多级供电网络（通用6篇）
多级供电网络 篇1
0 引言
新峪矿建于20世纪60年代, 随着矿井开采的延伸, 井下供电网络越来越复杂, 目前的“五采”“六采”两个主力采区均为多级串联供电方式。由于供电级数多、供电线路短, 传统的电流保护难以满足选择性和灵敏性的配合要求, 在井下供电系统发生短路故障时, 出现越级跳闸现象, 造成大面积停电, 且不能迅速判明故障位置, 延误送电时间, 直接影响井下安全生产。
为解决多级供电网络的越级跳闸问题, 除加强技术管理、提高设备可靠性外, 研究应用有效的继电保护选择性配合技术才是治本之策。
1 多级供电网络出现越级跳闸的原因
矿井电网出现越级跳闸的原因有很多[1,2], 排除其他因素, 矿井多级供电网络缺乏有效的保护配合方法是重要原因之一。
传统保护采用阶段式电流保护方法[3], 即通过电流和时限定值的配合实现保护的选择性。通常采用三段式电流保护, 即第Ⅰ段为无时限电流速断保护, 为满足选择性, 其电流定值应按躲过下级母线的最大短路电流整定, 时限定值为0s, 因此, 它只能保护线路的一部分;第Ⅱ段为时限电流速断保护, 它必须保护线路的全长, 因此, 其电流定值应按下级母线的最小短路电流校验灵敏度, 而时限定值一般需要时限级差的配合才能满足可靠的选择性要求;第Ⅲ段为过电流后备保护, 需要时限级差配合来满足选择性。
然而, 目前新峪矿现有供电结构难以实现上述三段式电流保护的选择性配合要求, 原因为:
1) 由于供电级数多, 采用Ⅱ段时限电流速断保护所需要的时限级差不能满足与地面变电所主变过电流后备保护的时限配合要求;
2) 从保护的灵敏性要求考虑, 一味地通过延长时限来保证故障时的选择性, 将增加设备损坏的风险;
3) 井下变电所一般在进线开关配置速断保护, 以便快速切除母线故障, 但更增加了保护选择性配合的难度;
4) 新峪矿井下采区变电所大多为“T”接串联供电方式, 传统保护在技术上无法实现这种供电结构的选择性配合要求。
因此, 多级串联供电网络保护选择性和灵敏性的矛盾十分突出, 这也是继电保护规程不推荐采用多级串联供电方式的原因[4], 但限于煤矿特殊的工作环境, 这种供电方式在矿井电网不能完全避免。
基于上述原因, 井下多级供电网络在进行继电保护整定时, 只能保证灵敏性而牺牲选择性, 即只应用Ⅰ段无时限速断和Ⅲ段过电流保护, 且无时限速断的保护范围将延伸至下级母线甚至更远, 造成保护范围重叠且无配合, 这是系统故障时出现越级跳闸的主要原因。
2 智能零时限电流保护技术
为解决保护选择性配合造成的矿井电网越级跳闸问题, 我矿和南京弘毅电气自动化有限公司开发了基于网络智能识别技术的防越级跳闸系统, 并进行了工业试验及具体应用。
2.1 智能零时限电流保护的设计思想
根据上述分析, 矿井多级辐射状电网存在保护选择性和灵敏性无法兼顾的矛盾, 解决这个矛盾是设计有效的防越级跳闸系统的关键。
随着数字化保护和网络通信技术的发展, 继电保护装置不再是孤立计算、独立运行的保护元件, 通过保护装置间的网络通信, 实现跨元件的互操作是数字化保护技术发展的特征。基于这种技术特征实现网络保护系统, 是新型保护配合技术的主要设计思想, 将其定义为智能零时限电流保护。
2.2 智能零时限电流保护的系统结构与原理
智能零时限电流保护的系统结构如图1。保护系统由综合保护装置和通信服务器构成。保护装置以32位DSP为硬件平台, 具有光纤通信接口, 基于嵌入式实时多任务的软件平台;通信服务器采用FPGA处理技术, 全光纤通信方式。
通信系统结构如图2。保护装置设计有A、B两对光接口, 其中一对光口与通信服务器的对应母线的接口板连接, 联络开关的两对光接口分别与对应母线的接口板连接, 进线保护装置的另一对光纤接口与上级变电所的出线保护装置通信。
如图1, 当D2点发生短路故障时, 该线路的DL-D1保护启动, 并通过A光接口将故障信息发送给通信服务器, 服务器将故障信息转发给进线保护DL-D0, 告知其故障位置, 同理, DL-D0依次将信息向上转发。本级保护DL-D1完成故障处理程序后出口跳闸, 而上级保护DL-D0则处于后备状态, 并与DL-D1保持通信, 一旦DL-D1跳闸成功, 则DL-D0及后续保护全部释放返回, 若DL-D1保护在规定的时间内没能成功跳闸 (开关拒动) , 则处于后备状态的DL-D0保护启动出口跳闸程序, 并再次向上级保护发送故障状态信息, 防止开关拒动时造成再上级的保护越级跳闸。这是智能零时限电流保护技术的基本工作原理。
2.3 智能零时限电流保护的技术特征
基于网络通信技术的智能零时限电流保护有以下技术特征:
1) 采用网络通信方式解决了保护选择性与灵敏性的矛盾。不需要电流定值和时限定值的严格配合即可实现上下级保护的选择性配合。通信技术的应用实现了故障定位, 无论短路故障发生在哪一级, 均为快速动作的速断保护;
2) 实现了逐级快速后备保护。与传统的被动等待的后备保护方式不同, 智能零时限电流保护采用主动通信的后备保护方式, 减小了后备保护的动作时间 (100~150 ms) , 并且实现开关拒动状态下后备保护不越级;
3) 简化了保护的配置, 消除了保护死区。供电系统的任意开关均可设置保护功能, 无需考虑能否配合。与传统保护方式不同, 智能零时限电流保护在消除了保护死区的同时保证了选择性。
3 应用实例
图3为新峪煤矿五采区变电所采用智能零时限电流保护技术的防越级跳闸系统应用实例。在每个变电所安装了一台通信服务器, 将高压开关的保护装置通过光缆与通信服务器连接通信, 一号中央变电所进线开关的一个保护光接口与地面变电所出线开关的保护装置连接通信, 组成了全光纤通信的防越级跳闸系统。
该系统五采四段变电所通过五采三段进线开关“T”接供电, 这种供电方式的任意一个变电所内发生故障越级跳闸时, 均可能造成两个变电所同时停电, 实为应用时应避免的供电方式。而采用智能零时限电流保护后, 通过在五采三段变电所的2#通信服务器分别使用一块通信接口板, 将两个变电所的通信信号综合后与一号中央变电所对应的出线保护接口通信, 则可保证任意变电所发生故障时, 均能起到防止越级跳闸的效果, 体现了智能零时限电流保护技术的应用灵活性。
4 系统试验
为了验证智能零时限电流保护系统设计的有效性, 在上述应用现场进行了防越级跳闸系统的试验。试验分为模拟试验和井下实际试验两部分。
4.1 模拟试验
为保证井下实际试验时的可靠性, 首先在地面搭建模拟试验系统, 进行模拟试验。使用4台高压开关模拟4级供电系统。试验接线如图4。
正常时的防越级跳闸系统模拟试验:将保护装置设置为相同的保护定值, 用升流器同时对4台开关施加相同的电流, 验证每级保护的动作情况。试验结果如表1。
*:为保护 (显示) 的动作时间, 较长的时间是因缓慢升流、不能反映实际短路故障的突变电流而造成。
模拟第四级开关拒动情况下的防越级跳闸系统模拟试验:拆除04#开关的分励接点, 使之不能跳闸, 模拟开关拒动。用升流器升流至远大于保护定值, 冲击试验至保护动作。试验结果如表2。
4.2 井下实际试验
井下实际的防越级跳闸系统试验在图4的五采三段变电所进行。将G05-3-08#和G05-3-02#开关的保护定值均整定为50 A, 利用G05-3-08#开关所带1 600 k VA移动变压器的励磁涌流 (实测电流为120~200 A) 进行合闸冲击试验。试验结论与模拟试验结果一致。
*:零时限开放时间定值整定为120 ms。
5 结语
智能零时限电流保护摒弃了传统继电保护的选择性配合方式, 采用基于网络智能识别技术的保护配合方法, 解决了我矿多级辐射状电网保护选择性与灵敏性的矛盾。通过应用系统的现场试验和实际运行效果, 验证了防越级跳闸系统设计的有效性。
摘要：针对新峪矿多级供电网络因继电保护选择性配合造成的越级跳闸问题, 分析了产生此类越级跳闸事故的原因, 提出了采用智能零时限电流保护技术的解决方案, 并介绍了基于智能零时限电流保护技术的防越级跳闸系统的构成原理、现场应用实例及试验结果。
关键词：多级供电网络,越级跳闸,继电保护,技术应用
参考文献
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多级供电网络 篇2
随着江苏电网大量500 k V主变的投产以及大量新增机组的投运,江苏电网500/220 k V主网架枢纽变电站母线短路容量大幅攀升,部分地区短路电流已经超过开关的遮断容量,为限制系统短路电流水平,220 k V电网分区运行成为必然[1]。2005年6月,谏壁电厂11#机组并网运行后,为降低谏壁电厂、220 k V官塘变的短路容量,实施了镇江220 k V电网分区运行方案。经过几种方案的权衡,镇江电网最终以220 k V官塘(丁卯)变母联开关打开为界划分为东、西两片运行,东部电网与常州电网联为一片,供丹阳、扬中、市区东部、丹徒东部;西部电网与南京江南电网联为一片,供句容、市区西部、丹徒西部,其中镇江地区负荷密集程度最高的城区供电网络被一分为二[2]。
分层分区供电,在开环点使得原来环网供电的220 k V线路变成了单电源220 k V供电线路(以下简称220 k V馈供线路);镇江220 k V电网分层分区运行后,形成了上党(谏壁电厂)至官塘变至丁卯变两级220 k V馈供线路的供电网络;2006年8月,220 k V京口变投运后,又形成了上党(谏壁电厂)至官塘变至丁卯变至京口变三级220 k V馈供线路的供电网络(见图1,6~12 km短线路成串供电网络)。220 k V线路由环网运行改为馈供运行,线路快速保护停用[3~5],线路保护按线变组方式整定[6~8]后,在多级串供方式下,必然带来220 k V多级馈供线路的继电保护整定配合变得十分困难[2]。本文就220 k V多级馈供线路的继电保护整定配合策略进行探讨,供各位同行在进行类似继电保护整定时参考。
1 继电保护的配置
2005年6月,镇江220 k V电网分层分区运行时,原上党(谏壁电厂)至官塘变至丁卯变两级220 k V馈供线路继电保护的配置是按环网配置的,上党(谏壁电厂)至官塘变的2935/2936线路及官塘变至丁卯变2569线路两侧均配置了LFP-901A+WXB-11C双重化保护,谏壁电厂至官塘变的2557/2558线路两侧均配置了LFP-901A+CSL-101A双重化保护;2006年8月,220 k V京口变投运时,丁卯变至京口变220 k V馈供线路配置了RCS-931A单套带分相电流差动的光纤保护。WXB-11C保护的配置为:高频保护、三段距离保护、三段接地距离保护、四段方向零序电流保护和重合闸;LFP-901A保护的配置为:高频保护、三段距离保护、三段接地距离保护、两段方向零序电流保护和重合闸;CSL101A的配置为:高频保护、三段距离保护、三段接地距离保护、四段方向零序电流保护;RCS-931A保护的配置为:光纤分相电流差动保护、三段距离保护、三段接地距离保护、两段方向零序电流保护和重合闸。
2 220 k V三级馈供电网络接地与运行方式
2.1 220 k V馈供电网络接地方式
该220 k V三级馈供电网络见图1,官塘变的1#和2#变压器容量为2*120 MVA、丁卯变1#和2#变压器容量为2*180 MVA、京口变1#变压器容量为180 MVA,均为自耦变,故该系统的220 k V变压器中性点均接地。
2.2 220 k V馈供电网络运行方式
正常运行方式为:上官2935线上官塘变正母线供官塘1#主变、通过官丁2569线上丁卯变正母线供丁卯1#主变;谏官2558线上官塘变副母线供官塘2#主变;谏丁2570线上丁卯变副母线供丁卯2#主变、通过丁京2Y60线供京口变1#主变。谏官2557线上官塘变正母线热备用、上官2936线上官塘变副母线热备用。
主要检修方式:(1)当上官2935线路检修,由谏官2557线路供;(2)当谏官2558线路检修,由上官2936线路供;(3)当官丁2569线路检修,丁卯变和京口变由谏丁2570线供;(4)当谏丁2570线检修时,丁卯变及京口变有官丁2569线供(形成了220 k V三级馈供供电网络运行方式),官塘变方式相应调整。
3 220 k V三级馈供线路继电保护整定策略
3.1 电源开关的稳定限额和保护限额
上党开关站2935/2936开关和谏壁电厂2557/2558开关的保护限额见表1、表2,该电源开关全线切除故障时间的稳定限额:单相故障切除时间为1.1 s,相间故障切除时间为0.6 s(最初为0.3 s)。
3.2 220 k V三级馈供线路的继电保护整定策略
3.2.1 电源开关的继电保护整定策略
由于LFP-901A、WXB-11C、CSL-101A保护的高频保护在馈供运行方式下线路故障可能存在拒动[3~5],为简化整定,上述线路快速保护停用,受电侧保护也停用。同时上述线路(包括220 k V旁路带馈供线路时)距离保护的振荡闭锁均退出运行。
⑴距离Ⅰ段保护和接地距离Ⅰ段保护整定策略
(1)Ⅰ段保护
按躲过线路末端相间故障或接地故障保护安装处至故障点最小测量阻抗整定。
(2)Ⅱ段保护
a)按躲过官塘变或丁卯变中压侧相间故障或接地故障保护安装处至故障点最小测量阻抗整定;
b)保证本线路末端相间故障或接地故障时本保护有大于1.5的灵敏度;
c)与下级线路首端开关(2569开关)距离Ⅰ段保护或接地距离Ⅰ段保护定值配合;
d)与下级线路首端开关(2569开关)距离Ⅱ段保护或接地距离Ⅱ段保护定值配合。
(3)Ⅲ段保护
a)按躲过本线路最小负荷阻抗整定;
b)与下级线路首端开关(2569开关)距离Ⅲ段保护或接地距离Ⅲ段保护定值配合;
c)与官塘变主变高压侧复合电压过流保护定值配合。
⑵零序电流保护整定策略
(1)Ⅰ段保护
按躲过线路末端接地故障流过保护安装处3倍的最大零序电流整定。
(2)Ⅱ段保护
a)按躲过官塘变或丁卯变中压侧接地故障流过保护安装处3倍的最大零序电流整定;
b)与下级线路首端开关(2569开关)零序电流Ⅰ段或Ⅱ段保护定值配合。
(3)Ⅲ段保护
a)保证本线路末端接地故障时本保护有大于1.5的灵敏度;
b)与下级线路首端开关(2569开关)零序电流Ⅱ段或Ⅲ段保护定值配合;
c)与官塘变高压侧或中压侧快速动作的零序电流保护段定值配合。
(4)Ⅳ段保护
a)按本线路高阻抗接地时有足够灵敏度整定,即电流≤300 A;
b)与官塘变高压侧零序电流保护后备段定值配合。
上述保护均应满足上级调度(省调)下达的稳定限额和保护限额的要求。重合闸按特殊的三相一次重合闸进行整定和运行,由于上述变电所有地方电厂并网,所以重合闸应启用检查无压功能。
3.2.2 2569开关的继电保护整定策略
⑴距离Ⅰ段保护和接地距离保护整定策略
(1)Ⅰ段保护
按躲过线路末端相间故障或接地故障保护安装处至故障点最小测量阻抗整定。
(2)Ⅱ段保护
a)按躲过丁卯变中压侧相间故障或接地故障保护安装处至故障点最小测量阻抗整定;
b)保证本线路末端相间故障或接地故障时本保护有大于1.5的灵敏度;
c)与下级线路首端开关(2Y60开关)距离Ⅰ段保护(或距离Ⅱ段保护)或接地距离Ⅰ段保护(或接地距离Ⅱ段保护)定值配合;
d)与上级线路首端(电源)开关距离Ⅱ段保护或接地距离Ⅱ段保护定值配合。
(3)Ⅲ段保护
a)按躲过本线路最小负荷阻抗整定;
b)与下级线路首端开关(2Y60开关)距离Ⅲ段保护或接地距离Ⅲ段保护定值配合;
c)与丁卯变主变高压侧复合电压过流保护配合;
d)与上级线路首端(电源)开关距离Ⅲ段保护或接地距离Ⅲ段保护定值配合。
⑵零序电流保护整定策略
(1)Ⅰ段保护
按躲过线路末端接地故障流过保护安装处3倍的最大零序电流整定。
(2)Ⅱ段保护
a)按躲过丁卯变中压侧接地故障流过保护安装处3倍的最大零序电流整定;
b)与下级线路首端开关(2Y60开关)零序电流Ⅰ段保护定值配合;
c)与上级线路首端(电源)开关零序电流Ⅱ段保护定值配合。
(3)Ⅲ段保护
a)保证本线路末端接地故障时本保护有大于1.5的灵敏度;
b)与下级线路首端开关(2Y60开关)零序电流Ⅰ段保护定值配合;
c)与丁卯变高压侧或中压侧快速动作的零序电流保护段定值配合;
d)与上级线路首端(电源)开关零序电流Ⅲ段保护定值配合。
(4)Ⅳ段保护
a)按本线路高阻抗接地时有足够灵敏度整定,即电流≤300 A;
b)与下级线路首端开关(2Y60开关)零序电流Ⅱ段保护定值配合;
c)与丁卯变高压侧零序电流保护后备段定值配合;
d)与上级线路首端(电源)开关零序电流Ⅳ段保护定值配合。
重合闸也按特殊的三相一次重合闸进行整定和运行,由于上述变电所有地方电厂并网,所以重合闸启用检查无压功能。
3.2.3 2Y60开关的继电保护整定策略
⑴距离保护和接地距离保护整定策略
(1)Ⅰ段保护
按躲过线路末端相间故障或接地故障保护安装处至故障点最小测量阻抗整定;也可按躲过京口变中压侧相间故障或接地故障保护安装处至故障点最小测量阻抗整定。
(2)Ⅱ段保护
a)按躲过京口变中压侧相间故障或接地故障保护安装处至故障点最小测量阻抗整定;
b)保证本线路末端相间故障或接地故障时本保护有大于1.5的灵敏度;
c)与上级线路首端(2569)开关距离Ⅱ段保护或接地距离Ⅱ段保护定值配合。
(3)Ⅲ段保护
a)按躲过本线路最小负荷阻抗整定;
b)与丁卯变主变高压侧复合电压过流保护配合;
c)与上级线路首端(2569)开关距离Ⅲ段保护或接地距离Ⅲ段保护定值配合。
⑵零序电流保护整定策略
由于RCS931A保护只有两段零序电流保护,所以这两段保护可分别按第Ⅲ段保护和第Ⅳ段保护进行整定,其中,第一段的保护也可按保全线有灵敏度的第Ⅱ段保护进行整定。
(1)Ⅱ段保护
a)保证本线路末端接地故障时保护有大于1.5的灵敏度;
b)与京口变高压侧或中压侧快速动作的零序电流保护段定值配合;
c)与上级线路首端(2569)开关零序电流Ⅲ段保护定值配合。
(2)Ⅲ段保护
a)按本线路高阻抗接地时有足够灵敏度整定,即电流≤300 A;
b)与京口变高压侧零序电流保护后备段定值配合;
c)与上级线路首端(2569)开关零序电流Ⅳ段保护定值配合。
由于第三级保护装有光纤分相电流差动保护,所以该保护的Ⅰ段保护,可以按伸进变压器而不伸出变压器整定;也可以按保护全线的一部分整定。重合闸也按特殊的三相一次重合闸进行整定和运行,由于上述变电所有地方电厂并网,所以重合闸启用检查无压功能。光纤分相电流差动保护整定并启用(其中京口变侧光纤保护启用但不跳闸)。
在上述三级保护零序电流保护中,需全部启用方向元件,其中零序电流Ⅰ段保护在最大运行方式下只要灵敏度大于1,即可启用。
4 220 k V三级馈供线路继电保护整定实例
4.1 稳定限额改变前的整定
一开始整定时,由于省调电源侧的稳定切除故障时间限额为:相间故障为:0.3 s;接地故障为:1.1 s,整定结果见图2。电源侧谏壁电厂2557/2558(220 k V上党开关站2935/2936)第一级保护的距离Ⅱ段伸出本线路和下一级线路,下级线路发生相间故障时,可能会引起越级跳闸,故第二级和第三级重合闸均停用。这种整定结果对镇江城区的供电,将是灾难性的,下级线路故障,有可能引发大面积停电。
4.2 稳定限额改变后的整定
由于存在上述问题,所以向省调申请对上述网络重新进行稳定计算。省调经过计算同意将电源侧的稳定切除故障时间限额调整为:相间故障为:0.6 s;接地故障为:1.1 s,整定结果见图3。按上述整定策略进行整定,其中第一级、第二级Ⅰ段保护的保护范围不伸出本线路,第三级Ⅰ段保护的保护范围为本线路全线;由于馈供的三级线路均比较短,要保证全线故障时有大于1.5的灵敏度,则保全线灵敏度段的定值必然要伸出下一级线路,并伸入第三级线路;虽然第一级、第二级保护的距离Ⅱ段保护伸出本线路和下一级线路,但时间定值能够相互配合;同时,各级零序电流段Ⅱ保护整定值也能够相互配合,因此,各级重合闸均可启用,同时下级线路发生故障时,引起越级跳闸的可能性大大降低。
4.3 存在问题
由于省调下达的电源开关的后备段保护限额中,距离Ⅲ段保护、接地距离Ⅲ段和零序电流Ⅳ段保护时间定值仅为2.9 s,零序电流Ⅲ段保护时间定值仅为1.1 s,使得各级距离Ⅲ段保护、接地距离Ⅲ段和零序电流Ⅳ段保护时间定值之间不能配合,同时,也与主变220 k V侧的复合电压闭锁电流保护及零序电流保护后备段保护时间定值之间不能配合;同样,也使得各级保全线灵敏度的零序电流Ⅲ段保护时间定值之间不能配合,第一级、第二级零序电流Ⅲ段保护与主变220 k V侧或110 k V侧的零序电流保护快速段保护之间尚能配合,第三级零序电流Ⅲ段保护与主变220 k V侧的零序电流保护快速段保护之间不能配合(时间定值一样)。
5 建议
上述220 k V线路多级串供是由于220 k V电网采取分层分区供电在解环点解环时形成的,虽然采取了措施使得上述距离保护、接地距离保护和零序电流保护的第Ⅰ段保护、第Ⅱ段保护能够整定成相互配合,但后备段保护由于保护限额的限制不能整定成相互配合,因此,提出下列建议:
a)应通过规划,改善220 k V供电网络,使得220 k V线路多级串供的级数减少或没有多级串供的220 k V线路[2]。
b)应在改善220 k V供电网络或线路改造时,在馈供线路上装设能够全线速动的光纤分相电流差动保护,可以改善多级串供的220 k V线路保护之间快速保护段之间的配合性能[6~8]。
c)新建的220 k V馈供线路也应装设能够全线速动的光纤分相电流差动保护。
d)上述多级串供的220 k V线路正常运行时,应尽量采用两级串供的220 k V线路运行。
e)220 k V变电所主变高压侧应装设和整定快速动作的相间故障和接地故障的后备保护,改善与上级220 k V线路保护的配合性能[9,10]。
摘要：介绍了江苏220kV电网分区运行情况和镇江电网分区运行的现状,分析了镇江220kV电网分为东、西两片运行后,形成了镇江城区单电源220kV多级供电线路的供电网络,针对这一网络提出了单电源三级220kV供电线路继电保护整定计算策略,并通过对一个实际网络的整定计算,指出了上下级保护之间存在不配合情况;可以采取提高电源开关的稳定限额的办法,来改善上下级保护之间第Ⅰ段和第Ⅱ段的配合情况;但由于电源开关保护限额的限制,仍存在上下级后备段保护之间不配合情况。建议应通过规划,改善220kV供电网络,来减少单电源多级串供220kV线路的级数或没有多级串供的220kV供电线路,并在单电源供电线路上装设能够全线速动的光纤分相电流差动保护,来改善单电源多级串供的220kV线路保护之间快速保护段之间的配合性能。
关键词：220kV线路,继电保护,单电源供电方式,整定计算,配合策略
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多级供电网络 篇3
在GPS车辆监控、调度、导航等系统应用中, 地图匹配是其核心功能之一。基于地图匹配, 可实现车辆位置与道路的关联, 从而能够提供精准的位置信息服务。地图匹配技术可在车载导航系统和GPS浮动车数据处理系统中应用。车载导航系统虽然只处理单一车辆的定位信息, 但其硬件配置低, 且信息时间间隔短[1], 浮动车GPS数据处理系统虽然可以有较好的硬件配置, 但需要同时处理大规模车辆的数据[2]。分析可见, 无论对于单车信息处理还是对于多车处理, 实时性和准确性都是衡量地图匹配算法质量的重要指标。
一个完整的地图匹配算法包括3个主要的处理过程, 即匹配道路初筛、匹配道路选取和定位点求取。其中匹配道路初筛即为基于车辆的GPS定位信息, 在给定的定位误差范围内, 搜索路网中落在误差范围内的所有道路。匹配道路初筛方法已有多种解决策略, 如直接计算法、移动窗口技术[3]和交错式移动窗口技术[4]等。直接计算法是直接计算定位点到每条路段的距离以确定是否该路段为待匹配路段, 由于其计算量大, 一般并不采用。所谓的“移动窗口技术”, 其基本原理是:首先对矢量化后的地图以一定的间距 (一般为100 m×100 m) 划分网格, 然后根据几何原理确定每一网格内的路段数量, 并保存在数据库中以备查询。该部分工作为离线完成, 固定存储在数据库里, 实时计算时只需从数据库中提取包括定位点所在网格及与之相邻的8个网格中的路段即可, 最终的误差范围圈定在300 m×300 m范围。交错式移动窗口技术在对路网按400 m×400 m交错划分并存储的基础上, 采用了两级重叠网络划分的交错式移动窗口技术, 将误差范围缩小在400 m×400 m大小范围, 有效减小了网格过密引起的数据存储量问题, 实现了筛选速度的有效提高, 但在最终的误差范围范围圈定中, 增加了冗余区域面积。
由于SA限制的取消、GPS定位技术的进步和高精度电子地图的应用, 当前地图匹配算法中误差半径<50 m, 为简化计算, 取误差半径为50 m, 则目标区域的范围为100 m×100 m。直接计算方法虽然计算准确, 但计算量过大;移动窗口技术按100 m×100 m划分路网并存储路段数据, 但最终的误差范围圈定在300 m×300 m范围;交错式移动窗口可对路网按200 m×200 m划分并存储, 并能将误差范围缩小在200 m×200 m, 但由于其需要交错划分与存储, 实际的划分存储格段数约是按200 m×200 m划分格段数的2倍。
如上各种方法形式多样, 效果各异。匹配道路筛选过程中所采用的匹配道路初筛方法的时效性和准确性对后续匹配工作尤为重要, 因此, 针对以上方法的不足, 以及当前误差范围缩小的应用需求, 笔者提出了一种新的筛选方法, 在节省存储、计算量的同时, 也最大限度地减少了冗余路段数量, 达到实时地图匹配过程中的速度与准确性的统一。
1 匹配道路初筛方法设计
1.1 网络粗分
为优化搜索, 首先, 对路网网络进行粗分。基于定位精度确定误差半径R以及实际图幅尺寸, 对整个地图区域进行以格段边长为L=K×R的网络粗分。式中:K为≥2的整数。将地图均匀地等分为M×N个格段。式中:M, N为≥1的整数。每一网格为边长相等的正方形。将全部原始路网中的路段根据已完成的格段划分, 划至对应格段, 并将格段编号与对应的道路编号信息存储。
通过对待定位点定位数据的简单比较, 即能确定待定位点所在的粗分后的格段。基于待定位点坐标以及定位误差, 结合当前的格段粗略划分, 可以将待定位点所在误差范围圈定在3L×3L的区域内。
1.2 二级划分
经网格粗分后的待选区域为3L×3L的区域, 而目标区域是以P为中心、2R为边长的黑色虚线边框所圈定的正方形区域。通过简单比较可见, 冗余面积较大。为进一步去处冗余, 进行二级划分。
对第一级划分后的格段 (X, Y) 以R为边长, 将其沿二维方向均匀划分为大小形状相同的K个格段, 即进行K×K的第二级格段均等划分。
通过确定待定位点所在的二级格段号, 即能判断待定位点与所在一级格段边界的距离。若与相邻两边界的距离均小于R, 则两边界交叉顶点相邻的四个一级格段所在区域将为待选区域。若只与某边界距离小于R, 则该边界两侧的2个一级格段所在区域即为待选区域。若与各边界距离均大于R, 则待选区域只包括该点所在一级格段。通过该环节的分析, 从而将待选区域进一步精确锁定在不大于2L×2L的区域内。
1.3 交错分析
与目标区域相对比, 待选区域仍然有较大面积的冗余区域。基于相关信息的存储可获取各待选区域各一级格段中包含的所有路段。对待选区域中的每一路段进行筛选, 判断路段是否与目标区域相交。若不相交, 则剔除。从而可以获得精确的目标区域内的待匹配路段信息。
2 道路初筛方案流程分析
2.1 路网划分
路网划分是结合匹配道路初筛方法的应用需求, 将路网中路段信息按层基于网格划分, 合理编号, 为路段信息的快速有效检索服务。
2.1.1 网络粗分
基于路网的实际尺寸, 取网格边长为L×L, 对路网网络进行网络粗分, 根据实际的图幅尺寸均等地分为M×N个网格, 并按照编码规则为粗分后的网格坐标进行编号, 编号规则如图1所示。
网络粗分中首先要确定R值和L值。R值取决于GPS定位设备的定位精度以及地图的精度。为简化计算, R和格段边长通常取整数。L取值过小会造成格段过多, 各格段的路段重复存储加剧, 造成存储数据的增多与方法效率的降低, 而取值过大, 会使各格段中包含路段数量太多, 失去基于格段划分从而减小运算量的意义。因此, 本方法推荐L取值范围为[100, 800]。
设网络经粗略划分后点P所在的网格粗分坐标为 (X, Y) 。其中:1≦X≦M;1≦Y≦N。P所在网格的周边网格则如图1所示, 基于第一级网络粗分, 将定位点P所在待选区域锁定在图1所示的9个一级格段所在区域。
2.1.2 基于固定窗口框选法的网格内路段信息提取
由于道路初筛方案实施的前提条件是准确提取出每一L×L格段内的路段信息, 而由于路网信息和网络划分相对固定, 因此, 可以提前对路网中各个路段进行分析, 获取线段与经网络划分后的网格的逻辑关系并存储, 以供实时提取。
在此, 采用固定窗口框选法进行路段信息提取, 方法的步骤如下:
如图2所示, 正方形区域CDEF为网络划分后的某一格段, 其中C、D、E、F为正方形区域的四个顶点。而线段AB为某一路段。为判断AB是否在区域CDEF内或与区域相交, 计算步骤如下:
1) 判断AB为对角线的矩形与CDEF是否有交集, 若无交集, 则AB确定与区域CDEF不相交, 退出本判断, 进行下一路段判断。若有交集, 转入步骤2。
2) 判断AB的顶点是否在正方形区域内。若有任意点在目标区域内, 则该路段被划入该区域内, 退出本判断, 进行下一路段判断。若无, 转入步骤3。
3) 分别判断AB与正方形的各边是否相交, 若有任意相交点, 则该路段被划入该区域内。结束本判断后, 转入步骤1, 继续进行下一路段的判断。
2.1.3 二级网络划分及格段定位
图1所示为依照该划分法对某城市进行各级格段划分的部分格段图示。在该例中将L设为200 m, 误差半径R设为50 m。
通过数据之间的简单比较, 我们就能确定各二级格段所圈定的区域与虚线圈定区域的交集。图示P点落在编号为3的二级格段内。待选区域确定包括格段 (X, Y) 。而基于P点在3格段且误差半径为R, 由图1可以看出, 除格段 (X, Y+1) 外, 再无别的相邻一级格段落在P点的误差半径范围内。结合二级划分后的结果分析, 待选区域进一步缩小为格段 (X, Y) 和格段 (X, Y+1) 这两个L×L大小的区域。
2.2 交错分析
如图1所示, 以点P为中心的正方形虚线区域为目标定位区域, 而经各级划分后的待选区域如图。采用图3所示固定窗口框选法, 对待选区域中各一级格段中的各路段进行筛选, 以判断路段是否与目标区域相交, 从而获得目标区域内的待匹配路段信息。
3 计算结果与比较
为验证方法的有效性, 基于济南市的部分GPS浮动车定位信息和地图信息, 选取误差半径R为50 m、L为200 m, 进行了方法的试验与对比分析。对比方法选取了“移动窗口技术”、“交错式移动窗口技术”、“移动窗口改进方法”和传统的基于全路网搜索筛选方法, 与本文提出的方法进行效果对比。
其中“移动窗口改进方法”是在“移动窗口技术”基础上对初筛路段又进行了基于固定窗口框选法的筛选。而基于全路网搜索筛选方法是针对各待匹配点坐标, 划定误差范围, 从全路网中搜索此误差范围内所有路段作为待匹配路段筛选结果。
3.1 空间数据划分格段对比分析
依据方法特点, 对济南市地图进行了网格划分。按照50 m的误差半径, 基于移动窗口技术, 依据100 m×100 m的划分标准, 可将路网划分为317×258=81 786个栅格单元。依据交错式移动窗口技术, 基于误差半径, 则其网格划分标准最小为200 m×200 m, 则可将其划分为159×129+160×130=41 311个。而依据本文提出的划分方法, 依据200 m×200 m的划分标准, 可将路网划分为159×129=20 511个栅格单元。基于格段划分数量对比可见, 本文提出的方法格段划分数量最少, 而交错式移动窗口技术划分格段数次之, 移动窗口技术格段数划分最多。
3.2 检索效率
正常情况下, 当定位点坐标变化时, 移动窗口技术总是需要对包含定位点单元格及与其相邻的共9个单元格 (300 m×300 m) 区域进行检索, 依据交错式移动窗口技术, 则需要对2个200 m×200 m的单元格进行检索, 而依据本文提出的方法, 则需要对不大于400 m×400 m的待选区域 (待选区域可能为400 m×400 m的4个单元格、400 m×200 m的2个单元格或200 m×200 m的一个单元格) 进行检索, 故本文提出的方法的平均检索效率要低于移动窗口方法, 不高于交错式移动窗口技术的检索效率。
3.3 筛选效果对比
基于移动窗口技术的筛选结果, 其目标区域最终为300 m×300 m, 依据交错式移动窗口技术, 其目标区域最终为200 m×200 m, 而依据本文提出的方法, 则其目标区域最终为100 m×100 m。筛选范围的缩小, 为后续计算工作的进行提供了更加准确的输入, 有效地减少了后续进程的工作量, 提高了运算效率与匹配效果。
3.4 方法运行效果对比
针对济南市GPS定位信息编号尾数为0238的某出租车2008年11月21日00:00～12:00为间隔的1 000条GPS定位信息, 各种不同匹配道路初筛方法的筛选效果以及针对筛选结果的匹配时间对比如表1所示。
基于表1结果可见, 不同初筛方法的筛选时间、筛选结果的数量以及匹配时间对比明显。基于全路网搜索筛选方法虽然筛选数量较少, 但筛选时间最慢;移动窗口技术在初筛时间和初筛数量、匹配时间上都差于移动窗口改进技术、交错式移动窗口技术和多级网络划分方法;移动窗口改进技术在筛选时间、匹配时间和筛选结果数量上都优于移动窗口技术。对比筛选时间, 效果最好的是交错式移动窗口技术, 其次是多级网络划分方法。而对比筛选路段数量, 多级网络划分方法最好, 移动窗口改进技术次之。针对匹配时间的对比, 多级网络划分方法最好, 交错式移动窗口技术次之, 其余方法匹配时间都较长。对比各项指标, 多级网络划分方法在匹配结果和匹配时间上都占有绝对优势, 满足应用。
4 结 论
理论分析与实验结果均表明, 采用基于多级网络划分策略的地图匹配算法中待配路段快速筛选方法, 能够充分利用空间数据信息, 在合理利用和有效划分空间格段情况下, 使实时路段搜索过程的实现简单、方便、准确。与传统方法相比, 在搜索格段分区合理设置前提下, 能够精确锁定目标区域, 方法的准确性表现出了很大的优越性。同时, 因该方法的实现不涉及到大量复杂的数学计算, 空间数据检索表具有数据量小、结构简单、易维护等优点, 非常适合应用在批量数据的匹配应用中。
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多级供电网络 篇4
本文分析了多级网络资源管理系统的逻辑架构、软件架构和功能架构, 并说明了省、市、区三级网络系统的管理模式。在此基础上, 对网络资源管理系统的数据部署方式、系统部署方式做了说明, 分析了网络资源管理流程和数据管理机制。为了验证关于省市区三级网络资源管理架构在应用中的可行性, 我们选取了山西省有线网络公司作为省级进行了实验, 并与太原有线电视网络有限公司市、县两级公司进行对接, 对本文研究论述的系统架构、数据存储与同步、工作流引擎及权限管理、资源管理标准 (命名和编码) 进行了验证。
1 三级网络资源管理系统架构
1.1 三级划分
根据《中华人民共和国宪法》规定, 中华人民共和国的行政区域划分如下:1) 全国分为省、自治区、直辖市;2) 省、自治区分为自治州、县、自治县、市;3) 县、自治县分为乡、民族乡、镇。直辖市和较大的市分为区、县。自治州分为县、自治县、市。自治区、自治州、自治县都是民族自治地方。
由于条块分割、独立运营等历史原因, 有线电视网络资源也是按照区域进行规划、建设和管理的, 并且符合我国现有行政区域[1]。
结合我国目前各省网络公司的现状, 多级网络资源管理平台划分为省、市、区三级也较为合理, 符合我国行政区域划分, 也符合我国网络公司管理实际需求和发展。每个管理平台只有一个省级中心, 可以有多个市级、区县级网络公司。
对于直辖市 (例如北京) 或者规模比较小的省级网络公司也可以直接建立两级网络管理架构。
1.2 管理架构
多级网络资源管理平台可以按照省、市、区三级进行建设:一个省中心、多个市区公司、多个县区公司。省市区三级网络资源管理平台设计结构如图1所示。
目前技术可行的模式是分布式, 即在省公司和市、区县公司层面部署三级数据库, 各县级数据向所管辖市级同步, 各市级数据省级同步;同时, 各市、区县级网络公司同时存储和备份自己的数据[2]。
各市、区县级公司应用相对独立, 在中心数据库中各市县公司的数据逻辑上彼此独立;各市级网络公司可以访问所辖区县的所有网络公司数据, 省级网络公司可以访问所有市、区县级网络公司的数据。
该模式不仅技术层面可行, 而且在应用层面也更符合目前的实际应用要求, 由于各市、区县级网络公司数据库同步到中心数据库时, 彼此逻辑上独立, 因此各市、区县级网络公司的应用能满足一定的个性化要求, 省级网络公司层面又能实现对全网数据的统一访问, 因此该模式更具推广性[3]。省市区三级网络资源管理系统中数据存储及同步示意图如图2所示。
整个省、市、区县三级网络资源管理平台中的有线电视网络资源数据分为两类:网络资源文件数据和网络资源属性数据, 分别存储在磁盘和数据库中[4]。
2 在山西省网、太原市网及辖内区县网络公司中的系统架构
2.1 山西省、太原市及辖内区县的系统部署
实验区运营架构计划按照三级架构分级模式建设, 分别为省公司级、市公司级和区县分公司级。其中省公司级的功能为省级业务集成外传或接收外省节目集成运营商业务, 市公司级预设功能为光缆干线的建设与维护, 区县分公司级预设功能为电缆网部分的建设与维护。省公司级与市公司级之间由专用长途链路连接, 市公司与区县各分公司间由办公专网相连[5]。系统结构如图3所示。
系统硬件主要由数据库服务器及磁盘阵列、应用服务器、防火墙、交换机等几部分组成。
2.2 数据存储与同步的技术部署
1) 采用分布式数据存储技术, 即在省公司级和市公司级、区县分公司级层面部署三级数据库, 各区县分公司级数据向市公司级同步, 市公司级数据向省公司级同步;同时, 市公司级、各区县分公司级同时存储和备份自己的数据。
2) 市公司级应用相对独立, 市级网络公司可以访问所辖区县的所有区县分公司数据, 省公司级可以访问市、区县级网络公司的数据。
3) 搭建网络资源管理系统平台时, 市、各区县网络公司分别安装网络资源管理系统的C/S客户端, 设置一台独立的数据库服务器, 实现网络规划设计、网络设施设备的查询定位、路由分析、设施设备统计等功能。
4) 各区县公司客户端只能访问自己的数据库服务器。
5) 在省公司级, 设置双机热备的数据库服务器和C/S应用服务器和B/S应用服务器, 以及设置磁盘阵列作为数据库存储。同时, 省公司级可以配置若干个客户端, 通过客户端可以访问C/S模式系统, 可以处理自己业务管辖范围内的网络资源数据。
6) 在省公司级部署B/S应用服务器及系统, 实现市公司级数据库到省公司级中心数据库的同步, 以及面向广电办公网客户端和公网客户端发布全网数据, 其功能主要包括设施设备的查询检索、定位、统计等功能。B/S系统可以通过局域网和公网进行访问。
7) 由于网络资源是涉密数据, 通过公网进行访问必须采取加密措施, 保证通信安全。
8) 整个省公司级、市级、区县级三级网络资源管理平台中的网络资源数据分为两类:网络资源文件数据和网络资源属性数据, 分别存储在磁盘和数据库中。
9) 设计资源文件和属性数据的同步方式, 采用定时或实时方式进行数据同步。除系统自动同步, 还可以人工进行同步, 保证在省公司级和市公司级、区县分公司级层面部署三级数据库, 各区县分公司级数据的一致性。
3 工作流引擎及分组权限管理
3.1 工作流引擎管理
在实验过程中, 首先对省市区三级流程进行了整合优化并进行建模, 实验系统采用了支持程度较高的开源工作流产品Open WFE, 可支持路径鉴别器, 基于XML语言编写规则模板示例并放入规则库, 通过解析规则及预处理, 最后输出到执行器执行工作流。启动网络资源管理系统的工作流引擎, 更加贴近公运营单位的资源分级管理模式, 通过实践结果表明:工作流技术的使用, 大大提高了各层级各部门间的协作程度, 提高工作效率, 使系统在实际应用中发挥更大的作用。方便各级员工对所需资源进行了解、规划, 从而达到最佳资源组合, 取得最佳效益。
3.2 分组权限管理
由于省市区三级系统使用人员众多, 实验区权限按职位进行管理, 用户的权限从不同职位组中继承。分组权限管理如图4所示。
4 资源管理标准简易示例
通过对资源对象在编码规则上的分级设置, 实现查询访问的便捷畅通。我们按照《有线电视网络资源命名和编码》国家标准实行资源对象的分级编码, 实现了按区域、按从属关系定位资源对象的功能, 节省了系统运算资源, 极大地提高了系统运行速度。
通过在实际工作中采用该架构的管理思想及实验模型, 山西省网、太原市网及辖内区县网络公司应用人员认为网络资源分级架构具有高度的分层管理能力、准确度高的数据分级存储特点, 而且分级管理概念逻辑清晰, 分级部署功能齐全、方便操作, 能够充分满足省级较大数量级的资源管理。
5 结束语
全国有线电视网络整合是大势所趋, 基于多级系统的有线网络资源系统化管理及规范化管理的理念是上下一张网的先行军。本文在系统架构构建的先后通过调研、访谈、实验等方式多维度验证了三级网络资源管理的必要性和可行性, 该架构也便于随着业务、用户的增加进行拓展, 可以作为应用示范向国家级、省级网络公司推广。
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多级供电网络 篇5
1 系统物理架构和数据存储架构
目前, 多级有线电视网络资源管理首先根据总体规划、分步实施的系统建设原则, 按照省公司、市级分公司和县级公司三级模式进行构架, 并根据各地实际需求, 逐步增加地市级分公司和省公司节点的建设, 完成整个网络资源管理系统的部署。
1.1 系统物理架构
按照三级架构模式要求, 省、市、县三级系统的物理架构分三级设计, 为了有效阐述三级架构中数据的分级备份、存储、汇总、管理情况, 笔者将三级架构系统做了简化处理, 只设置了3台服务器, 分别作为省、市、县三级服务器, 通过三层交换机进行连接, 其中省级服务器既作为数据库服务器, 又作Web服务器, 具体试验系统架构见图1。
1.2 数据存储架构
根据以上试验物理架构, 要求区县分公司数据库存储和备份区县自身所辖的网络数据, 并向地市分公司实时同步网络资源文件数据, 定时同步网络资源属性数据;地市分公司数据库服务器存储和备份市级本身和所管辖各区县的网络数据, 并向省级数据库服务器实时同步网络资源文件数据, 定时同步网络资源属性数据。省级中心数据库存储省、市、区三级所有数据, 对应数据存储架构见第38页图2。
2 有线电视网络资源管理系统数据同步
2.1 数据同步的基本概念
有线电视网络资源管理系统后台数据为Oracle数据库, 用以存储网络资源空间数据和属性数据。GIS数据库的同步就是各Oracle数据库中空间数据和属性数据表的同步。笔者采用Oracle数据库系统自带的高级复制方案为系统研究基础, 具体包括以下几个概念。
1) 高级复制, 是在组成分布式数据库系统的多个数据库中复制和维护数据库对象的过程。Oracle高级复制允许应用程序更新数据库的任何副本, 并将这些更改自动传递到其他数据库, 同时确保全局事务处理的一致性和数据完整性。
2) 同步复制, 复制数据在任何时间、任何复制节点均保持一致。如果复制环境中的任何一个节点的复制数据发生了更新操作, 这种变化会立刻反映到其他所有的复制节点。这种技术适用于那些对于实时性要求较高的商业应用中。
3) 异步复制, 所有复制节点的数据在一定时间内是不同步的。如果复制环境中的某一个节点的复制数据发生了更新操作, 这种改变将在不同的事务中被传播和应用到其他所有复制节点。
4) 实体化视图复制, 是由一个主体站点提供源复制对象, 一个实体化视图站点拷贝主站点数据。在实体化视图站点为每个复制表或视图建立一个对应的表保存相应的数据, 该表只能通过Oracle复制机制进行增加、删除、修改数据的操作, 可以实现快速刷新、完全刷新和强制刷新, 使用快速刷新时记录主体源数据对象操作日志的表。
这些不同的事务间可以间隔几秒, 几分钟, 几小时, 也可以是几天之后。复制节点之间的数据临时是不同步的, 但传播最终将保证所有复制节点间的数据一致。根据以上概念的定义, 核心服务器为主站点, 各节点服务器为实体化视图站点。
2.2 同步方案
根据物理架构及数据库设计方案, 考虑到同步时占用数据库资源较多, 导致的数据库性能下降影响到用户, 将同步分为G_SYS系统、G_PROPITEM属性、G_PROJECT工程3个主体组。同步时间和同步内容可根据具体需求进行调整。
1) G_SYS系统主体组, 该组包括用户更新系统权限表、数据字典表、设备参数表和系统配置表。该组表中同步频率低, 所以同步时间设置为每周周日同步一次和手动进行同步, 避免执行同步时占用数据库资源。
2) G_PROPITEM属性主体组, 该组包括各个地级市的业务属性信息, 采用节点数据双向同步, 各节点同步自己相应的业务属性数据。同步时间设置为每天23:00开始。
3) G_PROJECT工程主体组, 由于该组数据量少, 且实时性比较高, 所以同步时间设置为5 min一次。
2.3 同步配置步骤
2.3.1 数据库环境
同步节点数据库配置见表1。其中, 设置节点ID为防止各个节点数据同步时产生的主键数据冲突, 导致同步失败;设置全局数据库名为保证分布式系统中各个数据库之间相互链接通信。
2.3.2 同步环境
在建立主服务器和各节点服务器的同步环境之前, 先要确保主服务器和各节点服务器已安装了Oracle数据库, 并且每一个节点服务器都要与主服务器能相互访问。首先在主服务器上建立3个主体组, 并将相应的数据库表加入对应的组中, 再在各节点服务器上建立对应的视图组, 将数据从主服务器上下载到节点服务器, 并设置每个节点服务器和每个刷新组的同步时间, 同时导入同步表外的其他数据库信息, 如空间索引、函数、存储过程及不同步的信息。
2.3.3 同步机制
主服务器和节点服务器的同步, 采用增量数据同步的方式, 即节点服务器只提交从上次同步完成后到目前所修改的内容, 并且属性及关联数据只同步各自节点的数据, 只要主服务器节点数据不进行更改, 一般情况下, 如实际上未发生操作, 只需要节点服务器提交同步的时间。这样的分类在同步时效率就会很高, 并且减少了网络传输的负载。
2.3.4 同步脚本生成与执行
2.3.4. 1 同步脚本生成
以省级节点服务器为例, 连接省级节点, 创建复制管理员并授予相应的权限, 然后注册市级节点服务器, 之后定时清除延迟事务队列并用传播方将延迟事务推入其他主体站点或者实体化视图站点, 最后为实体化视图站点建立复制代理, 创建复制代理用户并授予视图接受方权限。
在以上环节工作过程中, 使用Catv Sys Main Tenance程序生成对应的同步脚本, SYS表及PRO-JECT表设置对应的主体组、刷新组, PROPITEM表设置对应的主体组、刷新组和节点ID, 即可生成相应的同步脚本。
2.3.4. 2 同步脚本执行
1) 数据库初始化设置脚本执行。一是数据库设置全局数据库名脚本;二是数据库定时作业队列数修改;三是修改数据库全局名。
2) 执行市公司脚本。执行市公司脚本《core_master_rep.sql》文件会创建3个主体组并执行对应的G_PROJECT_MASTER.sql, G_PROPITEM_MAS-TER.sql, G_SYS_MASTER.sql文件。
3) 执行分公司脚本。顺序执行JCP_node_rep_rs.sql, G_SYS_MVALL.sql, G_PROJECT_MVALL.sql, G_PROPITEM_MVALL3.sql。
4) 导入数据库。该操作主要是对未设置同步的函数、存储过程及不同步表的配置, 并删除加入复制组中的表。
5) 配置SYS_SETTING表IP地址及数据库服务名。
6) 执行CALL ALLTABLE_SETFIELDDEFAULT (‘GLOBAL_NODEID’, 3) ;3为分公司节点ID。该函数可更新分公司节点数据库表字段GLOB-AL_NODEID默认值。
7) 执行更新空间元数据表脚本和重建空间索引脚本。
3 数据同步时的冲突解决方案
3.1 在同一台节点服务器上所产生的数据冲突
在同一台节点服务器上, 所连接的各个客户端在GIS系统中所进行的数据添加、删除和修改都有可能产生冲突。例如, 两台或多台客户端对同一个设备的网络资源数据进行操作, 就属于典型的数据冲突。在此过程中, 每一台客户端所进行的操作都以事务的方式提交到节点服务器, 按照事务提交的先后次序, 如果出现了以上现象, 系统会自动处理, 如果是新设计的数据就不会存在冲突, 因为归档冲突是由于拆改设计存在多版本数据。由于设计过程中设计到同一个资源设备, 到归档状态时就有可能产生操作冲突。如果采用锁定方式, 由于设计过程跨度较长, 就会对资源数据进行长时间锁定, 此时设计人员在整理拆改资源数据时, 会发现并发性能不好。
3.2 设计多版本归档解决方案
为了避免锁机制存在的各种问题, 可以采用基于多版本并发控制思想的无锁事务机制。这是因为锁机制是一种预防性的, 读会阻塞写, 写也会阻塞读, 当锁定粒度较大, 时间较长时并发性能就不会太好;而MVCC是一种后验性的, 读不阻塞写, 写也不阻塞读, 等到提交时才检验是否有冲突, 由于没有锁, 所以读写不会相互阻塞, 从而大大提升了并发性能。
MVCC的一种简单实现是基于有条件更新的思想, 即只有在资源数据满足更新条件的情况下才将数据更新为新值, 否则, 返回错误报告信息。为了避免条件太大所带来的性能问题, 可以为每条数据项增加一个整型的版本号字段, 由资源数据维护该版本号, 每次数据有更新就增加版本号;设计数据在进行归档条件更新时, 通过版本号来更新取代具体的值。
3.3 不同的节点服务器之间所产生的数据冲突
在不同的节点服务器上是有可能对同一对象进行操作的, 只要具有修改同一数据的权限, 也会存在数据冲突的问题。对于不同节点服务器之间所产生的冲突, 只能在节点服务器分别和核心服务器同步时, 同步较晚的那台节点服务器才会暴露出数据冲突的问题, 对于这种冲突, 系统不能按照先后次序进行自动事务覆盖处理, 需要具体情况具体分析。当出现冲突时系统会提示冲突相关信息, 此时系统管理员应根据冲突信息进行判别和取舍处理。
目前所有网络资源的操作只在节点服务器上进行, 而且设计数据以任务为单位, 只能有一个用户可以打开进行操作;建筑物数据也按区域进行了划分, 每个分公司只能修改所辖区域内的建筑物数据。根据这种方式不会出现数据冲突, 因此要解决不同的节点服务器之间所产生的数据冲突, 就要避免在不同的节点服务器上对同一对象进行修改。
参考文献
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多级供电网络 篇6
2004年始,我国传染病全面实行网络直报 ,初步建立了以传染病疫情、突发公共卫生事件监测等为主体的疾控信息直报系统,形成了从区到国家的四级公共卫生信息网络。随着传染病网络直报的不断发展和关键业务不断增加,对传染病网络直报系统的安全性、可靠性、实时性提出了新的严峻挑战。传统的疫情网络直报系统以明文的方式在广域网上传输,各级疾控机构系统密码较为简单,存在重大安全隐患。
2 VPN 技术介绍
VPN技术是通 过特殊设 计的硬件 或软件利 用IPSEC协议在公共广域网上构建虚拟专用网络 ,使用隧道、加密和密钥管理技术来保证用户数据的安全,提供与专用网络一样的安全保障功能。使得整个企业网络在逻辑上成为一个单独的透明内部网络, 具有安全性、可靠性和可管理性。
目前,VPN主要有几种协议。
PPTP协议。在该协议中, 数据包和控制包是分开的,先将数据包封装到PPP协议中,然后再封装到GRE协议中,用于封装到任何形式的IP数据包,所以PPTP支持大多数的主流协议。
L2TP协议。L2TP是PPP的扩展协议,它可以进行用户身份的认证,在建立隧道时用控制包进行数据的加密,然后进行传输。它的主要缺点是在隧道发生端及终止端进行认证及加密,而隧道一旦建立,源与目的用户的身份不需要再次进行验证,这样数据传输过程中存在安全隐患。
IPSec协议。IPSec是一种开放的框架结构,通过使用加密的服务以确保在网络上进行保密而安全的通讯。它通过端对端的安全性来提供主动的保护,以防止专用网络与Internet的攻击。它既支持Client-to-LAN的连接,也支持LAN-to-LAN的连接,两端点间可以是多隧道,用户可以根据需要选择不同的隧道,是目前应用最为广泛的VPN协议。
SSL协议。SSL是由Netscape公司开发 的一套Internet数据安全协议,位于TCP/IP协议与各种应用层协议直接,为数据通讯提供安全支持。到目前为止,SSL VPN是解决远程用户访问敏感数据最简单、最安全的解决技术, 能为远程用户提供通过Web浏览器或者专用软件访问企业内部资源所需要的安全连接。
3 武汉市多级 VPN 网络的构建
3.1 VPN 网络整体结构
疫情直报信息系统服务器位于中国疾控中心, 省、市、区各自负责管辖区疫情卡片的审核等相关工作。直报网络覆盖范围较广, 武汉市就有14个疾控中心、299个卫生院直报点,共313个网络接入点。各疾控中心和卫生院直报点直接通过Web方式, 凭用户名和密码的方式进行疫情报告和审核, 在公网上传输很容易被篡改、信息泄露等安全隐患。
采用VPN方式可以 很好地实 现疫情信 息在Internet上的加密传输, 该方法可以利用现有的网络资源,实现起来较为简单和便宜。传统的VPN网络组建方式是以市疾控机构为中心, 各接入点通过VRC VPN方式接入,共需建立313条连接,对中心端设备性能要求较高,管理维护量非常大。
因此,对于这种多级结构的局域网互联,建议采用一种称为VPN隧道接力方式进行, 即市级节点向上与省级节点建立IPSec VPN隧道, 向下与区级节点建立IPSec VPN隧道 , 各卫生院直报点通过IPSEC VRC或SSL VPN方式接入所属区级节点,如图1所示。只负责到区的设备和隧道维护,而各个区、卫生院节点的维护和管理则交给该节点所属维护单位。
3.2 多级 IPSEC VPN 隧道的建立
为保持疾控机构原局域网的网络结构,避免局域网间IP地址冲突,由国家统一分配IP地址,并通过VPN设备做NAT转换。如图2所示,疫情直报系统所在的国家疾控中心网段是10.249.1.0/24, 省疾控中心网段是10.68.0.0/19,市疾控中心网段是10.70.0.0/19,区疾控中心网段是10.70.1.0/24。利用各个VPN设备内网接口IP段来建立简单的VPN隧道, 然后通过在已建立的VPN隧道上走虚拟的路由来实现各局域网间的互联。在这种方式下,每个节点都要添加相应的静态路由信息,比如市、区要访问国家疫情信息系统,则要添加1条路由目的是10.249.1.0/24,接口为ipsec0的路由信息。在数据加密的实现方式上,采用的是标准的IPsec VPN建立加密隧道的方式, 加密算法采用国际通用的3DES算法, 不同厂商设备之间不存在兼容新问题。此方法的优点是隧道的添加比较随意,不需要了解整个网络的IP结构, 思路较清晰;新节点的引入对原有VPN网络无影响,只需添加相应的新节点的静态隧道路由即可(比如有个新节点是192.168.1.0/24,区1想要访问到该节点,只需要添加1条目的是192.168.1.0/24, 接口是ipsecO的路由信息)即可。
4 SSL VPN 的应用
各卫生院网络直报点, 均建立自己的局域网,但规模较小,无专人维护网络,需求较为简单。可采用SSL或VRC VPN的方式,不用部署任何网络设备,通过专用VPN客户端软件连 接到所属管 辖范围的 区疾控中 心VPN设备 , 从而访问国家疫情网络直报系统。该方法大大降低了设备投入成本,使用方便,维护量小,数据加密传输也得到了保障。
5 结束语