一种支持主备切换的服务化综合监控系统的制作方法

1.本发明涉及一种支持主备切换的服务化综合监控系统，属于自动化系统技术领域。


背景技术：

2.综合监控系统广泛应用在轨道交通、矿山、工业调度、电力等各类自动化系统中，当前综合监控系统的建设与运营，已开始采用主、备双控制中心模式和分层分布式的架构。其中电气自动化监控部分是综合监控系统中必不可少的一环，通过对电气网络数据的实时拓扑分析，可以在监控画面中对电气网络进行可视化的显示。
3.在主备双控制中心与分层分布式的架构下，为便于数据集的管理，将数据的分区属性中所属配置源域人为划分为中心域与子域，将服务端拓扑计算分析的数据通过消息总线模块统一对外发布，形成面向服务化、瘦客户端的形式的架构，拓扑服务端为各客户端节点提供设备带电计算、电源点供电路径、电气岛分析等所需数据结果；其计算结果保存在拓扑服务端内存中，通过消息总线对外统一发布，不再存入实时库中减少了各节点的数据同步压力，各画面客户端通过消息总线订阅数据，保证了获取计算结果数据的一致性；
4.在综合监控系统实时数据的同步策略分为从子域同步汇总至中心域和从中心域同步分发至子域的情况下，为子域内的客户端节点获取不同域内拓扑服务端数据提供优先级配置；且当运行的主拓扑服务出现故障时，迅速启用备拓扑服务，实现中心域与子域中的客户端监控画面设备着色的正常显示，以提升整个综合监控系统的稳定性和可靠性，实现了稳定可靠的容错机制。而在具体设计实现中，综合监控系统拓扑分析服务化与主备切换控制逻辑需要考虑网络、软件服务等多种因素，并需要根据不同的应用场景进行灵活调整和扩展，如何稳定、可靠、简便的实现拓扑服务化设计与主备切换，以及保持良好的适应性、灵活性，就成为关键性的技术问题和实现难点。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种支持主备切换的服务化综合监控系统，能够稳定、可靠、简便的实现拓扑服务化设计与主备切换。
6.为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
7.第一方面，本发明提供了一种支持主备切换的服务化综合监控系统，包括状态服务端模块、拓扑计算服务模块、消息总线模块、状态服务客户端模块和画面客户端模块，所述状态服务端模块和拓扑计算服务模块部署在服务器上，所述状态服务客户端模块和画面客户端模块部署在工作站上，所述消息总线模块同时部署在服务器和工作站上；所述服务器内状态服务端模块和消息总线模块均与拓扑计算服务模块通讯连接，所述工作站内状态服务客户端模块和消息总线模块均与画面客户端模块通讯连接；所述工作站通过消息总线模块与服务器通讯连接，所述服务器间通过状态服务端模块通讯连接。
8.可选的，所述状态服务模块用于负责综合监控系统各类运行状态信息的汇总管理
与全网发布；所述状态服务模块还支持可配置的全网、集群内的冲突检测仲裁与任务容错机制；所述拓扑计算服务模块用于通过消息总线模块从状态服务模块获取状态信息并进行分析计算；所述拓扑计算服务模块根据状态服务模块的容错仲裁结果，设置主备工作模式，由主工作模式的拓扑计算服务模块对外发布计算结果；所述状态服务客户端模块用于获取拓扑计算服务模块的主备工作模式并发布至画面客户端模块；所述画面客户端模块通过消息总线模块从主工作模式的拓扑计算服务模块获取计算结果并进行画面显示。
9.第二方面，本发明提供了一种基于上述的服务化综合监控系统的拓扑计算分析服务化方法，包括：
10.预先定义好消息总线模块的公共调用头文件，确定输入输出参数，生成动态库文件；
11.在画面客户端模块与拓扑计算服务模块代码工程.pro文件中引用动态库文件；
12.通过画面客户端模块向消息总线模块注册订阅所需的拓扑计算数据；
13.通过拓扑计算服务模块从实时库读取所需的实时数据，并基于邻接矩阵的广度优先搜索算法，分析电气网络的拓扑结构，生成计算结果；
14.通过拓扑计算服务模块调用消息总线模块的监听接口，当有画面客户端订阅注册的通知时，调用数据发布接口分发计算结果；
15.通过画面客户端从消息总线模块获取计算结果并进行画面显示。
16.第三方面，本发明提供了一种基于上述的服务化综合监控系统的拓扑服务主备切换方法，包括：
17.通过拓扑计算服务模块向状态服务模块登记注册主备工作模式的键名信息，并订阅所述键名；
18.基于所述键名的回调函数处理拓扑计算服务模块的主备工作模式变化，进行主备工作模式的标志位处理；
19.当多个服务器均部署运行拓扑计算服务模块时，通过状态服务模块进行仲裁选取主备工作模式，并全网发布；
20.拓扑计算服务模块收到已注册键名对应的回调信息时，更新其主备工作模式和主备显示标志位；
21.若更新结果为主工作模式，则所述拓扑计算服务模块正常进行拓扑分析计算，若更新结果为备工作模式，则所述拓扑计算服务模块进入休眠状态。
22.第四方面，本发明提供了一种基于上述的服务化综合监控系统的画面客户端访问拓扑主机数据切换方法，包括：
23.画面客户端订阅本域与中心域的主工作模式的拓扑计算服务模块的键名，基于状态服务模块的回调机制对主备工作模式进行处理；
24.读取画面客户端的连接优先级配置信息，基于连接优先级配置信息确定画面客户端使用的信息；
25.画面客户端通过消息总线模块，订阅主工作模式的拓扑计算服务模块的计算结果；
26.画面客户端根据使用的信息，访问对应主工作模式的拓扑计算服务模块发布的计算结果；
27.若拓扑计算服务模块的主备工作模式变化时，返回基于连接优先级配置信息确定画面客户端使用的信息。
28.可选的，所述基于连接优先级配置信息确定画面客户端使用的信息包括：
29.中心域内的画面客户端仅读取并使用本中心域内的主工作模式的拓扑计算服务模块的信息；
30.子域内的画面客户端读取并使用的信息满足：
31.配置为优先连接中心域的主工作模式的拓扑计算服务模块时，若均能获取到中心域与子域的主工作模式的拓扑计算服务模块的信息时，使用中心域的主工作模式的拓扑计算服务模块的信息；若仅能获取到中心域或子域的主工作模式的拓扑计算服务模块的信息时，使用对应的中心域或子域的主工作模式的拓扑计算服务模块的信息；
32.配置为优先连接子域的主工作模式的拓扑计算服务模块时，若均能获取到中心域与子域的主工作模式的拓扑计算服务模块的信息时，使用子域的主工作模式的拓扑计算服务模块的信息；若仅能获取到中心域或子域的主工作模式的拓扑计算服务模块的信息时，使用对应的中心域或子域的主工作模式的拓扑计算服务模块的信息。
33.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
34.本发明提供了一种支持主备切换的服务化综合监控系统，采用模块化、面向服务的核心设计理念，在综合监控系统软件平台基础上，将电气网络实时拓扑分析计算功能服务化，通过消息总线模块统一对外提供计算结果，新增支持分层分布式架构的拓扑服务端模块、消息总线模块，将拓扑服务端程序的状态信息、通信网络、客户端连接优先级等信息纳入统一实时的状态服务管理模块，支全网订阅发布以及灵活扩展，从而构成了完备、灵活、有容错机制的综合监控系统拓扑服务化与主备切换解决方案。
附图说明
35.图1是本发明实施例提供的一种支持主备切换的服务化综合监控系统的示意图；
36.图2是本发明实施例提供的一种中心域与子域内拓扑服务计算模块与画面客户端模块部署结构示意图。
具体实施方式
37.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
38.实施例一：
39.如图1所示，本发明提供了一种支持主备切换的服务化综合监控系统，包括状态服务端模块、拓扑计算服务模块、消息总线模块、状态服务客户端模块和画面客户端模块，状态服务端模块和拓扑计算服务模块部署在服务器上，状态服务客户端模块和画面客户端模块部署在工作站上，消息总线模块同时部署在服务器和工作站上；服务器内状态服务端模块和消息总线模块均与拓扑计算服务模块通讯连接，工作站内状态服务客户端模块和消息总线模块均与画面客户端模块通讯连接；工作站通过消息总线模块与服务器通讯连接，服务器间通过状态服务端模块通讯连接。
40.(1)状态服务模块用于负责综合监控系统各类运行状态信息的汇总管理与全网发
布；状态服务模块还支持可配置的全网、集群内的冲突检测仲裁与任务容错机制；状态服务模块提供开放、统一的状态信息登记注册、读写更新以及订阅发布接口，支持api、ipc、web服务等多种编程调用方式，供其它应用软件模块灵活使用。
41.(2)拓扑计算服务模块用于通过消息总线模块从状态服务模块获取状态信息并进行分析计算；拓扑计算服务模块根据状态服务模块的容错仲裁结果，设置主备工作模式，由主工作模式的拓扑计算服务模块对外发布计算结果；拓扑计算服务模块通过消息总线模块对外统一提供电气岛内电源点结果查询、电气设备带电状态查询和供电路径查询等服务。拓扑计算服务模块支持一主多备的容错机制，通过与状态服务模块的信息交互，读写状态信息和订阅状态通知，并根据状态服务的容错仲裁结果，设置主备工作模式，由拓扑主机(即主工作模式的拓扑计算服务模块)对外发布计算结果。
42.(3)状态服务客户端模块用于获取拓扑计算服务模块的主备工作模式并发布至画面客户端模块；画面客户端模块通过消息总线模块从主工作模式的拓扑计算服务模块获取计算结果并进行画面显示，从从主工作模式的拓扑计算服务模块获取计算结果能够保证各节点获取的数据源一致性，减轻了计算结果存储在实时库导致的数据同步压力。画面客户端向消息总线模块订阅所需数据时，支持一次性向多个服务端注册，通过从状态服务客户端模块获取拓扑主机信息，可以有效区分数据的来源，减少网络异常对系统画面监控带来的影响，同时，当拓扑主机信息变更时，画面客户端访问服务端数据的过程可以做到无感切换。
43.实施例二：
44.基于实施例一中提供的支持主备切换的服务化综合监控系统，在分层分布式的大容量系统架构下，为了减轻实时库同步压力，保证画面客户端获取拓扑计算数据源的一致性，采用模块化、面向服务化的设计思想，对原有的拓扑计算程序进行服务化改造，将服务端计算结果通过消息总线模块进行数据分发；提供了一种拓扑计算分析服务化方法，包括：
45.2.1、预先定义好消息总线模块的公共调用头文件，确定输入输出参数，生成动态库文件；
46.2.2、在画面客户端模块与拓扑计算服务模块代码工程.pro文件中引用动态库文件；
47.2.3、通过画面客户端模块向消息总线模块注册订阅所需的拓扑计算数据；
48.2.4、通过拓扑计算服务模块从实时库读取所需的实时数据，并基于邻接矩阵的广度优先搜索算法，分析电气网络的拓扑结构，生成计算结果；
49.2.5、通过拓扑计算服务模块调用消息总线模块的监听接口，当有画面客户端订阅注册的通知时，调用数据发布接口分发计算结果；
50.2.6、通过画面客户端从消息总线模块获取计算结果并进行画面显示。
51.实施例三：
52.基于实施例一中提供的支持主备切换的服务化综合监控系统，为了保证综合监控系统平台的稳定运行，通常应用程序会采取一主多备的容错机制，如何对多个应用程序进行有效准确的主备仲裁，以及当主运行程序异常退出时，备运行程序是否具备立即启动对外恢复服务的能力，都是需要综合考虑的关键点。拓扑计算服务程序支持一主多备的部署运行模式；提供了一种拓扑服务主备切换方法，包括：
53.3.1、通过拓扑计算服务模块向状态服务模块登记注册主备工作模式的键名信息，并订阅键名；
54.3.2、基于键名的回调函数处理拓扑计算服务模块的主备工作模式变化，进行主备工作模式的标志位处理；
55.在其他函数a中通过函数b指针(b函数指针的来源可以通过但不限于参数传递的形式获得)的方式调用该函数b的过程称为回调，而作为被调用的b函数则被称为a的回调函数。
56.向状态服务模块注册拓扑主机状态的键名信息时，状态服务模块提供的函数接口参数中有一项需要传递回调函数地址，通过传参的形式将应用模块自定义的回调函数地址传递给状态服务模块，然后状态服务模块在满足一定条件时通过传递的函数指针调用健名的回调函数，在回调函数中用户处理拓扑的主备工作模式的信息。
57.如图2所示，拓扑服务程序运行在机器sac1、sac2和sac3上时，有且仅有一台机器是提供服务的主运行机器如sac1为主机，其余机器sac2和sac3则为备机，其主备状态的选举由状态服务模块完成。状态服务模块将拓扑计算服务模块的主备工作模式，通过注册的回调函数，告知画面客户端模块。相当于在拓扑计算服务模块与画面客户端模块之间，状态服务模块充当了一个沟通的桥梁作用。在自定义的回调函数中，状态服务模块会告知当前订阅的消息键名的键值，于是，画面客户端就能知道当前sac1机器为运行的主节点。那么，在用户程序中使用一个字符串类型的变量作为标志位，来记录当前提供拓扑计算服务模块的主节点(也就是拓扑的主机)信息，画面客户端连接时应该跟主机进行网络通讯。如果回调函数中，主机发生了切换如主机已经切换到了sac2，那么客户端应该及时切换连接至sac2，否则仍连接sac1时因为sac1变为了备机不再提供拓扑计算的服务数据，画面客户端会获取不到所需的服务端的计算数据。
58.3.3、当多个服务器均部署运行拓扑计算服务模块时，通过状态服务模块进行仲裁选取主备工作模式，并全网发布；
59.如图2所示，当仅有sac1这一台机器运行拓扑程序时，状态服务模块仲裁sac1机器为拓扑主机。当sac2机器紧接着启动拓扑程序后，sac2则为拓扑备机。
60.sac1服务器发生意外断电导致主运行的拓扑程序退出无法提供服务时，状态服务模块会进行仲裁，将sac2选举为拓扑的主运行节点。这中间发生了程序主备工作模式的切换，状态服务模块会将该消息通过回调函数通知应用程序作出相应的处理。
61.当sac1机器又恢复供电，其拓扑程序也启动时，此时sac1和sac2均运行拓扑程序，切当前sac2为主机。根据配置策略的不同，若配置了sac1为高优先级，那么在sac1拓扑程序启动后，状态服务会将此时拓扑主机从sac2切换到sac1，sac1为主sac为备。若配置的策略是先到先得模式，那么由于sac2已经是主机了，sac1启动的拓扑程序时间优先级低，于是sac1备机，sac2仍保持主机不变。
62.3.4、拓扑计算服务模块收到已注册键名对应的回调信息时，更新其主备工作模式和主备显示标志位；
63.3.5、若更新结果为主工作模式，则拓扑计算服务模块正常进行拓扑分析计算，若更新结果为备工作模式，则拓扑计算服务模块进入休眠状态。
64.第四方面，基于实施例一中提供的支持主备切换的服务化综合监控系统，针对分
层分布式架构下机器与服务部署的情况，主备中心与各子域内都能运行拓扑服务，架构图如图2所示。拓扑服务通过状态服务模块进行域内容错处理，支持全网全域的状态消息分发，画面客户端与主机的连接优先级灵活可配；本实施例提供了一种基于上述的服务化综合监控系统的画面客户端访问拓扑主机数据切换方法，包括：
65.4.1、画面客户端订阅本域与中心域的主工作模式的拓扑计算服务模块的键名，基于状态服务模块的回调机制对主备工作模式进行处理；
66.4.2、读取画面客户端的连接优先级配置信息，基于连接优先级配置信息确定画面客户端使用的信息；
67.4.3、画面客户端通过消息总线模块，订阅主工作模式的拓扑计算服务模块的计算结果；
68.4.4、画面客户端根据使用的信息，访问对应主工作模式的拓扑计算服务模块发布的计算结果；
69.4.5、若拓扑计算服务模块的主备工作模式变化时，返回基于连接优先级配置信息确定画面客户端使用的信息。
70.其中，基于连接优先级配置信息确定画面客户端使用的信息包括：
71.中心域内的画面客户端仅读取并使用本中心域内的主工作模式的拓扑计算服务模块的信息；
72.子域内的画面客户端读取并使用的信息满足：
73.配置为优先连接中心域的主工作模式的拓扑计算服务模块时，若均能获取到中心域与子域的主工作模式的拓扑计算服务模块的信息时，使用中心域的主工作模式的拓扑计算服务模块的信息；若仅能获取到中心域或子域的主工作模式的拓扑计算服务模块的信息时，使用对应的中心域或子域的主工作模式的拓扑计算服务模块的信息；
74.配置为优先连接子域的主工作模式的拓扑计算服务模块时，若均能获取到中心域与子域的主工作模式的拓扑计算服务模块的信息时，使用子域的主工作模式的拓扑计算服务模块的信息；若仅能获取到中心域或子域的主工作模式的拓扑计算服务模块的信息时，使用对应的中心域或子域的主工作模式的拓扑计算服务模块的信息。
75.综上，本发明具备：
76.1)采用模块化、面向服务化的设计思想，拓扑计算程序运行在服务器上，通过消息总线模块对外提供数据的订阅发布功能；拓扑服务端保证了各客户端获取拓扑计算数据源头的一致性，减少各机器的实时库数据同步压力；
77.2)通过状态服务模块构建可配置的全网或集群内的程序容错机制，实现拓扑服务端计算服务的主备工作模式切换；
78.3)通过状态服务模块，拓扑服务端可实现拓扑服务主机的消息全网发布与订阅；
79.4)客户端模块通过状态服务订阅拓扑服务端的主机消息，主动感知消息的变化并及时做出反应，通过消息总线更加及时地切换计算数据源，效率和准确性更高。
80.5)可根据子域内客户端连接优先级配置策略，更加灵活地切换连接至对应域内的拓扑主机获取数据，以减少异常情况对监控系统画面的影响。
81.与现有的方案相比：
82.1)将电网拓扑实时分析计算功能服务化，服务端计算后的结果数据通过消息总线
模块对外统一分发，客户端通过消息总线模块获取服务端的计算结果，保证了数据的一致性，减轻了实时库大量数据的同步压力；
83.2)针对子域与中心域因故障解列时，支持子域内的客户端根据优先级可优先访问对应主机发布的数据，配置灵活；
84.3)采用状态服务模块，拓扑服务端程序的部署运行支持一主多备模式，提供了稳定可靠的容错机制，服务端与客户端的应用场景灵活易于拓展，有效避免异常情况给监控系统画面带来的不利影响；
85.4)支持分层分布式架构的状态服务模块作为综合监控系统软件平台新增的基础服务，能够在拓扑计算服务的状态信息订阅发布、程序一主多备的容错机制管理等方面为其它上层综合监控高级应用提供有效的技术支撑。
86.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
87.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
88.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
89.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
90.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。