2 Tecnologias-chave do sistema
2.1 Proxy transparente que encapsula vários protocolos de comunicação
O processo de agente de protocolo de comunicação é um encapsulamento de protocolo para acesso a dados de vários sistemas empresariais na intranet, incluindo agente de transferência de bases de dados, protocolo de transferência de ficheiros (FTP), agente de recolha e reencaminhamento de dados (protocolo 104/101), etc. Para os sistemas empresariais que utilizam bases de dados relacionais, utilizar a norma Java database connectivity (JDBC) ou open database connectivity (ODBC) para o acesso à interface; para os sistemas empresariais que utilizam protocolos de transferência de ficheiros para a transmissão, aceder aos mesmos de acordo com a norma FTP. Dados de ficheiro; para sistemas empresariais baseados em dados em tempo real, os dados transmitidos pelo sistema em tempo real são recebidos de acordo com a série de protocolos IEC60870-5. A caraterística principal do agente de protocolo de comunicação é fornecer interfaces de acesso para diferentes fontes de dados e converter os dados recebidos em ficheiros XML normalizados de acordo com o formato de dados unificado formulado pela plataforma de unificação de dados.
2.2 Plataforma de unificação de dados baseada em XML
A plataforma de dados unificada desenvolve um método unificado de armazenamento e apresentação com base em XML para a heterogeneidade e a falta de flexibilidade dos dados em vários sistemas empresariais. Em primeiro lugar, os ficheiros XML são ficheiros de dados interpretativos baseados em texto integral, que cumprem naturalmente os regulamentos de transmissão de dados para dispositivos de isolamento; em segundo lugar, os ficheiros XML não só são propícios à apresentação de dados, como também podem encapsular estruturas lógicas empresariais, que são úteis para as fontes de dados reais de cada sistema empresarial. Em terceiro lugar, a maior diferença entre a XML e outras representações de dados é o facto de ser extremamente simples, fácil de ler e extensível para a partilha externa de dados.
A plataforma de unificação de dados desenvolveu o seu próprio dicionário de dados e descrição de dados, e construiu uma base de dados baseada em XML. Nas aplicações reais, o mapeamento do dicionário é efectuado primeiro para diferentes empresas, a fim de garantir a exclusividade das palavras-chave e dos dados. Os quadros de dados do dicionário utilizam maioritariamente o armazenamento de quadros completos, enquanto os vários quadros de dados brutos e cozinhados utilizam maioritariamente o armazenamento incremental, ou seja, sempre que são armazenados dados novos ou alterados após o último armazenamento de dados. O armazenamento de dados inclui uma variedade de modos de armazenamento: armazenar o dicionário (ou seja, a estrutura da tabela) e os dados, armazenar apenas os dados, armazenar apenas como ficheiros locais, armazenar apenas na base de dados local e na tabela de regras de transmissão, etc. [6]. Em seguida, o agente de comunicação de dados inicia uma ligação com a base de dados da rede externa e efectua uma transmissão de dados unidirecional; depois de a plataforma da rede externa receber os dados e os verificar com êxito, os dados analisados são integrados na base de dados da rede externa, ou seja, na biblioteca de partilha de dados da rede externa.
2.3 Cruzamento de dispositivos de isolamento
No caso dos dispositivos de isolamento físico, o intercâmbio de dados entre a porta de rede interna e a porta de rede externa é uma transmissão de dados de protocolo de porta série baseada no mapeamento de endereços virtuais. Os regulamentos claros sobre o dispositivo de isolamento são: para a transmissão direta (rede interna para rede externa), a mensagem de resposta é proibida de transportar dados da camada de aplicação; para a transmissão inversa (rede externa para rede interna), a utilização de serviços de rede gerais é estritamente proibida.
Durante o processo de transmissão de dados da rede interna para a rede externa, a rede externa não pode utilizar o método do protocolo de controlo de transmissão (TCP) para responder ao pedido de transmissão de dados e estabelecer uma ligação. Por conseguinte, durante a transmissão de dados para a frente, deve ser instalado o dispositivo de isolamento para a frente. Mapeando o endereço físico da plataforma proxy de dados da rede interna e o endereço físico e a porta de destino da plataforma proxy de dados da rede externa, utilizando o protocolo UDP (protocolo de datagrama do utilizador), os dados da rede interna são transmitidos para o exterior sob a forma de mensagens através do dispositivo de isolamento de encaminhamento. net[7].
A implementação específica é: utilizando o método de comunicação Socket (mecanismo de comunicação de processos 4BDS UNIX, socket), estabelecer um cliente Socket na plataforma proxy de dados da intranet e estabelecer um servidor Socket na plataforma proxy de dados da rede externa. Durante a transmissão de dados para a frente, o cliente Socket da intranet empacota e comprime os dados de transmissão e envia-os para o servidor Socket da rede externa sob a forma de pacotes de dados UDP; o servidor Socket da rede externa não precisa de apertar a mão ao cliente Socket da rede interna e só precisa de receber transmissões. A mensagem de dados pode ser descodificada para extrair os dados[8]
Quando os dados da rede externa são transmitidos para a rede interna, o dispositivo de isolamento inverso bloqueia os serviços gerais de rede e bloqueia fundamentalmente a pilha de protocolos TCP/IP. Por conseguinte, durante o processo de transmissão inversa de dados, para além de mapear o endereço físico e a porta de destino da plataforma proxy de dados da intranet e o endereço físico da plataforma proxy de dados da rede externa no dispositivo de isolamento inverso, é também necessário utilizar a ferramenta de transmissão de dados do próprio dispositivo de isolamento inverso. Transmitir os dados da rede externa para a rede interna sob a forma de ficheiros de texto.
2.4 Gestão de dados A gestão de dados inclui principalmente a programação de tarefas, a gestão da manutenção de dados, a monitorização de dados, etc. A programação de tarefas é responsável pela frequência de acesso, intervalo de armazenamento, execução de tarefas e paragem de dados em vários sistemas empresariais na intranet; a gestão da manutenção de dados é principalmente responsável pela manutenção dos dados do armazém, incluindo a cópia de segurança dos dados, o aumento e a diminuição dos dados, o início e a paragem da interface de acesso, os protocolos proxy de aumento ou diminuição dos dados; a monitorização dos dados fornece funções como a monitorização da secção de dados, os dados de interação da rede interna e externa, a monitorização da comunicação e o registo.
3 Caso de aplicação 3.1 Estrutura de implementação do sistema de previsão de carga de Lianyungang No processo de construção de um sistema integrado de previsão de carga entre a prefeitura e o condado [9] na Zona de Segurança de Rede III da Companhia de Fornecimento de Energia de Lianyungang, a plataforma de partilha de dados entre regiões foi utilizada para realizar a maioria das tarefas de transmissão de dados. Este sistema é um caso típico de utilização da partilha de dados entre regiões. O sistema de previsão de carga é um sistema de trabalho diário para o pessoal a tempo inteiro no modo de operação de despacho. Obtém os dados de carga de abastecimento da rede do dia a partir do sistema SCADA, efectua cálculos de previsão através do algoritmo de otimização de agrupamento [10] e envia a curva de previsão de volta ao sistema SCADA para referência futura. Visualização do módulo de monitorização da curva do sistema SCADA. O diagrama do sistema é apresentado na Figura 4. 3.2 O sistema de previsão de carga por transmissão de dados em tempo real requer que o sistema SCADA forneça em tempo real os dados de carga da rede de abastecimento de Lianyungang e dos seus quatro condados subordinados como dados de base para a previsão de carga a ultra-curto e a curto prazo. A conceção do sistema transmite os dados de abastecimento da rede em tempo real, enviados de acordo com o protocolo 104 do sistema SCADA para a plataforma unificada de dados da intranet através do servidor, e actualiza-os na base de dados em tempo real. Em seguida, os dados são transmitidos entre regiões através do dispositivo de isolamento avançado para a biblioteca partilhada em tempo real da plataforma unificada de dados da rede externa [11]. O servidor do sistema de previsão de carga acede à biblioteca partilhada em tempo real da rede externa para obter dados em tempo real da carga de abastecimento da rede e efetuar a monitorização em linha da carga e a previsão de carga a ultra-curto prazo. 3.3 O servidor do sistema de previsão de carga de armazenamento de dados históricos da rede externa transfere os dados em tempo real da base de dados em tempo real da rede externa para uma curva de histórico de carga de 1 em 1 minuto. Depois de remover ou filtrar os dados anómalos na curva do histórico de carga [12], o servidor armazena a carga numa curva do histórico de carga. A base de dados do histórico de previsões é utilizada pelo sistema para os cálculos diários das previsões de carga e fornece aos utilizadores a consulta da curva do histórico de carga e a geração e consulta de vários relatórios. 3.4 Carregamento do ficheiro de previsão na Intranet Após a utilização do sistema de previsão de carga para o cálculo da previsão, o utilizador necessita de enviar a curva de previsão de carga gerada de volta para o sistema SCADA para visualização no sistema SCADA. Neste momento, o servidor de previsão de carga envia a curva de previsão para a biblioteca de tempo não real da intranet através do proxy de ficheiros da rede externa e do dispositivo de isolamento inverso. O agente de comunicação de dados retira regularmente a curva de previsão da biblioteca de tempo não real de acordo com o plano de programação de tarefas e envia-a para o servidor do sistema SCADA através do agente FTP no agente de comunicação.