网关通信故障切换方法、系统及存储介质与流程

本发明涉及核电机组仪控领域，尤其涉及一种网关通信故障切换方法、系统及存储介质。

背景技术：

1、在核电机组的运行过程中，数据通信扮演着至关重要的角色，尤其是不同厂家集散式控制系统（dcs）之间的数据交换。这些控制系统通常包括主控制设备和从控制设备，其中主控制设备负责总体控制逻辑，并通过网关与从控制设备进行数据通信。从控制设备则根据主控制设备发送的指令执行具体控制操作，并反馈执行状态给主控制设备，形成一个闭环控制系统。

2、然而，当网关发生通信故障时，主控制设备与从控制设备之间的数据传输会立即中断，从而导致从控制设备失去控制指令，进而可能引发设备失控或运行不稳定的风险，特别是在核电机组这类高安全性和稳定性的应用环境中，这种风险是不可接受的。

3、现有技术中，通常是基于开关量来判断网关是否故障，例如，开关量为1时表示网关正常，0时表示网关故障，但在这种方式无法实现主控制设备和从控制设备之间的无扰切换，在网关发生故障时可能导致从控制设备所控制的设备不受控制。因此，如何在网关故障时实现控制设备之间的无扰切换是亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种网关通信故障切换方法、系统及存储介质，以解决现有技术无法在网关故障时实现控制设备之间的无扰切换的技术问题。

2、第一方面，提供了一种网关通信故障切换方法，所述方法包括：

3、接收主控制设备在第一预设时间段内发送的模拟量信号，所述模拟量信号为具有正斜率和/或负斜率的三角函数；

4、在第二预设时间段，计算所述模拟量信号的目标变化率，并确定所述目标变化率是否小于预设阈值；

5、当所述目标变化率小于所述预设阈值时，则确定所述从控制设备与所述主控制设备之间的网关通信故障；

6、在确定所述网关通信故障后，将存储在目标缓冲区内的控制信号赋值给目标设备，使所述目标设备在所述网关通信故障期间保持控制状态，所述目标设备包括所述从控制设备所控制的一个或多个设备；

7、其中，所述第一预设时间段为发送模拟量信号的总时间段，所述第二预设时间段为根据模拟量信号判断网关通信是否故障的时间段，且所述第二预设时间段小于所述第一预设时间段。

8、可选地，所述计算所述模拟量信号的目标变化率，包括：

9、对所述模拟量信号进行导数计算，得到第一变化率；

10、基于所述第一变化率的绝对值，得到所述目标变化率。

11、可选地，所述对所述模拟量信号进行导数计算，得到第一变化率，包括：

12、将所述模拟量信号转化为离散时间序列数据，并对所述离散时间序列数据进行预处理，得到目标离散时间序列数据；

13、根据预设微分公式，对目标离散时间序列数据进行计算，得到所述第一变化率，其中，所述预设微分公式包括以下之一：

14、第一差分公式：；

15、第二差分公式：；

16、第三差分公式：；

17、其中，为第n个离散时间点的第一变化率，为离散时间序列数据中相邻离散时间点之间的时间间隔，为第n个离散时间点的模拟量信号值。

18、可选地，所述基于所述第一变化率的绝对值，得到所述目标变化率，包括：

19、对所述第一预设时间段内的所有所述第一变化率的绝对值进行统计分析，得到分析结果，所述分析结果包括最小值、平均值和/或标准差；

20、基于所述分析结果和预设规则，得到目标变化率。

21、可选地，所述目标设备包括反应堆系统、电力供应设备、监控系统或冷却系统，所述在确定所述网关通信故障后，将存储在目标缓冲区内的控制信号赋值给目标设备，包括：

22、若所述目标设备为所述反应堆系统，则获取所述目标缓冲区内的第一控制信号，并赋值给所述反应堆系统；

23、若所述目标设备为所述电力供应设备，则获取所述目标缓冲区内的第二控制信号，并赋值给所述电力供应设备；

24、若所述目标设备为所述监控系统，则获取所述目标缓冲区内的第三控制信号，并赋值给所述监控系统；

25、若所述目标设备为所述冷却系统，则获取所述目标缓冲区内的第四控制信号，并赋值给所述冷却系统。

26、可选地，所述当所述目标变化率小于预设阈值时，则确定所述从控制设备与所述主控制设备之间的网关通信故障之后，包括：

27、获取所述网关通信故障的故障信息，所述故障信息包括故障类型、故障时间、影响范围、所述从控制设备的id以及所述主控制设备的id；

28、根据所述故障信息，生成预警信息，所述预警信息包括预警等级；

29、基于所述故障信息和所述预警等级，获取对应的目标人员，所述目标人员包括处理所述网关通信故障的维修人员；

30、将所述故障信息通过预设故障通知方式，发送至所述目标人员，以使所述目标人员对所述故障进行处理，所述预设故障通知方式包括电子邮件、短信、电话和/或即时消息。

31、可选地，所述将所述故障信息通过预设故障通知方式，发送至所述目标人员，以使所述目标人员对所述故障进行处理之后，包括：

32、接收所述目标人员针对所述故障信息上传的故障处理记录；

33、基于所述故障处理记录，利用预设的故障分析模板，自动生成故障报告，所述故障报告至少包括故障的具体情况描述、核电机组运行的影响分析以及初步应对措施建议；

34、提取所述故障报告中的关键信息，并基于所述关键信息生成可视化图表，所述可视化图表包括故障发生时间线、故障影响范围图、故障处理流程图以及初步应对措施效果预测图；

35、将所述可视化图表发送至控制中心，以使控制中心的对所述可视化图表进行展示。

36、第二方面，提供了一种网关通信故障切换系统，所述网关通信故障切换系统包括核电机组，所述核电机组包括主控制设备、从控制设备和目标设备，其中，所述主控制设备与所述从控制设备之间通过网关连接，所述从控制设备与所述目标设备之间通过网关连接；

37、所述从控制设备用于接收所述主控制设备在第一预设时间段内发送的模拟量信号，所述模拟量信号为具有正斜率和/或负斜率的三角函数；

38、所述从控制设备还用于在第二预设时间段，计算所述模拟量信号的目标变化率，并确定所述目标变化率是否小于预设阈值；当所述目标变化率小于所述预设阈值时，则确定所述从控制设备与所述主控制设备之间的网关通信故障；在确定所述网关通信故障后，将存储在目标缓冲区内的控制信号赋值给目标设备，使所述目标设备在所述网关通信故障期间保持控制状态，所述目标设备包括所述从控制设备所控制的一个或多个设备；

39、其中，所述第一预设时间段为发送模拟量信号的总时间段，所述第二预设时间段为根据模拟量信号判断网关通信是否故障的时间段，且所述第二预设时间段小于所述第一预设时间段。

40、可选地，所述核电机组包括多个所述从控制设备；

41、当存在至少两个所述从控制设备，判定所述目标变化率小于所述预设阈值时，则确定所述主控制设备故障；

42、在确定所述主控制设备故障后，所有所述从控制设备则将对应的目标缓冲区内的控制信号赋值给对应的目标设备，以使对应的目标设备在所述主控制设备故障期间保持控制状态；

43、在所述主控制设备恢复正常后，重新建立所述主控制设备与多个所述从控制设备的通信。

44、第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面所述的网关通信故障切换方法。

45、本发明实施例提供的一个方案中，通过接收主控制设备按照预设时间段（即，第一预设时间段）不断发送的模拟量信号，并在第二预设时间段内根据接收的模拟量信号，计算得到目标变化率，从而基于目标变化率与预设阈值的大小，能够迅速识别出网关通信是否故障，相比传统开关量判断，所以能够更早、更准确地识别网关通信故障，并在确认故障后，能够利用目标缓冲区内预存的控制信号，无扰切换至自主控制模式，确保所控制的一个或多个目标设备在网关通信故障期间仍能维持稳定的控制状态，避免了因通信中断导致的控制失效，保障了核电机组的连续运行和安全性能，有效解决了现有技术无法在网关故障时实现主控制设备到从控制设备的无扰切换的问题，提升了核电机组的运行可靠性与应急响应能力。