降温设备变电站综合信息传输中的网关流量管理实现土工模袋在工程

摘　要：为解决变电站综合信息传输中的流量冲突问题，本文设计了基于Linux平台的网关流量经管工程。文中分析了变电站综合信息营业类型，提出依据各类信息的QoS（Quality）要求，对分歧的信息流规范其传输带宽和优先级。工程论述了Linux平台的流量经管机制，并给出变电站综合信息传输中的网关流量经管的具体法式实现。经工程实测讲明，该网关流量经管工程可以有用解决变电站综合信息传输中的流量冲突问题。
　　关头词：变电站综合信息传输Linux网关流量经管

Gateway-basedflowmanagementrealizationforintegrativeinformation
transmissioninsubstation


ChenZheng,TuGuangyu,LuoYi


(HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430074,China)

　　Abstract:Inordertosolvetheproblemofflowscollisioninintegrativeinformationtransmissionofsubstation,thispaperproposesaLinux-basedflowsmanagementsystemingateway.Thetransmittedinformationtypesofsubstationareanalyzed,andtheinformationflowsmanagementsystemregulatesbandwidthandpriorityaccordingtotheQoSrequirementofinformationtransmitting.ThetheoryofLinux-basedflowsmanagementiselaborated,andtherealizationsofgatewaybasedflowsmanagementinintegrativeinformationtransmissionofsubstationareexplainedindetail.Alsotheprogrammingcodeisgiven.Thetestofrealsystemindicatesthattheproposedflowsmanagementsystemcaneffectivelysolvetheflowscollisioninintegrativeinformationtransmissionofsubstation.
　　Keywords:substation;integrativeinformationtransmission;Linux;gateway;flowsmanagement

1引言
　　在变电站信息一体化传输中，传统SCADA信息和各类新兴多媒体营业信息、MIS信息等都基于统一平台上网传输。各类信息流的带宽和QoS要求各不不异，在综合传输中往往存在流量冲突的问题。这对于变电站通讯中某些QoS要求刻薄的数据流而言是不能容忍的，是以必需建立有用的流量经管体系体例实施流量经管。
　　现有变电站综合信息网络传输方案中很少斟酌流量经管的问题，上网信息暴增造成网络流量阻塞亦成为潜在隐患。本文针对若何解决这一问题，提出了基于Linux平台的网关流量经管工程方案，其基来源根基理是：面向变电站综合信息传输网络中分歧类型信息营业的传送带宽和QoS要求，经由过程Linux的TC(TrafficControl，流量控制)来实现对各类营业划定响应带宽，从而避免信息综合传输中的流量冲突问题。在现实的网络架构中，网关是沟通内外网的枢纽，控制着所有网络数据流的传输，是以在网关机上添加流量经管功能可以最为简单有用地到达规范站内综合信息传输的目的。同时采用基于Linux实现的流量经管工程具有以下优势：
　　1)Linux中的TC具有壮大的流量经管功能，其性能可与专业级流量经管工程媲美；
　　2)Linux是完全免费同享的，可以勤俭投资成本；
　　3)基于Linux的网关流量经管工程实现简单，可以利便地嵌进现有变电站综合信息传输网络。

2变电站综合信息营业分析
　　建立变电站信息综合传输流量经管工程，首先要对变电站的营业类型进行分类，肯定分歧类型营业的传送带宽和QoS要求等。今朝变电站中的信息营业类型及其传输要求年夜致分类以下[3]：
　　1)数据营业。主要包括SCADA工程数据和MIS类数据。SCADA数据流量一般较小(300-800Kbps)，可是靠得住性和实时性要求严酷；MIS类数据流的突发流量很年夜(峰值可达4-6Mbps)，但实时和靠得住性要求相对不高。
　　2)视频营业。无人值班变电站及其他视频监视，一般采用MEPG1尺度压缩时每路传输速度为1.5Mbps。这类营业的特点是对网络时延及带宽均有较高要求。
　　3)其他营业：话音、信息检索、电子邮件、Web运用、可视图文、电子商务等。
　　随着变电站中需要上网传输的信息量越来越多，就不成避免地存在流量冲突的问题。而且现今很多网络运用法式，多以爆发式进行数据传输，尤其是UDP类数据由于缺少有用流量控制往往瞬时抢占年夜量带宽。这类数据将对变电站中的某些重要数据流如SCADA数据等的传输发生很年夜的冲击，是以对其接纳有用的流量经管措施势在必行。

3Linux工程的流量经管实现原理
　　Linux经由过程TC实现的带宽经管工程可以实现数据包分类、优先级处置、带宽同享和输进/出流量限制等功能。TC代码位于内核，分歧的功能块既能编译为模块，也能直接编进内核。经由过程用户级法式tc可完成与内核代码或模块的通讯和设置装备摆设。
　　流量经管工程包括两个基本单元：分类器（classfilters）和队列（queues）。分类器依据约定例则将数据流进行分类过滤，并将分类过滤后的数据包提交给队列；队列则收集流量，然后决议是否优先发送、延迟发送或抛弃。Linux提供的流量控制工程实现原理如图1所示。

　　TC中包括的分类器有多种：fwmark（防火墙标识）分类器、u32分类器、route分类器和RSVP分类器（rsvp和rsvp6划分用于IPV6、IPV4）等。fwmark分类器经由过程识别防火墙标识进行分类，支持使用Linuxnetfilter法式选择流量；u32则允许依据任何包头（header）标识选择流量，运用最为普遍。
　　类（class）是分类器凭据属性获得的数据包纠合，包括响应的数据流经管划定规矩。一个完整的类界说表述：来历于IP为192.168.1.8的数据包发送速度不能跨越1Mbps。
　　队列可以看做流量/数据保证理器，控制数据流的转发。主要的队列有：ClassBasedQueue（类基队列，简作CBQ），优先级和CSZ（Clark-Shenker-Zhang）等。其中CBQ是一种超级队列，能够包括其它队列（甚至其它CBQ）。
　　一些队列划定规矩可以绑定到类上，包括FIFO（进步前辈先出）、RED（随机早期探测）、SFQ（随机公允队列）和TokenBucket（令牌桶），默许的队列划定规矩是FIFO。另外CBQ、CSZ和优先级也能用于类及子类。这讲明使用TC，可以轻松地实现很是复杂的流量控制。经管类的队列划定规矩称为类队列划定规矩（classqueuingdisciplines）。类队列划定规矩经管该类的数据和队列，决议延迟、丢失落或重新分类它所经管的包。
　　由于Linux的TC具有壮大的流量经管功能，是以在变电站综合信息传输网中采用Linux实现流量经管成为优选。经由过程给分歧的数据营业类赋予分歧的经管划定规矩，可以有用地解决综合信息的流量冲突问题，保证高QoS品级的数据的传输带宽。

4变电站综合信息传输网的网关流量经管实现
　　典型变电站综合信息监控网络拓朴如图2所示，其中网关机作为站级局域网与SPDNet广域网的桥梁，控制着所有变电站综合信息的上传下发，常存在传输瓶颈问题。因而在网关机上接纳有用的流量控制措施，是解决变电站综合信息传输中流量经管问题的关头。

　　在基于Linux平台的网关机流量控制工程中，由于采用分歧的分类过滤器，可以有多种工程设计方案。本文主要计议两种分歧的分类器设计模式：一种是基于数据源IP分类的流量经管，另外一种是基于营业优先级分类的流量经管。
4.1基于分歧数据源分类的流量经管实现
　　在变电站综合信息监控LAN中，分歧的营业类型往往有响应的服务器或工作站（如图2所示），是以经由过程区分分歧的数据源IP可以实现多种数据营业的流量经管。
　　由图2所示的网络架构，假定网关机到SPDNet的带宽为10Mbps，站内数据营业如表1所示：

　　凭据表1分析，该网络中主要有三类数据营业：SCADA数据、视频流和MIS类数据营业。显而易见，由于总的带宽只有10Mbps，假设不接纳适当的流量经管措施，峰值达4Mbps的MIS数据流必然会对SCADA类和多媒体类数据流发生冲击。是以必需为各类类型的营业划定响应的流量带宽，保证SCADA类数据的传输质量。
　　挪用Linux的TC可以实现前述的流量控制策略，依据数据源IP进行数据包分类，然后设定响应队列划定规矩进行包处置。具体的法式指令（部门）以下所示：

　　#生成根类，设置装备摆设了eth1根（root）队列划定，类型为CBQ；带宽为10M，平均包年夜小为1000字节；eth1（202.114.22.221）是网关机毗连外网的网卡地址，eth0（192.168.1.1）毗连内网

　　#生成SCADA数据类，分配800kbps的带宽，其实不允许跨越阀值

　　#生成MIS及其他数据类，分配3Mbps的带宽，其实不允许跨越阀值
　　在向内核提交建立的类以后，还有需要通知选用何种队列划定规矩内核若何经管类数据：

　　#采用sfq（随机公允队列），消耗CPU资本较少，性能较好
　　选用u32分类器，建立网络数据包和类的映照关系：

matchipsrc192.168.1.12flowid10:300
　　以上法式段对变电站中的上传（出口）营业带宽进行了分配，经由过程限制MIS类的数据传送带宽，保证了SCADA类和视频类数据的传输质量。为了实现更好的流量控制效果，可以添加其他的队列划定规矩如令牌桶等，但往往会花费更多的CPU资本。另外，还可以模仿上述步骤分配下传带宽。
4.2基于营业优先级（TOS）分类的流量经管实现
　　由于经由过程u32分类器可以实现识别肆意标头的数据包分类，是以可以斟酌建立识别TOS字段的包分类模式。IP头中的TOS字段的高端3位用来标识服务类型，假定各类数据营业终端均打上服务类型标识。例如：SCADA类数据服务级别为1，视频类数据服务级别为2，MIS及其他数据服务级别为3等。
　　部门法式指令清单以下：

　　三种类型数据营业对应的服务类型标识划分为：0x20（1）、0x40（2）和0x60（3），则采用u32分类器可以设置以下数据包与类的映照关系：

　　基于营业优先级（即TOS字段）分类的流量经管模式，由于采用了面向营业类型的分类尺度，更能有用地对变电站LAN中的综合信息传输进行流量经管。可是，该模式实现的条件是各数据源端在发送时，对各数据营业打上了营业标识，即设定了TOS字段值。
4.3其他实现模式
　　Linux的TC具有壮大的流量经管功能，还有其他多种实现方式，如基于防火墙标识的fwmark分类器也是经常使用的模式之一。前述两种模式都是基于IP层信息来进行过滤分类的，事实上还可以经由过程对传输层的信息进行分类辨识，如辨识端口号的分类流量经管等。总之，Linux的流量经管工程可以凭据需要设置装备摆设出各类知足需求的复杂经管模式。

5工程运行测试
　　在出口带宽为10Mbps的LAN上对基于分歧数据源分类的流量经管模式进行了测试。实验中LAN内三个终端划分往远端发送三类营业：预期发送速度划分为1.5Mbps（恒值）、5Mbps（恒值）和4Mbps（峰值），对应营业类型为SCADA类数据、视频类数据和MIS类数据。接纳流量经管措施前后现实传输速度如表2所示。

　　经由过程实测数据对比，可以发现采用基于Linux平台网关的流量经管工程可以显著地改善网络中流量冲突的问题，提供给高QoS要求营业以足够的传输带宽，保证了传输质量。

6结语
　　本文针对现今变电站综合信息一体化传输的成长趋向，着重研究解决其中的各类类型信息营业传输的流量冲突问题。在分析Linux中的TC提供的壮大的流量经管功能的根蒂根基上，设计了基于Linux平台网关实现的针对变电站综合信息传输的流量经管工程。该流量经管工程设计思绪简单，实施容易，可以普遍用于变电站综合信息传输领域。

摘要：土工模袋是哄骗一种双层聚合化纤合成材料制成的接连（或零丁）的袋状产物。土工合成材料运用于工程是近二十年成长起来的一门新技术，七十年月末引进我国并研制使用。

关头词：土工模袋运用

　1土工模袋基本情况简介

　　土工模袋是哄骗一种双层聚合化纤合成材料制成的接连（或零丁）的袋状产物。土工合成材料运用于工程是近二十年成长起来的一门新技术，七十年月末引进我国并研制使用。

　　模袋混凝土是经由过程用高压泵把混凝土或水泥砂浆灌进模袋中，混凝土或水泥砂浆的厚度经由过程袋内吊筋袋、吊筋绳（聚合物如尼龙等）的长度来控制，混凝土或水泥砂浆凝结后形成具有一定强度的板状结构或其它状结构，能知足工程的需要。土工模袋作为一种新型的建筑材料，可普遍用于江、河、湖、海的堤坝护坡、护岸、港湾、码甲等防护工程。具有以下优点：

　　（1）土工模袋施工采用一次喷灌成型，施工简洁、速度快；

　　（2）土工模袋能顺应各类复杂地形，出格在深水护岸、护底等不需填筑围堰，可直接水下施工，机械化水平高，所护坡面面积年夜、整体性强、稳定性好，使用寿命长；

　　（3）土工模袋具有一定的透水性，在混凝土或水泥砂浆灌进以后，过剩的水份经由过程织物空地空闲渗出，可以迅速下降水灰比，加速混凝土的凝固速度，增加混凝土的抗压强度。

　　2土工模袋的类型

　　土工模袋凭据其材质及加工工艺的分歧，分为机制模袋和简略单纯模袋两年夜类。其中机制模袋按其有无反滤排水滴和充胀后的外形可分为五种类型。各类类型模袋的厚度范围及主要用途见表1：

　　表1模袋的类型及运用

　　

　　3土工模袋护坡在工程中的运用

　　3.1问题的提出

　　2000年4月13～14日，东深供水流域石马河中上游的深圳及东莞地域连降暴雨，石马河河水骤涨，14日，距东江约200m处的太园抽水站反虹涵涵管处的新开河水位为6.0m，而此时的东江水位仅为1.05m，两者水头差约4.95m。庞大的下泻流量和水头差致使新开河反虹涵下流200m范围河床蒙受严重的冲洗破坏，在反虹涵涵管至交通桥之间的两岸东江年夜堤泛起分歧水平的崩塌。险情威胁到新开河反虹涵、东江年夜堤和两岸交通桥的平安。

　　新开河反虹涵是东深供水的必经之道，一旦失事，东深供水将全线瘫痪，后果不胜设想。2001年3月广东粤港供水有限公司投资兴修新开河河口应急防护工程，对新开河反虹涵上下流河流及两岸进行防护并在河口兴修消力池。由于河流常年有水，两岸局部护坡工程存在水下施工的问题，故我们决议对1.0m高程以下的部门护坡及护脚采用土工模袋混凝土庇护。

　　3.2土工模袋护坡的参数设计

　　凭据工程的性质、防护目的、地形条件、水文地质、水流条件和工程的重要性等综合斟酌选用模袋的类型，本工程选用无反滤排水滴模袋（nf型），其基本参数设计包括：模袋厚度肯定、边坡稳定分析、排渗斟酌及抗滑措施等。下面连系工程现实逐一分析：

　　3.2.1模袋厚度肯定

　　土工模袋的厚度应能抵当在水下漂浮和抵当冬季坡前水体冻胀水平力，由于本工程地处亚热带，四周博罗站多年平均气温21.9℃，故本工程无须斟酌抗冰推所需要的模袋厚度。

　　抗漂浮所需厚度按式（1）估算：

　　

　　式中：c——面板系数，年夜块混凝土护面，c＝1，护面上有滤水滴，c＝15；ｈw、ｌw——海浪高度与长度，m；ｌr——垂直于水边线的护面长度，m；m——坡角a的余切；γc——砂浆或混凝土有用容重，kn/m3；γw——水容重，kn/m3。

　　本工程模袋护坡采用的是无滤水滴、来填材料为混凝土模袋，因工程平安性高，模袋设计厚度为40cm，而按式（1）计较出的δ＜40cm，故本工程选择的模袋厚度知足抗漂浮要求。

　　3.2.2模袋抗滑稳定分析

　　模袋在充灌满混凝土后，由于自重发生下滑力，出格是袋内混凝土未固化时，下滑的可能性最年夜，是以要验算模袋与护坡面之间的磨擦力是否年夜于自重发生的下滑力，并知足一定的抗滑稳定平安系数。其抗滑稳定平安系数可按式（2）计较，在这里未斟酌坡顶（水平段）的磨擦阻力和接纳的抗滑措施。

　　

　　式中：ｌ2、ｌ3——模袋长度，m；α——坡角（°）；ｆcs——模袋与坡面间磨擦系数，应由实验测定，无实验资料时，可采用ｆcs=0.5；ｆs——平安系数，应合适尺度sdj218-84的划定。

　　凭据公式（2）的计较，新开河模袋护坡抗滑稳定平安系数知足要求。

　3.2.3抗滑措施

　　为增加模袋护坡的抗滑稳定，本工程采用水上锚固沟、水下不涣散混凝土压重的方式进行锚固；增加了模袋护坡的抗滑稳定性。

　　3.3模袋设计与加工制造

　　3.3.1模袋材料的技术指标

　　凭据分歧的使用要求，模袋的型号亦有分歧。本工程所用的是江苏某工业用布公司生产的高强机织模袋，其主要技术指标见表2。

　　表2土工模袋的主要技术指标

　　

　　3.3.2模袋的设计与加工制造

　　本工程模袋建造以24m为一个单元，每单元分成6块，每块宽4m，长度则凭据坡等到坡长肯定，

　　每块模袋在10高程平台靠斜坡边设注料口一个，水平间距2.0m，相邻模袋间设50cm宽搭接反滤布。每块模袋的整体尺寸斟酌坡长、纵横向收缩率和鸿沟处置要求。

　　3.4充填材料配比

　　模袋护坡混凝土要求有优秀的和易性和流动性，易于泵送。本工程采用的混凝土配合比为：水泥244kg、粉煤灰122kg、砂716kg、石1093kg，塌落度以23cm控制。模袋混凝土设计抗压强度为31.5mpa，现实抗压强度为32.3mpa。

　　4模袋护坡的施工

　　4.1修坡平仓

　　用1m3反铲挖掘机在10高程平台按设计边坡1∶2.5进行水下开挖，边开挖边丈量高程，开挖完成后，潜水员在水下进行平仓，高挖低填，直到仓面合适设计要求为止。

　　4.2模袋展放

　　模袋在工场加工成形后运输至施工现场，在岸边用缝纫机缝好，由上而下展放，模袋平展在坡面上，同时展顺搭接反滤布，3寸钢管穿在模袋上端，葫芦拉住钢管栓在地锚上，整个模袋展放顺序自上而下进行。

　　4.3.混凝土浇筑

　　模袋混凝土采用泵灌法施工。浇筑进程中，混凝土泵管与模袋注料口用铁丝扎巩固，每灌口的混凝土充填接连进行，并配以人工踩压平顺，水下由潜水员操作，斜坡段混凝土充填密实丰满后，松开葫芦，掏出钢管，继续浇筑1.0m平台及锚固沟混凝土。水上部门充填好的模袋混凝土实时用高庄水枪清洗概况，并按规范洒水养护。

　　5结论及建议

　　（1）本工程模袋护坡总长约95m，总面积900㎡，平均厚度跨越设计40cm，实测混凝土抗压强度32.3mpa。模袋概况平直美观，整体性好，知足了本工程水下护坡的要求；

　　（2）采用模袋混凝土护坡取代传统的块石及混凝土护坡，施工简洁快捷，且能进行水下施工，，解决了块石及混凝土难以进行水下护坡施工的难题；

　　（3）模袋护坡作为一种新型的防护工具，种类多、造价低，能知足分歧工程的需要，可以普遍推行使用；

　　（4）对于充填材料，应凭据分歧型号的模袋，在知足混凝土设计强度的条件下，应凭据模袋的型号选用骨料，并经由过程现场实验找出知足模袋混凝土充填所要求的流动性及和易性的配合比。

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