:58 阅读: 发布人:纵横智控

2 系统关键技术

2.1 封装多种通信协议的透明代理

通信协议代理过程是针对内网各业务系统数 据访问的协议封装,包含数据库传输代理、文件传 输协议(file transfer protocol,FTP),数据采集及转 发代理(104/101 规约)等。对于使用关系数据库的业 务系统,采用 Java 数据库连接(Java database  connectivity,JDBC)标准或开放数据库互联(opendatabase connectivity,ODBC)进行接口访问;对于 使用文件传输协议传输的业务系统,按照 FTP 标准 访问其中的文件类数据;对于基于实时数据的业务 系统,根据 IEC60870-5 系列规约接收实时系统转 发的数据。通信协议代理的核心特点是为不同数据 源提供访问接口,并将接收的数据根据数据统一平 台制订的统一数据格式,转换为标准 XML 文件。

2.2 基于 XML 的数据统一平台

数据统一平台针对各业务系统数据的异构性、 松散性,制订了统一的基于 XML 的存储和展现方 式。首先,XML 文件是基于全文本的解释型数据文 件,天然满足了对于隔离装置的数据传输规定;第 二,XML 文件不仅利于数据展示,更可以封装业务 逻辑结构,对于各业务系统的实际数据源来说,是 良构的,可进行良好的数据映射;第三,XML 与其 他数据表现形式最大的不同是,它极其简单,对于 数据的外部共享,具有易读性和可扩展性。

RTU/DTU/边缘网关/物联网平台

数据统一平台制订了自己的数据字典和数 据描述,构建了基于 XML 的数据库。实际应用 中,针对不同业务,先进行字典映射,保证关键字 与数据唯一性。字典类数据表多采用整表存储,而 各类生熟数据表多采用增量存储,即每次存储上次 数据存储后新增或变化的数据。数据存储包含多种 存储模式:存储字典(即表结构)和数据、仅存储数 据、仅存为本地文件、仅存入本地数据库和传输规 则表等[6]。然后通过数据通信代理发起与外网数据 库的连接并进行单向数据传输;外网平台接收数据 并校验成功后,解析数据并入外网数据库,即外网 数据共享库。

2.3 隔离装置穿越

对物理隔离装置而言,其内网端口和外网端口 之间的数据交换是基于虚拟地址映射的串口协议数 据传输。对隔离装置的明确规定是:对正向传输(内 网到外网),禁止应答信息携带应用层数据;对反向 传输(外网到内网),严格禁止采用通用的网络服务。

在内网数据向外网传输过程中,外网无法采用 传输控制协议(transmission control protocol,TCP) 方式对数据传输请求进行应答并建立连接,所以在 正向数据传输时,必须在正向隔离装置上映射内网 数据代理平台物理地址和外网数据代理平台物理 地址及目标端口,采用用户数据报(user datagram  protocol,UDP)协议,将内网数据以报文形式通过 正向隔离装置传输到外网[7]。

具体的实现是:利用 Socket(4BDS UNIX 的进 程通信机制,套接字)通信方式,在内网数据代理平 台建立 Socket 客户端,在外网数据代理平台建立 Socket 服务端。正向数据传输时,内网 Socket 客户 端将传输数据打包压缩,以数据报文形式向外网 Socket 服务端进行 UDP 发送;外网 Socket 服务端 无需与内网 Socket 客户端握手,只需接收广播的数 据报文,进行解码,即可提取数据[8]

在外网数据向内网传输时,反向隔离装置屏 蔽了通用网络服务,从根本上屏蔽了 TCP/IP 协议 栈。因此在反向数据传输过程中,除了在反向隔离 装置上映射内网数据代理平台物理地址和目标端 口及外网数据代理平台物理地址外,还需要使用反 向隔离装置本身的数据传输工具,将外网数据以文 本文件形式传输到内网。

2.4 数据管理 数据管理主要包括任务调度、数据维护管理、 数据监视等。任务调度负责对内网各业务系统数据 的访问频率、存储间隔、任务执行与停止等功能; 数据维护管理主要负责对于入库数据的维护,包括 数据备份、数据增减、访问接口启停、数据代理协 议增减;数据监视提供对数据断面监视、内外网交 互数据情况、通信监视和日志记录等功能。

3 应用案例 3.1 连云港负荷预测系统部署结构 在连云港供电公司网络安全III区构建地县一体 化负荷预测系统[9]过程中,利用跨区数据共享平台承 担了绝大部分数据传输任务,该系统是使用跨区数 据共享的典型案例。负荷预测系统是调度运行方式 专职人员的日常业务系统,从 SCADA 系统获得当 日网供负荷数据,通过聚类寻优[10]算法,进行预测 计算后,将预测曲线发回到 SCADA 系统,以供 SCADA 系统曲线监视模块显示。系统示意图见图 4。 3.2 实时数据传输 负荷预测系统需要由 SCADA 系统提供连云港 本地及下属 4 县的网供负荷实时数据,作为超短期 和短期负荷预测的基础数据。系统设计从 SCADA 系统通过服务器将按 104 规约发送的网供实时数据 传输到内网数据统一平台,并更新至实时库。再通 过正向隔离装置跨区传输数据到外网数据统一平 台的实时共享库[11]。负荷预测系统服务器会访问外 网实时共享库,获得网供负荷的实时数据,进行在线负荷监视和超短期负荷预测工作。 3.3 外网历史数据存储 负荷预测系统服务器每隔 1min 会将外网实时 库的实时数据转存为负荷历史曲线,对负荷历史曲 线中的异常数据进行去刺或滤波后[12],存入负荷预 测历史数据库,以供系统进行日负荷预测计算用, 并提供用户负荷历史曲线查询和各种报表的生成 和查询。 3.4 内网预测文件上传 用户在使用负荷预测系统进行预测计算后,需 要将生成的负荷预测曲线发回到 SCADA 系统,以 便在 SCADA 系统内显示。此时负荷预测服务器将 预测曲线通过外网文件代理穿越反向隔离装置发 送到内网的非实时库。数据通信代理会按任务调度 计划,定时将非实时库的预测曲线取出通过通信代 理中 FTP 代理发送回 SCADA 系统服务器。

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