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一種基于嵌入式QNX操作系統(tǒng)的智能規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置及方法

閱讀：446發(fā)布：2022-06-24

專利匯可以提供一種基于嵌入式QNX操作系統(tǒng)的智能規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置及方法專利檢索，專利查詢，專利分析的服務(wù)。并且一種基于嵌入式QNX 操作系統(tǒng) 的智能規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置及方法，該裝置包括DSP中央處理芯片、 存儲器 模 塊 、顯示與 鍵盤 操作模塊、上下行通信模塊，其中存儲器模塊、顯示與鍵盤操作模塊、通信模塊分別與DSP模塊相連，前置機(jī)通信模塊通過RS-232總線與前置機(jī)相連，RS-232通信模塊使用串口擴(kuò)展 電路 與若干個子站RTU相連，在電 力 通信系統(tǒng)的RTU和前置機(jī)間設(shè)置規(guī)約轉(zhuǎn)換器，應(yīng)用模糊 專家系統(tǒng) 對子站RTU的上傳通信協(xié)議進(jìn)行智能識別，再將識別后的規(guī)約轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的規(guī)約格式，上傳到前置機(jī)，經(jīng)前置機(jī)上傳給各上級工作站。本 發(fā)明 優(yōu)點：操作人員不必知道互聯(lián)雙方所采用的規(guī)約類型，通過本裝置可以實現(xiàn)互聯(lián)雙方規(guī)約的自動識別和自動轉(zhuǎn)換，避免手動操作可能帶來的失誤。，下面是一種基于嵌入式QNX操作系統(tǒng)的智能規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置及方法專利的具體信息內(nèi)容。

1.一種基于嵌入式QNX操作系統(tǒng)的智能規(guī)約轉(zhuǎn)換方法，其特征在于在電力通信系統(tǒng)的RTU和前置機(jī)間設(shè)置規(guī)約轉(zhuǎn)換器，應(yīng)用模糊專家系統(tǒng)對子站RTU的上傳通信協(xié)議進(jìn)行智能識別，再將識別后的規(guī)約轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的規(guī)約格式，上傳到前置機(jī)，經(jīng)前置機(jī)上傳給各上級工作站，所述應(yīng)用模糊專家系統(tǒng)對子站RTU的上傳通信協(xié)議進(jìn)行智能識別，主要包括知識庫的建立和推理機(jī)的建立，其中，知識庫的建立過程如下：
(1)特征碼的定義，分為循環(huán)式和問答式：
其中，循環(huán)式規(guī)約特征碼提取規(guī)則如下：
1.循環(huán)式規(guī)約其幀結(jié)構(gòu)中同步字的符號和長度通常是不同的，因此把各循環(huán)式規(guī)約中的同步字作為特征碼；
2.控制字中控制字節(jié)的后四位作為特征碼，不同規(guī)約其幀類別代碼定義不同，這些代碼也可以作為特征碼；
3.在控制字和信息字后都有一個校驗碼，不同的規(guī)約定義的校驗方式不同，通過上傳數(shù)據(jù)中已知的校驗碼和數(shù)據(jù)庫中定義的校驗方式得出的效驗碼相比較，也可以作為規(guī)約判斷的標(biāo)準(zhǔn)，因此校驗碼可以作為特征碼使用；
4.不同規(guī)約可能定義不同的功能碼代號，也可能定義相同的功能碼代號，這些功能碼代號可能代表的用途相同，也可能不同，各功能碼對應(yīng)的信息字格式可能相同也可能不同，因此可以分以下3種情況定義其特征碼：
(4-1)規(guī)約的功能碼代號是唯一的，與其它規(guī)約中特征碼相區(qū)別，則可以把功能碼定義為規(guī)約識別特征碼；
(4-2)幾個規(guī)約中的功能碼代號相同，但其用途或信息數(shù)據(jù)格式不同，因此其功能代碼對應(yīng)的信息數(shù)據(jù)的大小和范圍不同，可以把功能代碼和信息數(shù)據(jù)定義為特征碼；
(4-3)幾個規(guī)約中的功能碼代號相同，其定義的用途相同，定義的數(shù)據(jù)格式也相同，則不把此功能碼和信息數(shù)據(jù)部分作為特征碼使用；
問答式規(guī)約特征碼提取規(guī)則如下：
1.問答式規(guī)約其幀結(jié)構(gòu)中的啟動字符可能不同，啟動字符個數(shù)也不同，因此把各循環(huán)式規(guī)約中的啟動字作為特征碼；
2.可變幀長幀格式中的L和L重復(fù)代表控制域到鏈路用戶區(qū)的長度，有的規(guī)約不存在L和L重復(fù)，所以把連續(xù)且數(shù)值相同的L和L重復(fù)作為特征碼；
3.在規(guī)約最末尾或倒數(shù)第二個字節(jié)處都存在一個校驗碼，不同的規(guī)約定義的校驗方式不同，通過上傳數(shù)據(jù)中已知的校驗碼和數(shù)據(jù)庫中定義的校驗方式得出的效驗碼相比較，也可以作為規(guī)約判斷的標(biāo)準(zhǔn)，因此校驗碼可以作為特征碼使用；
4.問答式規(guī)約其幀結(jié)構(gòu)中的結(jié)束字符可能不同，因此把各循環(huán)式規(guī)約中的結(jié)束字符作為特征碼；
5.控制域，鏈路數(shù)據(jù)用戶區(qū)包含不同的控制域定義格式，類型標(biāo)識符和傳送原因符各種規(guī)約特征，也可以定義為特征碼使用；
6.對于SC-1801類型規(guī)約中的R，D和命令碼定義可能不同，也可以作為特征碼使用；
7.數(shù)據(jù)區(qū)中數(shù)據(jù)的格式，隨命令的不同而不同：當(dāng)兩規(guī)約命令碼相同，數(shù)據(jù)格式定義不同時，可以根據(jù)各規(guī)約命令碼對應(yīng)的數(shù)據(jù)格式特征對規(guī)約識別，可以把數(shù)據(jù)區(qū)各種命令格式作為特征碼；
(2)特征碼權(quán)重的錄入規(guī)則
一個規(guī)約有N條特征碼，這些特征碼有的只在一種規(guī)約中出現(xiàn)，有的在兩個或多個規(guī)約中出現(xiàn)，因此每個特征碼在不同規(guī)約中的權(quán)重不同，根據(jù)以下規(guī)則對特征碼權(quán)重進(jìn)行專家定義：
Wij為特征碼權(quán)重，代表特征碼i在第j條規(guī)約中的權(quán)重，Wij取值[-1 1]，對規(guī)約j，與其特征碼不符的樣本數(shù)據(jù)特征碼出現(xiàn)，則樣本數(shù)據(jù)特征碼對應(yīng)的Wij＜0，在所有特征碼中有n個與其特征碼不符的特征碼，則些特征碼對應(yīng)的權(quán)重和： 所有特征碼中有n個與其特征碼相符的特征碼，則些特征碼對應(yīng)的權(quán)重和：
(3)隸屬函數(shù)的確立
隸屬函數(shù)的建立根據(jù)特征碼的不同而不同：
1.當(dāng)把同步字，啟動符，結(jié)束符這類固定不變的幀結(jié)構(gòu)特征當(dāng)做特征碼使用時，要求所選的隸屬函數(shù)的統(tǒng)一表達(dá)式為：
因為上傳的樣本信息數(shù)據(jù)是由0，1組成的二進(jìn)制碼，因此當(dāng)特征碼的值固定時只允許隸屬度取值0或1，當(dāng)隸屬度取1時表示樣本值和對應(yīng)特征值完全匹配，當(dāng)隸屬度取0時表示樣本值和對應(yīng)特征值不完全匹配或完全不匹配；
2.當(dāng)把信息字結(jié)構(gòu)中的功能碼和信息數(shù)據(jù)這類不固定信息作為特征碼時，其功能碼部分是定義好的一組固定字節(jié)，選用公式1作為隸屬函數(shù)的表達(dá)形式，而信息數(shù)據(jù)中的特征碼不固定，參照以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行隸屬函數(shù)定義：
在知識庫中定義各規(guī)約功能碼對應(yīng)的信息數(shù)據(jù)的常用數(shù)據(jù)范圍和特定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，根據(jù)功能碼與信息數(shù)據(jù)的匹配程度也可以做為規(guī)約判斷的標(biāo)準(zhǔn)，假設(shè)信息數(shù)據(jù)的常用范圍為min(x)-max(x)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的固定特征有m個，信息字對應(yīng)的信息數(shù)據(jù)的最大值為M，最小值為N，當(dāng)采集的樣本信息數(shù)據(jù)＞a或＜b則可確定其功能碼與信息數(shù)據(jù)不符；
所選的隸屬函數(shù)的統(tǒng)一表達(dá)式為：
其中y代表采集到的樣本信息數(shù)據(jù)；a為數(shù)據(jù)范圍比照對隸屬函數(shù)的影響權(quán)重，b為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的固定特征比照對隸屬函數(shù)的影響權(quán)重，不同情況下a，b大小不同，但都滿足a+b＝1；不同的規(guī)約，不同的信息字結(jié)構(gòu)定義的隸屬函數(shù)中的函數(shù)取值都不同，可以根據(jù)需要進(jìn)行修改；
推理機(jī)的構(gòu)造過程如下：
推理機(jī)采用三元組決策推理方法，將規(guī)則實例轉(zhuǎn)換為模糊產(chǎn)生式規(guī)則：
定義模糊斷言為Pi，且有1≤i≤n；
定義μik為第k個數(shù)據(jù)樣本對應(yīng)的第i條特征碼的可信度即隸屬度；
定義Wij為Pi的權(quán)重，表示特征碼i在第j條規(guī)約中的權(quán)重，且有1≤j≤n；
將第1條特征碼的模糊斷言P1、第k個數(shù)據(jù)樣本對應(yīng)的第1條特征碼的可信度μ1k組成的集合與第1條特征碼在第k條規(guī)約中權(quán)重w1k的乘積，至第n條特征碼的模糊斷言Pn、第k個數(shù)據(jù)樣本對應(yīng)的第n條特征碼的可信度μnk組成的集合與第n條特征碼在第k條規(guī)約中權(quán)重wnk的乘積，上述乘積所組成的集合為左集合；
將由第1條特征碼的模糊斷言P1、第k個數(shù)據(jù)樣本對應(yīng)的第1條特征碼的可信度μ1k組成的集合與第1條特征碼在第j條規(guī)約中權(quán)重w1j的乘積、至由第n條特征碼的模糊斷言Pn、第k個數(shù)據(jù)樣本對應(yīng)的第n條特征碼的可信度μnk組成的集合與第n條特征碼在第j條規(guī)約中權(quán)重wnj的乘積，上述乘積所組成的集合為右集合；
j的取值為取除規(guī)約k外的其他所有規(guī)約，即1≤j≤n且j≠k，所以每取一個j都會形成一個右集合，共有n-1個右集合，如果這n-1個右集合中最大的集合都包含于左集合，那么上傳的樣本數(shù)據(jù)采用規(guī)約j；
根據(jù)知識庫中隸屬函數(shù)的建立規(guī)則得出樣本可信度表，將樣本數(shù)據(jù)分別與所有知識庫中專家定義的特征碼比照，根據(jù)樣本可信度表的建立過程得出隸屬函數(shù)矩陣R，定義權(quán)重矩陣為A，確定M列的評價指數(shù)矩陣M，得到一個完整的規(guī)約可信度評價行向量Mc：
Mc＝[Mc1 Mc2 Mc3…Mcm]，其中
Mcj可能為負(fù)值也可能為正值，Mcj的值越大，則其可信度越高，取Mc向量中的最大值max(Mc1，Mc2，…Mcm)，則此最大值對應(yīng)的規(guī)約即為和樣本數(shù)據(jù)匹配程度最大的規(guī)約，此規(guī)約作為識別后的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約；
所述將識別后的規(guī)約轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的規(guī)約格式，采用的方法為CDT規(guī)約轉(zhuǎn)換方式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于嵌入式QNX操作系統(tǒng)的智能規(guī)約轉(zhuǎn)換方法，其特征在于所述對RTU子站上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換過程包括以下步驟：
(1)選擇一個擴(kuò)展串口，接受子站RTU通過串口上傳的樣本數(shù)據(jù)，存儲到存儲模塊的數(shù)據(jù)庫中；
(2)根據(jù)定義的模糊推理機(jī)程序判斷樣本規(guī)約類型，并將規(guī)約判斷過程和判斷結(jié)果通過液晶顯示模塊在液晶屏上顯示；
(3)DSP通過RS-232通信模塊通知相應(yīng)子站RTU可以上傳數(shù)據(jù)，并通過調(diào)用程序存儲器中與識別規(guī)約相對應(yīng)的規(guī)約轉(zhuǎn)換子程序完成規(guī)約轉(zhuǎn)換，將RTU的規(guī)約數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一自定義的規(guī)約數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換后的規(guī)約通過前置機(jī)通信模塊上傳到前置機(jī)，進(jìn)而由前置機(jī)上傳給主站。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于嵌入式QNX操作系統(tǒng)的智能規(guī)約轉(zhuǎn)換方法，其特征在于將基于微內(nèi)核的嵌入式QNX作為前置端的操作系統(tǒng)在規(guī)范轉(zhuǎn)換過程中主要實現(xiàn)電力數(shù)據(jù)進(jìn)程業(yè)務(wù)分組和進(jìn)程的控制權(quán)限的分配：
(1)電力數(shù)據(jù)進(jìn)程業(yè)務(wù)分組包括：
①上行協(xié)議自適應(yīng)進(jìn)程：自動根據(jù)RTU的不同類型選擇合適的規(guī)約進(jìn)行解析，將解析獲得的不同類型數(shù)據(jù)放置于不同的共享內(nèi)存區(qū)，從而完成前置與RTU的連接；
②遙信量處理進(jìn)程：將協(xié)議自適應(yīng)進(jìn)程中獲得的遙信量通過遙信共享內(nèi)存區(qū)加載到本進(jìn)程，并自主判斷各個遙信量是否發(fā)生變位，將變位信息打包交給通訊進(jìn)程；
③遙測量處理進(jìn)程：將協(xié)議自適應(yīng)進(jìn)程中獲得的遙測量通過遙測共享內(nèi)存區(qū)加載到本進(jìn)程，并自主判斷各個遙測量是否有異常變化數(shù)據(jù)，如果有，將該遙測信息對應(yīng)的遙信量由遙信共享內(nèi)存區(qū)取出并根據(jù)該遙信信息判斷異常遙測量是否可信；如果沒有異常變化數(shù)據(jù)，則將遙測數(shù)據(jù)打包，根據(jù)約定時間交給通訊進(jìn)程；
④SOE處理進(jìn)程：將協(xié)議自適應(yīng)進(jìn)程中獲得的SOE信息通過SOE共享內(nèi)存區(qū)加載到本進(jìn)程，并交給通訊進(jìn)程；
⑤故障錄波處理進(jìn)程：將協(xié)議自適應(yīng)進(jìn)程中獲得的故障錄波信息通過故障錄波共享內(nèi)存區(qū)加載到本進(jìn)程，根據(jù)當(dāng)前上行網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)自適應(yīng)決定該故障錄波信息的上傳時間，并在規(guī)定時間交給通訊進(jìn)程；
⑥遙視量處理進(jìn)程：將協(xié)議自適應(yīng)進(jìn)程中獲得的遙視量信息通過遙視量共享內(nèi)存區(qū)加載到本進(jìn)程，根據(jù)當(dāng)前上行網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)自適應(yīng)決定該遙視量信息的上傳時間，并在規(guī)定時間交給通訊進(jìn)程；
⑦其他上傳信息處理進(jìn)程：將協(xié)議自適應(yīng)進(jìn)程中獲得的其他上傳信息通過其他上傳信息共享內(nèi)存區(qū)加載到本進(jìn)程，根據(jù)當(dāng)前上行網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)自適應(yīng)決定該其他上傳信息的上傳時間，并在規(guī)定時間交給通訊進(jìn)程；
⑧上行網(wǎng)絡(luò)通訊進(jìn)程：將遙信量處理進(jìn)程和遙測量處理進(jìn)程發(fā)過來的上傳信息打包放入中斷序列，并根據(jù)中斷優(yōu)先級和時間順序進(jìn)行排序，依次以TCP/UDP協(xié)議發(fā)往上位機(jī)；
⑨下行網(wǎng)絡(luò)通訊進(jìn)程：對通訊端口進(jìn)行偵聽，將上位機(jī)下傳的遙控、遙調(diào)指令根據(jù)優(yōu)先級分別放置于遙控共享內(nèi)存區(qū)和遙調(diào)共享內(nèi)存區(qū)，并分別通知遙控量處理進(jìn)程和遙調(diào)量處理進(jìn)程；
⑩遙控量處理進(jìn)程：實時偵聽下行網(wǎng)絡(luò)通訊進(jìn)程發(fā)送的消息，當(dāng)有新遙控指令傳送時，首先由遙控共享內(nèi)存區(qū)獲得該指令，并根據(jù)系統(tǒng)運行規(guī)則進(jìn)行檢驗，如無誤則向上位機(jī)發(fā)送反校命令，上位機(jī)返回確認(rèn)指令，則將該指令送往下行協(xié)議自適應(yīng)進(jìn)程，如有誤，則拋棄該命令；
遙調(diào)量處理進(jìn)程：實時偵聽下行網(wǎng)絡(luò)通訊進(jìn)程發(fā)送的消息，當(dāng)有新遙調(diào)指令傳送時，首先由遙調(diào)共享內(nèi)存區(qū)獲得該指令，并根據(jù)系統(tǒng)運行規(guī)則進(jìn)行檢驗，如無誤則將該指令送往下行協(xié)議自適應(yīng)進(jìn)程；
下行協(xié)議自適應(yīng)進(jìn)程：自動根據(jù)RTU的不同類型選擇合適的規(guī)約進(jìn)行解析，將遙控量處理進(jìn)程和遙調(diào)量處理進(jìn)程傳送的指令根據(jù)優(yōu)先級打包放入中斷隊列，并根據(jù)中斷優(yōu)先級和時間順序進(jìn)行排序，從而完成前置機(jī)對于RTU的指令有效送達(dá)；
(2)進(jìn)程的控制權(quán)限的分配：
將用戶看作是資源的擁有者，對進(jìn)程的要求進(jìn)一步細(xì)化，使用戶的進(jìn)程在滿足具體要求的情況下，具有訪問系統(tǒng)資源的權(quán)限；
進(jìn)程的控制權(quán)限分配分為兩個步驟：一個是用戶權(quán)限的分配，另一個是進(jìn)程權(quán)限的分配，用戶權(quán)限的分配采用QNX操作系統(tǒng)的分配方式；對于進(jìn)程權(quán)限的分配，采用兩級分配方式，系統(tǒng)設(shè)置適用于所有用戶的各個進(jìn)程的權(quán)限以及進(jìn)程的默認(rèn)權(quán)限；用戶可以在系統(tǒng)設(shè)置的進(jìn)程權(quán)限基礎(chǔ)上，根據(jù)其具體需要，進(jìn)一步設(shè)置進(jìn)程的權(quán)限，從而盡可能將他擁有的資源完全控制在他的監(jiān)控之中，由于進(jìn)程是靜態(tài)程序的一個運行實例，因此，進(jìn)程授權(quán)建立在程序授權(quán)的基礎(chǔ)上，一個線程是進(jìn)程訪問控制中的最小控制單元，程序授權(quán)由程序集和權(quán)限集組成。
4.一種基于嵌入式QNX操作系統(tǒng)的智能規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于該裝置包括DSP中央處理芯片、存儲器模塊、顯示與鍵盤操作模塊、上下行通信模塊，其中存儲器模塊、顯示與鍵盤操作模塊、通信模塊分別與DSP模塊相連，前置機(jī)通信模塊通過RS-232總線與前置機(jī)相連，RS-232通信模塊使用串口擴(kuò)展電路與若干個子站RTU相連，裝置運行時首先由DSP選擇一個擴(kuò)展串口，接受子站RTU通過串口上傳的樣本數(shù)據(jù)，存儲到存儲模塊的數(shù)據(jù)庫中，完成后DSP根據(jù)其定義的模糊推理機(jī)程序判斷樣本規(guī)約類型，并將規(guī)約判斷過程和判斷結(jié)果通過液晶顯示模塊在液晶屏上顯示，由DSP通過RS-232通信模塊通知相應(yīng)子站RTU可以上傳數(shù)據(jù)，并通過調(diào)用程序存儲器中與識別規(guī)約相對應(yīng)的規(guī)約轉(zhuǎn)換子程序完成規(guī)約轉(zhuǎn)換，將RTU的規(guī)約數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一自定義的規(guī)約數(shù)據(jù)；轉(zhuǎn)換后的規(guī)約通過前置機(jī)通信模塊上傳到前置機(jī)，進(jìn)而由前置機(jī)上傳給主站，所述根據(jù)其定義的模糊推理機(jī)程序判斷樣本規(guī)約類型，主要包括知識庫的建立和推理機(jī)的建立，其中知識庫的建立過程如下：
(1)特征碼的定義，分為循環(huán)式和問答式：
其中，循環(huán)式規(guī)約特征碼提取規(guī)則如下：
1.循環(huán)式規(guī)約其幀結(jié)構(gòu)中同步字的符號和長度通常是不同的，因此把各循環(huán)式規(guī)約中的同步字作為特征碼；
2.控制字中控制字節(jié)的后四位作為特征碼，不同規(guī)約其幀類別代碼定義不同，這些代碼也可以作為特征碼；
3.在控制字和信息字后都有一個校驗碼，不同的規(guī)約定義的校驗方式不同，通過上傳數(shù)據(jù)中已知的校驗碼和數(shù)據(jù)庫中定義的校驗方式得出的效驗碼相比較，也可以作為規(guī)約判斷的標(biāo)準(zhǔn)，因此校驗碼可以作為特征碼使用；
4.不同規(guī)約可能定義不同的功能碼代號，也可能定義相同的功能碼代號，這些功能碼代號可能代表的用途相同，也可能不同，各功能碼對應(yīng)的信息字格式可能相同也可能不同，因此可以分以下3種情況定義其特征碼：
(4-1)規(guī)約的功能碼代號是唯一的，與其它規(guī)約中特征碼相區(qū)別，則可以把功能碼定義為規(guī)約識別特征碼；
(4-2)幾個規(guī)約中的功能碼代號相同，但其用途或信息數(shù)據(jù)格式不同，因此其功能代碼對應(yīng)的信息數(shù)據(jù)的大小和范圍不同，可以把功能代碼和信息數(shù)據(jù)定義為特征碼；
(4-3)幾個規(guī)約中的功能碼代號相同，其定義的用途相同，定義的數(shù)據(jù)格式也相同，則不把此功能碼和信息數(shù)據(jù)部分作為特征碼使用；
問答式規(guī)約特征碼提取規(guī)則如下：
1.問答式規(guī)約其幀結(jié)構(gòu)中的啟動字符可能不同，啟動字符個數(shù)也不同，因此把各循環(huán)式規(guī)約中的啟動字作為特征碼；
2.可變幀長幀格式中的L和L重復(fù)代表控制域到鏈路用戶區(qū)的長度，有的規(guī)約不存在L和L重復(fù)，所以把連續(xù)且數(shù)值相同的L和L重復(fù)作為特征碼；
3.在規(guī)約最末尾或倒數(shù)第二個字節(jié)處都存在一個校驗碼，不同的規(guī)約定義的校驗方式不同，通過上傳數(shù)據(jù)中已知的校驗碼和數(shù)據(jù)庫中定義的校驗方式得出的效驗碼相比較，也可以作為規(guī)約判斷的標(biāo)準(zhǔn)，因此校驗碼可以作為特征碼使用；
4.問答式規(guī)約其幀結(jié)構(gòu)中的結(jié)束字符可能不同，因此把各循環(huán)式規(guī)約中的結(jié)束字符作為特征碼；
5.控制域，鏈路數(shù)據(jù)用戶區(qū)包含不同的控制域定義格式，類型標(biāo)識符和傳送原因符各種規(guī)約特征，也可以定義為特征碼使用；
6.對于SC-1801類型規(guī)約中的R，D和命令碼定義可能不同，也可以作為特征碼使用；
7.數(shù)據(jù)區(qū)中數(shù)據(jù)的格式，隨命令的不同而不同：當(dāng)兩規(guī)約命令碼相同，數(shù)據(jù)格式定義不同時，可以根據(jù)各規(guī)約命令碼對應(yīng)的數(shù)據(jù)格式特征對規(guī)約識別，可以把數(shù)據(jù)區(qū)各種命令格式作為特征碼；
(2)特征碼權(quán)重的錄入規(guī)則
一個規(guī)約有N條特征碼，這些特征碼有的只在一種規(guī)約中出現(xiàn)，有的在兩個或多個規(guī)約中出現(xiàn)，因此每個特征碼在不同規(guī)約中的權(quán)重不同，根據(jù)以下規(guī)則對特征碼權(quán)重進(jìn)行專家定義：
Wij為特征碼權(quán)重，代表特征碼i在第j條規(guī)約中的權(quán)重，Wij取值[-1 1]，對規(guī)約j，與其特征碼不符的樣本數(shù)據(jù)特征碼出現(xiàn)，則樣本數(shù)據(jù)特征碼對應(yīng)的Wij＜0，在所有特征碼中有n個與其特征碼不符的特征碼，則些特征碼對應(yīng)的權(quán)重和： 所有特征碼中有n個與其特征碼相符的特征碼，則些特征碼對應(yīng)的權(quán)重和：
(3)隸屬函數(shù)的確立
隸屬函數(shù)的建立根據(jù)特征碼的不同而不同：
1.當(dāng)把同步字，啟動符，結(jié)束符這類固定不變的幀結(jié)構(gòu)特征當(dāng)做特征碼使用時，要求所選的隸屬函數(shù)的統(tǒng)一表達(dá)式為：
因為上傳的樣本信息數(shù)據(jù)是由0，1組成的二進(jìn)制碼，因此當(dāng)特征碼的值固定時只允許隸屬度取值0或1，當(dāng)隸屬度取1時表示樣本值和對應(yīng)特征值完全匹配，當(dāng)隸屬度取0時表示樣本值和對應(yīng)特征值不完全匹配或完全不匹配；
2.當(dāng)把信息字結(jié)構(gòu)中的功能碼和信息數(shù)據(jù)這類不固定信息作為特征碼時，其功能碼部分是定義好的一組固定字節(jié)，選用公式1作為隸屬函數(shù)的表達(dá)形式；而信息數(shù)據(jù)中的特征碼不固定，參照以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行隸屬函數(shù)定義：
在知識庫中定義各規(guī)約功能碼對應(yīng)的信息數(shù)據(jù)的常用數(shù)據(jù)范圍和特定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，根據(jù)功能碼與信息數(shù)據(jù)的匹配程度也可以做為規(guī)約判斷的標(biāo)準(zhǔn)，假設(shè)信息數(shù)據(jù)的常用范圍為min(x)-max(x)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的固定特征有m個，信息字對應(yīng)的信息數(shù)據(jù)的最大值為M，最小值為N，當(dāng)采集的樣本信息數(shù)據(jù)＞a或＜b則可確定其功能碼與信息數(shù)據(jù)不符；
所選的隸屬函數(shù)的統(tǒng)一表達(dá)式為：
其中y代表采集到的樣本信息數(shù)據(jù)；a為數(shù)據(jù)范圍比照對隸屬函數(shù)的影響權(quán)重，b為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的固定特征比照對隸屬函數(shù)的影響權(quán)重，不同情況下a，b大小不同，但都滿足a+b＝1；不同的規(guī)約，不同的信息字結(jié)構(gòu)定義的隸屬函數(shù)中的函數(shù)取值都不同，可以根據(jù)需要進(jìn)行修改；
推理機(jī)的構(gòu)造過程如下：
推理機(jī)采用三元組決策推理方法，將規(guī)則實例轉(zhuǎn)換為模糊產(chǎn)生式規(guī)則：
定義模糊斷言為Pi，且有1≤i≤n；
定義μik為第k個數(shù)據(jù)樣本對應(yīng)的第i條特征碼的可信度即隸屬度；
定義Wij為Pi的權(quán)重，表示特征碼i在第j條規(guī)約中的權(quán)重，且有1≤j≤n；
將第1條特征碼的模糊斷言P1、第k個數(shù)據(jù)樣本對應(yīng)的第1條特征碼的可信度μ1k組成的集合與第1條特征碼在第k條規(guī)約中權(quán)重w1k的乘積，至第n條特征碼的模糊斷言Pn、第k個數(shù)據(jù)樣本對應(yīng)的第n條特征碼的可信度μnk組成的集合與第n條特征碼在第k條規(guī)約中權(quán)重wnk的乘積，上述乘積所組成的集合為左集合；
將由第1條特征碼的模糊斷言P1、第k個數(shù)據(jù)樣本對應(yīng)的第1條特征碼的可信度μ1k組成的集合與第1條特征碼在第j條規(guī)約中權(quán)重w1j的乘積、至由第n條特征碼的模糊斷言Pn、第k個數(shù)據(jù)樣本對應(yīng)的第n條特征碼的可信度μnk組成的集合與第n條特征碼在第j條規(guī)約中權(quán)重wnj的乘積，上述乘積所組成的集合為右集合；
j的取值為取除規(guī)約k外的其他所有規(guī)約，即1≤j≤n且j≠k，所以每取一個j都會形成一個右集合，共有n-1個右集合，如果這n-1個右集合中最大的集合都包含于左集合，那么上傳的樣本數(shù)據(jù)采用規(guī)約j；
根據(jù)知識庫中隸屬函數(shù)的建立規(guī)則得出樣本可信度表，將樣本數(shù)據(jù)分別與所有知識庫中專家定義的特征碼比照，根據(jù)樣本可信度表的建立過程得出隸屬函數(shù)矩陣R，定義權(quán)重矩陣為A，確定M列的評價指數(shù)矩陣M，得到一個完整的規(guī)約可信度評價行向量Mc：Mc＝[Mc1 Mc2 Mc3…Mcm]，其中
Mcj可能為負(fù)值也可能為正值，Mcj的值越大，則其可信度越高，取Mc向量中的最大值max(Mc1，Mc2，…Mcm)，則此最大值對應(yīng)的規(guī)約即為和樣本數(shù)據(jù)匹配程度最大的規(guī)約，此規(guī)約作為識別后的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約；
所述將RTU的規(guī)約數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一自定義的規(guī)約數(shù)據(jù)，采用的方法為CDT規(guī)約轉(zhuǎn)換方式。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于嵌入式QNX操作系統(tǒng)的智能規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的存儲器模塊分為程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器兩部分：
程序存儲器選用芯片AT29LV1024，芯片AT29LV1024的16位數(shù)據(jù)引腳(I/O)和與TMS320C5409的數(shù)據(jù)總線D0-D15相連，芯片AT29LV1024的16位地址引腳(A0-A15)分別與TMS320C5409的地址總線A7-A22相連，程序存儲器一般設(shè)定為只讀，因此其輸出使能讀允許線 接地，TMS320C5409的程序片選信號 與AT29LV1024的 片選引腳連接，在讀信號時 寫信號時 使數(shù)據(jù)線和地址線處于高阻狀態(tài)，AT29LV1024程序?qū)懭朐试S端子 和DSP的 端子相連；
數(shù)據(jù)存儲選用高速數(shù)據(jù)存儲器ICSI64LV16，存儲容量為128千字*16，ICSI64LV16的
16位數(shù)據(jù)引腳(I/O)和與TMS320C5409的數(shù)據(jù)總線D0-D15相連，芯片ICSI64LV16的16位地址引腳(A0-A15)分別與TMS320C5409的地址總線A7-A22相連，數(shù)據(jù)寫入允許端子 和DSP的 端子相連，TMS320C5409的數(shù)據(jù)選擇信號 與ICSI64LV16的 片選引腳連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于嵌入式QNX操作系統(tǒng)的智能規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的DSP芯片的復(fù)位電路中采用了芯片TL7705A，其引腳5與DSP芯片的復(fù)位引腳 相連，當(dāng)按下按鍵SW 1時DSP芯片復(fù)位。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于嵌入式QNX操作系統(tǒng)的智能規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的顯示與鍵盤操作模塊用于一些人機(jī)對話操作，硬件設(shè)計中輸入部分是通過設(shè)置按鍵，軟件定義按鍵功能來完成的，顯示通過液晶顯示芯片T6963C實現(xiàn)要顯示數(shù)據(jù)的控制與傳輸，顯示部分選用芯片T6963C，T6963C通過8位并行數(shù)據(jù)總線和一組控制總線直接與CPU相連來進(jìn)行指令和數(shù)據(jù)的傳遞，T6963C的字符字體占空比可由硬件設(shè)置，能以圖形、文本、圖形和文本合成以及文本方式顯示，也可以實現(xiàn)圖形拷貝操作，使用時TMS320C5409的 引腳連接T6963C的 端子， 引腳通過非門連接到T6963C的 端子，DSP的HD10端子連接到T6963C的 端子提供片選信號，通道選擇端子C/D連接DSP的HD11引腳，T6963C的數(shù)據(jù)I/O引腳DB0-DB7連接TMS320C5409的HD0-HD7引腳，構(gòu)造地引腳FG地，液晶顯示偏壓信號引腳Vo連接-12V電源；
鍵盤操作模塊使用了一個4*8的矩陣鍵盤，通過8255擴(kuò)展I/O口與TMS320C5409DSP相連，鍵盤采用編程掃描的方式工作，DSP的HD9引腳與8255A的 引腳相連，提供片選信號，74LS373的數(shù)據(jù)線D0-D7與DSP的數(shù)據(jù)線D0-D7相連，DSP的 端子與74LS373的G端連接，74LS373的QO，Q1端子分別連接8255的A0，A1端子，TMS320C5409的 引腳連接8255A的 端子， 引腳通過非門連接到8255A的 端子。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于嵌入式QNX操作系統(tǒng)的智能規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的通信模塊增加了和上一級前置機(jī)進(jìn)行通信聯(lián)系的功能和對子站RTU進(jìn)行通信的功能，計算機(jī)串行接口都采用RS232通信協(xié)議；
與前置機(jī)的通信使用MAXIM公司的異步收發(fā)器MAX3111，直接與TMS320C5409相連，工作于SPI模式，實現(xiàn)與RS-232設(shè)備進(jìn)行異步數(shù)據(jù)傳輸，DSP的發(fā)送時鐘信號BCLKX0作為MAX3111的串行時鐘輸入與MAX3111的SCLK端子相連；DSP的發(fā)送幀同步脈沖信號BFSX0作為片選信號與MAX3111的 端子相連；DSP的BDX0端子與MAX3111的DIN端子相連作為發(fā)送數(shù)據(jù)線；DSP的BDR端子與MAX3111的DOUT引腳相連作為數(shù)據(jù)接收線；MAX3111的引腳TX與引腳T1IN相連，引腳RX與引腳R1OUT相連，從而實現(xiàn)YART到RS-232電平的轉(zhuǎn)換；
DSP的外部中斷引腳 與MAX3111的中斷信號引腳IRQ相連；
為了連接多個子站RTU，需要進(jìn)行串口擴(kuò)展，選用TI公司的TL16C554芯片進(jìn)行串口的擴(kuò)展，其雙向數(shù)據(jù)線引腳DO-D7連接TMS320C5409的D0-D7端；串口選擇信號端子CSA，CSB，CSC，CSD分別連接TMS320C5409的A3-A6端子，用于選擇串行通道；片內(nèi)寄存器選擇端子A0A2分別連接DSP的A0，A2端子；中斷輸出端子INTA-INTD分別連接DSP的A8-A11端子，并通過四輸入或非門74LC4002連接到TMS320C5409的 端子，當(dāng)多個串口同時使用時任一個指定通信事件的出現(xiàn)都將產(chǎn)生一次通信中斷，并觸發(fā)外部通信中斷；接收數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好端子 和發(fā)送數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好端子 分別連接TM8320C5409的D8，D9端子；
TMS320C5409的 引腳連接TL16C754的 端子， 引腳通過非門連接到TL16C754的 端子；TL16C554芯片的串行輸入端口TXA和串行輸出端口RXA連接到RS-232標(biāo)準(zhǔn)芯片MAX232的R2O和T2I端子實現(xiàn)接口電平的轉(zhuǎn)換；MAX232的T2O和R2I輸出端子連接DB9連接器，然后通過232電纜與子站RTU相連，或使用TL16C554芯片的其它三個串口進(jìn)行串行數(shù)據(jù)的傳送。

說明書全文

一種基于嵌入式QNX操作系統(tǒng)的智能規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置及方法

技術(shù)領(lǐng)域

[0001] 本發(fā)明屬于電力通信領(lǐng)域，特別涉及一種基于嵌入式QNX操作系統(tǒng)的智能規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置及方法。

背景技術(shù)

[0002] 當(dāng)前電力系統(tǒng)中，遙測、遙信、遙控、遙調(diào)功能已普遍采用。實現(xiàn)這些功能的關(guān)鍵問題是實現(xiàn)可靠的通信，而通信當(dāng)中通信雙方必須采用相同的規(guī)約。
[0003] 與電力自動化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化的要求相比，數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化的要求更為迫切。在電力自動化初期，各廠家對于通信規(guī)約的選擇多是采用自定義規(guī)約或國際國內(nèi)流行的規(guī)約。所謂自定義規(guī)約，是指廠家根據(jù)自身應(yīng)用系統(tǒng)的要求，自定義出傳輸幀格式、傳輸功能及傳輸過站接收正確則執(zhí)行，否則不執(zhí)行。目前自定義的規(guī)約中所定義的傳輸過程極其簡單，通信的可靠性很難保證。原有的部頒規(guī)約(如CDT協(xié)議)及國際流行規(guī)約(如DNP協(xié)議)與廠家自定義規(guī)約相比較，在各方面都較完善，存在的主要問題是，規(guī)約僅僅在一定的范圍內(nèi)使用，其自身也存在許多問題。
[0004] 規(guī)約的標(biāo)準(zhǔn)化是不可避免的趨勢。無論是不同廠家設(shè)備之間還是在和遠(yuǎn)方調(diào)度的連接中，由規(guī)約轉(zhuǎn)換問題引起的軟件編程成為實際工程調(diào)試量最大的項目，既耗費人力物力，運行維護(hù)也不方便，是目前電力自動化技術(shù)發(fā)展的一個大問題。在電力通信網(wǎng)中，存在著許多不同類型的用于監(jiān)控通信設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)控系統(tǒng)，由于網(wǎng)間通信規(guī)約的互不兼容，造成彼此間無法互聯(lián)，難以實現(xiàn)信息高速傳遞的現(xiàn)代化通信要求。目前最普遍的問題是眾多的RTU廠家生產(chǎn)的RTU以及現(xiàn)存的主站SCADA系統(tǒng)所采用的規(guī)約大都不盡相同，給通信雙方互聯(lián)造成極大困難，需要進(jìn)行費時又費力的規(guī)約轉(zhuǎn)換。由于SCADA系統(tǒng)和遠(yuǎn)方RTU往往不是同時建立起來，存在一定的時間差，因此在SCADA系統(tǒng)已經(jīng)建立的基礎(chǔ)上，如何能使RTU符合SCADA系統(tǒng)的要求，一直是困擾電力用戶的一個難題。
[0005] 電力自動化系統(tǒng)的傳輸規(guī)約和傳輸網(wǎng)絡(luò)，是實現(xiàn)電力自動化達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化的重大問題，只有實現(xiàn)傳輸規(guī)約的標(biāo)準(zhǔn)化和傳輸網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化，做到傳輸規(guī)約和網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一，才能實現(xiàn)電力自動化系統(tǒng)內(nèi)不同設(shè)備的互換性，這一點對于制造廠和用戶都是非常有利的，對于電力自動化技術(shù)的發(fā)展也是非常重要的。因此，要實現(xiàn)不同廠家設(shè)備間的互聯(lián)通信，就必須使用網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換設(shè)備，進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)存貯轉(zhuǎn)發(fā)，以實現(xiàn)網(wǎng)間的數(shù)據(jù)共享和信息交互，統(tǒng)一監(jiān)視和控制。
[0006] 為了最終解決這一問題，最根本的方法是把規(guī)約統(tǒng)一起來，制定出一種可靠、高效的國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約，大家來共同遵守。為此，國際標(biāo)準(zhǔn)化委員會IEC及我國的有關(guān)部門做了大量工作，但是統(tǒng)一的過程將是一個相當(dāng)長的過程。首先，電力設(shè)備的投資是一個巨大的數(shù)目，已經(jīng)在運行的設(shè)備不會僅僅是為了跟蹤新的技術(shù)或者標(biāo)準(zhǔn)，就退出運行，采用新的設(shè)備。其次，新的標(biāo)準(zhǔn)從理論上成熟，到變成真正的商品投入使用，本身也需要一個相當(dāng)長的時期。在這個過程中，仍然會有一定數(shù)量的規(guī)約同時存在，不同規(guī)約的解釋和轉(zhuǎn)換是不可避免的工作。另外由于不同的生產(chǎn)廠家存在技術(shù)上和利益上的不同，規(guī)約的統(tǒng)一還將是個長期的過程。如何實現(xiàn)系統(tǒng)方便、高效的互聯(lián)仍是當(dāng)前迫切需要解決的問題。
[0007] 有必要開發(fā)一種設(shè)計規(guī)約轉(zhuǎn)換器(Protocol Converter)。但到目前為止解決該問題的流行做法仍是要首先知道互聯(lián)雙方所采用規(guī)約的類型，然后根據(jù)雙方具體的規(guī)約文本(一般為某種規(guī)約子集的具體化)來做規(guī)約轉(zhuǎn)換工作。這種方法是面向具體工程的具體互聯(lián)對象的，所做的工作只能滿足一次工程的局部要求，做新工程時甚至在同一工程中還需重復(fù)相同的工作。在不知道RTU的傳輸規(guī)約類型或錯誤的輸入RTU的規(guī)約類型時，則無法正確的完成互聯(lián)雙方規(guī)約的正確轉(zhuǎn)換。
[0008] 因此研究各種流行規(guī)約及國際國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約的智能識別和自動轉(zhuǎn)換方法具有較大的意義。
[0009] 規(guī)約轉(zhuǎn)換器有基于單片機(jī)和基于個人計算機(jī)兩種實現(xiàn)方式，基于單片機(jī)實現(xiàn)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)各種非一接口的數(shù)據(jù)傳輸方式?；赑C機(jī)實現(xiàn)的優(yōu)點是開發(fā)周期短、靈活，適合于、局域網(wǎng)接口等數(shù)據(jù)傳輸方式，缺點是投資較大。目前解決規(guī)約轉(zhuǎn)換的普遍做法是前置機(jī)中配置規(guī)約庫，根據(jù)實際情況人工選擇和配置通道的規(guī)約，這要求操作人員要知道互聯(lián)雙方所采用規(guī)約的類型，然后根據(jù)雙方具體的規(guī)約文本來做規(guī)約轉(zhuǎn)換工作，需要進(jìn)行較繁瑣的人工配置，當(dāng)接入的RTU數(shù)量較多時對前置機(jī)的處理能力要求也很高。
[0010] 配電自動化系統(tǒng)常有不兼容的情況發(fā)生，不兼容問題，主要表現(xiàn)在應(yīng)用系統(tǒng)和操作系統(tǒng)之間的兼容性差，其結(jié)果造成用戶無法進(jìn)行暢通的信息交換和共享，影響用戶使用。目前的的配電自動化包括規(guī)約轉(zhuǎn)換部分的前置系統(tǒng)的開發(fā)都是基于Windows或者是Unix等操作系統(tǒng)，由于開發(fā)者對操作系統(tǒng)的控制權(quán)有限，開發(fā)程序應(yīng)用進(jìn)程都靠系統(tǒng)的調(diào)度體制實現(xiàn)調(diào)度，長時間的運行(系統(tǒng)運行1年以上)，這樣的方式往往造成應(yīng)用系統(tǒng)由于存在兼容性差的弊端，導(dǎo)致應(yīng)用系統(tǒng)或者操作系統(tǒng)崩潰，這是困擾廣大開發(fā)人員的一個重要難題。如何建立操作系統(tǒng)級的電力專用應(yīng)用系統(tǒng)成為開發(fā)者研究的一個熱點問題。
[0011] QNX實時操作系統(tǒng)是加拿大公司開發(fā)的實時操作系統(tǒng)，從1981年開發(fā)出來至今多年里，操作系統(tǒng)功能不斷得到完善。如今，被廣泛地應(yīng)用于那些以實時性能、開發(fā)靈活性和網(wǎng)絡(luò)靈活性為首要要求的應(yīng)用領(lǐng)域。目前北約軍事組織已將該操作系統(tǒng)應(yīng)用于導(dǎo)彈的控制系統(tǒng)當(dāng)中。QNX的任務(wù)間的運行環(huán)境切換和中斷反應(yīng)都在微秒一級，是目前實時性最強(qiáng)的操作系統(tǒng)，滿足最苛刻的實時性要求。QNX是唯一遵照POSIX標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計、全面符合POSIX標(biāo)準(zhǔn)、提供完全地址空間保護(hù)、同時支持進(jìn)程和線程兩種任務(wù)實現(xiàn)方式的操作系統(tǒng)。這保證了基于QNX的應(yīng)用系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠，并能在線對軟件模塊隨時熱插拔。其特點包括如下：
[0012] 1.利用QNX系統(tǒng)本身的穩(wěn)定性保證系統(tǒng)底層數(shù)據(jù)處理的穩(wěn)定；
[0013] 2.能夠提高系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)的實時性和可靠性；任務(wù)調(diào)度策略是直接影響實時性能的因素。系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)程調(diào)度方式多任務(wù)、基于優(yōu)先級驅(qū)動的急者優(yōu)先搶占的調(diào)度方式和快速上下文切換支持個并發(fā)進(jìn)程，個優(yōu)先級設(shè)置種可由用戶選擇的調(diào)度方式。
[0014] 3.由于QNX操作系統(tǒng)提供完全地址空間保護(hù)，防病毒攻擊，保證系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全性。
[0015] 4.采用微內(nèi)核體系結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)僅提供核心服務(wù)，所有其它系統(tǒng)服務(wù)，都實現(xiàn)為協(xié)作的用戶進(jìn)程，系統(tǒng)的核心非常小巧，因而運行速度極快。
[0016] 5.模塊化、可裁減性能好。在其微內(nèi)核結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中，各個服務(wù)模塊在獨立的地址空間運行，具有很強(qiáng)的安全性能。各個模塊可以根據(jù)需要任意裁減。
[0017] 6.可移植性好。系統(tǒng)支持協(xié)議。由于支持標(biāo)準(zhǔn)語言，這即意味著采用標(biāo)準(zhǔn)語言編寫的程序都可以在支持協(xié)議的操作系統(tǒng)下執(zhí)行。
[0018] 7.硬件支持廣泛。
[0019] 8.強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能和分布式處理能力。
[0020] QNX系統(tǒng)屬于真正的微內(nèi)核結(jié)構(gòu)。正因為這樣，獲得了良好的可裁減性能同時，系統(tǒng)的內(nèi)核做得非常小，這使得運行效率極高，系統(tǒng)獲得了很好的實時性能。此外，由于其系統(tǒng)程序和用戶程序都建立在微內(nèi)核結(jié)構(gòu)之上，系統(tǒng)提供了比其他通用的單內(nèi)核操作系統(tǒng)更為完全的內(nèi)存保護(hù)機(jī)制。因此，會智能的恢復(fù)軟件故障，包括像驅(qū)動程序等關(guān)鍵性程序而無需重啟系統(tǒng)，而不會出現(xiàn)傳統(tǒng)的實時操作系統(tǒng)那樣因指針混亂而導(dǎo)致的嚴(yán)重的系統(tǒng)故障。
[0021] 在同類型的其他產(chǎn)品中，它們的前置機(jī)操作系統(tǒng)都采用了Windows NT或者UNIX系統(tǒng)，這種系統(tǒng)能夠處理一般的電力故障，但是對于突發(fā)情況(如“雪崩數(shù)據(jù)”)，這種系統(tǒng)的實時性就會變的很差，可能造成操作系統(tǒng)與應(yīng)用軟件間的兼容性下降等問題，導(dǎo)致數(shù)據(jù)處理不可靠。
[0022] 以往的電力前置系統(tǒng)都采用基于Windows或者是Unix等操作系統(tǒng)開發(fā)，而沒有采用嵌入式QNX系統(tǒng)，主要存在以下原因：
[0023] 1.基于QNX的開發(fā)要求系統(tǒng)開發(fā)人員對系統(tǒng)的底層開發(fā)技術(shù)要十分熟悉；
[0024] 2.由于進(jìn)程間通信和上下文切換的開銷大大增加。相對于大型集成化內(nèi)核系統(tǒng)來說，它必須靠更多地進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)用來完成相同的任務(wù)。這是一個大多數(shù)開發(fā)人員沒有使用該系統(tǒng)的主要原因；
[0025] 3.難于構(gòu)建一套對于QNX操作系統(tǒng)進(jìn)程調(diào)度的有效的管理策略；
[0026] 由于基于QNX操作系統(tǒng)的開發(fā)是純C++的底層，其不具有象Windows基礎(chǔ)上開發(fā)的可面向?qū)ο缶幊?，這就加大了開發(fā)人員的難度。

發(fā)明內(nèi)容

[0027] 針對上述問題，本發(fā)明提供一種基于嵌入式QNX操作系統(tǒng)的智能規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置及方法，并設(shè)計了一種全開放式通用電力通信數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。(本發(fā)明為國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃“863”計劃課題成果)
[0028] 本發(fā)明基于嵌入式QNX操作系統(tǒng)的智能規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置包括DSP中央處理芯片、存儲器模塊、顯示與鍵盤操作模塊、上下行通信模塊。其中存儲器模塊、顯示與鍵盤操作模塊、通信模塊分別與DSP模塊相連，前置機(jī)通信模塊通過RS-232總線與前置機(jī)相連，RS-232通信模塊使用串口擴(kuò)展電路與若干個子站RTU相連。系統(tǒng)框圖見附圖3。裝置運行時首先由DSP選擇一個擴(kuò)展串口，接受子站RTU通過串口上傳的樣本數(shù)據(jù)，存儲到存儲模塊的數(shù)據(jù)庫中，完成后DSP根據(jù)其定義的模糊推理機(jī)程序判斷樣本規(guī)約類型，并將規(guī)約判斷過程和判斷結(jié)果通過液晶顯示模塊在液晶屏上顯示。由DSP通過RS-232通信模塊通知相應(yīng)子站RTU可以上傳數(shù)據(jù)，并通過調(diào)用程序存儲器中與識別規(guī)約相對應(yīng)的規(guī)約轉(zhuǎn)換子程序完成規(guī)約轉(zhuǎn)換，將RTU的規(guī)約數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一自定義的規(guī)約數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)換后的規(guī)約通過前置機(jī)通信模塊上傳到前置機(jī)，進(jìn)而由前置機(jī)上傳給主站。通過與DSP相連的液晶顯示模塊還可以查看規(guī)約轉(zhuǎn)換前和轉(zhuǎn)換后的部分歷史數(shù)據(jù)。通過與DSP相連的鍵盤模塊可以實現(xiàn)系統(tǒng)時鐘，波特率的設(shè)置，對知識庫中的隸屬函數(shù)和權(quán)值進(jìn)行修正等功能。
[0029] 該裝置應(yīng)用模糊專家系統(tǒng)對子站若干RTU的上傳通信協(xié)議進(jìn)行智能識別，再將識別后的規(guī)約轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的規(guī)約格式上傳到前置機(jī)，經(jīng)前置機(jī)上傳給各上級工作站。規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置位于RTU和前置機(jī)間，如附圖1所示。
[0030] 對電力系統(tǒng)中RTU等子站設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換需要完成的任務(wù)依次是：1.選擇一個擴(kuò)展串口，接受子站RTU通過串口上傳的樣本數(shù)據(jù)，存儲到存儲模塊的數(shù)據(jù)庫中。2.根據(jù)定義的模糊推理機(jī)程序判斷樣本規(guī)約類型，并將規(guī)約判斷過程和判斷結(jié)果通過液晶顯示模塊在液晶屏上顯示。3.DSP通過RS-232通信模塊通知相應(yīng)子站RTU可以上傳數(shù)據(jù)，并通過調(diào)用程序存儲器中與識別規(guī)約相對應(yīng)的規(guī)約轉(zhuǎn)換子程序完成規(guī)約轉(zhuǎn)換，將RTU的規(guī)約數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一自定義的規(guī)約數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換后的規(guī)約通過前置機(jī)通信模塊上傳到前置機(jī)，進(jìn)而由前置機(jī)上傳給主站。
[0031] 本發(fā)明采用的QNX操作系統(tǒng)在規(guī)約轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)分組及進(jìn)程控制中的應(yīng)用主要包括幾個方面：
[0032] (1)、將基于微內(nèi)核的嵌入式QNX作為前置端的操作系統(tǒng)。
[0033] QNX是一個分布式、嵌入式、可規(guī)模擴(kuò)展的實時操作系統(tǒng)。它遵循POSIX.1(程序接口)和POSIX.2(Shell和工具)，部分遵循POSIX.1b(實時擴(kuò)展)，是一個微內(nèi)核實時操作系統(tǒng)，其核心僅提供4種服務(wù)：進(jìn)程調(diào)度、進(jìn)程間通信、底層網(wǎng)絡(luò)通信和中斷處理，其進(jìn)程在獨立的地址空間運行。所有其它OS服務(wù)，都實現(xiàn)為協(xié)作的用戶進(jìn)程，因此QNX核心非常小巧(QNX4.x大約為12Kb)而且運行速度極快，是業(yè)界公認(rèn)的X86平臺上最好的嵌入式實時操作系統(tǒng)之一。它具有獨一無二的微內(nèi)核實時平臺，建立在微內(nèi)核和完全地址空間保護(hù)基礎(chǔ)之上，實時、穩(wěn)定、可靠，已經(jīng)完成到PowerPC、MIPS、ARM等內(nèi)核的移植。
[0034] (2)、實現(xiàn)電力數(shù)據(jù)進(jìn)程業(yè)務(wù)分組技術(shù)
[0035] 本系統(tǒng)將各個電力基礎(chǔ)應(yīng)用模塊以進(jìn)程的形式實現(xiàn)，主要包括如下幾個方面：
[0036] ①上行協(xié)議自適應(yīng)進(jìn)程：自動根據(jù)RTU的不同類型選擇合適的規(guī)約進(jìn)行解析，將解析獲得的不同類型數(shù)據(jù)放置于不同的共享內(nèi)存區(qū)，從而完成前置與RTU的連接。
[0037] ②遙信量處理進(jìn)程：將協(xié)議自適應(yīng)進(jìn)程中獲得的遙信量通過遙信共享內(nèi)存區(qū)加載到本進(jìn)程，并自主判斷各個遙信量是否發(fā)生變位，將變位信息打包交給通訊進(jìn)程。
[0038] ③遙測量處理進(jìn)程：將協(xié)議自適應(yīng)進(jìn)程中獲得的遙測量通過遙測共享內(nèi)存區(qū)加載到本進(jìn)程，并自主判斷各個遙測量是否有異常變化數(shù)據(jù)，如果有，將該遙測信息對應(yīng)的遙信量由遙信共享內(nèi)存區(qū)取出并根據(jù)該遙信信息判斷異常遙測量是否可信。如果沒有異常變化數(shù)據(jù)，則將遙測數(shù)據(jù)打包，根據(jù)約定時間交給通訊進(jìn)程。
[0039] ④SOE處理進(jìn)程：將協(xié)議自適應(yīng)進(jìn)程中獲得的SOE信息通過SOE共享內(nèi)存區(qū)加載到本進(jìn)程，并交給通訊進(jìn)程。
[0040] ⑤故障錄波處理進(jìn)程：將協(xié)議自適應(yīng)進(jìn)程中獲得的故障錄波信息通過故障錄波共享內(nèi)存區(qū)加載到本進(jìn)程，根據(jù)當(dāng)前上行網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)自適應(yīng)決定該故障錄波信息的上傳時間，并在規(guī)定時間交給通訊進(jìn)程。
[0041] ⑥遙視量處理進(jìn)程：將協(xié)議自適應(yīng)進(jìn)程中獲得的遙視量信息通過遙視量共享內(nèi)存區(qū)加載到本進(jìn)程，根據(jù)當(dāng)前上行網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)自適應(yīng)決定該遙視量信息的上傳時間，并在規(guī)定時間交給通訊進(jìn)程。
[0042] ⑦其他上傳信息處理進(jìn)程：將協(xié)議自適應(yīng)進(jìn)程中獲得的其他上傳信息通過其他上傳信息共享內(nèi)存區(qū)加載到本進(jìn)程，根據(jù)當(dāng)前上行網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)自適應(yīng)決定該其他上傳信息的上傳時間，并在規(guī)定時間交給通訊進(jìn)程。
[0043] ⑧上行網(wǎng)絡(luò)通訊進(jìn)程：將遙信量處理進(jìn)程和遙測量處理進(jìn)程發(fā)過來的上傳信息打包放入中斷序列，并根據(jù)中斷優(yōu)先級和時間順序進(jìn)行排序，依次以TCP/UDP協(xié)議發(fā)往上位機(jī)。
[0044] ⑨下行網(wǎng)絡(luò)通訊進(jìn)程：對通訊端口進(jìn)行偵聽，將上位機(jī)下傳的遙控、遙調(diào)等指令根據(jù)優(yōu)先級分別放置于遙控共享內(nèi)存區(qū)和遙調(diào)共享內(nèi)存區(qū)，并分別通知遙控量處理進(jìn)程和遙調(diào)量處理進(jìn)程。
[0045] ⑩遙控量處理進(jìn)程：實時偵聽下行網(wǎng)絡(luò)通訊進(jìn)程發(fā)送的消息，當(dāng)有新遙控指令傳送時，首先由遙控共享內(nèi)存區(qū)獲得該指令，并根據(jù)系統(tǒng)運行規(guī)則進(jìn)行檢驗，如無誤則向上位機(jī)發(fā)送反校命令，上位機(jī)返回確認(rèn)指令，則將該指令送往下行協(xié)議自適應(yīng)進(jìn)程，如有誤，則拋棄該命令。
[0046] 遙調(diào)量處理進(jìn)程：實時偵聽下行網(wǎng)絡(luò)通訊進(jìn)程發(fā)送的消息，當(dāng)有新遙調(diào)指令傳送時，首先由遙調(diào)共享內(nèi)存區(qū)獲得該指令，并根據(jù)系統(tǒng)運行規(guī)則進(jìn)行檢驗，如無誤則將該指令送往下行協(xié)議自適應(yīng)進(jìn)程。
[0047] 下行協(xié)議自適應(yīng)進(jìn)程：自動根據(jù)RTU的不同類型選擇合適的規(guī)約進(jìn)行解析，將遙控量處理進(jìn)程和遙調(diào)量處理進(jìn)程傳送的指令根據(jù)優(yōu)先級打包放入中斷隊列，并根據(jù)中斷優(yōu)先級和時間順序進(jìn)行排序，從而完成前置機(jī)對于RTU的指令有效送達(dá)。
[0048] (3)、進(jìn)程的控制權(quán)限的分配
[0049] 本發(fā)明在實現(xiàn)中應(yīng)優(yōu)先考慮采用自主訪問控制方式。對于QNX等有源碼的操作系統(tǒng)，該方法作為系統(tǒng)安全模塊的一個整體予以實現(xiàn)，也作為一個子安全模塊單獨進(jìn)行實現(xiàn)。
[0050] 進(jìn)程的控制權(quán)限分配分為兩個步驟：一個是用戶權(quán)限的分配，另一個是進(jìn)程權(quán)限的分配。用戶權(quán)限的分配采用目前操作系統(tǒng)的分配方式；對于進(jìn)程權(quán)限的分配，采用兩級分配方式，系統(tǒng)設(shè)置適用于所有用戶的各個進(jìn)程的權(quán)限以及進(jìn)程的默認(rèn)權(quán)限等；用戶可以在系統(tǒng)設(shè)置的進(jìn)程權(quán)限基礎(chǔ)上，根據(jù)其具體需要，進(jìn)一步設(shè)置進(jìn)程的權(quán)限，從而盡可能將他擁有的資源完全控制在他的監(jiān)控之中。由于進(jìn)程是靜態(tài)程序的一個運行實例，因此，進(jìn)程授權(quán)建立在程序授權(quán)的基礎(chǔ)上，一個線程是進(jìn)程訪問控制中的最小控制單元。程序授權(quán)由程序集和權(quán)限集組成，如附圖2所示。
[0051] 本發(fā)明的方法采用由模糊專家系統(tǒng)組成的規(guī)約識別模塊對子站RTU的上傳通訊協(xié)議進(jìn)行智能識別，規(guī)約識別模糊專家系統(tǒng)由知識庫子模塊，數(shù)據(jù)庫子模塊，模糊推理機(jī)子模塊和解釋子模塊四個部分組成，它們之間的連接關(guān)系如圖8所示。
[0052] 其中知識庫子模塊用于錄入專家知識，包括各規(guī)約的特征碼和各特征碼在不同規(guī)約中所占的權(quán)重；數(shù)據(jù)庫用于存放專家系統(tǒng)運行過程中所需要產(chǎn)生的所有信息，包括輸入的樣本數(shù)據(jù)，推理過程的中間信息和最終結(jié)論；模糊推理機(jī)選擇利用知識庫的知識，進(jìn)行正向推理，得出一個可信度最高的規(guī)約；解釋子模塊用于將各規(guī)約的可信度和辨識后的結(jié)論規(guī)約上傳給液晶顯示器和主站。
[0053] 其中知識庫和推理機(jī)構(gòu)造過程如下：
[0054] 1.知識庫的建立
[0055] 知識庫中存放兩類專家信息，規(guī)約特征碼和特征碼權(quán)重。
[0056] (1).特征碼的定義
[0057] 對于有限種可以相互區(qū)別的規(guī)約來說，必然存在可以相互區(qū)別的幀結(jié)構(gòu)，否則就可以按照同一規(guī)約來對待。研究現(xiàn)有的各種循環(huán)式規(guī)約和問答式規(guī)約，不同的規(guī)約存在不同的特征結(jié)構(gòu)和特征碼，把現(xiàn)有規(guī)約中各種特征結(jié)構(gòu)存儲于知識庫中，使用模糊專家系統(tǒng)對待識別規(guī)約進(jìn)行規(guī)則匹配和辨識，就能準(zhǔn)確地識別待識別的規(guī)約類型。
[0058] 要辨識規(guī)約首先要定義出特規(guī)約中的特征碼，同一特征碼可以是一個規(guī)約所特有或幾個規(guī)約所特有，不允許把所有規(guī)約中都相同的部分作為特征碼使用。特征碼的定義分循環(huán)式和問答式兩種形式的規(guī)約進(jìn)行分類和定義。
[0059] A.循環(huán)式遠(yuǎn)動規(guī)約特征碼的定義：
[0060] 對于主動上傳的規(guī)約類型，即循環(huán)式遠(yuǎn)動規(guī)約，在連接好物理通道后，進(jìn)行一段時間的接收可以獲取一組實際數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)都由幀結(jié)構(gòu)組成，各循環(huán)式遠(yuǎn)動規(guī)約的幀結(jié)構(gòu)如附圖9所示。
[0061] 圖9中的控制字和慢變化字依據(jù)規(guī)約的不同而改變，其中部頒的循環(huán)式遠(yuǎn)動規(guī)約DL451-1991有控制字，沒有慢變化字。而很多國產(chǎn)的遠(yuǎn)動裝置簡化了幀結(jié)構(gòu)，取消了控制字，增加了慢變化字。圖10為控制字的組成，圖11為信息字的結(jié)構(gòu)。常用的循環(huán)式規(guī)約特征碼提取規(guī)則如下：
[0062] 1.循環(huán)式規(guī)約其幀結(jié)構(gòu)中同步字的符號和長度通常是不同的，因此把各循環(huán)式規(guī)約中的同步字作為特征碼；
[0063] 2.控制字中控制字節(jié)的后四位作為特征碼，不同規(guī)約其幀類別代碼定義不同，這些代碼也可以作為特征碼；
[0064] 3.在控制字和信息字后都有一個校驗碼，不同的規(guī)約定義的校驗方式不同，通過上傳數(shù)據(jù)中已知的校驗碼和數(shù)據(jù)庫中定義的校驗方式得出的效驗碼相比較，也可以作為規(guī)約判斷的標(biāo)準(zhǔn)，因此校驗碼可以作為特征碼使用；
[0065] 4.不同規(guī)約可能定義不同的功能碼代號，也可能定義相同的功能碼代號，這些功能碼代號可能代表的用途相同，也可能不同。各功能碼對應(yīng)的信息字格式可能相同也可能不同。因此可以分以下3種情況定義其特征碼：
[0066] (1)規(guī)約的功能碼代號是唯一的，與其它規(guī)約中特征碼相區(qū)別，則可以把功能碼定義為規(guī)約識別特征碼。
[0067] (2)幾個規(guī)約中的功能碼代號相同，但其用途或信息數(shù)據(jù)格式不同，因此其功能代碼對應(yīng)的信息數(shù)據(jù)的大小和范圍不同，可以把功能代碼和信息數(shù)據(jù)定義為特征碼。
[0068] (3)幾個規(guī)約中的功能碼代號相同，其定義的用途相同，定義的數(shù)據(jù)格式也相同，則不把此功能碼和信息數(shù)據(jù)部分作為特征碼使用。
[0069] B.問答式遠(yuǎn)動規(guī)約特征碼的定義：
[0070] 問答式遠(yuǎn)動規(guī)約的幀結(jié)構(gòu)種類較多，最常用的幀結(jié)構(gòu)如圖12和圖13所示：
[0071] 常用的問答式規(guī)約特征碼提取規(guī)則如下：
[0072] 1.問答式規(guī)約其幀結(jié)構(gòu)中的啟動字符可能不同，啟動字符個數(shù)也不同，因此把各循環(huán)式規(guī)約中的啟動字作為特征碼；
[0073] 2.可變幀長幀格式中的L和L重復(fù)代表控制域到鏈路用戶區(qū)的長度，有的規(guī)約不存在L和L重復(fù)，所以把連續(xù)且數(shù)值相同的L和L重復(fù)作為特征碼；
[0074] 3.在規(guī)約最末尾或倒數(shù)第二個字節(jié)處都存在一個校驗碼，不同的規(guī)約定義的校驗方式不同，通過上傳數(shù)據(jù)中已知的校驗碼和數(shù)據(jù)庫中定義的校驗方式得出的效驗碼相比較，也可以作為規(guī)約判斷的標(biāo)準(zhǔn)，因此校驗碼可以作為特征碼使用；
[0075] 4.問答式規(guī)約其幀結(jié)構(gòu)中的結(jié)束字符可能不同，因此把各循環(huán)式規(guī)約中的結(jié)束字符作為特征碼；
[0076] 5.控制域，鏈路數(shù)據(jù)用戶區(qū)包含不同的控制域定義格式，類型標(biāo)識符和傳送原因符等各種規(guī)約特征，也可以定義為特征碼使用；
[0077] 6.對于SC-1801類型規(guī)約中的R，D和命令碼定義可能不同，也可以作為特征碼使用；
[0078] 7.數(shù)據(jù)區(qū)中數(shù)據(jù)的格式，隨命令的不同而不同。當(dāng)兩規(guī)約命令碼相同，數(shù)據(jù)格式定義不同時，可以根據(jù)各規(guī)約命令碼對應(yīng)的數(shù)據(jù)格式特征對規(guī)約識別，可以把數(shù)據(jù)區(qū)各種命令格式作為特征碼；
[0079] 除上述提取規(guī)則外，可以根據(jù)某些規(guī)約的特殊特征結(jié)構(gòu)定義更多的特征碼，添加到知識庫中。
[0080] (2)特征碼權(quán)重的錄入規(guī)則
[0081] 一個規(guī)約有N條特征碼，這些特征碼有的只在一種規(guī)約中出現(xiàn)，有的在兩個或多個規(guī)約中出現(xiàn)，因此每個特征碼在不同規(guī)約中的權(quán)重不同，根據(jù)以下規(guī)則對特征碼權(quán)重進(jìn)行專家定義：
[0082] Wij為特征碼權(quán)重，代表特征碼i在第j條規(guī)約中的權(quán)重。Wij取值[-1 1]，對規(guī)約j，與其特征碼不符的樣本數(shù)據(jù)特征碼出現(xiàn)，則樣本數(shù)據(jù)特征碼對應(yīng)的Wij＜0，在所有特征碼中有n個與其特征碼不符的特征碼，則些特征碼對應(yīng)的權(quán)重和： 所有特征碼中有n個與其特征碼相符的特征碼，則些特征碼對應(yīng)的權(quán)重和：
[0083] (3)隸屬函數(shù)的確立
[0084] 隸屬函數(shù)的建立根據(jù)特征碼的不同而不同：
[0085] 1.當(dāng)把同步字，啟動符，結(jié)束符這類固定不變的幀結(jié)構(gòu)特征當(dāng)做特征碼使用時，要求所選的隸屬函數(shù)的統(tǒng)一表達(dá)式為：
[0086]
[0087] 因為上傳的樣本信息數(shù)據(jù)是由0，1組成的二進(jìn)制碼，因此當(dāng)特征碼的值固定時只允許隸屬度取值0或1。當(dāng)隸屬度取1時表示樣本值和對應(yīng)特征值完全匹配，當(dāng)隸屬度取0時表示樣本值和對應(yīng)特征值不完全匹配或完全不匹配。
[0088] 2.當(dāng)把信息字結(jié)構(gòu)中的功能碼和信息數(shù)據(jù)這類不固定信息作為特征碼時，其功能碼部分是定義好的一組固定字節(jié)，選用公式1作為隸屬函數(shù)的表達(dá)形式。而信息數(shù)據(jù)中的特征碼不固定，參照以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行隸屬函數(shù)定義：
[0089] 在知識庫中定義各規(guī)約功能碼對應(yīng)的信息數(shù)據(jù)的常用數(shù)據(jù)范圍和特定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。根據(jù)功能碼與信息數(shù)據(jù)的匹配程度也可以做為規(guī)約判斷的標(biāo)準(zhǔn)。假設(shè)信息數(shù)據(jù)的常用范圍為min(x)-max(x)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的固定特征有m個，信息字對應(yīng)的信息數(shù)據(jù)的最大值為M，最小值為N，當(dāng)采集的樣本信息數(shù)據(jù)＞a或＜b則可確定其功能碼與信息數(shù)據(jù)不符。
[0090] 要求所選的隸屬函數(shù)的統(tǒng)一表達(dá)式為：
[0091]
[0092] 其中y代表采集到的樣本信息數(shù)據(jù)；a為數(shù)據(jù)范圍比照對隸屬函數(shù)的影響權(quán)重，b為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的固定特征比照對隸屬函數(shù)的影響權(quán)重，不同情況下a，b大小不同，但都滿足a+b＝1；不同的規(guī)約，不同的信息字結(jié)構(gòu)定義的隸屬函數(shù)中的函數(shù)取值都不同，可以根據(jù)需要進(jìn)行修改。
[0093] 2.推理機(jī)的構(gòu)造
[0094] 推理機(jī)采用模糊理論進(jìn)行模型的構(gòu)造和知識的推理，并考慮調(diào)用解釋模塊以實現(xiàn)和用戶的互動，使推理準(zhǔn)確，透明。
[0095] 系統(tǒng)按要求采集樣本數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行隸屬化處理，然后調(diào)用設(shè)定的處理方法，對照知識庫中給出的結(jié)果進(jìn)行比較，推理得出最終的結(jié)果。同時調(diào)用解釋模塊以得到各種具體數(shù)值，了解處理過程。
[0096] 推理機(jī)采用三元組決策推理方法，將規(guī)則實例轉(zhuǎn)換為模糊產(chǎn)生式規(guī)則：
[0097] IF w1k*(P1，μ1k)^w2k*(P2，μ2k)^w3k*(P3，μ3k)^…^wnk*(Pn，μnk) ＞max[w1j*(P1，μ1k)^w2j*(P2，μ2k)^w3j*(P3，μ3k)^…^wnj*(Pn，μnk)]；
[0098] THEN Q(CFj)
[0099] 其中Pi，Q為模糊斷言，Pi(1≤i≤n)，Q∈U；Wij為Pi的權(quán)重，代表特征碼i在第j條規(guī)約中的權(quán)重。wij中的j取除規(guī)約k外的其他所有規(guī)約。Wij取值[-1 1]，μik表示第k個數(shù)據(jù)樣本對應(yīng)的第i條特征碼的可信度即隸屬度；CFj為規(guī)則的可信度，Q(CFj)表示上傳樣本數(shù)據(jù)采用規(guī)約j，CFj∈[-1，1]。
[0100] 根據(jù)知識庫中隸屬函數(shù)的建立規(guī)則可以得出樣本可信度表，其部分內(nèi)容如表1所示：
[0101] 表1樣本可信度βij比照表
[0102]
[0103] 表中的μij代表樣本數(shù)據(jù)j和特征值i的隸屬度，μij＝βij。
[0104] 為了規(guī)約識別的可靠性，可以取10個或10個以上的樣本數(shù)據(jù)。將這些樣本數(shù)據(jù)分別與所有知識庫中專家定義的特征碼比照，根據(jù)表1的建立過程，由程序得出隸屬函數(shù)矩陣R：
[0105]
[0106] 各特征值在不同規(guī)約中權(quán)重不同，因此定義權(quán)重矩陣A為：
[0107]
[0108] 其中wij代表第i條特征碼在第j條規(guī)約中所占的權(quán)值。知識庫中一共有M條規(guī)約，樣本數(shù)據(jù)為10，根據(jù)模糊矩陣合成運算，可得出一個10行，M列的評價指數(shù)矩陣M：
[0109]
[0110]
[0111] 評價指數(shù)矩陣M的各列表示10組樣本數(shù)據(jù)對同一個規(guī)約進(jìn)行模糊推理得到的可信度值，對各列取均值：得到一個完整的規(guī)約可信度評價行向量Mc：
[0112] Mc＝[Mc1 Mc2 Mc3...Mcm]，其中
[0113] Mcj可能為負(fù)值也可能為正值，Mcj的值越大，則其可信度越高，取Mc向量中的最大值max(Mc1，Mc2，...Mcm)，則此最大值對應(yīng)的規(guī)約即為和樣本數(shù)據(jù)匹配程度最大的規(guī)約，此規(guī)約作為為識別后的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約。
[0114] 建立全開放式通用電力數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)
[0115] 1、基本結(jié)構(gòu)
[0116] 服務(wù)端程序位于主站(QNX系統(tǒng))，客戶端程序位于子站。開始數(shù)據(jù)通信后，只要遇到通信錯誤，就報告錯誤代碼并重新建立SOCKET通道。這樣是為了避免某個SOCKET被單方面關(guān)閉導(dǎo)致另一方調(diào)用recv/send等操作時發(fā)生異常。主站與子站之間的SOCKET通信流程如附圖14所示。
[0117] 2、通信報文格式定義
[0118] 共有三種報文：連接報文、消息報文和數(shù)據(jù)報文。連接報文用于連接測試用。當(dāng)客戶端連接到服務(wù)器時，必須先發(fā)送連接請求報文，等接收到服務(wù)器返回的連接確認(rèn)報文后，才表明雙方均已準(zhǔn)備好通信。消息報文比較復(fù)雜，用于處理子站與主站之間定義的一些消息，消息報文的參數(shù)段可能不能一次把需要的參數(shù)傳送過來，這時就需要附加數(shù)據(jù)報文，消息接收端在處理完畢后必須返回消息結(jié)果報文。有的消息處理時會調(diào)用其他的消息處理流程，有的消息需要在接收端和發(fā)送端之間有多次的數(shù)據(jù)報文交換，但無論如何，只有在消息發(fā)送端接收到返回的消息結(jié)果報文時才表明該消息處理完成。也就是說，對于消息發(fā)送端必須等待接收端的返回結(jié)果，而接收端則不必知道發(fā)送端的狀態(tài)。數(shù)據(jù)報文則比較簡單，只定義了三種數(shù)據(jù)類型進(jìn)行傳輸(整型、浮點型和字符型)，對于大量數(shù)據(jù)將采用分組報文，對于分組報文只對首尾報文進(jìn)行編號，因而理論上可以傳送長度不限的數(shù)據(jù)報文。只是由于報頭中對于文件大小只采用2個字節(jié)表示，使實際能傳送的文件大小限定在4G。將來如果需要擴(kuò)展只需修改報頭即可。
[0119] 表1連接報文
[0120]字節(jié) 意義 值 備注
0 模式 0x01 連接報文
1 狀態(tài) 0x01/0x02/0x03 請求連接/連接確認(rèn)/拒絕連接
僅當(dāng)狀態(tài)位為“拒絕連接”時有效。
0-成功
1-報文長度不匹配
2-模式碼不可識別
2 錯誤信息 3-消息編號不可識別
4-數(shù)據(jù)類型錯誤
5-分組號錯誤
6-SOCKET無效或為空
7-連接超時
3 保留 0
4-5 保留 0
[0121] 表2命令(消息)報文
[0122]字節(jié) 意義 值 備注
0 模式 0x02 命令(消息)報文
0x01/0x02/0x03/ 消息請求/消息響應(yīng)/消息成功/消息失敗，消息響
1 狀態(tài) 應(yīng)用于告訴消息發(fā)送方將要返回什么類型的數(shù)
0xFF
據(jù)報文
當(dāng)狀態(tài)位為“消息失敗”時表示錯誤代碼，具
2 錯誤信息
體定義同表1。
3 消息 消息編號
參數(shù)段字
4-5
節(jié)長度
整數(shù)/浮點數(shù)/附加數(shù)據(jù)報文(傳送字符串、數(shù)組
6 類型1 0x01/0x02/0xFF
等)
7-10 參數(shù)1 對于附加數(shù)據(jù)報文，此處為報文編號
11 類型2
以下依此類推
[0123] 表3數(shù)據(jù)報文
[0124]字節(jié) 意義 值 備注
0 模式 0x03 數(shù)據(jù)報文
1 數(shù)據(jù)類型 0x01/0x02/0x03 整數(shù)/浮點數(shù)/字符串(字節(jié)型)
由于數(shù)據(jù)量可能較大，因此需要分組傳
輸，另外參數(shù)段的附加數(shù)據(jù)報文也可能
有多個，因此用本字節(jié)表示報文分組編
號：最高位為分組開始標(biāo)志位，次高位
2 分組號
為分組結(jié)束標(biāo)志位(0x80表示第一組報
文，0x00表示后續(xù)報文，0x40表示最
后一組報文，0xC0則表示此數(shù)據(jù)報文
只有一組)。
對應(yīng)的消息編號(僅當(dāng)作為參數(shù)附加數(shù)
3 消息
據(jù)報文時才有效)
4-5 數(shù)據(jù)段字節(jié)長度
… 數(shù)據(jù)段
[0125] 3、通信時序圖
[0126] (1)建立連接
[0127] 在SOCKET通道連接之后，必須由子站發(fā)送連接請求報文，主站返回連接確認(rèn)報文后才表示信道正常，可以進(jìn)行其他通信報文的傳輸。如果返回連接拒絕報文，則子站將延時后重新發(fā)送連接請求報文，直到成功為止。建立連接流程如附圖15所示。
[0128] (2.)消息通信
[0129] 消息報文可能無法一次把所有參數(shù)信息全部組包，需要通過定義附加數(shù)據(jù)報文對較復(fù)雜的參數(shù)信息以數(shù)據(jù)報文的形式進(jìn)行發(fā)送，比如字符串、數(shù)組、結(jié)構(gòu)等等。發(fā)送方在收到消息報文后，如果有數(shù)據(jù)需要返回，必須先發(fā)一個消息響應(yīng)報文。如果返回的數(shù)據(jù)以附加數(shù)據(jù)報文的方式，則參數(shù)段需要定義附加數(shù)據(jù)報文信息；如果返回的數(shù)據(jù)以另一個消息的方式(如MALL_TRANS_FILE)，則在第2字節(jié)填入消息編號，然后轉(zhuǎn)至該消息的處理流程中，待其結(jié)束返回后最終發(fā)送原消息的消息成功(或失敗)報文。其中消息響應(yīng)報文比較靈活，可以在服務(wù)端返回數(shù)據(jù)后發(fā)送，以表示返回數(shù)據(jù)的結(jié)束，也可在執(zhí)行一段代碼后發(fā)送，以表示有新的數(shù)據(jù)要返回。消息處理流程如附圖16所示。
[0130] (3.)一般數(shù)據(jù)
[0131] 一般數(shù)據(jù)的通信流程比較簡單。只需根據(jù)數(shù)據(jù)的類型和字節(jié)長度進(jìn)行組包、解包即可，且不存在返回結(jié)果報文。當(dāng)數(shù)據(jù)較多時，需要采用分組數(shù)據(jù)報文。在數(shù)據(jù)報頭的第2字節(jié)表示分組號，其最高位為分組開始標(biāo)志位，次高位為分組結(jié)束標(biāo)志位，對于多個分組報文，則0x80表示分組報文中的第一組報文，0x40表示分組報文中的最后一組報文，0x00表示分組報文中的中間報文(既非首報文，也非末報文)，0xC0則表示該報文為單組報文(即不存在多組報文的情況)。在程序?qū)崿F(xiàn)時，對于多組報文的情況，只有中間報文肯定是最大長度(65535個字節(jié))，首末報文均不一定有65535個字節(jié)。一般數(shù)據(jù)通信流程如附圖17所示。
[0132] (4.)文件傳輸
[0133] 文件傳輸時先發(fā)送消息編號為MALL_TRANS_FILE的消息報文。參數(shù)段有兩個，第一個參數(shù)為包含文件路徑名的附加數(shù)據(jù)報文編號，第二個參數(shù)為文件長度(字節(jié)個數(shù))。
[0134] 在大多數(shù)情況下，此消息是作為其他消息的響應(yīng)報文來發(fā)送的，即在某消息的消息響應(yīng)報文中的第2字節(jié)填入MALL_TRANS_FILE，第3字節(jié)填入父消息編號，參數(shù)段的內(nèi)容與上述相同。發(fā)送完消息報文及附加數(shù)據(jù)報文后，將繼續(xù)發(fā)送純數(shù)據(jù)報文以傳輸文件內(nèi)容。當(dāng)文件內(nèi)容傳輸完畢后，消息發(fā)送端將發(fā)送消息成功報文。文件傳輸流程如附圖18所示。
[0135] (5.)QNX數(shù)據(jù)記錄傳輸
[0136] 此傳輸流程及報文格式與文件傳輸類似。消息報文參數(shù)段有以下參數(shù)：第一個參數(shù)為數(shù)據(jù)表的全局ID號(由程序內(nèi)部定義)，第二個參數(shù)為記錄集的記錄個數(shù)，第三個參數(shù)為記錄集的字段個數(shù)。由于沒有附加數(shù)據(jù)報文，因此發(fā)送完參數(shù)報文后將直接發(fā)送記錄集查詢結(jié)果的數(shù)據(jù)報文。數(shù)據(jù)報文按照字符型數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送，一組報文只發(fā)送一條記錄。接收端在收到報文后直接將其內(nèi)容存入dataset.tmp臨時文件中以供后續(xù)程序讀取。
[0137] 有一點需要特別注意的是：目前報文只支持對三種數(shù)據(jù)類型的格式轉(zhuǎn)換：整型(4字節(jié))、浮點型(4字節(jié))和字符型(1個字節(jié))，對于其他類型的字段都將轉(zhuǎn)成相近的類型進(jìn)行傳輸；
[0138] 另外，由于每組報文長度的限制，因此查詢結(jié)果的全部字段進(jìn)行數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換后的長度之和不允許超過定義的GRAM_MAXSIZE(目前定義為0xFFF0)。這一點在后面的OCI接口調(diào)用的編碼實現(xiàn)中一定要小心。
[0139] 規(guī)約的轉(zhuǎn)換：
[0140] 規(guī)約轉(zhuǎn)換其主要任務(wù)包括上行報文接收，報文轉(zhuǎn)換，報文發(fā)送，下行報文接收，報文轉(zhuǎn)換，報文發(fā)送等六項任務(wù)。采用多線程技術(shù)，每項任務(wù)都有自己的優(yōu)先級，由操作系統(tǒng)安排CPU來執(zhí)行。操作系統(tǒng)在運行的任務(wù)之間有效地分配CPU資源，合理調(diào)度各項任務(wù)。
[0141] 規(guī)約轉(zhuǎn)換是通過一種映射機(jī)制，將某一規(guī)約的收發(fā)信息序列映射成另一規(guī)約的收發(fā)序列。在專家系統(tǒng)中對上傳規(guī)約進(jìn)行辨識后，可以對規(guī)約進(jìn)行轉(zhuǎn)換并上傳到前置機(jī)，轉(zhuǎn)換的具體過程包括搜索報文頭、校驗上傳信息的正確與否，并執(zhí)行相應(yīng)的映射轉(zhuǎn)換子程序。
[0142] 報文頭標(biāo)志著遠(yuǎn)動幀的起始，在CDT規(guī)約中是同步字符(三組EB90H)，在101規(guī)約中，可變幀長幀的報文頭由68H(啟動字符)、L、L(重復(fù))、68H這四個字節(jié)組成，固定幀長幀的報文頭是10H(啟動字符)。搜索到報文頭后，要對遠(yuǎn)動幀進(jìn)行校驗。對于校驗正確的幀儲存后，調(diào)用相應(yīng)的轉(zhuǎn)換子程序，然后接著搜索報文頭；校驗錯誤的幀被舍棄，然后接著搜索報文頭。
[0143] 轉(zhuǎn)換子程序概括起來包括拆包、提取有用信息、重新打包這么幾個步驟：
[0144] 拆包就是將待轉(zhuǎn)換的遠(yuǎn)動幀按功能分塊，如啟動字符、幀類別、幀長、控制信息、地址信息、信息體、校驗信息、結(jié)束字符等。
[0145] 提取有用信息則是根據(jù)目標(biāo)規(guī)約的幀格式，提取待轉(zhuǎn)換遠(yuǎn)動幀的有用信息，并利用已有的信息求出需要但又沒能直接得到的信息(如由于幀格式不同而變化了的幀長信息)。
[0146] 重新打包是按照目標(biāo)規(guī)約的幀格式組織信息、計算校驗碼并儲存轉(zhuǎn)換結(jié)果。
[0147] 規(guī)約在模糊專家系統(tǒng)中識別后運行規(guī)約轉(zhuǎn)換子程序，規(guī)約轉(zhuǎn)換子程序的實現(xiàn)流程如下：
[0148] 1.上傳數(shù)據(jù)的規(guī)約轉(zhuǎn)換流程
[0149] 步驟1、開始
[0150] 步驟2、發(fā)送命令，準(zhǔn)備接受上傳數(shù)據(jù)；
[0151] 步驟3、搜索同步字或起始字符，判斷數(shù)據(jù)校驗是否正確；
[0152] 步驟4、效驗正確則將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫，不正確則丟棄信息字或要求重傳；
[0153] 步驟5、對數(shù)據(jù)庫中的接受數(shù)據(jù)進(jìn)行解包，提取待轉(zhuǎn)換的有用信息；
[0154] 步驟6、根據(jù)自定義規(guī)約的幀格式對有用信息重新組織，替換啟動或同步字符，計算并添加新的數(shù)據(jù)校驗碼；
[0155] 步驟7、進(jìn)行應(yīng)用層打包，鏈路層打包，物理層發(fā)送到前置機(jī)；
[0156] 步驟8、結(jié)束
[0157] 2.下行數(shù)據(jù)的規(guī)約轉(zhuǎn)換流程
[0158] 步驟1、開始
[0159] 步驟2、開始接受下行數(shù)據(jù)
[0160] 步驟3、搜索同步字，判斷數(shù)據(jù)校驗是否正確；
[0161] 步驟4、效驗正確則將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫，不正確則丟棄信息字或要求重傳；
[0162] 步驟5、鏈路層解包，應(yīng)用層解包，提取有用信息；
[0163] 步驟6、根據(jù)自定義規(guī)約的幀格式對有用信息重新組織，替換啟動或同步字符，計算并添加新的數(shù)據(jù)校驗碼；
[0164] 步驟7、進(jìn)行應(yīng)用層打包，鏈路層打包，物理層發(fā)送到子站RTU；
[0165] 步驟8、結(jié)束
[0166] 規(guī)約轉(zhuǎn)換器的軟件部分總體執(zhí)行步驟如下所示：
[0167] 步驟1、接收樣本信息數(shù)據(jù)，采集10組數(shù)據(jù)；
[0168] 步驟2、提取樣本特征碼
[0169] 步驟3、根據(jù)知識庫中對應(yīng)特征值的隸屬度定義規(guī)則進(jìn)行特征值隸屬度的計算，使用模糊規(guī)得出隸屬函數(shù)矩陣R；
[0170] 步驟4、從知識庫中調(diào)用權(quán)重矩陣A，計算M＝R*A，得到評價指數(shù)矩陣M；
[0171] 步驟5、根據(jù)公式4，求出評價指數(shù)矩陣M中的列向量平均值，得到可信度評價行向量Mc；
[0172] 步驟6、取Mc中最大值對應(yīng)的規(guī)約，完成規(guī)約識別，將辨識結(jié)果保存到數(shù)據(jù)庫并上傳給主站；
[0173] 步驟7、接收上行或下行數(shù)據(jù)，調(diào)用規(guī)約轉(zhuǎn)換子程序，將子站規(guī)約轉(zhuǎn)換成自定義的上行規(guī)約，或?qū)⑾聜鞯淖远x規(guī)約映射轉(zhuǎn)換為子站可識別的規(guī)約；
[0174] 步驟8、結(jié)束。
[0175] 本發(fā)明的有益效果：
[0176] 1.操作人員不必知道互聯(lián)雙方所采用的規(guī)約類型，不需要通過手動選擇互聯(lián)雙方的規(guī)約類型。省去了繁瑣的人工配置，通過本裝置可以實現(xiàn)互聯(lián)雙方規(guī)約的自動識別和自動轉(zhuǎn)換，避免手動操作可能帶來的失誤。
[0177] 2.實現(xiàn)規(guī)約轉(zhuǎn)換的標(biāo)準(zhǔn)化，將各類不同的規(guī)約統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為一種通用的規(guī)約，實現(xiàn)網(wǎng)間通信的兼容。
[0178] 3.使用基于QNX的規(guī)約轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)分組嵌入式操作系統(tǒng)，此系統(tǒng)是一個微內(nèi)核的實時操作系統(tǒng)，極大提高了產(chǎn)品的實時性能，在微秒級的范圍內(nèi)實現(xiàn)任務(wù)間運行環(huán)境的切換和中斷，更好的實現(xiàn)數(shù)據(jù)分組和進(jìn)程控制。
[0179] 4.在硬件中使用了串口擴(kuò)展電路，實現(xiàn)多個RTU上傳數(shù)據(jù)的規(guī)約識別和轉(zhuǎn)換。

附圖說明

[0180] 圖1為本發(fā)明規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置設(shè)置示意圖；
[0181] 圖2為本發(fā)明的QNX操作系統(tǒng)在規(guī)約轉(zhuǎn)換中的進(jìn)程訪問權(quán)限控制圖；
[0182] 圖3為本發(fā)明規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置系統(tǒng)框圖；
[0183] 圖4為本發(fā)明轉(zhuǎn)換裝置中存儲器模與DSP連接示意圖；
[0184] 圖5為本發(fā)明轉(zhuǎn)換裝置中央處理器DSP的復(fù)位電路圖；
[0185] 圖6為本發(fā)明轉(zhuǎn)換裝置中的按鍵與液晶顯示模塊與DSP的連接示意圖；
[0186] 圖7為本發(fā)明轉(zhuǎn)換裝置中的通信模塊與DSP的連接示意圖；
[0187] 圖8為規(guī)約識別部分專家系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)框圖；
[0188] 圖9為本發(fā)明的模糊專家系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)約識別定義特征碼循環(huán)式遠(yuǎn)動規(guī)約幀結(jié)構(gòu)圖；
[0189] 圖10為本發(fā)明的模糊專家系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)約識別定義特征碼控制字的組成；
[0190] 圖11為本發(fā)明的模糊專家系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)約識別定義特征碼信息字結(jié)構(gòu)；
[0191] 圖12為本發(fā)明的模糊專家系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)約識別定義特征碼DL/T 634標(biāo)準(zhǔn)，[0192] 其中a為可變幀長幀格式，b為固定幀長幀格式；
[0193] 圖13為本發(fā)明的模糊專家系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)約識別定義特征碼SC-1801標(biāo)準(zhǔn)格式；
[0194] 圖14為電力通信系統(tǒng)主站與子站之間的SOCKET通信流程圖；
[0195] 圖15為電力通信系統(tǒng)主站與子站之間建立連接流程圖；
[0196] 圖16為發(fā)送端和接收端的消息處理流程圖；
[0197] 圖17為一般數(shù)據(jù)通信流程圖；
[0198] 圖18為文件傳輸流程圖；
[0199] 圖19為雙向規(guī)約轉(zhuǎn)換子程序流程圖，其中a上傳數(shù)據(jù)的規(guī)約轉(zhuǎn)換流程圖，b下行數(shù)據(jù)的規(guī)約轉(zhuǎn)換流程圖；
[0200] 圖20為本發(fā)明方法流程圖；
[0201] 圖21為實施例中的CDT轉(zhuǎn)換主程序流程圖；
[0202] 圖22為實施例中CDT轉(zhuǎn)換子程序流程圖。

具體實施方式

[0203] 本發(fā)明的裝置包括DSP中央處理芯片、存儲器模塊、顯示與鍵盤操作模塊、上下行通信模塊。其中存儲器模塊、顯示與鍵盤操作模塊、通信模塊分別與DSP模塊相連，前置機(jī)通信模塊通過RS-232總線與前置機(jī)相連，RS-232通信模塊使用串口擴(kuò)展電路與若干個子站RTU相連。
[0204] 所述的存儲器模塊分為程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器兩部分：
[0205] 程序存儲器選用芯片AT29LV1024，芯片AT29LV1024的16位數(shù)據(jù)引腳(I/O)和與TMS320C5409的數(shù)據(jù)總線D0-D15相連，芯片AT29LV1024的16位地址引腳(A0-A15)分別與TMS320C5409的地址總線A7-A22相連。程序存儲器一般設(shè)定為只讀，因此其輸出使能讀允許線 接地，TMS320C5409的程序片選信號 與AT29LV1024的 片選引腳連接，在讀信號時 寫信號時 使數(shù)據(jù)線和地址線處于高阻狀態(tài)。AT29LV1024程序?qū)懭朐试S端子 和DSP的 端子相連。程序存儲器與DSP的連接見附圖4。
[0206] 考慮TMS320C5409的運行速度選用高速數(shù)據(jù)存儲器ICSI64LV16，存儲容量為128千字*16，ICSI64LV16的16位數(shù)據(jù)引腳(I/O)和與TMS320C5409的數(shù)據(jù)總線D0-D15相連，芯片ICSI64LV16的16位地址引腳(A0-A15)分別與TMS320C5409的地址總線A7-A22相連。數(shù)據(jù)寫入允許端子 和DSP的 端子相連，TMS320C5409的數(shù)據(jù)選擇信號 與ICSI64LV16的 片選引腳連接。數(shù)據(jù)存儲器ICSI64LV16與DSP的連接見附圖4。
[0207] 所述的DSP芯片的復(fù)位電路中采用了芯片TL7705A，其引腳5與DSP芯片的復(fù)位引腳 相連。當(dāng)按下按鍵SW1時DSP芯片復(fù)位。DSP芯片的復(fù)位電路見附圖5。
[0208] 所述的顯示與鍵盤操作模塊用于一些人機(jī)對話操作，比如需要人對裝置的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置、對裝置的運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，對規(guī)約轉(zhuǎn)換器進(jìn)行參數(shù)整定、查詢、端口報文觀測等功能。硬件設(shè)計中輸入部分是通過設(shè)置按鍵，軟件定義按鍵功能來完成的，顯示通過液晶顯示芯片T6963C實現(xiàn)要顯示數(shù)據(jù)的控制與傳輸，如附圖6所示。
[0209] 顯示部分選用芯片T6963C，T6963C是大規(guī)模點陣式圖形液晶顯示控制器，可用作顯示芯片和顯示數(shù)據(jù)存儲器。它通過8位并行數(shù)據(jù)總線和一組控制總線直接與CPU相連來進(jìn)行指令和數(shù)據(jù)的傳遞。T6963C的字符字體占空比可由硬件設(shè)置，能以圖形、文本、圖形和文本合成以及文本方式顯示，也可以實現(xiàn)圖形拷貝操作。使用時TMS320C5409的 引腳連接T6963C的 端子， 引腳通過非門連接到T6963C的 端子，DSP的HD10端子連接到T6963C的 端子提供片選信號，通道選擇端子C/D連接DSP的HD11引腳。T6963C的數(shù)據(jù)I/O引腳DB0-DB7連接TMS320C5409的HD0-HD7引腳。構(gòu)造地引腳FG地，液晶顯示偏壓信號引腳Vo連接-12V電源。顯示操作模塊與DSP的連接見附圖6。
[0210] 鍵盤操作模塊使用了一個4*8的矩陣鍵盤，通過8255擴(kuò)展I/O口與TMS320C5409DSP相連，鍵盤采用編程掃描的方式工作。DSP的HD9引腳與8255A的 引腳相連，提供片選信號。74LS373的數(shù)據(jù)線D0-D7與DSP的數(shù)據(jù)線D0-D7相連，DSP的 端子與74LS373的G端連接，74LS373的Q0，Q1端子分別連接8255的A0，A1端子。TMS320C5409的 引腳連接8255A的 端子， 引腳通過非門連接到8255A的 端子。鍵盤操作模塊與DSP的連接見附圖6。
[0211] 所述的通信模塊考慮到上行，下行的需要，故增加了和上一級前置機(jī)進(jìn)行通信聯(lián)系的功能和對子站RTU進(jìn)行通信的功能。計算機(jī)串行接口都采用RS232通信協(xié)議。
[0212] 與前置機(jī)的通信使用MAXIM公司的異步收發(fā)器MAX3111，它可直接與TMS320C5409相連，工作于SPI模式，實現(xiàn)與RS-232設(shè)備進(jìn)行異步數(shù)據(jù)傳輸。DSP的發(fā)送時鐘信號BCLKX0作為MAX3111的串行時鐘輸入與MAX3111的SCLK端子相連；DSP的發(fā)送幀同步脈沖信號BFSX0作為片選信號與MAX3111的 端子相連；DSP的BDX0端子與MAX3111的DIN端子相連作為發(fā)送數(shù)據(jù)線；DSP的BDR端子與MAX3111的DOUT引腳相連作為數(shù)據(jù)接收線。MAX3111的引腳TX與引腳T1IN相連，引腳RX與引腳R1OUT相連，從而實現(xiàn)YART到RS-232電平的轉(zhuǎn)換。DSP的外部中斷引腳 與MAX3111的中斷信號引腳IRQ相連。前置機(jī)通信模塊與DSP的連接圖見附圖7。
[0213] 為了連接多個子站RTU，需要進(jìn)行串口擴(kuò)展。選用TI公司的TL16C754芯片進(jìn)行串口的擴(kuò)展，其雙向數(shù)據(jù)線引腳D0-D7連接TMS320C5409的D0-D7端；串口選擇信號端子CSA，CSB，CSC，CSD分別連接TMS320C5409的A3-A6端子，用于選擇串行通道；片內(nèi)寄存器選擇端子A0A2分別連接DSP的A0，A2端子；中斷輸出端子INTA-INTD分別連接DSP的A8-A11端子，并通過四輸入或非門74LC4002連接到TMS320C5409的 端子，當(dāng)多個串口同時使用時任一個指定通信事件的出現(xiàn)都將產(chǎn)生一次通信中斷，并觸發(fā)外部通信中斷；接收數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好端子 和發(fā)送數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好端子 分別連接TMS320C5409的D8，D9端子；TMS320C5409的 引腳連接TL16C754的 端子， 引腳通過非門連接到TL16C754的 端子；TL16C554芯片的串行輸入端口TXA和串行輸出端口RXA連接到RS-232標(biāo)準(zhǔn)芯片MAX232的R2O和T2I端子實現(xiàn)接口電平的轉(zhuǎn)換。MAX232的T2O和R2I輸出端子連接DB9連接器，然后通過232電纜與子站RTU相連。根據(jù)需要可以使用TL16C554芯片的其它三個串口進(jìn)行串行數(shù)據(jù)的傳送。RS-232通信模塊與DSP的連接圖見附圖7。
[0214] 本發(fā)明的轉(zhuǎn)換裝置已在某電業(yè)局10KV變電站的RTU子站中進(jìn)行試用，將規(guī)約轉(zhuǎn)換器置于圖1所示的前置機(jī)和子站RTU之間，與前置機(jī)和子站都通過RS-232總線進(jìn)行通信。硬件的系統(tǒng)框圖如圖3所示。該系統(tǒng)主要通過采集RTU上傳的一組信息數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)樣本，通過專家系統(tǒng)實現(xiàn)對RTU上傳數(shù)據(jù)所用規(guī)約進(jìn)行識別，并完成對各子站RTU規(guī)約進(jìn)行轉(zhuǎn)換，上傳到前置機(jī)中上傳到主站。在本應(yīng)用例中，與TL16C754A口對應(yīng)的RTU請求數(shù)據(jù)連接，TMSC320C5409的A3端子輸出高電平給TL16C754的引腳CSA，選擇A口作為串行通道，TL16C754中斷輸出端子INTA發(fā)送的高電平經(jīng)或非門轉(zhuǎn)換為低電平輸出給DSP的 端子，通知DSP進(jìn)行上傳數(shù)據(jù)接收。DSP通過數(shù)據(jù)引腳D0-D7接受上傳數(shù)據(jù)，并將上傳的10組信息數(shù)據(jù)存儲于圖4所示的數(shù)據(jù)存儲芯片ICSI64LV16中。
[0215] 提取樣本特征值，根據(jù)知識庫中對應(yīng)特征值的隸屬度定義規(guī)則進(jìn)行特征值隸屬度的計算，得出隸屬函數(shù)矩陣R；從知識庫中調(diào)用權(quán)重矩陣A，計算M＝R*A，得到評價指數(shù)矩陣M；
[0216] 求出評價指數(shù)矩陣M中的列向量平均值，得到可信度評價行向量Mc；取Mc中最大值對應(yīng)的規(guī)約，完成規(guī)約識別；識別發(fā)現(xiàn)上傳數(shù)據(jù)所用的規(guī)約為SCI-1801的可信度最高。DSP發(fā)命令給RTU說明可以進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳，RTU上傳數(shù)據(jù)，DSP調(diào)用SCI-1801規(guī)約轉(zhuǎn)換子程序，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成本系統(tǒng)自定義的通信協(xié)議形式，并通過MAX3111將數(shù)據(jù)上傳給前置機(jī)，完成規(guī)約的識別和轉(zhuǎn)換。；將規(guī)約識別結(jié)果和可靠程度上傳給主站和液晶顯示器，實現(xiàn)專家系統(tǒng)的解釋功能，供工作人員進(jìn)行參考。液晶屏顯示如下數(shù)據(jù)：
[0217] 規(guī)約 可信度 規(guī)約 可信度[0218] IEC61850 -0.34 IEC60870-5-101 0.12
[0219] CDT 0.84 IEC60870-5-102 0.03
[0220] DL/T645 0.35 IEC60870-5-103 -0.15
[0221] IECTC57 -0.15 IEC60870-5-104 -0.05
[0222] 華東101 0.12 ISA300 -0.46
[0223] DL 451-1991 0.30 MODBUS -0.52
[0224] DLT/634-1997 0.31 TASE2 -0.48
[0225] ET-2000 -0.52 DL476 0.32
[0226] SC-1801 -0.24 LFP -0.67
[0227] CDT91 0.47 HDLC -0.19
[0228] 結(jié)論：辨識后的規(guī)約類型為CDT規(guī)約，其可信度為0.84。
[0229] 識別發(fā)現(xiàn)上傳數(shù)據(jù)所用的規(guī)約為CDT的可信度最高。DSP發(fā)命令給RTU說明可以進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳，RTU上傳數(shù)據(jù)，DSP調(diào)用CDT規(guī)約轉(zhuǎn)換子程序，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成本系統(tǒng)自定義的通信協(xié)議形式，并通過MAX3111將數(shù)據(jù)上傳給前置機(jī)，上行轉(zhuǎn)換的流程是查詢上行數(shù)據(jù)、校驗并進(jìn)行相應(yīng)處理，然后接著查詢上行數(shù)據(jù)。上行轉(zhuǎn)換的過程是通過一種映射機(jī)制，將CDT規(guī)約的收發(fā)信息序列映射成本系統(tǒng)自定義的規(guī)約的收發(fā)序列。轉(zhuǎn)換的具體過程包括搜索報文頭、校驗上傳信息的正確與否，并執(zhí)行相應(yīng)的映射轉(zhuǎn)換子程序。
[0230] 本實施例中僅上傳遙測數(shù)據(jù)，因此給出了遙測數(shù)據(jù)規(guī)約轉(zhuǎn)換的軟件具體工作過程。
[0231] 系統(tǒng)首先查詢上行CDT數(shù)據(jù)，搜索到同步字(三組EB90H)后，對遠(yuǎn)動幀進(jìn)行CRC校驗。對于校驗正確的幀，將其存入存放原始數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)后，調(diào)用CDT轉(zhuǎn)換子程序，然后接著搜索同步字；校驗錯誤的幀被舍棄，并顯示“ErrorFrame”，然后接著搜索同步字。具體流程見圖21，圖22。
[0232] CDT規(guī)約轉(zhuǎn)換主程序流程圖圖21，和轉(zhuǎn)換子程序流程圖圖22的軟件實現(xiàn)說明如下：
[0233] CDT轉(zhuǎn)換的主程序流程圖如圖21。由于CDT規(guī)約的同步字控制字和信息字都由6個字節(jié)組成，而且CRC校驗碼均處于第6個字節(jié)，所以CRC校驗都是以6個字節(jié)為單位進(jìn)行的。由圖21可以看到在搜索到同步字之后，讀取了控制字，將其第二和第三個字節(jié)，也就是幀類別和信息字?jǐn)?shù)分別賦給了變量Frmc和Infw，并且定義了一個二維數(shù)組m[Infw+4][6]，其列數(shù)為6，用于存放控制字和信息字。將控制字存于數(shù)組第一行后，令i＝Rinfw＝Infw，標(biāo)志位F＝0。所以定義這么多變量是為了確定幀的長度。定義了變量Frmc用來存放幀類別，以判斷是否為E幀。變量Infw用來存放信息字?jǐn)?shù)；變量Rinfw用來存放實際的信息字?jǐn)?shù)；變量i用來計數(shù)以判斷幀的結(jié)束。其值與變量Rinfw相等，它們的初始值都等于變量Infw的值，即信息字?jǐn)?shù)。至于標(biāo)志位F則是用來判斷插入E幀的信息是否已找到，對其賦初值0，沒有找到插入信息時保持不變，一旦找到插入信息就將其置1，便可停止查找。如果查找過程結(jié)束后標(biāo)志位F的值仍為0，則說明此E幀沒有插入信息。二維數(shù)組m[Infw+4][6]的行數(shù)定義為Infw+4，是因為E幀的長度最多可以增加三個信息字，即數(shù)組最多需要存儲一個控制字和Infw+3個信息字。
[0234] 存儲信息并定義變量后，調(diào)用查表求余式子程序求出前五個字節(jié)的余式Rj(x)，然后判斷Rj(x)與m[j][5]是否相等(m[j][5]即控制字或信息字的CRC校驗碼)，這兩個步驟完成了控制字或信息字的CRC校驗。若Rj(x)＝m[j][5]，則校驗正確，讀取下一個信息字存于數(shù)組下一行并進(jìn)行該信息字的CRC校驗；若Rj(x)與m[j][5]不相等則校驗錯誤，顯示“ErrorFrame！”，并繼續(xù)搜索同步字。
[0235] 信息字校驗正確后要判斷是否有插入E幀的信息以及E幀的長度增加多少。E幀的幀類別是26H，因此先判斷Fnnc是否等于26H，若不等便可以處理下一信息字，若相等則要進(jìn)一步地判別和處理該信息字。由于標(biāo)志位F為1時表明已經(jīng)找到插入的信息，因此接下來判斷F是否為1，若為1便可以處理下一信息字，若為0則繼續(xù)判斷該信息字是否存于偶數(shù)行。由于CDT規(guī)約中規(guī)定隨機(jī)插入的信息字應(yīng)在SOE完整的信息之間插入，而事件順序記錄信息字(SOE)的格式有兩種，其功能碼1與功能碼2應(yīng)成對，前者用80H、后者用81H，因此隨機(jī)插入的第一個信息字占據(jù)了功能碼為80H的SOE信息字的位置，即偶數(shù)行。
[0236] 若該信息字存于奇數(shù)行，便可以處理下一信息字，若存于偶數(shù)行，則繼續(xù)判斷該信息字的功能碼(即該行的第一個字節(jié)m[偶數(shù)][0])是否為80H。若為80H便可以處理下一信息字，若為其他值則說明有隨機(jī)插入的信息字。接下來判斷插入信息字的類型，若其功能碼為84H，說明是對時的子站時鐘返回信息，E幀的長度增加一個信息字，i＝Rinfw＝Infw+1；若其功能碼為其他值，則說明是變位遙信、子站工作狀態(tài)變化信息或遙控、升降命令的返校信息，E幀的長度增加三個信息字，i＝Rinfw+3＝Rinfw。找到了插入信息就應(yīng)該將標(biāo)志位F置1，然后便可以處理下一信息字。當(dāng)然在處理下一信息字之前要判斷該幀是否結(jié)束，這通過判斷計數(shù)變量i減一后是否為0來實現(xiàn)。若不為0說明該幀還未結(jié)束，接著讀取下一信息字；若為0說明該幀已結(jié)束且校驗正確，可以將該幀存入存放原始數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)，然后調(diào)用CDT轉(zhuǎn)換子程序(其流程見圖21)，返回后繼續(xù)搜索同步字。
[0237] 圖22為CDT轉(zhuǎn)換子程序的流程圖。首先讀取存放于二維數(shù)組m[Rinfw+1][6]的校驗正確的CDT數(shù)據(jù)，當(dāng)然只包含了控制字和信息字。接著定義了變量suba(子站地址)、typID(類型標(biāo)識)、infa(信息元素地址)、infa(信息元素數(shù)目)、Arel(地址偏移量)和L(長度)等，用來存放相應(yīng)的信息。然后根據(jù)幀類別決定應(yīng)對數(shù)據(jù)作何處理，圖中直接給出了遙測幀的轉(zhuǎn)換子程序。
[0238] 首先判斷有無隨機(jī)插入的信息字，這通過判斷每個信息字的功能碼(是否為E1H(遙控返校)、E5H(升降返校)、ECH(子站工作狀態(tài))、84H(對時的子站時鐘返回)或F0-FFH(變位遙信)來實現(xiàn)。若功能碼在此范圍內(nèi)，說明該遙測幀含有隨機(jī)插入的信息字，于是提取插入信息，優(yōu)先轉(zhuǎn)換并寫入緩沖區(qū)；否則說明該遙測幀沒有插入信息，可以進(jìn)行遙測幀的轉(zhuǎn)換。在對typID賦值21后，計算infn＝Rinfw*2(每個遙測信息字包含兩個測量值)，Arel＝Rinfw*4(每個遙測信息字的兩個測量值占四個字節(jié))，L＝8+Arel(長度除了測量值還包括8個字節(jié)的控制域、地址信息、類型標(biāo)識、信息元素數(shù)目和傳送原因等)。至于信息元素地址infa，最初賦值0701H，將其寫入緩沖區(qū)后，就可將其加上Aiel，作為下一遙測幀的信息元素地址。然后便將數(shù)組m[Rinfw+1][61]中的信息字去除功能碼和校驗碼后依次寫入緩沖區(qū)。接著用循環(huán)實現(xiàn)對控制、地址域、用戶數(shù)據(jù)區(qū)8位位組的求和，結(jié)果存于變量add，將其高位去掉后賦給變量CS，并將CS寫入緩沖區(qū)。最后寫結(jié)束字符16H。當(dāng)然在轉(zhuǎn)換結(jié)束之后，要顯示存于緩沖區(qū)的轉(zhuǎn)換前后的數(shù)據(jù)，
[0239] 然后返回。typID也可以為9(測量值，帶品質(zhì)描述)或10(帶時標(biāo)的測量值)，那么在寫測量值時就要帶上品質(zhì)描述及時標(biāo)。
[0240] 若Frmc等于F4H，說明該幀是遙信幀，接著便調(diào)用“遙信”轉(zhuǎn)換子程序，它與遙測幀的轉(zhuǎn)換子程序類似。若Frmc等于26H，說明該幀是E幀，首先要判斷有無隨機(jī)插入的信息字，這通過判斷Rinfw與Infw的值是否相等來實現(xiàn)。如果相等說明該E幀沒有插入信息，可以調(diào)用E幀轉(zhuǎn)換子程序；如果不等說明該E幀含有插入信息，于是提取插入信息，優(yōu)先轉(zhuǎn)換并寫入緩沖區(qū)。
[0241] 提取插入信息后要先判斷其是否正確，再決定是否轉(zhuǎn)換。由于在調(diào)用CDT轉(zhuǎn)換子程序之前插入信息已通過了CRC校驗，此時只需對連續(xù)插送三遍的插入信息進(jìn)行檢查，只要發(fā)現(xiàn)有兩遍數(shù)據(jù)完全一致，就確認(rèn)這兩遍數(shù)據(jù)是正確的；倘若三遍數(shù)據(jù)均不相同，則認(rèn)為插入信息出錯，不予轉(zhuǎn)換。
[0242] 至此本系統(tǒng)完成了規(guī)約的識別和規(guī)約的轉(zhuǎn)換。繼續(xù)等待響應(yīng)下一次的操作要求。
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