技术摘要：
本发明公开了一种自动融合多专业业务功能的融合系统及融合方法，包括业务程序和配置融合模块、应用软件加载模块、任务调度模块和数据交互模块等，利用这些模块实现各业务独立开发调试程序，实际应用时可按需自动实现电力二次业务模块的融合并自动运行融合后的程序，使  全部
背景技术：
近期，国家电网公司在总结前一阶段智能变电站试点和建设的成果基础上，提出 构建以“集成化智能设备 一体化业务系统”应用为特征的新一代智能变电站，相对于上一 代智能变电站，新的总体技术方案以“占地少、造价省、可靠性高”为目标，通过整合系统功 能，优化结构布局，有效提升变电站的智能化水平。 目前，智能变电站存在信息共享不完全、继电保护系统分散式、自动化系统信息采 集重复、系统集成不充分等问题。以站内二次系统为例，二次设备按面向间隔配置，每个间 隔部署保护、测控、PMU、计量、录波等装置，各装置功能虽然相互独立，维护方便。但二次装 置硬件配置重复，全站接线复杂，信息共享不充分，缺乏全站系统层的协调和功能优化，整 体投资成本较大。随着计算机技术发展及芯片集成化处理能力不断提高，将现有成熟应用 的功能、设备进行集成和整合，符合技术和产业发展需求。 二次设备集成的思路可从两个方面开展：面向单间隔进行不同类的多功能集成和 面向多间隔进行同类功能集成。前者有合智一体装置、保护测控一体装置、多功能测控装置 等，集成本间隔内的测控、PMU、录波、非关口计量等多业务功能，解决现有装置功能分散、集 成度不高的问题，简化设备和屏柜数量，简化二次接线，降低成本。后者有站域保护装置、集 群测控装置等，站域保护配合就地保护、广域保护，构建层次化的保护系统，解决智能站保 护分散式问题，向下完成就地级保护的冗余后备、优化后备及安全自动控制配置，向上为广 域保护功能提供全站信息支撑。 在二次设备中要支撑不同业务的集成，必须要消除不同专业之间功能整合的壁 垒，降低软件开发与功能集成的成本，提高应用开发和集成效率，并且设备功能可以随着业 务需求的变化而灵活调整。目前二次设备一般采用嵌入式系统设计，应用程序开发一般采 用“上位机集成编译 目标机调试”的开发模式。而在同一设备上开发集成多个业务的应用 程序必然面对如下问题：每个业务对应一个应用程序和配置，多个应用程序和配置必须整 合为一个最终的目标程序和配置；单个应用程序更新需要重新编译整个目标程序；需要修 改平台程序接口来适应对新业务功能扩展；系统缺乏灵活的调度机制，无法适应不同业务 对实时性需求的差异，导致核心业务的准确性受到影响；设备内业务专用数据难以安全隔 离；业务间共享数据难以灵活交换,所以传统的面向电力二次设备的系统程序框架难以支 撑多业务集成的应用开发需求。 随着嵌入式CPU计算能力的不断提升和存储容量的日益增大，将原上位机上执行 的部分开发工作下沉到目标机中执行成为可能。针对上述多业务集成开发面临的问题，可 考虑采用“上位机开发单业务 目标机自动集成多业务”的开发模式。即多业务开发人员在 上位机独立开发和调试完本业务的应用程序后，将所有的业务程序和配置下装到目标机 4 CN 111597022 A 说　明　书 2/9 页 中，由目标机中相关程序自动完成对多业务程序和配置的集成，生成最终目标机的可执行 程序和包含多业务信息的配置文件。 在目标机中由相关程序自动完成多业务程序和配置的集成，取代原由开发人员在 上位机进行多业务的集成，既可以避免业务集成开发阶段，因多业务之间的耦合开发、调 试，导致的集成开发阶段效率低，设备研制整体周期长的问题。同时通过通用的程序框架来 进行多业务的自动集成，既可以保证集成后设备的运行可靠性，同时也便于实现设备业务 的灵活扩展，达到业务即插即用的效果。 授权公告号为“CN205429711U”，名称为“一种站域保护设备”的中国发明专利文 件，通过对二次设备硬件的特定扩展方式，配置多块处理器插件，不同业务功能运行在不同 插件CPU上，在单个二次设备中，集成了线路保护、变压器保护、母线保护等多业务保护控制 功能。同时通过配置公共的站控层插件、过程层插件、人机接口插件实现集成设备和站控 层、过程层通信及人机交互等功能。各业务在上位机完成程序开发、调试后，将本业务程序 和配置分别下装到各业务对应插件上集成调试。不同保护业务的插件相互隔离，业务程序 独立运行，但是集成设备中其他公共功能，例如站控层通信建模、过程层虚端子连线、人机 接口综合展示以及各业务间信息交互等功能仍需要在上位机由指定业务集成方统一进行 程序和配置的集成。 授权公告号为“CN104600841A”，名称为“一种基于三态数据的面向间隔的多功能 测控方法”的中国发明专利文件，通过对不同业务算法的融合，将各业务应用程序的各处理 环节进行细化分解，将共性部分合并后统一处理，达到节省处理器开销。将测控、PMU、录波、 电能质量监测及计量等多种功能集成在一个CPU插件中。此方案没有涉及到“支持业务的软 件平台 实现专业算法的应用”的软件架构，同样没有涉及到支持多业务集成的通用软件程 序框架。 现有技术中存在以下缺点： (1)采用多CPU架构，有利于通过插件方式实现对集成功能的扩展，但每个业务的 配置和程序都单独运行在相互硬件隔离的插件CPU上，不利于业务间数据的高效共享，无法 更好的支撑多业务之间的协调以及基于全站数据的应用功能优化。 (2)每块插件的业务程序都需要对采集数据进行单独的数据计算、数据存储，系统 存在大量的冗余逻辑和数据，不利于系统进一步优化和整合。同时，一个业务对应一块插件 的硬件配置，以及采集数据同时传输到多块插件对内部通信带宽的额外需求，都极大提高 了设备的硬件成本，不利于设备的集约化。 (3)采用单CPU架构，通过对单业务系统的应用程序扩展和不同专业间算法程序的 融合，在原单业务设备中集成多业务处理程序。但各应用功能紧密耦合，界限不清晰，无法 实现各专业数据的安全隔离。 (4)设备的公用程序和专业程序没有解耦，业务程序的接口都通过静态编码在公 用程序中，当设备集成专业业务的数量或者类型发生变化，设备中公用程序也需定制修改， 无法实现业务的灵活扩展。 (5)同样，在上位机进行多业务的人工集成，多个业务间配置和程序开发仍存在相 互干扰问题。某个应用的配置或者程序逻辑修改，需指定指定业务方重新集成后，再发布给 每个业务方更新调试，极大降低研发的效率，不利于产品的快速迭代。 5 CN 111597022 A 说　明　书 3/9 页 (6)多个业务间配置和程序的版本需要人工保持统一，可能存在不一致性的问题， 给集成后设备的可靠性带来隐患。同时，每个业务管理私有配置和程序和指定集成方管理 集成后配置和程序，带来版本交叉管理问题，不利于设备的工程维护。
技术实现要素：
本发明目的：针对新一代智能变电站对二次设备进一步优化整合的应用需求，提 出一种自动融合多专业业务功能的融合系统及融合方法，在不显著增加原设备硬件资源的 情况下，能够解决集成多业务功能的电力二次设备在研发调试阶段的交叉编译、相互干扰 问题。 技术方案：一种自动融合多专业业务功能的融合系统，包括： 业务功能融合模块，用于将所需的所有业务功能模块对应的应用程序进行融合， 生成集成多业务功能的目标机执行程序； 配置融合模块，用于将所需的所有业务功能模块对应的配置文件进行融合，生成 包括所有业务配置信息的综合配置文件； 应用软件加载模块，用于获取集成多业务功能的目标机执行程序，并根据预设的 各业务加载序号，依次将每个业务功能模块对应的应用程序加载到目标机内存中运行； 任务调度模块，用于在初始化阶段，根据各业务的实时性需求，生成按高低优先级 调度的任务队列，及在运行阶段，根据调度策略，调度任务队列中的运行任务； 数据交互模块，用于根据综合配置文件，将多个业务功能对应的输入和输出进行 关联，完成不同业务功能之间的数据交换。 进一步的，还包括元件封装模块，所述元件封装模块，用于对单个业务的业务专用 数据及处理该专用数据的运行任务进行封装； 多个具有不同基本功能的元件封装模块构成相应的业务功能模块。 进一步的，所述调度策略包括同一任务队列内部按照FIFO方式进行调度，不同任 务队列之间按照优先级高低进行调度。 进一步的，每个所述任务队列采用单向链表结构，每个链表中的节点均包括有运 行任务的调用地址和调用参数。 本发明还公开了一种自动融合多专业业务功能的融合方法，包括以下步骤： 步骤1：将部署有应用业务开发环境的目标机提交给应用业务开发人员，进行业务 功能模块的开发调试和对应业务功能模块的配置文件的编排； 步骤2：将应用业务开发环境、开发调试后的业务功能模块和对应业务功能模块的 配置文件下装到目标机存储外设上； 步骤3：生产部门根据工程将需要集成在一个目标机的多个业务功能模块对应的 业务以编排名称和加载序号为关键字编排在融合配置文件中，将该融合配置文件下装到目 标机； 步骤4：目标机根据融合配置文件中的业务编排名称索引到目标机存储外设上的 配置文件，将不同业务功能模块的配置文件融合成一个综合配置文件； 步骤5：目标机通过融合配置文件中的业务编排名称索引到目标机存储外设上的 业务功能模块，将融合配置文件中对应的不同业务模块融合生成一个可执行的目标机执行 6 CN 111597022 A 说　明　书 4/9 页 程序，所述目标机执行程序中包括每个业务功能模块的入口程序地址； 步骤6：目标机根据融合配置脚本中的加载序号，定位目标机执行程序中每个业务 功能模块的入口程序地址，将各业务功能模块的应用程序依次加载至目标机内存中运行； 步骤7：基于业务自身对实时性的需求差异，在入口程序中将每个业务功能模块对 应的运行任务添加至指定优先级的任务队列中； 步骤8：根据调度策略，按照优先级任务队列调度运行任务；所述调度策略包括：同 一任务队列内部按照FIFO方式进行调度，不同任务队列之间按照优先级高低进行调度。 进一步的，在步骤4中，所述的将不同业务功能模块的配置文件融合成一个综合配 置文件，具体包括： 将不同业务功能模块的配置文件中内容相同的部分进行合并，不同的部分按照先 后顺序依次放置，生成一个综合配置文件。 进一步的，在步骤5中，所述的将配置文件中对应的不同业务模块融合生成一个可 执行的目标机执行程序，具体包括： 根据融合配置文件中的业务编排名称，转换得到与其一一对应的应用程序的入口 程序函数名称； 根据入口程序函数名称，查找可执行程序中的全局符号表，得到入口程序函数名 称对应的入口程序地址。 进一步的，所述步骤1中，每个业务功能模块均由多个具有不同基本功能的封装元 件构成，一个封装元件对应一个运行任务，所述封装元件以需要处理的数据为输入，以计算 得到的中间数据为内部变量，以计算得到的输出结果为输出，以计算的逻辑阈值为参数； 在各业务功能模块对应的配置文件中定义有该业务功能模块的各封装元件之间 输入、输出拉线关系； 在所述步骤4中，在整体配置文件中定义有不同业务功能对应的封装元件之间的 输入、输出的链接关系。 有益效果：本发明具有以下优点： (1)在目标机中根据配置脚本自动完成多业务模块程序和配置文件的融合，实现 了不同业务应用程序开发、调试过程的解耦。在设备研发阶段，不同业务可以独立编译、调 试各自的应用程序和业务配置文件，避免交叉编译带来的相互干扰，有利于缩短设备的研 制周期。同时，避免了人工在上位机进行集成时，因业务程序种类多，配置信息内容繁杂等 原因可能导致的集成错误，提高了集成多业务设备的系统可靠性。 (2)通过在线动态加载生成最终设备中可执行程序，避免了运行设备中当前程序 版本与上位机管理版本不一致的问题。同时，每个业务独立管理本业务的程序和配置版本， 代替多业务间交叉管理模式，简化了设备的工程程序版本管理流程，有利于提高设备的生 产管理自动化水平。 (3)基于业务配置脚本，由本发明自动实现对业务应用入口程序的载入和运行任 务的调度执行，实现了业务功能的即插即用，便于设备业务的可灵活扩展。生产部门可根据 工程的需求，仅编辑配置脚本中需集成的业务编排名称和加载序号，快速构建出适应工程 需求的不同类型的多业务设备。 (4)运行设备中某个业务的应用程序需要升级时，只需修改本业务相关应用程序 7 CN 111597022 A 说　明　书 5/9 页 和配置，目标机中其它业务的应用程序保持完全不变，缩小了程序变更的影响范围，降低了 工程程序升级的风险，提高了工程运维的便捷性。 (5)不同业务对任务调度周期和实时性需求不同，按优先级的多级任务调用技术， 既能保证高优先级任务能快速、准时得到执行，保证核心业务逻辑的准确性和可靠性。同时 对实时性要求不高的任务可在低优先级队列调度执行，既可以节省对处理器机时的占用， 又可以使资源相对受限的嵌入式系统能同时集成多种业务功能，有效提高设备的产品竞争 力。 (6)业务功能的元件封装技术，实现了业务数据和业务逻辑的高内聚，达到不同业 务之间专用数据有效隔离效果，提升了设备软件系统的安全可靠性。 (7)多个业务的自动融合，降低了集成多业务设备对硬件资源的扩展需求，有效提 高二次设备的集约化程度。有利于支撑面向单个间隔，同时集成保护、测控、PMU和计量等业 务的多功能测控、多合一装置、保测一体装置和合智一体装置等设备的研制。有利于促进二 次保护、自动化和计量等专业的深度融合，有利于实现新一代智能变电站“占地少、造价省” 的建设目标。 (8)通过数据交互模块，能实现不同业务之间数据的高效共享，有效支撑面向多个 间隔的站域保护、集群测控等设备的研制。促进二次保护和控制系统的进一步优化，提升新 一代智能变电站的智能化水平。 附图说明 图1为本发明的整体系统架构图： 图2为本发明的在线动态加载应用程序示意图； 图3为本发明的程序框架自动载入代码示意图： 图4为本发明的按优先级的多任务队列调用技术示意图： 图5为本发明的不同业务模块的数据隔离和信息交换技术示意图。