基于二总线、多组件与动态库的电气火灾监控系统及方法
技术领域
本发明涉及分布式控制的监控技术领域，具体涉及一种基于二总线、多组件与动态库的电气火灾监控系统。
背景技术
在现代化的生产中，随着自动化水平的不断提高，库房、工厂、楼宇的规模越来越大，对现场组网布线要求也越来越高，但目前主流市场仍然是依靠供电与通信分离的方式已无法满足应用需求，现场供电与通信分开执行的布线方案较为复杂，既增加人力成本，也带来组网系统接入的不便。
另外，智慧安全等用电领域对现场状态感知的功能需求已不在是单一传感器检测信息的获取和信息的简单处理，而是需感知具有更丰富的特征提取功能，并通过多种信息处理技术，获得面向多种应用需求的综合特征信息等。这样缺乏面向复杂电气火灾监控系统的状态感知技术，从而不能满足复杂环境下的工作要求。
因此，有必要设计一种基于二总线、多组件与动态库的供电与通信于一体的电气火灾监控系统，以实现终端设备的智能信息感知与控制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于二总线、多组件与动态库的电气火灾监控系统及方法，采用集供电与通信于一体的二总线连接，使得现场组网布线接入方便，在面向复杂状态信息的感知和控制时，可以基于多组件和多动态库的开发来灵活适配扩展，扩展性较强，降低软件维护成本，可以满足复杂环境下的工作要求。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于二总线、多组件与动态库的电气火灾监控系统，包括电气火灾终端设备和电气火灾监控主机，所述电气火灾监控主机与所述电气火灾终端设备之间通过集供电与通信于一体的二总线连接；
所述电气火灾监控主机内部署有相互独立的电气火灾信息感知层和电气火灾多源信息融合层；
所述电气火灾信息感知层，其用于基于多动态库来感知所述电气火灾终端设备的电气火灾信息；
所述电气火灾多源信息融合层，其用于基于多组件对所述电气火灾信息进行处理，得到电气火灾监控结果；
其中，所述电气火灾信息感知层与所述电气火灾多源信息融合层之间通过数据管理模块来实现数据交互传递；所述数据管理模块采用共享内存和消息相结合的架构；
在所述电气火灾信息感知层中，每种所述动态库的文件中均定义有一种通信协议接口；所述共享内存包括多种不同类型的共享内存；
所述电气火灾信息感知层具体用于，通过多种所述动态库的通信协议接口来感知所述电气火灾终端设备中多种对应类型的所述电气火灾信息，并通过所述电气火灾多源信息融合层分类存储于多种对应类型的所述共享内存中；
在所述电气火灾多源信息融合层中，每个所述组件的文件中均创建有进程服务；
所述组件包括应用服务组件和基础服务组件，每种所述动态库的文件以及每个所述应用服务组件的进程服务均依赖于所述基础服务组件运行；
所述电气火灾多源信息融合层具体用于，基于所述基础服务组件，利用所述应用服务组件的进程服务从所述共享内存中提取与所述电气火灾信息相关的特征信息，并进行多源信息融合处理，得到电气火灾监控结果。
基于上述一种基于二总线、多组件与动态库的电气火灾监控系统，本发明还提供一种基于二总线、多组件与动态库的电气火灾监控方法。
一种基于二总线、多组件与动态库的电气火灾监控方法，利用上述所述的基于二总线、多组件与动态库的电气火灾监控系统进行电气火灾监控，包括以下步骤，
基于二总线和多动态库来感知电气火灾信息；
基于多组件对所述电气火灾信息进行多源信息融合处理，得到电气火灾监控结果。
本发明的有益效果是：本发明采用集供电与通信于一体的二总线PowerBUS通信方式将电气火灾监控主机与电气火灾终端设备连接，即通过在供电电缆上调制控制信号，替代传统分离的供电电缆和控制电缆的通信方式；二总线通信支持任意拓扑布线如树型、星型、总线型等方式，因此，现场组网布线接入较为方便。另外，本发明采用“以数据为中心”的分层结构构建电气火灾信息感知层和电气火灾多源信息融合层，在面向复杂状态信息的感知和控制时，可以基于多组件和多动态库的开发来灵活适配扩展，如果需要增加对状态信息的感知，可以灵活创建多个动态库来扩展，如果需要增加控制功能，可以增加组件独立负责控制，扩展性较强，降低软件维护成本。
附图说明
图1为本发明基于二总线、多组件与动态库的电气火灾监控系统的结构示意图；
图2为本发明基于二总线、多组件与动态库的电气火灾监控系统的整体设计架构图；
图3为本发明基于二总线、多组件与动态库的电气火灾监控方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种基于二总线、多组件与动态库的电气火灾监控系统，包括电气火灾终端设备和电气火灾监控主机，所述电气火灾监控主机与所述电气火灾终端设备之间通过集供电与通信于一体的二总线连接；
所述电气火灾监控主机内部署有相互独立的电气火灾信息感知层和电气火灾多源信息融合层；
所述电气火灾信息感知层，其用于基于多动态库来感知所述电气火灾终端设备的电气火灾信息；
所述电气火灾多源信息融合层，其用于基于多组件对所述电气火灾信息进行处理，得到电气火灾监控结果；
其中，所述电气火灾信息感知层与所述电气火灾多源信息融合层之间通过数据管理模块来实现数据交互传递。
在本具体实施例中，具有如下优选方案：
优选的，本发明还包括远程监控中心，所述远程监控中心与所述电气火灾多源信息融合层连接，并用于接收所述电气火灾多源信息融合层处理得到的电气火灾监控结果。
进一步，所述远程监控中心还用于，基于所述电气火灾监控主机采用透明传输的方法直接从所述电气火灾终端设备中获取所述电气火灾信息。
在本优选实施例中，电气火灾多源信息融合层还用于负责与远程监控中心的以太网和无线通信、人机交互以及故障打印。
所述电气火灾监控主机可作为远程监控中心和电气火灾终端设备的中间设备，可通过透明传输方式将电气火灾终端设备的相关特征信息直接反馈给远程远程监控中心，提供给数据中心进行大数据分析与波形记录等。例如，通过图2中的通信服务组件创建线程，而线程的具体实现方式定义在动态库libxxx.so中，即根据远程监控中心的定制化协议接口类型进行透明转发相关命令给电气火灾终端设备，然后电气火灾终端设备根据接收到的命令响应给电气火灾监控主机以便进一步转发于远程监控中心。
优选的，所述数据管理模块采用共享内存和消息相结合的架构。
进一步，在所述电气火灾信息感知层中，每种所述动态库的文件中均定义有一种通信协议接口；所述共享内存包括多种不同类型的共享内存；
所述电气火灾信息感知层具体用于，通过多种所述动态库的通信协议接口来感知所述电气火灾终端设备中多种对应类型的所述电气火灾信息，并通过所述电气火灾多源信息融合层分类存储于多种对应类型的所述共享内存中。
在本优选实施例中，所述电气火灾信息包括：电气火灾设备监测的漏电、超温、三相/单相电压、三相/单相电流、功率、电能等模拟量信息，还包括电压过压、电压欠压、过流、过载、故障电弧等保护信息，以及开关量联动等状态信息。电气火灾信息感知的形式有多种，每种动态库（文件形式为libxxx.so）代表一种感知形式，也就相当于一个通信协议接口。多种类型的电气火灾信息的感知可通过多种通信协议来实现，一种通信协议对应一个libxxx.so文件；而感知到的信息是通过某种通信协议类型来实现的，比如ModbusRTU协议、ModbusTCP协议、电力系统645通信协议等，感知到的这些电气火灾信息是存储在图2中的模拟量共享内存或/和状态量共享内存或/和消防报警共享内存中。本发明可以灵活扩展通信协议接口，也就是动态库，来实现大量、复杂的电气火灾信息感知。
优选的，在所述电气火灾多源信息融合层中，每个所述组件的文件中均创建有进程服务；
所述组件包括应用服务组件和基础服务组件，每种所述动态库的文件以及每个所述应用服务组件的进程服务均依赖于所述基础服务组件运行；
所述电气火灾多源信息融合层具体用于，基于所述基础服务组件，利用所述应用服务组件的进程服务从所述共享内存中提取与所述电气火灾信息相关的特征信息，并进行多源信息融合处理，得到电气火灾监控结果。
在本优选实施例中，多源信息融合处理包括故障报警特征提取、故障定位与指示、故障诊断与波形记录，还包括与上层应用（远程监控中心）的以太网和无线通信、人机交互以及故障打印。其中，故障报警特征提取主要是根据感知到的电气火灾信息进行特征筛选，比如一些关键状态量、模拟量信息和故障报警相关的信息，通常电气火灾监控主机所配置的电气火灾终端设备数量较多，可通过循环查询的方式来一一提取关键信息并存储在图2中的基础配置共享内存中；故障定位与指示主要是根据提取到的特征信息与电气火灾终端设备绑定，并在显示屏上指示电气火灾终端设备安装的具体位置和故障报警信息；故障诊断与波形记录主要是根据感知到的电气火灾信息进行波形记录与绘制，并根据波形发生的畸变形状来提前预测故障发生时间和发生故障后的问题排查与定位。
所述基础服务组件（文件形式为DKMxxx.out）作为通用底层组件，可以向各个应用服务组件（文件形式为xxx.vxe）提供服务，每个所述应用服务组件和动态库的实现均依赖于所述基础服务组件进行信息感知层和信息融合处理层的功能设计。
图2为本发明一种基于二总线、多组件与动态库的电气火灾监控系统的整体设计架构图。下面根据图2对本发明的系统进行详细说明。
所述共享内存包括模拟量共享内存、状态量共享内存、消防报警共享内存和基础配置共享内存；所述模拟量共享内存、所述状态量共享内存和所述消防报警共享内存用于存储不同类型的所述电气火灾信息；所述基础配置共享内存用于存储所述电气火灾终端设备的配置文件。
进一步，所述应用服务组件包括应用管理组件、故障诊断组件、通信服务组件和网页服务组件，其中：
所述应用管理组件，其用于负责所述故障诊断组件、所述通信服务组件和所述网页服务组件的启动、动态监控和管理；例如，电气火灾监控主机上电后，由应用管理组件分别启动故障诊断组件、通信服务组件和网页服务组件的运行，在故障诊断组件、通信服务组件和网页服务组件正常运行时就会定时通过消息队列方式发送消息给应用管理组件，而应用管理组件根据接收到的消息队列进行有序处理，当故障诊断组件、通信服务组件和网页服务组件异常时则不再发送消息给应用管理组件，此时应用管理组件通过超时机制来判断故障诊断组件、通信服务组件和网页服务组件异常；以便实现应用服务组件的动态监测与管理。
所述故障诊断组件，其用于从所述模拟量共享内存或/和所述状态量共享内存或/和所述消防报警共享内存中提取与所述电气火灾信息相关的特征信息，并从所述基础配置共享内存中循环查询所配置的电气火灾终端设备的数据表项，负责建立相关联的特征信息量，以进行多源信息的故障诊断处理（包括故障定位与指示、故障诊断与波形记录，人机交互以及故障打印等处理）。
所述通信服务组件，其用于负责所述电气火灾信息感知层中各个多动态库中文件的启动运行，并根据不同的通信协议接口类型（如标准Modbus通信协议（libModbusRTU.so）），将动态库感知到的所述电气火灾信息筛选分类存储于所述模拟量共享内存或/和所述状态量共享内存或/和所述消防报警共享内存中，以便提供给故障诊断组件进行故障定位与指示、故障诊断与波形记录等操作，提供给网页服务组件进行关键特征信息查询与整定、历史特征信息的推断等操作；所述通信服务组件还用于，通过扩展通信协议接口对所述电气火灾终端设备采集的所述电气火灾信息进行转发与透明传输；例如，根据用户需求灵活扩展协议libxxx.so实现电气火灾终端设备信息的转发与透明传输，以便接入更上一层的远程监控中心来提取特征信息作出更进一步的数据分析和故障诊断，比如：电气火灾监控主机可以根据远程监控中心的标准Modbus通信协议（libModbusRTU.so）将相关命令帧透明传输给电气火灾终端设备，然后电气火灾终端设备根据接收到的命令对应解析提取相关特征信息来响应给电气火灾监控主机，由电气火灾监控主机透明传输给远程监控中心，在这个通信处理流程中电气火灾监控主机相当于一个中转站，建立远程监控中心与电气火灾终端设备交互的一个桥梁，不会转换命令帧格式，也不会解析相关命令帧；同时也支持定制化协议接口类型ModbusTCP转发通信协议（libModbusTcp.so）来实现信息的转发。本发明可以实现的通信协议涉及IEC104通信协议（libIEC104.so）、电力系统645通信协议（libDLT645.so）、ModbusTCP转发通信协议（libModbusTcp.so）、标准Modbus通信协议（libModbusRTU.so）、与远程主站或从站互联通信协议（libInterConn.so）、4G无线通信协议（libModbusTcpClient.so）、LORA无线通信协议（libLoraModbus.so）等。
所述网页服务组件，其用于从所述模拟量共享内存或/和所述状态量共享内存或/和所述消防报警共享内存中提取与所述电气火灾信息相关的特征信息，并从所述基础配置共享内存中循环查询所配置的电气火灾终端设备的数据表项，以提供信息的查询或/和导入或/和导出服务（具体为基础配置信息的查询、整定与编辑信息的导入和导出等）；同时网页服务组件还可在线发送消息给通信服务组件来实时提取电气火灾终端设备的相关特征信息量，以便实时掌握现场的电气火灾终端设备的运行状态等，也可提取与对比电气火灾终端设备的历史特征信息以作出进一步的数据结果推断。
进一步，所述应用管理组件通过消息队列机制对所述故障诊断组件、所述通信服务组件和所述网页服务组件进行交互；所述故障诊断组件与所述通信服务组件之间通过消息队列机制进行交互，所述网页服务组件与所述通信服务组件之间通过消息队列机制进行交互。
基于上述一种基于二总线、多组件与动态库的电气火灾监控系统，本发明还提供一种基于二总线、多组件与动态库的电气火灾监控方法。
如图3所示，一种基于二总线、多组件与动态库的电气火灾监控方法，包括以下步骤，
基于二总线和多动态库来感知电气火灾信息；
基于多组件对所述电气火灾信息进行多源信息融合处理，得到电气火灾监控结果。
其中，二总线为硬件基础，多动态库和多组件为软件基础。
综上，本发明采用集供电与通信于一体的二总线PowerBUS通信方式将电气火灾监控主机与电气火灾终端设备连接，即通过在供电电缆上调制控制信号，替代传统分离的供电电缆和控制电缆的通信方式；二总线通信支持任意拓扑布线如树型、星型、总线型等方式，支持无需区分正负极的无极性方式；因此，现场组网布线接入较为方便。二总线布线方式相比其他有线方式（如：RS485）布线较为简单方便，可降低施工与调试成本。另外，本发明采用“以数据为中心”的分层结构构建电气火灾信息感知层和电气火灾多源信息融合层，在面向复杂状态信息的感知和控制时，可以基于多组件和多动态库的开发来灵活适配扩展，如果需要增加对状态信息的感知，可以灵活创建多个动态库来扩展，如果需要增加控制功能，可以增加组件独立负责控制，扩展性较强，降低软件维护成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
