监控与数据采集系统

监控与数据采集系统（精选12篇）

监控与数据采集系统 篇1

1 前 言

随着电力系统及其自动化的发展, 电力系统设备需要采用实时监控以及数据的采集, 从而保证电力系统设备可以安全、可靠地运行[1]。

以下介绍一种电力监控与数据采集系统, 该系统采用USB接口作为通信方式, 同时利用AD9238完成电力监控与数据的采集, 采集后的数据直接送到FPGA中。其中USB接口直接与FPGA相连, 采集后的数据既可以暂存到FPGA中, 也可以直接经过USB接口送到PC机中, 同时对于采集后的数据也可以在FPGA内部做相应的预处理后上报给PC机。因此, 该电力监控与数据采集系统具有更广泛的适用性。

2 电力监控与数据采集系统设计

电力监控与数据采集系统总体设计框图如图1所示, 主要包括了信号调理电路、A/D转换器电路、FPGA及其外围电路、USB接口电路以及电源电路等。

其中信号调理电路主要完成模拟信号的预处理, 即经过信号的调理使输入模拟信号满足A/D转换器输入信号要求, 包括了输入信号电压范围以及单端或是差分输入形式等;A/D转换器电路将调理后的模拟信号变为数字信号, 其中A/D转换器的采样速率和分辨率的选择可针对不同系统需求选择合适的性能指标, 本设计中采用的AD9238采样速率为40MSPS, 分辨率为12bit;FPGA及外围电路主要将采集后的数字信号进行存储或相应的预处理, 由于其具有可编程的特点, 使得该部分的处理功能具有更好的灵活性;为了获得较高的传输率, 本设计利用USB接口电路将采集后的数据上报给PC机;电源模块主要完成电压转换功能。

3 系统各组成电路设计

3.1 信号调理电路

信号调理部分主要针对A/D转换器性能要求而设计, 包括模拟信号输入电压、信号输入形式等。由于本设计中A/D转换器需要差分信号输入, 因此信号调理部分需要采用单端转差分器件, 该器件采用了Mini-Circuits生产的ADT1-1。

3.2 A/D转换器电路

A/D转换器是一款双通道、12bit、20/40/65 MSPS模数转换器, 本设计中采样率选择了40MSPS。该器件采用差分输入形式, 模拟输入范围:1 Vp-p至2 Vp-p。

3.3 FPGA及外围电路

FPGA是现场可编程阵列 (Field Programmable Gate Array ) 的简称。FPGA器件是一种由用户根据所设计的数字电路系统的要求, 在现场由自己配置、定义的高密度专用数字集成电路。它具有小型化、低功耗、可编程、数字化和快速、方便、实用的特点[3]。本系统采用的是Cyclone系列FPGA, 其内部资源较多, 可满足本系统中的存储与预处理之用。

3.4 USB接口电路

本设计中USB接口电路采用了CY7C68013芯片, 该芯片是集成微控制器, 如图2所示。该芯片内部具有增强性8051内核, 其标准与8051兼容[4,5]。同时, 内部集成了1个USB数据收发器、3个8位I/O口、1个智能USB串行接口引擎、16位地址线、4K的BFIFO等。

3.5 电源模块电路

本系统电源采用+5V供电, FPGA以及A/D转换器等器件需要采用+3.3V供电, 因此需要采用电源模块实现+5V—+3.3V的电压转换。本设计中电源模块采用了LT1764—3.3, 该芯片可以提供1A的供电电流, 可以满足系统需求。

4 结束语

电力监控与数据采集系统是现代电力系统自动化体系中必不可少的设备, 它可以对电力系统运行设备进行监视和控制, 以实现数据采集、设备控制、测量以及各类信号报警等各项功能。本文设计的电力监控与数据采集系统采用了USB接口, 提高了数据传输率, 同时FPGA的采用使数据存储与预处理更加方便、灵活, 因此该设计在电力系统中具有较强的适用性。

参考文献

[1]贺良军.煤矿电力系统的数据采集与监控系统[J].科技创新导报.2007.5:8-9.

[2]孙慧贤;张玉华;罗飞路.采用USB和CAN总线的电力监控数据采集系统[J].电力系统及其自动化学报.2009.21 (l) :99-103.

[3]张兴周;李志军;张星宇.电力监控系统中数据采集模块的设计及其应用[J].应用科技.2003.30 (9) :4-7.

[4]沙宪政, 尹勇, 魏巍.基于USB的家庭健康监护系统数据采集的设计[J].电子技术, 2003, (1) :29-31.

[5]周立平, 李吉力, 张文根, 等.PC机通过USB口与工业控制系统的通信实现[J].电力自动化设备, 2005, 25 (9) :

监控与数据采集系统 篇2

分布式光伏发电的 实时监控与信息采集系统

设计方案

北京格林将能源科技有限公司

2014年9月

分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案

目

录

1.总则..................................................................................................................................................4 1.1.1.2.1.3.1.4.1.5.2.总体要求.................................................................................................................................4 监控方法与监控参量分析.....................................................................................................5 信息采集原则.........................................................................................................................6 控制操作方式.........................................................................................................................6 测量参数的选取与处理.........................................................................................................6

通信方式..........................................................................................................................................8 2.1.光纤通讯系统.........................................................................................................................8

双纤自愈环网.................................................................................................................8 光纤以太网.....................................................................................................................9 2.1.1.2.1.2.2.2.2.3.2.4.3.电力载波通信方式.................................................................................................................9 无线通信方式.......................................................................................................................10 混合通信方式.......................................................................................................................10

通信技术规范................................................................................................................................11 3.1.3.2.正常运行信号.......................................................................................................................11 故障信息...............................................................................................................................11

4.5.系统组成........................................................................................................................................12 系统配置和硬件要求....................................................................................................................13 5.1.计算机系统.............................................................13 5.2.测控装置...............................................................15 5.2.1.基本要求...........................................................15 5.2.2.电源要求...........................................................16 5.2.3.交流模拟量.........................................................16 5.2.4.直流模拟量.........................................................16 5.2.5.状态量（包括BCD码）...............................................16 5.2.6.遥控输出...........................................................16 5.3.网络设备...............................................................17 5.4.屏柜...................................................................17

6.监控后台软件功能........................................................................................................................18 6.1.软件总体要求...........................................................18 6.1.1.可靠性要求.........................................................18 6.1.2.开放性要求.........................................................18 6.1.3.可维护性要求.......................................................18 6.1.4.安全性要求.........................................................19 6.2.软件结构...............................................................19 6.2.1.系统软件...........................................................19

分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案

6.2.2.应用层.............................................................20 6.3.光伏发电监控中心系统平台功能............................................20 6.3.1.系统平台...........................................................20 6.3.2.软件开发功能.......................................................31 6.4.监控系统实时监控功能...................................................31 6.4.1.数据采集...........................................................32 6.4.2.数据处理...........................................................32 6.4.3.控制功能...........................................................35 6.4.4.人机界面功能.......................................................36 6.4.5.图形编辑功能.......................................................45 6.4.6.事件及事故报警处理.................................................47 6.4.7.安全子系统.........................................................48 6.4.8.系统的设备管理、监视功能...........................................48 6.4.9.报表功能...........................................................49 6.4.10.系统和数据的备份...................................................50 6.4.11.与其他系统的数据交换及接口功能.....................................50

分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案

1.总则

1.1.总体要求

随着新能源在国内市场的大规模开发和利用，光伏发电技术已经逐步趋于成熟和完善，如何对光伏电站实现高效的实时监控，满足光伏发电入网的需求，提供电网的稳定性和可靠性，是摆在我们每一个人面前急需解决的问题，需要建立一套广泛的信息规范和通信标准，以适应电网监控和自动化的要求。光伏发电的实时监控与信息采集系统应遵循安全可靠、技术先进适度超前、经济合理、符合国情的原则，满足电力系统自动化总体规划要求，且充分考虑光伏发电技术的发展需求。

当不可再生资源面临日趋加剧的枯竭态势时，人类能源利用的目标立刻转移到了可再生资源，在众多的可再生资源中，太阳能由于洁净、环保，能量分布较为广泛而引起了人们利用太阳能的较大兴趣。但在利用太阳能的过程中，人们也尝到了许多难以承负之苦，其中极高的价格成本问题是首当其中。解决价格成本问题的有效途径之一就是提高光伏系统的运行维护水平，延长系统使用寿命。为延长系统寿命，就必须增加监控系统，增加监控参量，提高监控量管理水平。

对于电网而言，随着分布式发电功率的越来越大，分布式发电对电网的影响也逐渐增大，对于分布式光伏发电的指标要求不能仅仅局限于电压、电流、功率因数、孤岛、谐波、闪变、短路能力等传统的规定，还必须将分布式光伏发电装置纳入整体电网的潮流中来考察和管理。

对于分布式光伏发电系统的并网，国际上已经有了很多的标准，我国的标准主要分散在一些国家标准里，现在也正在制订一些专用的标准。大多数传统的标准只对电站的交流参数提出被动要求，也就是说电网还没有对电站进行主动调度和控制，只是对电压和电流的谐波、电压和频率偏差、电压波动和闪变、直流分量和功率因数等参数提出规范要求。

电压偏差：光伏电站接人电网后，公共连接点的电压偏差应满足GB/T 12325—2008《电能质量供电电压偏差》的规定。

电压波动和闪变：光伏电站接入电网后，公共连接点处的电压波动和闪变应满足GB/T 12326—2008《电能质量电压波动和闪变》的规定。

电压不平衡度：光伏电站接入电网后，公共连接点的三相电压不平衡度应不超过GB/T 15543—2008《电能质量三相电压不平衡》规定的限值，公共连接点的负序电压不平衡度应不超过2％，短时不得超过4％；其中由光伏电站引起的负序电压不平衡度应不超过1．3％，短时不超过2．6％。

直流分量：光伏电站并网运行时，向电网馈送的直流电流分量不应超过其交流额定值的O．5％。

分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案

孤岛检测：目前国内尚未出台专门的孤岛检测标准与方法。目前欧美国家对孤岛的检测研究较为广泛和深入，一般要求必须同时具备主动式和被动式两种防护措施，例如主动防孤岛效应保护方式主要有频率偏离、有功功率变动、无功功率变动、电流脉冲注入引起阻抗变动等；被动防孤岛效应保护方式主要有电压相位跳动、3次电压谐波变动、频率变化率等。虽然目前国际国内提出了多种防护孤岛的方法，但是如何有效地模拟出负载匹配的环境进行测试一直没有统一的标准，其中应用较为广泛的标准有IEEE l547、VDE0126-l-l和IEC 62116，但它们的试验条件和要求各有不同，给测试与理解带来了困难，特别是对于大型光伏电站的几个兆瓦乃至数十兆瓦的容量，想进行现场孤岛测试几乎是不可能的，这也是未来相关标准出台和实施的一个难点。

随着光伏电站的规模越来越大(几十乃至上百兆瓦级)，电网对光伏电站提出了更高的要求。不单是被动的电能质量要求，还有主动的对电站进行调度和管理的要求，监控内容主要集中在低电压穿越、无功补偿、有功功率降额、远程控制功率等方面，其主要目的是将分布式电站集成进电网的调度管理系统以及在电网波动或故障时提高对分布式电站的可控性。

对于有功功率调节的要求，其主要目的有两点：一个根据实时的发电，负载需求来对光伏电站进行动态管理，以完成调峰等电网控制功能；二是在电网故障时保证电力系统稳定性。

对于无功功率进行调节的原因在于：很多时候电网中的负载需要吸收无功功率，一般情况下需要通过专门的无功功率补偿装置(SVR)来进行被动调节，现在可以通过并网电站的功率因数控制功能，主动向电网中补偿无功，可以减少对SVR的依赖和投入，并且在电网故障时可以保障电网的稳定性与可靠性。

低电压穿越功能一开始是对大型风力发电系统的要求，现在逐渐成为对光伏电站的要求。在几年以前，当电网(故障或其它特殊情况)电压波动明显时，要求光伏并网电站立即停止工作；但随着光伏电站的规模增大和开始承担一定本地负载的事实，人们发现，如果电网故障而光伏电站立即停止工作，可能会反过来加重故障程度，影响向负载及时供电和推迟电网恢复时间，因此需要对光伏电站的低电压穿越要求，避免在电网电压异常时脱离。

综上所述，未来光伏电站接入电网的核心要求就是光伏电站接受电网调度、实时监控以及参与电网管理，也就是“分散发电，独立接入，综合调度”，这样才能提高电网运行的可靠性和电网调度的灵活性。

1.2.监控方法与监控参量分析

实际中，光伏系统应用的决定性因素是成本和效率，从这两方面切入，光伏监控系统的主要监控参量包括：系统工作环境气象参数，主要有温度、太阳辐射强度、风速及灾害性天气预测等，这些物理量都可以通过相应的传感器形成标准 分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案 的4—20mA或l一5v的电信号；其次是太阳能电池板工作电压和电流，这两个量可利用直流电量采集模块采集，从而达到对这两个量实时跟踪，使系统始终运行于最大输出功率；第三个方面的监控参量是蓄电池工作状态和负载实时负荷量监测，蓄电池工作状态主要是实时剩余电量、工作电压和电流的监控。系统负荷针对交直流负载情况分别采用交直流电量智能模块实现监测。这些数据通过传感器或智能模块进行采集，采用统一应用支撑平台进行数据处理，实现计算机监控系统自动监视和控制。

光伏发电站的断路器、隔离开关、接地刀闸、变压器、电容器、交直流站用电及其辅助设备、保护信号和各种装置状态信号也都归入计算机监控系统的监视范围。对所有的断路器、电动隔离开关、电动接地刀闸、主变有载调压开关等实现远方控制。主站通过通信信道采集并处理继电保护的状态信息、动作报告、故障录波等相关信息。

1.3.信息采集原则

分布式光伏发电实时监控和信息采集系统主要采集光伏变电站内所有的遥信和遥测信息，并进行相应的控制操作。厂站内所有的断路器、隔离开关、接地刀闸、变压器、电容器、交直流站用电及其辅助设备、保护信号和各种装置状态信号都归入计算机监控系统的监视范围。对所有的断路器、电动隔离开关、电动接地刀闸等实现远方控制。

采集并处理继电保护的状态信息、动作报告、故障录波等相关信息。遥测信息的采集应保持与保护装置的相对独立，站内所有的断路器、隔离开关、接地刀闸、变压器、电容器、交直流站用电等一次设备的运行状态均直接由测控单元采集。凡涉及控制一次设备的位置信号应按双态采集。

继电保护信息可通过通信方式采集。电能量信息可从电能计费系统采集。站内智能设备（直流系统、UPS系统、安全稳定控制系统等）的运行状态信息通过通信方式采集。

1.4.控制操作方式

断路器、电动刀闸、变压器分接头的控制操作方式具有手动控制和自动控制两种方式，操作遵守唯一性原则。控制可分为：主站端操作、站控端操作、间隔层操作、就地设备层操作。当执行某一控制操作时，其它操作均处于闭锁状态。

1.5.测量参数的选取与处理

在系统监测中，一般采用3个等级的标准：普通级监测、系统级监测和专业 分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案

技术级监测。

普通级性能监测是测量系统的输出特性的，其主要的测量参数是系统的输入输出，而不是系统的内部工作状况。这种监测系统用来检测系统是否正在运行、供电参数是否合理等。这种监测没有提供更多的辅助功能（如故障诊断），并且不能根据设计说明书确定某一具体组件是否正在运行。

系统级监测除具有普通级别具有的功能外，还进行系统内部测量。系统级监测包括系统内部的直流系统的电压、电流的监测和交流系统的电压、电流的监测；并且可总体上了解系统内部的能量流动。系统级监测可以在宏观上了解组件性能，并提供系统组件的故障诊断，不仅可以对系统设计进行评价，甚至可以对组件的效率进行评价。

专门技术监测级别的测量用于科研上，通过它可以了解系统的运行情况和实时的能量流动。通过采集的数据可监测组件效率，也可确定特定组件的运行特性。可是在高频下采集数据!由于数据聚合得很快，因此无法对系统总体运行参数进行非经常性分析。这个级别的监测应用在对系统参数和组件进行详细地分析上。

对于PV系统的一般性监测，采用普通级监测即可；要想对系统进行全面、正确和客观的评价，系统级监测则可以满足这一要求；如果需要更为详尽的数据，则应达到专门技术监测级别。

采集的参数如下：

一、环境参数

1、辐照度

水平面的太阳总辐照度G，W/㎡； 系统阵列表面的太阳辐照度G，W/㎡。

2、温度

室外温度T，℃； 光伏组件温度T，℃； 蓄电池温度T，℃

二、电流参数

1、直流参数

光伏阵列的输出电压U，V；电流I，A； 蓄电池电压U，V；电流I，A； 逆变器输入电压U，V；电流I，A； 直流负载的输入电压U，V；电流I，A。

2、交流参数

逆变器输出电压U，V；电流I，A。

在采集过程中，测量的次数很多，并且在大多数远程系统中，不可能长时间记录所有的信息。为了减少数据测量的次数，一般要对数据进行处理。

分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案

2.通信方式

分布式光伏发电一般通过配电网接入电力系统，配电自动化系统需要对光伏发电进行监控和管理，以保证电网的安全可靠运行。配电自动化系统与分布式光伏发电系统的通信方式可以有多种类型。主要取决于城市中心、市区、郊区、农电等不同的地理位置，也取决于配电网自动化的规模和预期达到的自动化水平。通信介质也分多种，包括：光纤、专线、载波、无线等方式。光纤通信具有高速、可靠、抗干扰等特点，是城市中心、市区配电网自动化首选的一种通信方式。随着光纤通信技术的不断发展，其性能价格比也比较适中。无线方式通信实施比较方便，布置灵活，但可能会有干扰。载波通信方式比较适合农电及远距离线路，价格也比较便宜。专线通信方式架设成本比较高，通信质量较好，维护成本也很高。

2.1.光纤通讯系统

光纤通信具有较好的抗干扰能力，通信容量大、频带宽、误码率低、传输速率高。对于地下电力电缆配电网，光缆可以很方便地与电力电缆同沟铺设，投资不高，对于架空线也可利用电力部门所特有的设施，把光纤布设于钢绞线上。为保证通信可靠，最好有工作与备用双套光缆系统。

分布式光伏实时监控与信息采集系统可以根据通信距离的长短，光端设备与自动化开关（或其他自动化设备如重合器、环网柜）设备间的距离远近，传输损耗的允许范围，可以选择单模光纤，也可以使用多模光纤。

光端机有多种型式：简单MODEM模式，收发器模式，和智能自愈式收发器。后者比较先进，光缆出故障时，智能化收发器可以自选路由，故障消失后自动恢复，还有多个（4个）数据口，可供其它通信，例如远方读表等使用。2.1.1.双纤自愈环网

利用光端调制解调器，有多种组网方式，一般有点对点、主从结构、星型结构和双纤自环等。其中双光纤自愈环网优点突出，是系统可靠性最高的组往方式，成为最佳选择方案。以下做简单介绍：

该模式主要由具有自检功能，二发二收的光端机和二芯光纤组成。自愈型光端设备主要包括光/电转换的信号收发器及处理自愈功能的切换控制器组成。其模型图如下：

分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案

主用光纤主备切换控制器备用光纤

主用光纤备用光纤

由具有自检功能的光端设备组成的一主一备双纤环网。环路中任一光端机都可以作为主站，其他各点作为子站。假设某一光端机设备或某处光纤断裂其相邻的两个光端机的主备通道自动回环，不会丢失来自主站或子站的数据，保证了主站的各个子站之间通信的畅通，确保通信的高可靠性。2.1.2.光纤以太网

随着网络技术的和光纤通讯技术的不断发展，现在出现了一种新型的光纤以太网通讯结构。利用以太网的冲突检测机制，通讯的时效性大大增强，系统的实时性得到了提高。目前已经有100M和10M两种。另外，它采用分层体系结构，结构清晰。随着技术的不断发展和成熟，这种光纤以太网也将在配网自动化系统中得到一些较为成熟的应用。

2.2.电力载波通信方式

电力线载波通信原理是在发送端将信息调制为高频信号，并通过耦合器耦合至输电线路，利用输电线路作为传输媒介传送到接收端，接收端通过耦合器将载波从强电电流中分离出来,然后解调出信息并传送到计算机或其他终端上,以实现信息传输。

利用电力线载波通信的优点是可以大量减少投资和线路的维护成本，但须提高载波通信的信息传输速率、降低误码率，实现信息传输网络化等。电力载波通信方式主要采用线型网络和星型网络两种。（1）线型网络

这种网络实际是由各站点依次并接成。优点是可以组成一点对点载波通信方式，这种方式主要应用于一条母线多种采集信号的情况。（2）星型网络

这种网络实际是点对点结构的组合，优点是结构简单、维护方便、可靠性高，可以组成一点对!点载波通信网。

载波通信的缺点是速率较慢，一般为2400～4800b/s。但是可适用于配电站数据量较少的情况下。载波通信不是一种性能最优的通信方式，但却是最适合配网自动化系统分支部分的一种通信方式。

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2.3.无线通信方式

由于光伏发电点多、面广，线路接线复杂且变化频繁，给通信系统建设带来很大困难。现有的通信手段如有线通信、无线扩频通信、载波通信等由于地理位置、可靠性以及计费方式等的限制均不能很好满足系统的要求。光纤通信是目前最好的通信手段，但由于其高昂的造价限制了其应用，而且不适应线路经常改造变动的需要。因此，通信问题成了目前制约光伏发电监控与信息采集系统发展的瓶颈。随着新一代移动通信业务的产生和全面投入，无线移动数据通信的应用也越来越广泛。

目前用的比较多的是GPRS/CDMA技术，下面主要按GPRS方式说明.GPRS通信具有高速数据传输和永远在线特点，配合按流量收费的资费方式，使GPRS通信在配电网自动化控制中的应用具有无可比拟的性价比优势。

1、Intemet接入方式

将各光伏发电监测点通过GPRS—MODEM数据接人单元，接人基站，连至GPRS网络，由GGSN(GPRs网关支持节点)网关汇集，经过移动公司内部防火墙、路由器与Internet网互联。而电力公司的配电网自动化管理中心也通过公司本身的路由器与Intemet网互联，使得汇集后的配电网自动化数据，通过GRE隧道，沟通配电网自动化管理中心，实现信息的交互埋

2、专线接入方式

各光伏发电监测信息点通过GSM基站，接入GPRS网络，由GGSN网关汇集后，经过移动互联网的防火墙、路由器，再通过电力公司与移动公司的DDN专线，接至电力公司配电网自动化管理中心。3J 3直接接入方式

各光伏发电监测信息点通过GSM基站，连接进入GPRS网络，由GGSN网关汇集，通过路由器及电力公司与移动公司间的DDN专线接至电力公司的配电网自动化管理中心 4通过数据单元接入方式

配电管理中心前置机(含协议转换器)通过GPRS—MODEM和GPRS网相连，而各配电监测点均通过GPRS—MODEM数据接入单元接至GPRS网络，这样，通过各自的GPRS—MODEM数据接入单元及GPRS网络，各光伏发电监测点均可实现与配电网自动化管理中心的信息交换。

2.4.混合通信方式

为了以较经济的方式全面满足配电网自动化的要求，通常需要根据光伏发电 分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案

各位置的具体情况，在不同层次上采用不同的通信方式，即混合通信方式。混合通信系统的优点在于能够为每条信道提供最合适的通信方式。由于光伏发电系统的发展，站端设备数量非常多，会大大增加通信系统的建设复杂性，从目前成熟的通信方式看，没有一种方式能够单独满足既便宜又合理的要求。一般采用混合通信方式，信息量大的通路采用光纤通信，不方便施工或距离太长的情况下可以采用无线方式，其它情况还可以采用载波通信方式。混合通信方式不但节约投资而且性能先进可靠。

3.通信技术规范

对各种通信方式进行综合讨论，结合配电网自动化系统的通道需求，按技术适度超前的原则确定配电网内分布式光伏电源的通信方式，提出380V和10kV两种并网方式的通信技术指标类别与要求，编制配电网内分布式光伏电源的通信技术指标规范。

大型和中型光伏电站必须具备与电网调度机构之间进行数据通信的能力。并网双方的通信系统应以满足电网安全经济运行对电力通信业务的要求为前提，满 足继电保护、安全自动装置、调度自动化及配电自动化等业务对电力通信的要求。光伏电站与电网调度主站之间通信方式和信息传输一般采用四种传输方式：光纤、专线、载波和无线通信方式。通信规约可采用基于IEC-60870-5-101和 IEC-60870-5-104通信协议。采集的信息包括： 3.1.正常运行信号

在正常运行情况下，光伏电站向电网调度主站提供的信号至少应当包括： 1)光伏电站并网状态、辐照度；

2)光伏电站有功和无功输出、发电量、功率因数； 3)并网点的电压和频率、注入电力系统的电流； 4)变压器分接头档位、主断路器开关状态等。3.2.故障信息

为了分析光伏电站事故和安全自动装置在事故过程中的动作情况，使电网调度中心能全面、准确、实时地了解系统事故过程中继电保护装置的动作行为，在大型光伏电站中应装设专用故障录波装置。故障录波装置应记录故障前10秒到故障后60秒的情况。故障录波装置应该包括必要数量的通道。

光伏电站故障动态过程记录系统大扰动如短路故障、系统振荡、频率崩溃、分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案

电压崩溃等发生后的有关系统电参量的变化过程及继电保护与安全自动装置的动作行为。

光伏电站并网点交流电压、电流信号需要接入光伏电站的故障录波装置。保护动作信号、电能质量监测装置触发输出信号可接入故障录波装置的外部触发节点。

4.系统组成

（1）数据采集  电压传感器

电压传感器用于采集光伏阵列的输出电压、蓄电池电压、逆变器输入电压、直流负载的输入电压。采用电磁调制型隔离原理，有效克服直流漂移。 电流传感器

电流传感器用于采集光伏阵列的输出电流、蓄电池电流、逆变器输入电流、直流负载的输入电流。 智能传感器

智能传感器用于采集逆变器的输出电压、电流、有功功率（电度）、无功功率（电度）、功率因数。 温度传感器和调理板

温度传感器和调理板用于采集室外、光伏组件和蓄电池的温度。 辐照计

辐照计用于测量水平面的太阳总辐照度和光伏阵列表面的辐照度。由现场数据采集就是利用智能模块将现场需要上传的信息进行转换，然后进行传输。

（2）计算机部分

计算机部分是整个监测系统的核心，从传感器采集得到的信息量将全部送至该部分进行数据处理和显示。

软件部分是实现采集数据处理和显示的,提供了强大的图形界面，显示画面生动，一目了然。

（3）补偿措施

在采集室外温度和光伏组件温度时，由于传感线过长而带来附加阻抗，虽然通过调理板补偿了很大一部分，但仍有一些阻抗未能完全补偿掉，因此采用软件补偿的方法来进一步调节

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5.系统配置和硬件要求

5.1.计算机系统

包括主机、操作员及各种工作站、远动通信装置、网络交换机、打印设备、不停电电源（UPS）、GPS对时设备等。

a)主机

1)具有主处理器及服务器的功能，是数据收集、处理、存储及发送的中心，管理和显示有关的运行信息，供运行人员对厂站的运行情况进行监视和控制，间隔层设备工作方式的选择，实现各种工况下的操作闭锁逻辑等。

2)主机采用两机配置原则，两台主机互为热备用工作方式。当一台主机故障时，另一台主机可执行全部功能，实现无扰动切换。在规模较小的厂站监控系统中主机可兼做操作员站。3)主要技术性能：

主频：

≥1.6GHz 内存：

≥1GB 硬盘：

≥140GB

网卡：

(100/1000)Mbps自适应双网卡 显示器：分辨率≥1280×1024 b)各种工作站

1)工作站是自动化系统的主要人机界面，根据现场需求可配置操作员工作站、工程师工作站、保护工作站等。

2)操作员工作站用于图形及报表显示、事件记录及报警状态显示和查询，设备状态和参数的查询，操作指导，操作控制命令的解释和下达等。通过操作员站，运行值班人员能够实现全站设备的运行监视和操作控制。

3)工程师工作站供管理人员进行系统维护用，可完成数据库定义、系统参数配置、报表制作、以及网络维护和系统诊断等工作。4)保护工作站在电网正常运行或故障时，采集、处理保护相关信息，并充分利用这些信息，为继电保护设备的运行和管理服务，为分析、处理电网故障提供技术支持。5)主要技术性能：

主频：

≥1.6GHz 内存：

≥1GB 硬盘：

≥73GB

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网卡：

(100/1000)Mbps自适应双网卡 显示器：分辨率≥1280×1024 c)远动通信装置

1)收集全站测控装置、保护装置等设备的数据，以各远动规约，通过模拟通道、数字通道或网络上传至各级调度中心/集控站，并将调度中心/集控站下发的遥控、遥调命令向厂站间隔层设备转发。2)远动通信装置满足信息直采直送的要求，采用嵌入式系统，无硬盘、风扇等转动部件。装置应配置液晶显示面板，用户可查询显示基本运行情况和远动信息。

3)远动通信装置可采用双机配置，并支持多种工作方式，如主备方式、双主方式等，可根据用户需求配置。主备双机运行时，每台远动通信装置都能独立执行各项功能，当一台通信装置故障时，系统实现双机无缝自动切换，由另一台通信装置执行全部功能。4)性能：

——远动装置在故障、重启及切换的过程中不会引起误操作及数据重发、误发、漏发。

——远动装置具备与调度中心和站内GPS系统对时的功能。——采用模块化结构，便于维护和扩展。

——网络通信接口支持RJ45的(10/100)Mbps网络接口。——串口速率为(300～64000)bps。——可根据工程需要定制远动通信规约。

d)GPS对时系统

为故障录波装置、微机保护装置、测控装置、计算机设备等提供统一时间基准的系统。配置要求：

1)可采用单机或双机配置。双机配置时采用互为热备用工作方式，双机都能独立执行各项功能。当一台装置故障时，提供报警输出的空接点，系统实现双机无缝自动切换，由另一台装置完成标准时间接受和监控系统时间同步功能。

2)提供各种扩展接口输出秒脉冲、分脉冲、IRIG－B码、串口对时报文以及网络对时报文等对时信号，并具有内部守时功能。

3)各小室可配置GPS对时接口扩展装置。

4)各小室之间的时间同步系统采用光纤通道交换信息。5)GPS对时系统采用直流或交流供电。

6)具有液晶或LED显示面板, 可显示年/月/日/时/分/秒和卫星锁定情况, 可通过面板按钮进行参数和程序设置。

e)规约转化装置

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1)具备规约转换功能，具有厂站常用的各种保护、智能设备规约库。2)通信接口支持：RS232、RS422/485、以太网RJ45。

3)智能接口设备通过RS－232、RS－422或RS－485等串口方式实现与智能设备之间的信息交换，经过规约转换和数据处理后,，通过以太网网络接口传送至监控系统。

4)智能接口设备按小室布置，容量及接口需满足本期所有设备的接入，并留有一定的裕度。

f)打印输出

打印机用于打印事件、报警信号、报表等。

g)音响报警装置

用以音响报警，音量可调。

h)网络通讯设备

采用工业级以太网交换机，冗余双网配置，通信速率大于等于100Mbps，直流供电。

5.2.测控装置

5.2.1.基本要求

 采用模块化、标准化的结构，易维护和更换方便；任何一个模块发生故障，不影响其它模块的正常运行。

 在接点抖动（单点防抖时间可设置）和存在外部干扰的情况下不误发信号。

 具备断路器合闸同期检测功能和“捕捉”同期功能，PT二次回路断线时，不会造成非同期合闸。

 间隔层设备的联锁功能不依赖于站控层设备，当站控层设备发生故障而停运时，不会影响间隔层设备的正常联锁功能。

 能实时反映本间隔一次设备的分、合状态，在装置的液晶界面上可显示本间隔的接线图。

 测控装置之间能互相通信，实现状态信息共享。

 测控装置可记录SOE事件和各种操作信息，供用户查询。

 一次设备处于检修状态下，测控装置的所有信息不上送监控后台及各级调度主站。

 具有手动/自动遥信、遥测模拟测试功能。 支持GPS信号对时。

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5.2.2.电源要求

 交流电源电压：单相220V，允许偏差-15% ~ +10%。 交流电源频率：50Hz或60Hz，允许偏差5%。 交流电源波形：正弦波，谐波含量小于5%。

 直流电源电压：110V、125V、220V、250V，允许偏差-20% ~ +15%。 直流电源电压纹波系数小于15%。5.2.3.交流模拟量

交流工频信号采用交流采样方式。 额定交流输入：电流，电压，频率  允许基本误差极限

— I、U不大于0.2%； — P、Q、CosΦ不大于0.5%； — 工频频率不大于0.01Hz。以上各项误差的基准值为额定值。

 功率消耗

工频交流电量每一电流输入回路的功率消耗小于0.75VA，每一电压输入回路的功率消耗小于0.5VA。装置整机正常运行功率小于25W。

5.2.4.直流模拟量

非电气量信号采用直流采样。

 模拟量输入：0V～5V、0V～10V、1V～5V、4mA～20mA、0mA～10mA、0V～220V。

 直流模拟量输入总误差不大于0.2％。

5.2.5.状态量（包括BCD码）

 输入回路采用光电隔离。

 闭合对应二进制码“1”，断开对应二进制码“0”。 事件顺序记录站内分辨率≤2ms。 状态量电压开入值DC110 V或DC220V。

5.2.6.遥控输出

遥控输出额定电压250V AC/DC，接通电流8A。

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5.3.网络设备

 网络设备包括网络的通信介质、通信接口、网络交换机、路由器等。 网络介质可采用超五类以上屏蔽双绞线或光纤。

5.4.屏柜

 柜内所安装的元器件均有型式试验报告和合格证。屏柜包括所有安装在屏上的插件、插箱及单个组件，满足防震要求。插件、插箱有明显的接地标志。所有元器件和布线排列整齐，层次分明，便于运行、调试、维修和拆装。

 柜体下方应设有接地铜排和接地端子，屏间铜排应方便互连。 柜体防护等级IP30级，选用高强度钢组合结构，无风扇散热，保证柜内温度低于45℃。

 所有电流端子的额定值为1000V、10A，压接型端子。电流回路的端子能接入不小于4mm2的电缆芯线。CT、PT的二次回路提供标准的试验端子，便于断开或短接各装置的输入与输出回路。端子排间有足够的绝缘，端子排根据间隔和功能（模拟量、开关量输入、开关量输出、电源、通讯和时间同步等）分段排列（由端子头隔开），并留有10％～15％的备用端子。直流电源的正负极和交流电源的输入端子布置在不相邻的端子上。

 屏柜须有足够的支撑强度，提供说明书，以保证能够正确起吊、运输、存放和安装设备，且提供地脚螺栓孔。

 屏上的所有设备均有铭牌或标签框，便于识别。 屏上的所有设备单元分别配置独立的电源空气开关。 测控装置的工作电源与遥信电源分开。

 PT回路有快速空气开关保护回路；CT回路有短路压板和串接回路。 屏柜或测控单元面板有测控单元远方/就地操作选择开关、经五防闭锁的断路器手动应急分/合按钮、自动同期检测投入/退出选择压板、以及闭锁投入/退出选择压板。

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6.监控后台软件功能

6.1.软件总体要求

6.1.1.可靠性要求

 系统的开发遵循软件工程的方法，经过充分测试，程序运行稳定可靠，系统软件平台选择可靠和安全的版本。

 系统的重要单元或单元的重要部件为冗余配置，保证整个系统功能的可靠性不受单个故障的影响。

 系统能够隔离故障，切除故障不影响其它各节点的正常运行，并保证故障恢复过程快速而平稳。

 系统遵循共同的国际或国内标准，以保证不同产品组合一起能可靠地协调工作。

6.1.2.开放性要求

 系统遵循国际标准，满足开放性要求，选用通用的或者标准化的软硬件产品，包括计算机产品、网络设备、操作系统、网络协议、商用数据库等均遵循国际标准和电力行业标准。

 系统采用开放式体系结构，提供开放式环境，能支持多种硬件平台。支撑平台采用国际标准开发，所有功能模块之间的接口标准统一。支持用户应用软件程序的开发，保证能和其它系统互联和集成一体，或者很方便的实现与其他系统间的接口。

 系统具有良好的可扩展性，可以逐步建设、逐步扩充、逐步升级，以满足电网监控与运行管理不断发展的要求。

6.1.3.可维护性要求

 系统具备图模库一体化技术，方便系统维护人员画图、建模、建库，保证三者数据的同步性和一致性。

 系统具备简便、易用的维护诊断工具，使系统维护人员可以迅速、准确地确定异常和故障发生的位置及发生的原因。

 软件产品有完整详细的使用和维护手册。

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6.1.4.安全性要求

 满足全国电力二次系统安全防护总体框架对厂站自动化系统的安全要求。

 系统具有高度的安全保障特性，能保证数据的安全、信息的安全和具备一定的保密措施，执行重要功能的设备可冗余备份双机运行。

6.2.软件结构

光伏发电实时监控与信息采集系统软件由系统软件和应用软件组成。软件采用模块式结构，以便于修改和维护。

6.2.1.系统软件

系统软件包括操作系统软件和数据库相关软件等。

6.2.1.1.操作系统软件

 符合开放性标准，支持多用户、多任务和多进程。 具有优先级中断处理，提供按优先级调度的机制。 具有虚拟存储管理。

 提供丰富的进程间通信手段，提供良好的网络通信管理功能，支持TCP/IP通讯协议。

 采用UNIX和Windows的主流成熟版本。 具有标准的测试、诊断实用程序。

 操作系统能有效管理各种外部设备，外部设备的故障不会导致系统的崩溃。

 操作系统软件包括系统生成包、编译系统、诊断系统和各种软件维护、开发工具。

 全面的跨平台解决方案，使系统具有更高的可移植性。强大的UNIX平台系统和出色的Windows平台系统有机结合，最大程度的满足了用户对系统灵活性和可伸缩性的要求。

6.2.1.2.数据库及数据库管理系统

数据库一般分实时数据库和历史数据库，其内容包括系统所采集的实时数 分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案

据、厂站主要电气设备的参数、作为历史资料长期保存的数据、经程序处理和修改的数据。

数据库管理系统必须满足以下要求：

 实时性: 能对数据库快速访问，在多个用户同时访问数据库时也能满足实时功能要求。

 灵活性：可提供多种访问数据库的方式。

 可维护性：提供数据库维护工具，以便监视和修改数据库内的各种数据。 一致性：在任一工作站上对数据库中数据的修改，系统可自动修改所有工作站中的相关数据，保证数据的一致性。

 并发操作：历史数据库中的数据可共享，当多个应用程序同时访问数据库时，不会影响数据库中数据的完整性和正确性。

6.2.2.应用层

 应用层主要完成对厂站的各种监控应用，如：实时监视、异常报警、控制操作、统计计算、报表打印、网络拓扑着色、电压无功自动调节等。 所有应用软件均采用模块化结构，具有良好的实时响应速度和可扩充性，具有出错检测能力。当某个应用软件出错时，除有错误信息提示外，不影响其它软件的正常运行。

 所有应用软件在统一的支撑软件平台上，有较好的统一风格的数据库及人机界面，并能够共享公共电力系统模型及数据库。

6.3.光伏发电监控中心系统平台功能 6.3.1.系统平台

6.3.1.1.通用平台功能

通用平台系统要求以Client/Server机制为核心，具有良好的开放性、易扩展性、分布性，能满足系统各种应用,尤其支持超大规模、海量实时数据处理，适合大规模光伏发电实时监控与信息采集系统的要求。

支撑平台包括支持订阅和发布的网络管理系统、面向对象的分布式实时数据库管理系统、多现场的系统管理和任务管理系统、分布式的人机管理系统、通用的事件和告警管理系统、历史数据管理和报表系统等。可以支持企业各种应用不断发展的需要。

具备服务器字典功能

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Client/Server 模式的监控 系统在网络结构上是一种基于链接的非透明的分布式系统。它有两层含义。第一，Client 在和Server 交换数据以前，必须先同它建立数据链路；第二，Client 只有事先知道了Server 的逻辑位置（如机器名、IP 地址等）才能和它建立链路。Client/Server 的这一结构特点，保证了数据传输的高效和安全可靠。

通过为每一台客户机预先设置一张能提供某一功能所对应的服务器逻辑位置的信息表，即服务器字典，这样数据源的物理地址和功能服务器的逻辑位置对客户机来说是透明的。服务器字典可以存放在配置文件中，或数据库表中。

Client/Server 网络模型

平台设计的网络模型中，每一台客户机都有一个网络服务程序，由它负责从服务器字典中获取服务器逻辑位置的信息并建立链路，而客户机的每一个应用只和本地的网络服务程序打交道。每一客户机和服务器之间只有一条数据链路。这是一个两级结构的Client/Server 网络模型。客户机本地网络服务器程序是所有本地客户应用的Server 端，相对于整个系统它又是系统Server 的Client 端。

两级结构的Client/Server 网络模型，不但减少了Server 和Client 之间的网络链路的数量，同时也使网络管理变得容易：

 客户应用不直接和系统Server 打交道，从而实现了应用角度数据的透明访问；

 本地网络服务程序根据需要随时建立或删除和Server 之间的链路，以提高网络效率，降低网络负担；

 双服务器热备份系统中，客户端应用可不关心客户机和服务器之间数据链路的切换，做到切换不仅是无缝的，而且是透明的。

分组﹑分层﹑分布式通用平台设计

C/S 机制目前在调度自动化和配网自动化的实时处理系统中，得到了广泛的应用。但通用平台设计不能采用传统C/S设计模式，应该采用分组、分层的系统设计模式，即采用SuperOpen平台。从设计上，着力克服以上缺点，不仅在应用上分布，还采取分组、分层的设计模式，真正实现全系统的服务、应用的分布式处理。

应用与服务按组分类，每组应用或分类依然采用主备双机热备用的体系，不同应用组分别与不同服务器组对应实现数据交换，这样无论是应用、服务器上的运行负荷，网络的数据流量都较传统的集中控制方式，有相当大的优化与提高，体现了分布式控制的核心。

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6.3.1.2.采用分布式的系统运行管理环境

系统要求采用分布式运行管理系统的设计，遵循开放性系统标准，具有以下几大功能：

 网络配置功能；

 网络冗余、动态控制功能：

系统支持采用分流/冗余的双网机制，以提高系统的可靠性。系统支持双网运行，通过网络配置及分布式管理系统对网络运行状态及流量的实时监控，可保持双网系统并发接收实时数据，在正常状态下，数据传输节点按照预先配置的路径将信息传送到目的节点，当某个网络发生故障时，传输节点将改变传输路径，通过冗余的网络将数据传输到目的节点。

系统预先把数据流分为两种，一种是控制流，一种是数据流。在数据传输之前，网络平台判断该数据流的属性，决定通过那一个网段的端口进行数据的传送，这样在预先的判断中就能够决定数据的流程方向。当该网段出现故障时，系统网络平台将提出警报，并记录，以后再有申请从此网段传送的文件时，系统将强制其从健康的网段传送数据。

 进程管理功能；  运行组态监视功能；  网络通信管理：  软总线访问。

在主站系统中运行的实时节点，按以下方式进行工作：  服务器端与客户端之间建立实时通信的数据链路；  通信链路维护由客户端、服务器端双方共同完成；  按标准协议，实现服务器与各客户端节点之间的数据通信；

 系统提供带有安全性措施的成组广播通信机制和使用TCP/IP 进行通信的点对点通信机制；

 客户端将服务请求的变化，通知服务器；  数据刷新周期由客户端定义；

 服务器端根据客户请求周期性的刷新数据；

 有告警信息发送时，服务器端根据客户端的注册需要主动发送；

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 每个链路可以对多个数据请求流进行服务。 数据追赶功能：

 数据追赶功能是在两台历史数据库服务器全部退出运行极端情况下，实时系统在24小时或者更长的一段时间内依然能保持运行，并在历史库服务器恢复正常后，能恢复停机时间段的历史数据。 通过数据追赶，能大大提高系统稳定运行的可靠性。 软总线访问

 标准网络通信协议的广义软总线接口规范化, 针对逻辑通信对象,透明支持各种内部应用及外部应用。

 系统将所有的访问请求按照数据库能够提供的服务归纳为统一形式的逻辑客户。基于通用的数据管理机制，实时数据库采用问答（POLL）方式、流（STREAM）方式、SQL 方式等三类软总线访问接口供逻辑客户使用。

6.3.1.3.采用分布式数据库管理系统 方便、友好的数据库查询工具

利用系统人机交互访问界面，可方便地生成和查询数据;可单个或成组增加数据记录；可单个或成组删除数据记录；可按照单个或成组数据项复制单个或成组数据记录（复制数据表中多个记录和多个数据项所形成的区域）；可修改数据项。

数据库的一致性维护

在正常运行情况下，对数据库的修改，无论来自应用程序的访问，还是来自任何工作站商用人机交互访问界面修改数据库，系统均自动维护主数据库和备用数据库的一致性。

在单机运行情况下，只要备用机重新恢复运行，通过两台服务器之间日志文件的相互比较，实现备用系统的数据恢复，以实现双服务器的数据一致性。

实时数据库的自动恢复

实时数据库服务器离线后, 再次在线时, 系统首先自动依据关系库使离线服务器实现基础同步(描述参数，状态值等), 再进一步依据主服务器实现精确同步(累计/统计值)。

实时数据库的复制

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实时数据库的启动可以有两种方式，一种是从数据库加载，第二种是实时数据库的复制。这两种方式在系统中均得到采用，在主服务器启动的时候从数据库加载，备服务器启动时从主服务器实时库中进行复制，这样不仅减少的数据库服务器的负担，也使得主备服务器的数据一致。

实时数据库的镜像

镜像实时数据库是非常必要的。系统通过实时数据库的优化复制来实现实时数据库的镜像，适合任意服务器。我们提供正向型的物理隔离设备，将Web服务器隔离在监控系统外。在满足实时监控系统安全性的同时，对外网访问数据进行隔离。MIS等安全等级较低的网络只能通过IE浏览器访问镜像数据，任何病毒和黒客攻击都无法感染实时监控系统，保证了电力调度的安全性和稳定性。

系统管理

系统能量管理系统具有分布式系统管理工具，可实现对整个系统中设备、应用功能及权限等的分布式管理，具有系统运行状态监控、查看调试信息、远程调试、进程管理、网络管理等便利手段。

 服务进程管理与监视

系统能量管理系统具有服务进程管理工具，方便用户定制服务器分工及任务分配，如服务器进程、节点进程等，并可查询进程信息如：ID、运行时间、运行状态等及进程调试信息。系统能对所有进程进行分级分类管理，用户可以定义、增改、启／停、转移实时任务作业，如AVC、网络分析等，并清晰地提供显示和修改各实时任务作业逻辑关系的画面。一个实时任务不能在多台服务器或工作站上同时运行(均衡处理方式除外)，以保证结果的一致性：一台服务器／工作站上可同时分配多个实时任务。

系统设计为多服务器热备方式，支持自动切换和手动切换，便于故障过程中系统的无扰切换。值班机宕机时系统支持热备、温备和冷备等多种备用模式。在正常情况下，用户可以手动切换各节点及应用的备用状态(主<-> 辅，热<->冷)。在异常情况下，系统管理服务会自动进行故障切换，保证系统内任一节点故障不至引起主要功能的丧失及导致系统响应灵敏度低于系统性能要求。对于软件模块非正常退出的情况，如果是主用模块退出，系统会自动将备用模块切为主用模块，并尝试重启异常退出的模块；如果是备用模块退出，则直接尝试重启该模块。如果异常退出的模块不能在指定的时间内(由系统配置参数决定)成功重启，则系统将自动启动冷备用节点上的相应模块。在此过程中，系统会发出相应的事件通知用户进行必要的处理。冗余配置的计算机实现无扰动切换。

在服务运行过程中，光伏发电实时监控与信息采集系统的服务管理功能可以 分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案

监视所有服务进程信息(如：ID、时间、运行状态等)、服务中各个工作线程信息(如：运行情况、锁使用状况、客户连接情况以及系统中各个服务的应答时间)。通过及早识别工作线程的死锁情况和服务应答时间的降级情况，能立即警告系统维护人员以避免潜在的服务故障。

 系统网络及通信管理

光伏发电实时监控与信息采集系统提供计算机网络及通信管理功能。采用新的网络技术，协调整个计算机网络及通讯系统，能够充分利用双网带宽，在容错的同时实现网络的负载平衡功能，提高系统的可靠性。具有分布式系统中各节点、各任务间通讯状态监视功能，能够监视网络是否正常、网络负载率、各节点网络通信状况统计(发包数、收包数、丢包数)等信息。同时，提供一个观察和控制计算机网络系统的用户界面。

每台机器配置两块网卡(对于前置服务器和监控服务器配置四块网卡分为两组进行双网段分流)，各自连接到一台网络交换机上。在正常情况下，系统同时使用两块网卡进行网络通讯，通过负载平衡技术充分利用两块网卡的网络带宽。当出现其中一块网卡失效、网线断开或交换机故障时，系统可以自动地对它隔离，自动将所有的网络通讯通过正常的网络传输。在故障排除后，系统又可以恢复同时使用双网卡进行通讯。

网络管理系统对于网络通信的容错及负载平衡对上层应用是完全透明的，上层通信应用可以简单地将网络当作单网处理，简化上层应用的复杂性，提高系统的可靠性。

此外，系统的支撑平台中，还可根据不同数据的重要性和实时性定义不同的网络传输级别。可以确保重要的实时数据得到优先传送，而报表文件等相对次要的数据则以较低的优先级传送。但即使是低优先级传送的数据，在网络通讯正常的情况下(即使是单网)也须完全满足系统关于网络性能的要求。

具有必要的网络通讯测试程序。

支持远程调用，支持终端服务，支持打印服务，支持网络打印机，支持窗口服务，支持网络文件共享，支持远方用户访问系统，访问用户受到安全控制。

 系统配置管理

系统提供的管理工具使用户可以配置系统各节点承担的任务和运行方式，配置各逻辑服务器所需启动的服务及其启动模式等：各服务模块运行于何处、热／冷备用配置、自启动协调和监视、故障时的切换策略等。

 系统资源监视

分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案

提供系统资源监视功能，用以监视和记录系统中计算、存储和内部通信资源的关键性能参数及使用情况，包括：

 计算机系统的监视：

对于各个计算机监视其处理器(CPU)、内存、磁盘、外设、操作系统和内部通信资源的使用情况。并在磁盘空间过低、CPU利用率过高或服务程序发生内存泄漏等情况下主动警告系统管理员，有助于避免服务器故障停机。

 系统网络设备的监视：

监视网络交换机、网络支持协议、网络适配器及网络互连性及网络服务设施等的状态。并在发现异常错误时发出分类的、预定义严重级别的告警信息。用户工作人员可以用它跟踪系统负载情况、找出瓶颈所在。

 实时运行环境的监视：

监视分布式实时运行环境中各节点连接通道的状态，确定运行环境中各进程的运行状态。视故障进程的重要程度，可能会引起局部重启动、局部切换、乃至整个节点的切换。

 性能监视：

通过性能监视可以了解分布式系统中各计算机的资源状况、负荷、通信流量等，及早发现潜在的瓶颈效应，提高分布式系统的综合性能。

 系统诊断

提供系统所有交付使用硬件部分的在线和离线诊断程序。启动诊断并检测和报告这样一些错误：配置错误、磁盘损坏、内存访问失败、网络访问失败，及外围设备访问出错。当设备加电及运行后，将持续运行错误检测程序。如主备机切换、网络运行状况等在线监视告警存档，并可方便查询或打印输出，或通过电子值班模块发送到维护人员。具有进程自诊断和自恢复功能。

当系统完全投入运行时，将对检测出处于离线状态的设备进行离线设备诊断，应能对冗余结构中的备用单元维持进行离线诊断。该备用单元应能在需要时进行故障切换，投入在线运行。

诊断软件应具有如下功能：

 能在线和离线诊断各主要设备和部件，包括服务器和工作站、交换机和路由器和其它外设等。

 诊断过程可以在操作系统的控制下自动执行，诊断报告可以显示、记录在磁盘上，可以打印输出，并产生故障告警，将报警信息发送到电子值 分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案

班系统。

 在线诊断应不影响系统正常运行。

 支持远方诊断，可以授权通过电话线和调制解调器对系统进行远方维护和故障检查。

 在用户授权和认可下，还可通过远程PPP拨号方式进行远程维护。 系统时间和日历管理

系统能够支持多种GPS时钟，接收GPS的标准时间，在通讯规约支持情况下可对各种通信异常情况如GPS未收到卫星信号等情况进行告警。只有当GPS通信完全正常且收到的时钟符合校验规则时才对全系统进行校时，保证全网时钟的一致性。

系统具有与光伏发电信息采集设备周期性时钟同步的功能，可以以广播方式或点对点通信方式同步。当收到分站的时间与主站的时间大于指定的偏差时报警。

系统时间可以人工设置。

分布式系统中每台工作站和服务器的时间应一致。

系统提供一个时间/日历程序，采用GPS自动同步系统时间。该程序把时间和日期传送到所有服务器和用户工作站，显示年的数据用4位数表示。时间/日历程序应检测系统在一段时间间隔内不起作用的情况。当这种情况发生、或是时间与GPS不同步及被人工调整，所有设定将在这个间隔内运行的程序都应被执行。由于有这段时间间隔造成历史数据库记录丢失应标上“故障”质量标志。

 监视数据的处理

系统提供的光伏发电实时监控与信息采集系统管理，对检测出的各种性能参数能发送给实时数据服务。比如系统各服务CPU负荷率可以在人机界面以图型、表格等方式进行显示。

系统管理对产生的告警信息能通过通用的事项处理机制进行记录和分发。这使得这些告警信息可以像开关变位等生产事项一样进行检索、统计、显示和打印，并可根据错误类别、严重等级按可配置的方式以屏显、音响、语音等方式进行告警，通过电子值班功能将关心的告警信息以电话通知、手机短信、电子邮件等手段及时通知用户。用这种系统统一的事件处理机制消除多头管理带来的复杂性。

系统系统对检测出的各种性能参数放入实时库中，使得这些数据的展示非常方便和灵活。

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系统管理类的告警信息也能通过通用的事项处理机制进行记录和分发，只在配置为需要显示的节点上发布该报警信息，并可按照查询条件检索归档的记录。

6.3.1.4.用户高级语言

系统提供给用户的语言包括：计算语言和控制语言，它们能做到：  定时启动；  周期启动；

 事件触发(含: 状态变化, 来自本分布系统中任何任务的事件等)。

6.3.1.5.计算功能

系统提供面向电力调度应用的计算处理、预定义公式和自定义公式等计算功能。由 P或Q 绝对值积分，由 P或Q 正值积分，由 P或Q 负值积分，由 P或Q 积分，逻辑与运算，逻辑或运算，逻辑非运算，逻辑异或运算，晚峰超计划值积分，早峰超计划值积分，日峰超计划值积分，计算分段功率因数，总加旁代运算, 逻辑运算，备用量总加，运行量总加，检修量总加，投运率计算等。

系统还自定义公式进行各种计算处理。能对数据库中所有数据，所有域作为条件参与运算。系统包含总加计算、限值计算、平衡率计算、累加计算、功率因数、统计计算、代路自动替换等常规计算功能。

派生计算量

对所采集的所有量(遥测、遥信、电度)能进行综合计算，以派生出新的模拟量、状态量、计算量，派生计算量能像采集量一样进行数据库定义、处理、存档和计算等。

公用计算服务功能

对各个应用都是通用的。计算公式可以通过图形工具自由定义，或简单用户编程。计算公式的各个分量数据可以是实时数据，也可以是历史数据，还可以是其它公式的计算结果。

提供方便、友好的界面供用户离线和在线定义、修改计算量、计算公式、计算逻辑，不同类型的操作数可以被用在同一计算表达式中，公式中的操作数的数量不应有限制。

支持下列类型的自动计算：周期启动、数据变化启动、定时启动和人工启动四种。对于周期启动方式，计算周期可由用户方便的分别定义，对不同的对象可设置不同的周期间隔，周期间隔可调。数据变化启动是指当数据源值变化后，所 分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案

有与之相关的计算立即进行。对于定时启动方式，启动时间可由用户方便的分别定义，对不同的对象可设置不同的启动时间，启动时间可调。

根据电网对象的包容层次关系，不需用户定制计算公式，自动生成计算量。如：由单台发电机的发电功率派生全厂的发电功率，进而派生区域发电总加等。

系统支持各种运算，可实现下列各类计算功能，并具有很高的运算速度：  代数运算：包括加、减、乘、除。

 指数、对数运算：包括整数指数、分数指数、自然对数、以10为底的对数。

 三角运算和反三角运算。 最大值、最小值和平均值运算。 绝对值运算。

 布尔运算：与、或、否、异或等。 条件判断运算：if、else等。 求补。

 循环运算：do…while、for等。 自身函数引用。

 比较运算：>、>=、=、<>、<=、<。 统计计算。

常用的计算库

为免去用户输入大批量相同类型的公式，系统应提供常用的标准计算公式供用户选择使用。包括：

 周波及电压合格率计算；

 最大值、最小值、最大值出现时间、最小值出现时间、平均值统计；  负荷率计算；  总加计算；

 有载调压变压器档位计算(包括BCD码或其它方式档位计算)；  负荷超欠值计算；

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 功率因数计算；  功率平衡率计算；  电流有效值计算；

 发电机正／负旋转备用计算。

 系统在进行其它计算和统计时，能自动考虑旁路代结果。

6.3.1.6.图模一体化功能

 专门的图形服务器保持全网图形的统一与唯一性；  提供跨平台，跨应用的统一图形平台；  提供节点透明，位置透明的跨应用显示访问；

 可无级缩放，可变焦，可漫游，可分层分级的图形画面；  支持多显示器，多窗口，多画面，多模式的操作；  无限可选的彩虹颜色；

 可定义的客户化图片（静态/动态），显示形象化；  可在线生成的客户化动画；  数据库任意域全开放上画面；  图元显示属性客户化；  快速简洁的绘图模板；

 可基于图形的数据库参数录入；  多种图象格式的支持（BMP,GIF 等）；  支持动态着色；

 支持图形与网络拓扑维护的一致性与一体化功能。

6.3.1.7.设备参数管理功能

 系统设有专门权限对电网设备参数进行管理。

 电网设备参数可以分类批量录入，可以按设备对象综合录入。 电网设备参数须有严格完善的合理校验功能，严禁非法参数入库。 系统中可随时在图形上调用设备参数，供操作员随时查阅使用，同时亦 分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案

能提供分类汇总表。

 电网设备参数库应能按标准转换为文件导入／导出，并提供与其它系统的标准接口。

6.3.2.软件开发功能

系统能够为用户提供开发应用软件的平台，以方便开发功能，以及其标准的系统API，用户能在原有软件、硬件的基础上开发自己的应用软件，用户应用软件的加入应不影响系统原来的功能：

 提供的数据库规模和数据类型满足用户扩展应用软件的需要。 用户可根据需要生成新的数据库模式和新的数据库。

 提供访问数据库的API接口，用户可用前面提到编程语言编写应用软件，能方便地读写数据库数据而不影响系统原有功能和性能。

 提供用户应用程序与人机对话处理程序的API接口，此接口详细、完整，以便用户应用程序处理的数据和用户数据库的数据，能方便地在任何画面上显示和以任何形式打印，而不影响系统原有的功能和性能。 提供各个功能模块相互间的应用联接、调用的接口(定时启动、事件启动、用户启动)以便用户在需要时加入新开发的功能模块。

 提供改变有关功能模块的运行周期和运行时间的方法，以便用户根据需要，改变有关功能模块的运行周期(如屏幕刷新，响应时间等)和某些功能模块的运行时间。

6.4.监控系统实时监控功能

系统采用面向对象的设计方法, 能够为用户提供以下主要功能：  收集站端采集系统的实时数据，实现基本五遥功能；  接收上级监控系统转发的实时数据；  实时网络拓扑和动态网络着色；  画面显示与操作；

 用直观的图形方式显示实时数据、统计数据、事件和报警；  提供交互式操作和控制设备的手段；  为其他应用软件提供网络模型；

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 为其他应用软件提供应用程序接口；  报表管理与打印；  系统远程维护；  自动化设备状态监视；  丰富的通信规约功能；  数据的存储和追踪；  事故追忆；

 与模拟屏/大屏幕接口；  系统校时。

6.4.1.数据采集

数据采集系统的设计特点：

 采用面向对象技术，分组、分层的设计原则；

 通信规约类库和通信设备类库设计的开放性和可扩展性；  基于事件驱动的程序设计流程；  同组主备系统任务分流机制的实现。

6.4.2.数据处理

6.4.2.1.模拟量数据处理

 具有数据的合理性检查，对数据进行合理性检验，删除不合理的实时数据；

 滤波处理：对于通道瞬间干扰或设备故障造成的数据突变能可靠滤除；  允许人工封锁，并在图表上有相应标志；

 允许人工置数或由计算量代替，并在图表上有相应标志；  遥测值工程量转换及在线修改；

 可进行多级限值检查及变化速率检查，具有零值死区处理，限值可调整；  实时更新数据；

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 可进行人工或自动替换；

 可人工设定遥测值并加入相应标志，人工设置的遥测值自动加入相应的计算中。

6.4.2.2.状态量数据处理 变位处理：

 确认值的类型（开关、保护、刀闸、事故、预告等）；

 根据开关的变化、保护及事故总信号等判断是正常变位还是事故变位；能区分开关跳闸的类型，并分别统计。

报警处理

 对人工设置状态量类的报警，包括：

 封锁/解锁标志，用于禁止/允许对被设置状态量进行操作时报警；  设置各种标志牌，表示相应设备正在进行电气维修等工作时报警；  对无实时状态的设备进行人工设置报警。 状态条件应用类的报警，包括：

 系统内的所有状态量都可以参加各种条件运算和判断，通过这些条件达到禁止、检出、告警等目的；

 对于有置位标志的设备不允许操作，并报警；  能够过滤出检修引起的变位报警；  对某些设备的同时操作提出报警；

 能够旁路手动和自动替代，在接线图上手动或由状态量及模拟量共同确定母线旁路状态，自动进行旁路开关替代，并报警。

 设定状态量标志类通过颜色和显示的状态起到警示作用，包括：  人工设置运行设备状态，并在图上设置明确的图符及颜色标志。 对旁路替代标志（人工计算或自动计算）能在图上或报表上明显标出。 状态量统计报警，包括：

 可对开关变位次数自动进行统计，分类存入数据库，供调度管理功能使用，对应检修的开关自动提示。

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累积量数据处理

进行限值检查、增量检查及丢失数据处理。具有积分累积及分时间段处理的功能，可以进行运行时间统计及操作统计。

计算量的处理

 标准处理：如求最大值、最小值、平均值、总加值、合格率等均以表格方式定义。

 定义处理：为用计算语言编写的公式，公式编译加载后系统自动定时或以事件触发的方式进行计算。

 完成电压合格率和具有超限时间累计计算。

 完成开关动作次数统计，按照预定次数到时，进行检修报警，开关检修时，不报警，可人工设定开关状态。 完成日总供电量，网供电量等计算。 统计开关运行时间，电容器投运时间。 报表生成、数据整理。 趋势曲线的生成。

 异常情况和操作记录等提示告警、打印。 历史文档归档保存、整理。

定期计算处理

存贮的历史数据，在计算公式修改的情况下，可通过维护工具作出相应修改。历史数据库设置在后台服务器的商用数据库内，但在各个结点上可以直接访问它。历史数据库内保存的历史数据按数据性质及存贮的时间间隔分类。例如：5 分、10 分、30 分、1小时、日等。根据系统的需要确定保存的数据。

 历史数据处理进程：

运行在后台服务器上，它根据定义的原则，定时启动或周期启动，将需要的数据及图表记录存入历史数据库内。

 历史数据库的访问：

在系统的各个结点上都可以用标准的SQL 语言、ODBC 技术透明地直接访问历史数据库，MIS 网上的工作站能对WEB服务器的历史数据进行访问，但 分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案

不能修改或删除。

 历史数据库的操作：

历史数据可以文件形式转贮和保存。转贮的历史数据文件可调入历史库显示或打印及修改。

6.4.3.控制功能

系统具有强大的系统控制功能，可以对所有可遥控设备进行远方控制操作。选择控制点、遥控预置、选择的返送校核正确后，发出执行命令。校核回报的结果能够显示出来，控制命令执行后，设备状态能显示出来，同时能够清除所选的点。

具有遥控、升降功能，对满足互联闭锁约束条件并允许遥控的开关、刀闸进行遥控，对主变分接头进行升降操作。并生成操作过程的全部记录（操作人员、操作时间、操作内容等），所有遥控闭锁条件能自动判定。

可以进行批次遥控操作。在紧急情况下根据预先确定的操作方案或临时形成的操作方案自动完成对成批设备的分/合闸操作。

具备限制不同类型用户应用系统功能的权限，各类型用户只能使用已限定的系统应用功能。

对于赋权操作人员只能对某一电压等级的开关或某一些开关刀闸等进行操作。具有遥控操作的安全性检查和防误功能，有正常安全操作和非正常安全操作的辨别处理。

遥控/升降操作可以分为操作和审批（监护）两项。操作人选择遥控对象后，经审批人审批确认后，方可进行遥控执行或撤消操作。可根据实际需要对系统重新配置后选用该功能。

操作时应有安全资格口令验证、使用对话框形式进行。每步操作均要经过确认方可进行下一步操作。操作过程中应随时有汉字提示和语音复述，并可随时退出操作。操作有返校倒计时和执行倒计时，并要具有限时失效功能，时限可调。

可自动统计遥控次数、遥控成功次数等，并将统计结果存入数据库。能对继保装置进行投切或信号复归操作，可召唤并修改继保定值。 控制和调节内容包括：断路器开/合、调节变压器抽头、设定值控制、无功补偿装置投切及调节、保护复归。 支持批次遥控功能。

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 系统中应采用有效措施保证控制操作的安全可靠，以防止发生误操作情况，主要包括：

 控制和调节必须从具有控制权限的工作站上才能进行。

 控制和调节应有操作人员、监护人员口令，遥控操作复核应输入开关编号或复选确认，以防误选点。

 遥控、遥调必须有返送校核，同时按选点、校验、执行三个步骤进行。 不同工作站同时对一个设备进行控制的情况将被闭锁。

 支持采用遥控操作的异机监护。即遥控操作时操作人员在一台机上选点，必须得到另一监护机上监护人员对同一对象的监护确认，才能进行下一步的操作。监控中心单机运行时，遥控操作必须进行操作和监护的独立选点和开关编号输入确认，不能将操作和监护合并在一个操作界面上。 操作中每一步的起始都有相应的提示，每一步的结果也有相应的响应。控制正确执行后，画面上将反映控制操作后设备的状态，并清除本次选点。

 可以远方或当地设定设备禁止控制挂牌。 遥控命令下发时，应可选择带站号标志。

 必须有严格的权限控制，登陆后具有时效管理，可通过退出机制终止操作时效。

 所有操作记录要采用“数字签名技术”，记录操作人员的姓名、操作对象、操作时间、操作节点、操作结果等，确保其有不可变性和唯一性，并可供调阅和打印。

 应具备满足电网实时运行要求的时间响应特性：

6.4.4.人机界面功能

6.4.4.1.窗口系统及画面显示系统

系统的图形管理系统是一个多层的图形系统，支持可变焦(面积缩放、步进式缩放、均匀缩放)、漫游(均匀漫游、橡皮带式漫游)、分层的图形、可滚动的固定尺寸图形。

 人机接口符合X-Window和OSF／Motif等国际标准。图形系统框架基于QT跨平台技术。满足不同操作系统下得到一致显示效果的要求。图形系统功能强大，已实现上述要求。

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 支持全图形、高分辨率、多窗口、快速响应的图形显示。图形画面采用浮点坐标体系，真正支持平滑移动、无级缩放、无限漫游。图形应有显示全景又有显示细节的功能。可以将Arclnfo、Maplnfo、AutoCAD等格式的地图导入到系统中。系统支持用户定义的画面分层显示(≥8层)，支持将地理背景作为画面的一层，支持将多个缩放等级的图形无缝的融合到一个画面中，达到类似“画中画”的显示效果。画面显示自动删繁，并且支持报警窗口自动弹出功能。

 能用鼠标进行多屏幕选择，以及显示多层结构的图形。

 图形系统中应有丰富的电力图元供用户选用，并且用户可自行定义生成各种图元、特殊字符和图符，用于生成电力系统所需的字符(如断路器、隔离刀闸等)和图符(如变压器、发电机等)，字符状态可动态链接，与电力系统实际状态相符。

 单位状态信息和多位状态信息在画面上能够以任意用户定义的字符、字符串或图标表示。

 图形系统设计所有动作及状态都由用户进行定制。 数据符号可通过正负号、箭头、数字颜色等多种形势表示。

 支撑软件提供一、二级汉字库，支持光栅、矢量和描述字体，具有支持动态和静态显示的功能。

 能在线的、方便直观的在人机界面上定义、生成和修改报表格式，按用户要求打印实时和整点数据，支持报表上拼接曲线图形的打印。 人机界面系统应全部汉化。

 人机界面系统具有方便的鼠标操作，用鼠标键调出的窗口画面不能随鼠标键的放开自动消失。

 在一定的权限下，能在画面(包括单线图、表格等)上在线修改任一对象的记录属性(如限值、告警级别、参数等)。

 图形设计图库一体化，作图的同时能方便的修改数据库中任一对象的记录属性。

 能在人机界面上在线注释或做笔记。

 具有系统笔记本功能。系统笔记本的内容可在线定义，系统笔记本内容弹出的触发条件可为时间、事件等。触发条件的定义应方便、灵活。 系统显示除提供一般的总索引图、分级索引图、分类索引图、厂站单线 分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案

图、棒形图、扇形图、曲线图、配置图、电网潮流图、地理接线图、系统运行工况图、网络状态监视图、表格图、计算过程控制图、数据流程图、光示牌图、菜单图、设备参数图外，还提供其它多种显示图形，如实时/历史数据报表、表盘显示、模拟量填充显示、饼形图显示、温度计式显示、动态字符显示、动态图元显示、用户定义的各类画面等。 显示内容主要包括：遥测(有功、无功、电压、电流、功角、变压器档位信号、水情、环境参数等)、遥信(断路器、隔离刀闸、保护信号、变压器档位信号等)、电度量、频率等系统实时或置入的数据和状态，计划值，计算量(功率总加，电度量总加，开机时间总加，峰、谷、平电量累计值，计划负荷与实际负荷的差值、功率因素等)，时钟等。 在单线图上可方便查询各物理设备的参数。

 在单线图上能查询物理设备的参数，设备的参数提供录入工具。 单线图可用于所有应用功能，既可用于各种计算结果显示，也可作为各种计算的操作输入界面。在厂站一次接线图上可提供如下几种显示方式：计算值显示；

-混合显示。正常显示量测值，对坏数据自动由状态估计值进行替代并以标识加以区分。该显示模式是否作为缺省模式可设置。

 全开放显示对象：实时数据库所有对象的任何字段均可上画面显示。 在同一幅电力系统的单线图、曲线、报表上，支持历史数据、计划值、实时值、模型数值的对比显示，可方便地进行时间的定位和移动。 画面的调阅、画面上可进行的操作、有效的菜单内容等须设置权限，以用户的不同而不同。

 操作员登录成功后应在窗口上方或下方显示操作员的用户名。 操作简便易行，操作员所有操作(包括应用软件)的操作步骤不大于3。用户可方便地定义热键。

 支持可视化技术，如三维立体图、三维平面图，颜色作为数据量的特征等。

 系统的图形数目不应受限制。提供分类图形目录树管理功能，方便用户 分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案

对图形的查询和调用。

 各种图形应能转换成标准格式输出。如可转换成SVG图形规范的XML文件格式。

 图形实现SVG图形格式的导出功能。

 能根据厂站单线图自动拼接生成电网结线潮流图，并能打印输出。

6.4.4.2.操作管理

系统对用户的所有操作都可通过人机界面进行，基本的操作主要有：  冗余系统的人工切换。 控制系统设备的停用与恢复。

 调图，包括热键、菜单、图名三种方式。 在线进行数据修改。

 遥控操作(包括单遥控和顺序控制)。 遥调操作。

 人工置数(包括模拟量和开关量)。 告警及事件禁止与恢复。 挂/撤操作牌。

 全网恢复固定连接、厂站恢复固定连接。 拷屏功能。

6.4.4.3.报警及事件处理

当电网运行发生状态变化或产生越限报警、操作员对电力系统资源的操作以及其它一些重要操作、系统自身的软硬件模块发生故障或发生状态变化时，系统都会产生事项及报警并记录和打印相关信息。事项、报警有不同的窗口。

 警报类别

能够对系统的报警进行分类管理，如：

 电力设备的状态变化：状态量分断路器、隔离开关、继电保护信息的状态改变；对于电力系统中的断路器、隔离开关由合到分，能结合事故总信号或继电保护动作信号来确定是否为事故跳闸。

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 主站设备的运行异常和故障；  数据传送错误和有效性检查出错；  设备异常运行和故障；  远动或网络通道故障：  应用模块运行异常；  各应用需要的报警。 用户定义的组合告警。

 报警、预警要根据事件严重程度分级

 对模拟量提供2级报警： I级报警(一般报警)，II级报警(严重报警)。 报警优先权： 1～10(同一报警级的不同设备优先级可以不同，用于智能筛选。) 报警方式

 报警窗口：根据事项级别显示不同的颜色，对一些比较重要的事项可以使用醒目的颜色显示。到达的报警会按照产生时间顺序排列，用户也可以采用其它方式排序，例如按照级别、按事项类型排序。并且会自动滚动到新来报警，在用户不看最新报警而查看以前的报警时停止自动滚动。按照事项类型和事项来源等条件对实时事项进行过滤。用户可以自行决定哪些事项显示哪些不显示。显示的各个字段可以由用户决定显示顺序和是否显示，满足不同用户关心事项内容不同的需求。

 设备或数据闪烁(拓扑着色设备：事故停电闪烁，正常停电不闪)。 语音、声响报警。配置TTS语音转换服务，将事项简短内容转换为语音报警。可以根据需求灵活配置那些类型的事项需要语音报警，而那些类型不需要语音报警；还可以配置不同类型的事项对应的铃音。

 事故自动推图。系统可以在用户指定的工作站自动推出事故相关的画面，画面中能显示开关、重合闸状态、保护动作情况等相关故障信息。该功能还可被配置成只形成“推图列表”，而不是立即弹出画面，以免影响正在进行的操作。 召唤打印报警信息。 警报确认、禁止与恢复

 可以对整个系统、厂站内所有报警进行选择、确认，也可对单个报警进 分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案

行选择、确认，可在报警列表上选择、确认，也可在厂站单线图上选择、确认。

 经操作员确认的报警信息，相关的音响报警消除，在报警画面中显示；报警事件消除后报警信息转历史报警信息画面。 可实现对单对象、全站告警的禁止与恢复。

 采用明显的标记区别确认和未确认的事项，同时也可以按照是否确认来对事项排序。 警报查询

 可按报警类别查询。

 警报的查询可根据所属的分区、站、状态、模拟或应用分类进行。 可按时间段分类检索警报信息；  可采用指定字符串进行查询。 以上的组合查询。

 查询的结果可以以文本文件输出。 事件处理

事件包含所有警报信息外，还包含所有关于电网设备、系统设备的动作信息，如：各种设备由故障转正常、人工数据置入、数据采集闭锁、警报处理闭锁、控制闭锁、挂牌操作、遥控、遥调操作、控制系统的双机切换等等。当事件记录将到达指定的存储的容量时，自动将事件表的内容用文件方式进行转存。

可以利用事件窗口查询事件，可以在厂站单线图上，对全站或选定的对象进行相关事件的查询。要求如下：

 可按事件类别查询。

 可根据所属的分区、站、电压等级、设备或应用分类进行事件查询。 可按时间段分类检索事件信息(依据所输入的时间自动访问实时数据库或转存的事件文件)。 可采用指定字符串进行查询。 以上的组合查询。

 查询的结果可以以文本输出。

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6.4.4.4.曲线

人机界面能显示实时趋势曲线、计划曲线和历史趋势曲线。平台提供两种曲线显示方式：曲线画面文件、即时曲线查看工具。曲线画面文件是人工(通过画面编辑工具)或自动(数据库存库时按预定义策略)编辑生成的画面文件，可象单线图一样调阅：即时曲线查看工具可在画面上针对任意模拟量及时查看其实时趋势曲线、计划曲线和历史趋势曲线，即时曲线查看工具调阅曲线的速度要求与普通画面相同。

 趋势曲线的基本要求

 提供方便的工具来编辑和生成曲线／棒图／饼图，有三维和二维画面供选择。绘图系统能够提供曲线/棒图/饼图的编辑；即时曲线查看工具，历史曲线查看工具提供曲线的自动生成。

 一幅曲线图上可以显示历史、实时、计划、预报等多条数据曲线(至少支持8条)，同一幅图的多条曲线采用不同的颜色区分。一幅曲线图上显示多条曲线时，不同曲线可采用不同的坐标刻度，可支持不同对象、同一段时间的对比显示，也可支持同一对象、不同时段的对比显示。 数据来源：实时数据、历史数据、PAS应用数据、每日计划及预报数据等。

 可在线定义、修改数据采样周期和数据点。

 趋势曲线的显示比例(纵、横坐标)、时间间隔，可在线人工定义和修改，也可以自适应调整。

 具有对趋势曲线数据记录、显示及打印的功能，打印可分定时和召唤两种。

 支持曲线的拖曳功能，支持曲线随显示时段移动。

 当鼠标移动时，可动态显示各曲线的值和对应的时间，可方便地进行时间的定位和移动。

 应能在单线图界面上对对象的趋势曲线进行浏览、打印。 曲线模板

人机系统提供一组曲线显示模板。每一个显示模板定义一种曲线显示样式，用户通过曲线编辑器选择不同的曲线显示模板。

 时间轴和数值轴

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时间轴和数值轴的位置由系统缺省定义，但用户可重定义和修改。定义的内容如下：

 数据保持时间  采样周期  时间轴大刻度  时间轴小刻度  采样点数值的单位

 采样点数值的最大值(至少支持人工设定、自适应调整两种方式) 采样点数值的最小值(至少支持人工设定、自适应调整两种方式) 数值轴的大刻度  数值轴的小刻度  曲线背景颜色  曲线颜色  采样点数据库描述  限值

当显示曲线超过限值时，将以不同的颜色显示提醒操作员。提供以下几种可供定义的限值：

 最大最小限值  报警限值  无效数据

当在采样时出现无效数据时，用中间差值拟合出合理数值。 曲线显示功能

将提供下列交互式动态操作，以改变曲线显示功能：

 一条或多条曲线显示选择：在一幅画面上有多条趋势曲线的情况下，用户可以选择是显示一条还是多条曲线。

 网线选择：为了更直观、准确地观察曲线，用户可以选择是否在背景上加水平和竖直相交的网状线。

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 同一幅画面上可调同类型时间间隔的任意同期的多条曲线，用户可自定每条曲线的颜色、水平和垂直标尺。 趋势曲线窗口背景颜色。

 可在任一台工作站上对曲线进行修改，修改的结果对所有工作站是公用的。

 每一条曲线的自适应刻度能自动调整。

 对于频率趋势曲线，可定义为每一秒采集一次，1～10秒(人工可调)更新一次．整条频率曲线窗口覆盖的时间间隔为30分钟～24小时(人工可调)，窗口具有前／后时间滚动条。

6.4.4.5.数据查询服务工具

人机界面提供数据查询服务工具，可以即时查看实时数据库、历史数据库的各种数据。该服务工具至少提供两种数据查询方式：根据预定义查询模板查询、即时数据查询。预定义查询模板是人工或自动(数据库存库时按预定义策略)编辑生成的，可在数据查询服务工具中通过菜单选择方式调阅；即时数据查询可人工在数据查询服务工具上即时选择要查询的数据范围(数据类型、显示属性、时间区间等)及其显示格式等对数据及时查阅。

数据查询服务工具调阅数据的速度要求与普通画面相同。数据查询服务工具支持多窗口(至少支持8个)。

实时数据查询主要以表格的形势显示数据，可以基本替代传统人机界面的表格类画面。

历史数据查询以表格和曲线的形势显示，支持时标信息显示。当显示数据超过限值时(预警限值、报警限值等)，将以不同的颜色显示提醒操作员。

数据查询服务工具查询的数据可以按预定义的模板打印输出。

数据查询服务工具查询的数据可以转存为数据文件(文本文件或EXCEL文件)。

系统要能提供工具查询历史和实时数据，并以表格、曲线等多种形式表现，查询方式简单、易用。

6.4.4.6.打印

系统的人机界面为画面、事件记录、曲线和报表等提供打印功能。对于系统事件，系统须至少支持两种打印方式：一是在预先定义的事件发生 分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案

时随时跟踪打印，这种情况下打印机一般选用针式打印机，系统中支持使用两台打印机(一台为主，一台备用)，当一台发生故障时，自动切换到另一台；另一种是随时将检索得到的各类事件由人工进行手动打印，这种情况下打印机一般使用激光打印机、喷墨打印机。

所有屏幕上显示的画面，全部可以在MMI上用简单的选择方式打印出来，也可转换为通用的图形格式(如GIF、JPEG、BMP等)保存。系统支持对图形画面进行全图打印、分页打印功能。可实现图纸化打印(添加边线、脚注等特殊打印元素)，要求能够利用用户自定义图纸模板。对待打印部分能通过打印预览查看、调整打印效果，保证所见即所得。

除了系统画面外，系统也支持将显示器屏幕画面进行全拷贝，拷贝得到的内容可以保存成BMP、JPG、PNG等多种图形文件格式，也可以直接打印拷贝得到的图形画面。

对系统各类报表的打印支持两种方式，一种是周期自动打印，打印周期可以由人工进行调整；另一种是随时召唤打印。

文字的打印支持中文，打印支持高分辨率和屏幕分辨率两种模式，提供打印任务管理工具，尚未开始的打印机任务可以人工删除。

6.4.4.7.可视化技术

图形系统将传统的用数字、表格等方式表达的信息转换为通过先进的图形技术、显示技术表达的图形信息，其中数字与表格被先进的曲线、棒图、饼图、表盘等代替，使得用户可视化层度更加直观，对数据的分析更加有效。潮流采用实时按潮流的方向动态滚动的方式，用户可直观的观察到潮流的方向。厂站一次接线以及带电状态可视化、供电范围可视化。

负荷预测的可视化技术、安全分析的可视化技术、电压稳定的可视化技术、暂态稳定安全域的可视化技术等，将电力系统的监控数据、潮流、电压稳定域、暂态稳定域用形象直观的可视图形表达，能够更加满足运行人员监视、控制的需要。

6.4.5.图形编辑功能

系统提供图库模一体化编辑软件，同时还应提供数据库维护查询软件。图模编辑一体化软件以及数据库编辑软件应以定义任务的模式进行工作。每一维护工作均对应一个任务，先定义任务后开始工作，每一个任务可以定义有多个子任务。任务有编辑态、执行态、活动态。可以对任务和子任务进行增加、删除。任务处于编辑态时不写入运行系统数据库中，任务执行后所有该任务对数据库的修改内 分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案

容写入运行系统数据库中，但不影响运行系统的网络拓扑和设备参数等数据。任务激活后处于活动态，该任务下所修改的数据投入实际运行系统使用。所有任务在未删除以前都可以往前一个态恢复。

6.4.5.1.图库模一体化编辑软件

系统具有完善的图模库一体化技术，基于面向对象的方法，提供先进的图形制导工具，作图、录库、建模一次完成，所见即所得，快速生成系统。同时，系统特有的图形应用切换技术，使一幅图形可以适应多个应用状态，降低图形维护工作量。只要把一次主接线图作好，就可以根据电力设备之间的连接关系把系统的网络模型建立好，绘图、建模和建库同步进行，既提高了工作效率，又可以以图形的方式显示参数录入中的错误。

智能化的图形拓扑

系统图形包有自动捕捉功能。当图形中设备图元的连接点与其它设备的连接端点碰触在一起时即可自动建立连接关系，在图形中移动设备图元时连接线自动进行布局调整。当设备图元与母线图元连接时，系统自动在母线图元上生成交汇点。

6.4.5.2.数据库编辑软件

系统提供可视化数据库编辑工具，具有以下功能：

 具有友好的数据显示和编辑界面。系统提供层次化树形视图和表格视图。在显示电力系统的资源属性时，尽管数据库内部是以ID、枚举值等形式进行存储，但显示给用户的是对应的资源名称、枚举内容等用户可读的信息。利用编辑工具可直接在表格中编辑修改相应的属性，编辑方式根据属性的不同可以是编辑框、下拉选择列表、单选按钮、复选按钮以及高级的弹出对话框等。

 具有快速查询定位的功能，用户可通过输入查询条件查询定位符合条件的记录，支持以通配符和正则表达式进行模糊查询，可定义复合查询条件。

 具有过滤功能。界面自动根据用户当前显示和编辑的内容提供可用的过滤条件及选择列表。通过过滤条件的使用，可以使用户只关注于其所关心的内容，避免多余信息的干扰。

 用户可自定义数据视图的编辑查询界面。对于树形视图，用户可定义视图中要显示的资源类型以及显示到哪一层次；对于表格视图，用户可定义要进行显示和，或编辑的资源属性，只对数据对象的指定数据属性进 分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案

行编辑查询，其余数据属性保留缺省值不在界面中显示。用户的定义可以保存为模板，以后可直接选择使用保存的模板而无需每次进行定义。 编辑查询界面具有方便快捷的数据排序按钮。用户可通过点击树形视图或表格视图的标题栏方便地对内容进行排序显示，用户可白定义某些属性字段的排列顺序。例如按用户指定的厂站名称顺序而不是默认的拼音顺序对厂站进行排序，按P、Q、I、…对量测进行排序等。

 数据库编辑软件与绘图建模软件一样提供了自动校核功能，确保模型数据库的正确性。数据库编辑软件在编辑界面的设计过程中即充分考虑了如何尽量减少或避免操作者的失误，包括但不限于：输入参数合法性校核(非法字符、有效范围、名称冲突等)；引用合法性校核(引用的对象是否存在、是否满足电网拓扑约束、是否有意义等)。未能通过校核的修改系统拒绝执行，并给出相应的提示信息和修正建议，将错误从源头堵住。

6.4.6.事件及事故报警处理

6.4.6.1.事件及事故报警的内容：

 电力设备的运行状态改变；

 模拟量及累积量：量值越一、二级限值；  主站设备、站端设备不正常操作和设备故障；  通道故障报警；  设备及程序运行事件；  综合自动化保护事件；

 操作事件，包括库操作，人工置数，遥控、遥调操作等；  用户定义的其它报警。

6.4.6.2.报警处理方式：

 所有报警均登录于报警表中，可即时在报警行中显示，事项的显示格式可由用户定义。报警表分为实时报警表和历史报警表，它和报警项同时产生。实时报警表可在画面上确认，当报警项不再需要时，可在CRT 上进行清除，即不再在实时报警表中保留，而历史报警表不可进行消除。支持事项的即时打印和召唤打印。

 报警限值及报警死区均可在控制台上进行修改。报警项由用户在线逐点 分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案

定义，打开或屏蔽报警。

 支持语音报警（在线多媒体语音功能），语音报警格式由用户自由定义。 重要报警可启动事故追忆，可自动推出相关画面。 故障事项可以启动调度工作站中故障处理与自动处理界面。

6.4.6.3.报警类型包括：

 越限告警；变位告警；事故报警；保护故障信息；自动化系统故障告警。 所有事故和保护信号分为不同的类型并有不同的优先级。报警分类和优先级可以由用户定义，事件是否报警由用户根据事件的性质确定及改变。

6.4.7.安全子系统

系统提供可靠的安全管理机制。采用多层、分级的管理模式。主站系统的各个节点可设置不同的功能，不同的人员配置，即每台机器所能完成的任务、进行的操作可在线设置，每个操作员只能在自己指定的机器上完成调度操作。人员根据工作性质分为不同的级别，对应于不同的操作权限。人员级别可分为：系统维护员、维护员、操作员和一般用户。

操作员的登录需要身份认证。

操作员的任何操作（遥控、人工置数、修改数据参数、修改历史数据等）均要经过人员与坐席的双重权限认证。系统对每一个重要操作均可形成操作记录。

系统主备机都有启动、故障切换和监视其他计算机运行的功能。除非主机发生致命故障，否则不做故障切换。允许操作员做人工切换。如果后备计算机发生故障，系统能够发出报警信号。主备计算机的切换可以独立运行，不影响其他计算机和整个网络的正常运行。当主备计算机故障停运时，所有实时数据/历史数据能够自动拷贝到后备机，保证数据不丢失。

6.4.8.系统的设备管理、监视功能

主站系统在操作员界面上以图形的方式显示全系统的运行情况，包括以下方面：

 系统实时运行工况；  各子系统运行情况；  系统配置图及其运行情况；

分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案

 各节点CPU 负载；  各个机器参数表；

 主机运行监视和故障自动切换；  网络运行状态监视及网络数据传输监视；  各节点系统运行进程状态监视和在线编辑；  提供在线系统维护功能。

6.4.9.报表功能

 系统有专门的报表管理系统，定制灵活，功能丰富。是跨平台的报表系统，与EXCEL兼容。具有全图形的人机界面、所见即所得的功能、电子制表功能，能方便生成各种表格。

 报表的数据来源：实时数据、历史数据(包括链接的商用关系数据库中的历史数据)、应用数据、用户自定义数据、其它报表输出数据、以上数据的运算结果。报表表面计算结果应能存入数据库，并能作为报表数据的数据源。

 报表种类包括时报、日报、周报、旬报、月报、季报及年报等。报表的生成时间、内容、格式和打印时间可以灵活定义。

 报表的内容包括：运行和计划数据、主要趋势曲线、电网设备运行状态、对电网设备的操作命令、各级各类报警信息等。

 报表管理应有计算功能、编辑功能、显示功能、打印功能、安全机制和日志管理。

 计算功能应具备丰富的运算符、运算函数以及可白定义函数、公式，计算包括数学计算、逻辑计算、统计计算、任意组合的计算公式、时间转换子例程等。

 可在线简单、方便建立和修改报表的各种格式及数据；可定义各种运算、函数、表达式，任意插入、删除表格各项目，具有剪贴板功能；可以图文混编，有专用的图形编辑器，用以生成曲线、棒图、饼图等并嵌入报表，还可以嵌入位图，图形可以任意移动，变化大小(位图除外)；可以方便选择各种常用字体、大小、修饰；能生成各种与数据库有关的前景。具有汉字编辑、显示和打印功能。

 可在线从画面系统中调出所需的报表并可修改数据，对人工修改过的报 分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案

表数据应加以标识。

 支持常用的各种针式、喷墨、激光打印机，具有打印预览、定时及召唤打印、指定打印机打印输出的功能。 报表建立、修改、浏览应有用户口令保护。

 系统保留一个月的报表打印日志文件，包含时间、打印请求、打印过程、用户所运行的控制命令，可作为历史文件保留。 可从系统中任意节点上检索和使用报表。

 在PC工作站上系统报表应能用EXCEI。工具打开和生成。

6.4.10.系统和数据的备份

提供备份与恢复界面工具，根据预定的策略自动对于系统中所有主机的操作系统、应用程序和数据库，能以“全部”、“增量”方式持续备份，保证在系统崩溃后重新启动时，所有的操作系统、应用程序和业务数据能迅速恢复到故障前的指定时段。同时，支持手工备份操作。便于实现系统全黑启动过程的断面无扰恢复。

6.4.11.与其他系统的数据交换及接口功能

监控与数据采集系统 篇3

关键词:数据同步共享锁实时数据监控

中图分类号:TM73文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)05(c)-0018-01

1 引言

在工控组态软件领域,普遍存在一个称作读者写者的问题,即对某些资源的访问,存在两种可能的情况,一种访问必须是排他的,称作写操作;另一种访问可以是共享的,称为读操作。对于一个实时数据监控系统来说,由于Windows是一个多任务抢占式的操作系统,在多个线程共同访问一个数据区的环境下,会产生数据同步的问题。比如:有提供数据的服务程序A和若干界面显示程序B、C、D等。服务程序和显示程序共同使用一块数据内存区E,其中服务程序负责更新内存数据(写操作),而显示程序则定时访问内存区数据(读操作)。假设数据内存区E中变量的数据结构为:

FILETIMEftTime;//时间

DWORD dwValue;//值

那么,在B刚读取完某个变量的ftTime值后,插入了A的写操作,这时候再读取到的dwValue值就和ftTime不一致了。这种不一致的现象必须通过数据同步来避免。所以,对内存区E的读写访问必须作以下两个约束:

1)A正在进行写操作时,B、C、D必须等待该操作完成才能访问E;约束条件(1)

2)B、C、D正在访问E时,A 必须等待该操作完成才对E进行写操作;约束条件(2)

以上约束可以简单的归纳为:读写互斥。

2 一般解决方法

在Windows下,系统提供了事件、互斥量、信号量等核心对象以及一些等待函数来进行多线程同步。单独使用这些核心对象均能够实现读写的互斥。

但是单纯的实现读写互斥并不能完全满足实时监控系统对访问效率的要求。因为读操作的并发并不会引起数据的不同步,为了提高效率,必须在之前的两个约束的基础上增加读写访问的另一约束,即约束(3):B、C、D能够同时访问E。

3 共享锁

3.1 数据结构

利用Windows内核对象的特性,可以编程实现满足上述三点约束条件的共享锁类。

共享锁的内部数据结构由读事件、写事件、互斥对象和读者计数组成。

其中,读、写事件是一对命名的、手动重置的事件,初始化为有信号状态。事件可以使用Windows Api函数CreateEvent、ResetEvent和SetEvent 来创建、重置和置位。这对事件成员的作用是实现读写的互斥。

共享锁中的互斥对象是一个初始化无所有者的命名互斥量。互斥量可以使用CreateMutex、WaitForSingleObject和ReleaseMutex来创建、进入和离开。互斥对象在共享锁中的作用有两个:对写操作进行保护,保证一个时刻内只有一个线程在进行写操作;在多个读线程中保护读者计数,保证所有读线程中对读者计数的操作都是原子操作。

读者计数实际上是一片命名的内存区,可以用CreateFileMapping和MapViewOfFile来创建和映射该内存区。读者计数用于对同一时刻内的并发读操作进行管理。

3.2 读写操作流程

3.2.1 写操作

数据服务A在对数据内存区E進行写数据操作时,首先重置写事件。这时候写事件为无信号状态,这就意味着B、C、D等读线程将在“等待 写”这一步中挂起,不再进行读操作。接下来A将等待读事件,如果之前时刻已经有若干线程在进行读操作,那么A将等到这些操作完成后进入互斥对象。这就意味着A已经独占了内存区E这块资源,可以放心地进行写操作了。

在A完成写操作后,首先离开互斥对象,释放之前独享的这块资源,再置位写事件,让B、C、D等读线程结束挂起状态,进行读操作。

3.2.2 读操作

假设B线程某一时刻想以读者的身份访问数据区,B首先等待写事件,如果写操作正在进行,那么B将被挂起直到写操作完成。接下来B将访问读者计数,如果读者计数为0,B将重置读事件;否则意味着在前一时刻已经有另外的读者(C或者D)已经重置了读事件,B将读者计数自增后直接进入读操作。当然,在访问读者计数的整个过程中都使用互斥对象对计数进行保护。

在完成读操作后,B再次访问读者计数字,如果发现此时B已经是最后一位读者(计数=1),B将置位读事件,计数自减后退出。

4 比较和结果

4.1 实验平台的搭建

创建一个写者线程,三个读者线程,同时运行。在每个线程内,记录下每次操作的性质(读或写)、操作时间和操作者(线程),保存到日记文件中,是为原始数据。分三次进行实验:1无数据同步;2使用互斥对象进行数据同步;3使用文中所述共享锁进行数据同步。

4.2 比较和结果

未使用锁情况下,由于Windows是抢占式的操作系统,A、B、C、D四个进程将对E资源进行无序的竞争。

使用了互斥锁情况下,在B、C、D的读周期内不可能再出现值被A修改的情况。但是这样的数据同步的缺陷也是明显的:在B的读周期内A、C和D都在挂起等待状态,消耗了不必要的时间;另外,在这样的数据同步模式下,读者和写者的地位是平等的,A作为数据的提供者却必须要和B、C、D同等的去抢占资源,而且读者越多负担越重,是一种很不合理的作法。同样,在B、C、D的读周期内数据不会被A改动,解决了数据同步的问题。另外,B、C、D可以并发进行,因为多个读者访问不会对资源E造成破坏,避免了A不必要的等待时间,提高了效率。

更重要的是,共享锁对读者和写者的权限进行了区分:写者优先于读者访问共享资源。这是因为任意时刻下A想对资源E进行写操作时都会重置写事件,这时试图进行读操作的其他读者就被迫进入等待状态,A只需要等待前一时刻已经进入读周期的进程完成操作。这就保证了服务程序A的工作效率,也就是保证数据的实时性。

5 结语

综上所述,共享锁具有同步数据和优先保证写者效率的工作特性。这些独特的工作使得这样的共享锁在工业控制级别的实时软件系统中具有很重要的现实意义。在实时数据库、实时监控系统、数据报警系统等领域的软件开发中具有广泛的应用前景。

参考文献

监控与数据采集系统 篇4

航空发动机数据采集在航空工业中占据重要地位, 是航空发动机试验研究中极重要的技术工作, 贯穿于整个试验研究全过程。发动机试验依靠数据采集获得精确可靠的试车数据, 用来判断和识别发动机是否工作正常, 如果没有先进的数据采集技术, 想独立发展和建立现代化航空工业是难以想象的。随着现代航空技术的不断发展, 军民用飞机型号和数量越来越多, 亟需功能完善、性能可靠、维护使用方便的航空发动机数据采集系统[1]。

航空发动机数据采集与监控硬件系统的任务是要完成试车过程中各个工作参数的测量, 并对测量的数据进行监控。这个过程要完成各个工作参数从原始非电信号到工程值的转换[2], 需要经过以下三个步骤:

1) 由传感器把原始测量信号转化为易于传输和转换的模拟信号或频率信号;

2) 数据采集设备把传感器的输出信号转换为计算机可以识别的数字信号;

3) 计算机通过软件来对这些数字信号进行处理, 以得到原始测量信号的工程值大小。

1 数据采集系统硬件设计

DSP硬件设计包括对于各种信号采集电路, 数模转换电路及串口电路等的设计。下面对其逐一介绍。

1.1 电流信号采集电路的设计

电流信号进入DSP采集之前需要转化为电压信号。图1所示, 由于采用差分输入的方式, 该电路对共模噪声抑制能力很强, 很好的增强了电路的抗干扰性。

1.2 电压信号采集电路的设计

采用仪表放大器电路分别对两种电压信号进行信号调理, 电路设计如图2所示。

电路输入端接差分形式的待测电压信号, 如图2中所示的V+、V-, 运算放大器LM324后续电路完成输入端电压的比例放大与衰减功能。具体来说, 该电路对0~50mv电压进行60倍比例的放大, 输出端为0~3V的电压由DSP进行采集。

1.3 电阻信号采集电路的设计

电阻信号必须转换为电压信号, 这就需要一个恒流源, 转换电路如图3所示。

1.4 开关量、频率量信号采集电路的设计

对于数字开关量和频率信号, 采用光耦器件进行输入、输出的隔离, 数字开关量信号选用了TLP521, 频率量信号选用了HCPL-2630, HCPL-2630是高速光耦, 因此适合对变化快的频率量信号完成光电隔离。

两者调理电路分别为图4、图5所示。

1.5 数模 (D/A) 转换电路的设计

利用DSP的SPI串行外设接口与TLV5614芯片完成数字量到模拟量转换的功能。电路设计如图6所示。

1.6 RS422串口电路的设计

本系统采集的数据是通过RS422串口进行传输的, DSP片内具有通用UART模块, 因此必须对DSP串口信号与标准RS422信号进行信号调理, 采用MAX490完成DSP串口信号到RS422信号的信号调理。

图7为DSP串口信号与RS422串口信号的调理电路。

1.7 网络通讯

本采集与监控系统采用点对点通讯模式:该模式下, 转换器成对的使用, 一个作为服务器端, 一个作为客户端, 两者之间建立连接, 实现数据的双向透明传输。该模式适用于将两个串口设备之间的总线连接改造为TCP/IP网络连接[3]。将DSP采集单元配置成服务器端, 上位PC机配置成客户端, DSP与计算机之间通过TCP/IP协议进行通信。

1.8 硬件总体结构

总结以上硬件各模块的详细方案设计, 涡喷发动机数据采集与监控的硬件系统总体结构如图8所示。

其中图8中的数据采集板由发动机传感器信号调理板和DSP采集板采用上下层叠加的方式组成, 这种方式功能层次清晰, 结构紧凑, 抗干扰好, 并且电路板的调试更加方便, 采集系统容易更新、升级。数据采集板与工控机等通过串口信号转网络信号方式进行通信, 网络服务器实现数据采集板的RS422串口信号与工控机等的网络信号之间的转换。

另外, 图8中的电调与工控机之间也是通过RS422信号转网络信号的方式进行通信的, 摄像头与工控机等则是直接通过网络传输数据。

2 数据采集系统软件设计

DSP软件设计是在CCS (Code Composer Studio) 环境下进行的。C C S代码调试器是一种针对TMS320系列DSP的集成开发环境, CCS提供了环境配置、源文件编辑、程序调试、跟踪和分析等工具, 可以帮助用户在同一个软件环境下完成编辑、编译链接、调试和数据分析等工作。

2.1 前后台系统设计

在前后台系统中, 应用程序是一个无限的循环, 循环中调用相应的函数完成相应的操作, 这部分可以看成后台行为。前台程序通过中断来处理事件;后台程序则掌管整个嵌入式系统软、硬件资源的分配、管理以及任务的调度, 是一个系统管理调度程序[4]。

前后台系统的软件框架如图9所示。

如图9所示, 结合设计的DSP采集软件的前后台系统, 其中用到了DSP的两个中断:定时器中断和串口接收中断, 定时器中断优先级高于串口接收中断。定时器中断和串口接收中断分别对应图9中的高级中断子程序和低级中断子程序。

下面根据DSP前后台系统的基本原理, 设计本系统完成数据采集的软件结构。

2.2 主程序模块

本采集系统的主要软件功能模块有:AD转换模块、发动机转速测量模块、开关量检测与控制模块、DA设定模块以及串口通信模块。所有的这些DSP软件模块的功能都通过主控模块协调执行[5]。主控模块完成各系统重要参数的设定、模块的初始化以及对整个软件设计进行整体协调规划。下面将对本系统的软件设计进行详细的讲解。

从图10可以清楚的看到整个系统的运行方向, 在TMS320F28027芯片初始化后, 开启一个CPU定时器, 定时时间为80ms, 芯片的CPU处于一个空循环状态。当定时时间到达时, 触发芯片片内13个模拟通道的AD采集, 进行频率量捕获, 然后读取AD转换的结果和频率量值及数字开关量输入状态, 将这些组成一个64个字节的数组通过串口SCI模块发送出去;同时, 系统运行后, 开启了SCI模块的接收中断, 一旦上位机有数据发送给DSP芯片时, 系统进入接收中断, 校验接收到的数据[6], 如果符合上位机与DSP之间的通信协议即接收数据并根据接收的数据内容设定DA及数字开关量输出状态 (DO) 。

2.3 串口模块

按照图10所示的DSP采集软件框图, 利用80ms定时时间内DSP芯片完成13路AD采集、频率量信号测量、DI状态读取之后, 需要立即将这些数据发送到上位机, 上位机的软件对接收到的数据内容进行显示, 监测;同时, DSP使能了接收中断, 一旦上位机发送了一些命令如D/A设定、DO设定, DSP进入接收中断, 在接收中断子程序中完成接收数据的校验、设定[7]。

DSP串口接收是通过接收中断完成的, 图11为串口接收的软件框图。

如图11所示, DSP在接收上位机的数据是通过中断进行的, 进入中断后首先对接收到的数据进行接收校验, 校验如果正确的话表明数据有效, 根据协议进行DA设定和DO控制输出, 如果不正确的话将数据直接丢弃结束[8]。

2.4 AD模块

AD模块的软件设计流程图如图12所示。

D S P片内A D模块的采集是由定时器中断触发的, 定时器的定时时间设定为80ms, 因此, 每80ms片内AD模块的13路模拟通道就进行一次A/D转换, 满足航空发动机测试的相关要求, 转换完成之后利用DSP的串口模块将转换结果发送到上位机。

3 监控系统

3.1 监控软件设计

上位机监控程序的软件设计主要是完成发动机地面试车试验的相关要求, 监控程序软件的功能框图如图13所示。

如图13所示, 其中数据缓冲区是指DSP通过网络发送给上位监控计算机的网络数据, 上位机的监控软件的数据即是从该缓冲区得到[9]。

3.2 监控主界面

主界面完成的主要功能有以下四个方面:

1) 显示网络连接状态及环境信息, 即计算机与现场采集单元的网络连接情况。

2) 实时显示发动机地面起动过程中各种物理参数的值。

3) 完成报警监控功能。不同级别的故障有不同的处理。如出现严重报警, 可以由起动控制盒完成发动机急停控制, 以保证试验安全。

4) 完成监控界面对发动机的控制功能。发动机在整个起动试验过程中, 由起动控制盒对其进行控制[10]。通过不同的命令, 可以完成包括转速设定, 点火档位设定, 地起、空起、冷转、加热等不同起动方式的设定, 数据采集的相关设定等。

4 结论

结合某型航空发动机重点实验室地面试车的实际需求, 开展航空发动机台架试车计算机辅助测试系统以及发动机地面起动过程建模的研究, 具有重要的理论意义和实用价值。

参考文献

[1]朱旭津.航空发动机先进控制概念和高稳定性发动机控制系统研制[J].燃气涡轮试验与研究, 2002, 15 (3) :5-10.

[2]C.E.Chamblee and A.E.Burwell.Effectiveness of Turbine Engine Diagnostic[J].AIAA, 1983, 0535.

[3]黄志亮, 雷勇.基于LabVIEW的航空发动机全流程参数测量数据采集系统[J].测控技术, 2010, 29 (1) :31-34.

[4]C.Hopp, S.Stoll, U.Konigorski.Remote control design and implementation using the Internet[J].World Automation Congress, 2002, 14 (1) :481-486.

[5]樊丁, 徐启华, 杨生发.航空发动机试验台计算机测控软件功能、设计原理与实现[M].西北工业大学709教研室编, 2001.

[6]陈晓东, 等.航空发动机试车台数据采集与实时显示系统的研究[J].BH-4897, 中国航空学会第三界发动机试验与测试学术交流会, 1997.

[7]许建东, 刘万学.航空发动机试车台计算机监控系统软件[A].空军工程学院硕士研究生论文集[C].2000.

[8]陈桂英, 李斌, 雷勇, 吴志真.数据采集系统研究.数据采集与处理[J].1999, 20 (2) :4-10.

[9]王建新, 杨世凤, 史永江.远程监控技术的发展现状和趋势[J].国外电子测量技术, 2005, 24 (4) :9-12.

监控与数据采集系统 篇5

无线数据采集在环境监控系统中应用

随着嵌入式技术、网络技术和监控技术的发展,基于嵌入式技术的.远程环境监控系统在安防领域将得到越来越广泛的应用.该文介绍了基于嵌入式技术的远程环境监控系统前端无线数据采集系统中PT2262/PT2272工作原理.

作 者：陈飞 CHEN Fei 作者单位：安徽广播影视职业技术学院,安徽,合肥,230022刊 名：电脑知识与技术英文刊名：COMPUTER KNOWLEDGE AND TECHNOLOGY年，卷(期)：4(35)分类号：X830关键词：环境监控 PT2262/PT2272

监控与数据采集系统 篇6

【关键词】数据监控;电梯;可编程控制器

1.引言

上个世纪六十年代，世界技术正处于革命时期，可编程控制器也是在这时开始兴起。美国GM公司开发研制的PDP-14是世界上第一台新型的可编程控制器，它主要被GM公司应用在汽车生产线上。但是可编程控制器的应用并不仅限于此，它的出现符合了工业高自动化的需求，其高超的操作性能、自动性能与低廉的成本以及极强的适应能力赢得了较高的评价。

可编程控制器又称可编程逻辑监控器，简称为PLC，它既具有控制功能又含有计算机的运作特点。引用国际电工委员会对其的定义，可编程控制器是一种专用计算机，主要是为符合工业建设需要而设计的采用数字化操作的电子系统，它可通用于工业控制领域。可编程控制器是由多种不同功能的模块组合而成，因此其操作简单，并且容易维护。根据其应用领域的特殊性，可编程控制器还需具备较强的可靠性和对于工业生产环境的抗干扰性。如今，我们最新的可编程控制器已经实现了与计算机网络的链接，这对于现代的高自动化工业来讲，是最可靠得支柱之一。

自可编程控制器出现以来，就被广泛的引用到世界各地。上世纪70年代，我国也引进了这项技术。如今，我国市场上的PLC产品已经与国际接轨，实现了新一轮的更新换代。并逐渐的引用到更多的领域中，其中最值得关注的是其在电梯控制系统中的应用，大大提高了我国电梯的可控性、安全性、易操作性等。下面笔者将详细阐述，可编程控制器在电梯中的应用，分析其对电梯数据监控系统所起的作用。

2.对电梯以往的继电器控制系统的替代应用

新型的PLC仅有一个普通饭盒的大小，但是其功能却比以往一柜子的继电器更加强大。它保留了继电器已有的功能，但是却是以一种更为简便灵活的方式来实现。通过相应的软件就能轻松的完成楼层选择、行驶方向选择、选层记忆、开关门顺序以及启动、制动、快慢等操作。另外可编程控制器的程序软件设计可以轻松的达到以往的继电器难以克服的问题。比如，对于以往电梯的开门电机往往会因为通电时间过长而容易损坏的问题，PLC的计时器可以有效的克服，通过相应的软件设置一定的开门时间，到了规定时长，就会自动切断电机电路，从而达到保护电机损坏的目的。这种软件程序还应用到了对主电机的保护中，从而避免因开关失灵而造成的故障问题。可编程控制器还改变了以往电梯司机需要开门等待乘客的方式，实现关门等待乘客的方式。并且有的时候不需要电梯司机去操作，只要控制系统接收到乘客的选择指示，就能自动的上升或下降，并自动开门。这些功能在以往继电器上是很难实现的，而对于可编程控制器来说，只需修改和设定相关的程序软件就能轻松实现。电梯是一种安全性要求高、功能多、逻辑复杂的机电一体化设备，可编程控制器的应用比以往的继电器的应用要来的简便的得多。

3.可编程控制器与交流电机调速技术的结合应用

目前我国市场上流行一种交流调速电梯，这种电梯是将PLC与交流电机的调速技术结合应用到电梯中，使其既具备直流电梯的优势又因采用交流感应电机而显得更为简单可靠、灵活快捷、节能省源并且维护更为方便。例如，选用德国设计制造的Mico340变频交流调速器，将其与可编程控制器结合起来应用到电梯数据监控系统中，不仅使得电梯控制系统更加简化，而且还能实现较高的运行性能。Mico340的软件及接口都实现了高度智能化，通过菜单提示来输入相关的参数，实现自动化减速、加速等功能。由于Mico340的电压与PLC符合，因此可以与之直接相连，并且还能与电脑接口相接。在实际应用中，主要是通过由可编程控制器发布指令，Mico340就能自动运行控制电梯曳引电机。值得注意的是，可编程控制器与调速器本身含有各种电子器件及电板等，这些零件一旦发生故障就会影响到电梯的安全运行，因此对于这些器件的选择要严格，并且还要根据相应的电梯规范技术要求，对一些电路进行必要的保护。

4.可编程控制器的计数器在电梯中的应用

PLC控制器可以将计数器与旋转编码器相结合，可以非常準确的实现电梯选层功能，替代以往机械选层的方法。上述两者的结合，可以实现根据距离原则选层换速的功能，从而避免按时间选层换速而带来的误差，准确的完成相应的指示。在实际应用中，可以通过曳引机电机来带动编码器，对电梯轿厢的垂直运动距离进行换算，将换算所得的脉冲信号输入到可编程控制器中。这样PLC的计算器就可以通过累计脉冲数来判别掌控电梯的升降位置，然后通过之前的设定的距离来控制电梯运动。这就意味着只要设定一个电梯升降点来作为脉冲基数，PLC计算器就可以通过加减脉冲数来计算电梯升降距离。并且在电梯的顶层或平层通常会装置一个校正开关，当电梯运行到这里的时候，计算器就会自动将之前的脉冲数归为基准值，从而避免电梯轿厢的停靠位置出现偏差。因此，根据脉冲数据，PLC计数器就能准确的实现电梯的选层、加减速等功能。

5.可编程控制器对电梯故障的监测应用

可编程控制器应用的另一优势就是可以通过全程监测电梯的运行，来及时对电梯故障进行诊断维修。在实际应用中，当电梯出现故障，那么PLC将会接受到故障信号，从而对信号进行逻辑判断分析，然后通过发送信号编码用数字来显示故障出现的位置及性质，同时再根据故障的具体情况发出警报或者直接切断电梯电源，强制停梯抢修。

6.可编程控制器的通讯功能在双梯运行中的应用

当两台结构等各方面相同的电梯用同一种PLC进行控制时，那么就可以实现双梯并联、共同管理的功能。双梯并联管理可以根据调度原则实现原单梯无法实现的功能，例如，可以将两台相近的电梯实现并联，那么这两台电梯就可以根据与外呼位置的距离长短来响应调配，一般距离较短的电梯就会响应指示。另外还可以通过建立时间数据库来储备各种状态下电梯响应调配所需的时间，这样PLC就可以自动比较识别出最短的调配时间，从而较为准确的调配相应的电梯。

7.结束语

我国市场上的可编程控制器产品已经与国际接轨，并逐渐引用到更多的领域中，其中最值得关注的是其在电梯控制系统中的应用，大大提高了我国电梯的可控性、安全性、易操作性等。可编程控制器能控制电梯的运行、能监控电梯故障等等，并且随着科技的发展，其功能在电梯中的使用越来越广，例如参与控制电机的运行特性、实现速度曲线等等。在实际电梯的应用中，并不需要完全引用PLC的全部功能，一般情况下只需引用其中部分功能就可以，同样能实现自动化、灵活控制电梯的要求。所以目前PLC一般被用于电梯改造之中，而对于大批量的电梯制造生产，通常是用全微机控制技术来实现对电梯的控制，这种方法的造价要比PLC的低，并且可以根据不同的需要采取相应的控制方法，因此，相比PLC来说更易操作。

参考文献

[1]曹亚丽，宋爱娟，高玉强.PLC电梯控制系统设计[J].可编程控制器与工厂自动化，2011（01）.

[2]李剑峰.可编程控制器在电梯控制系统的应用[J].煤矿机械，2011（02）.

[3]李淑娥，李彦吉.PLC在电梯故障诊断中的应用[J].电工技术，2011（03）.

[4]何长江.基于PLC智能群控电梯系统设计[J].才智，2011（09）.

[5]芦艳芳，朱贵宪.基于PLC的电梯控制系统设计[J].煤炭技术，2011（08）.

监控与数据采集系统 篇7

关键词：民航机场,导航装备,监控系统,数据采集,数据处理

0 引言

在民航机场的导航装备监控系统中, 对导航通讯设备进行集中监控和管理, 是保证每次航班能够正常进行通讯导航的重要手段。对于民航机场的导航装备监控系统来说, 最重要的就是对导航设备进行实时的数据采集。我们所采集数据的对象是在航班飞行过程当中导航系统相关设备的运行与工作情况, 以及机场导航台等导航设备的各种相关参数。例如, 机场导航台周围的风向、风力、空气湿度、气温等等相关参数。

1 民航机场导航装备监控系统简介

民航机场导航装备监控系统指的是, 在航班的飞行过程中对于各个导航台及其相关设备进行监控和检测, 并时时刻刻将监控信息反馈给机场相关的工作人员, 来使机场工作人员对各个航班的飞行情况进行监测的系统。通过监测航班的飞行距离、方向、航速等相关导航参量, 可确保航班的飞行安全, 避免空难或其他紧急事件的发生。民航机场导航装备监控系统的重要作用在于, 一方面, 对机场导航台及其相关设备进行监控, 不仅确保了导航系统的正常工作, 同时也提高了机场导航设备的准确性;另一方面, 对正常飞行的航班进行空中交通指挥, 确保了空中交通秩序, 也为飞行员和乘客的生命负责。

民航机场导航装备监控系统一般是通过以太网、因特网等远程网络或者是其他网络媒介来对机场导航设备进行实时监测和管理控制的, 同时采用先进的计算机技术、测控技术以及网络通讯技术来随时监测导航台的相关信息。

2 导航装备监控系统的数据采集

2.1 采集相关数据的准则

民航机场导航装备监控系统采集数据必须恪守以下准则:

(1) 通讯信号强度应该保持在极佳状态, 以便于接收和处理数据。

(2) 所发出的信号不可与机场的其他无线电信号互相干扰, 从而影响信号质量。

(3) 所接收的信号应当客观及时地反映出机场导航设备的工作状况。

(4) 所接收的信号应当方便接收, 且不干扰机场其他设备以及导航系统自身设备的正常运作。

2.2 民航机场导航装备监控系统的3种数据采集方式

大体而言, 在数据采集时对于不同的通讯设备应该采取不同的方法。一般来说, 民航机场的导航设备依据采集信号的不同可以分为3种:一种是导航装备内部只有检测单元;一种是在导航设备内部既有控制单元, 同时外部还有接收天线;还有一种是导航设备内部可能有机内测试设备单元, 也可能没有, 但是不论有无机内测试设备单元, 设备都会将工作状况及其相关参数通过指示灯表示出来。

2.2.1 导航装备内部只有检测单元的数据采集方式

一般来讲, 这种导航装备的工作数据是从设备电表的指示当中读取的, 它的工作频率靠内部的数码管显示。此种采集方式在正常的工作中凭借扬声器声音的输出来辨别信号声, 在系统设备出现故障时, 它可以进行声光警示。对于这种装备, 可采集其输入数码管端口的数字信号, 也可以采集声光警示灯处的警报信号以及电表输入处的模拟信号。

2.2.2 导航装备外部拥有接收天线的数据采集方式

其工作原理是:首先发射机中会生成各式信号, 然后由控制单元通过天线系统以无线电的形式发射出去。与此同时, 在天线系统周围存在监测单元, 以检测其所发射的无线电信号符不符合标准, 如此来对发射机所发射的无线电信号进行监测并反映给监视器。最后, 系统根据监视器所读取的数据对设备的运作状况进行判断, 倘若发现有异常状况, 则系统会自动使控制单元对发射机进行主备机信号转换等操作。一般来说, 监控器只能完成对开关数据信号、数字数据信号和模拟数字信号的采集。在外部对信号进行采集时, 丝毫不会影响发射机的工作, 且监测部门通过处理反馈信号即可得知导航装备的工作状况。

2.2.3 导航装备内部存在测试设备单元与否的数据采集方式

通常情况下, 对于内部存在测试设备单元的导航装备来说, 基本可以直接从测试设备单元上采集数字信号, 也可通过传感器采集天线系统输出端口处的模拟信号, 并让该设备的运作状况直接显示在数码管处。对于内部不存在测试设备单元的导航装备来说, 可以在指示灯、数码管等输入端口处采集开关和数字信号, 效果不亚于采集存在测试设备单元的导航装备信号, 其运转状况及工作参数一样可以通过指示灯或数码管显示出来。

2.3 利用发射机发射识别信号的方法简介

2.3.1 发射机简介

发射机是把无线电波信号按照一定频率发射出去的一种装置, 其广泛应用于民航机场导航装备监控系统的数据采集之中。发射机有多种类型, 可以分类为调幅发射机、调频发射机、光发射机等多种。

2.3.2 发射机发射信号的方式

通常情况下, 在民航机场的导航设备中可选用霍尔电流传感器来对天线所输出的电流进行即时测试, 而发射机的任务就是把天线系统所输出的电流信号以频率合适的无线电波的形式发射出去, 在发射信号时必须通过霍尔电流传感器来输出相应的电流信号。一般而言, 在信号的采集上, 机场导航设备可以在扬声器的输入端采集其所发出的信号声音, 并对相应的信号声音进行检波、识别, 再转换为数字信号来进行处理。

3 导航装备监控系统的数据处理

3.1 所采集信号的3种类型

对于民航机场导航装备监控系统来说, 通过信号采集而得到的相关数据信息主要包括以下3种:模拟信号、开关信号、数字信号。下面对这3种信号进行简要介绍。

(1) 模拟信号是指其所携带的信息特征量可以在任意瞬间以任意的值来表现, 且在任意一段连续的时间间隔内都存在此种现象的一种信号。模拟信号的范围很广, 它分布在自然的每一个角落, 例如每天太阳光的光强等等。模拟信号不同于数字信号, 模拟信号是比较具体和真实存在的, 而数字信号是为了方便, 人为地创造出的既不连续又抽象且在幅度取值上不相同的信号。而在民航机场导航装备监控系统当中, 模拟信号的使用范围是比较广的。

(2) 开关信号一般相对于模拟信号来说在信号的方向、大小以及时间上都是持续变化的, 其中, 脉冲信号的变化是跳跃和不连续的, 但它仍属于开关信号的范畴。相对于模拟信号来说, 开关信号的特点是其具有强大的抗干扰能力, 所以开关信号一般广泛应用于机场导航装备监控系统的信号处理当中。

(3) 数字信号指的是幅度取值离散的一种信息传输信号, 其优点为:在复杂的环境下具有很强的抗干扰能力, 能够传输高质量的信息, 噪声积累较小。数字信号的存储、交换和处理一般都是通过计算机来完成的, 原因在于它是通过二进制代码来进行相关运作的, 它的信号形式和计算机的信号形式保持一致。由于数字信号大量应用于机场导航装备监控系统当中, 所以对数字信号的处理可以说也是比较必要的。

我们需要对这3种信号进行处理, 以便对所采集的数据进行相关分析。所以, 对所采集的模拟信号、开关信号、数字信号数据进行处理在机场导航装备监控系统中也就显得尤为重要了。

3.2 3种数据的处理过程

3.2.1 导航装备监控系统对于模拟信号的处理过程

在导航装备监控系统处理模拟信号时, 一般是先将模拟信号在放大器当中进行放大处理, 然后再隔离, 最终把信号送入通用模拟量接口来完成处理过程。处理模拟信号的一般流程是:先将通讯导航设备当中的各个模拟量进行放入、整流、滤波处理, 再对其进行模拟信号的隔离, 最后把其接入到通用模拟量接口上去。一般来说, 模拟信号的采集点选择在设备提供的测试点附近, 然后利用放大器对信号进行放大处理。放大器对于模拟信号的处理来说是必不可少的, 它的优点是既可以放大有用模拟信号, 同时也能对相关干扰信号进行过滤处理, 从而保证了被处理的信号的质量;放大器还可以把来自机场通讯导航装备当中的低电平信号放大到与规定信号水平相符合的标准。

3.2.2 导航装备监控系统对于开关信号的处理过程

在民航机场导航装备监控系统的数据处理过程中, 对于开关信号的处理是比较简单的, 其特点是可以直接反映出导航设备的警报情况及其他工作状态, 而这对于确保机场导航设备的正常工作具有十分重要的意义。通过对开关信号的检测, 可以及时发现导航设备的故障, 以便去及时维修, 这就保证了航班的安全起降以及乘客和机组人员的生命安全。一般情况下, 这些开关信号分布较广、数量较多, 但是相对而言, 对其采集和处理确实比较容易。开关信号的采集过程基本上都是在报警灯的前级完成的, 这样做的原因有2个方面, 一方面, 通过从报警灯的前级来采集开关信号可以保证系统设计的通用性;另一方面, 从报警灯的前级来采集开关信号既不影响导航装备监控系统的正常工作, 又可以同时检测出导航设备的故障。

3.2.3 导航装备监控系统对于数字信号的处理过程

机场导航装备监控系统对于数字信号一般是以数字的方式进行分析、表示和处理的。通常, 我们所采集的数字信号要经过光电耦合器进行隔离以后, 把数字信号的干扰减小到最低, 再进行输出处理。一般而言, 我们必须减小数字信号的干扰性, 来提高监控系统对其处理水平。然而, 减小数字信号干扰是一个十分复杂的过程。首先要说的是, 机场导航设备的种类繁杂而且难以管理, 在实际操作运行当中某些设备的运行数据不完全相同。因此, 机场监控系统需要对所采集的数字信号进行比较繁琐复杂的处理, 才可以将其和相应的运行设备的参数匹配起来, 这样不免会使各个监控软件、硬件在管理上产生混乱。其次, 要处理数字信号还要有足够多的监控单元输出端口。因此, 综上所述, 我们必须要简化数字信号的处理步骤, 使处理数字信号的过程变得简单。所以, 我们可以仅仅对监控系统软件进行变革, 对系统硬件采取冗余设计方式。使数字信号处理过程变得简单容易的一种方式就是提前设计数字信号采集板, 之后通过控制单元来处理数字信号, 这种方式十分简单明了。

4 结语

监控与数据采集系统 篇8

2010年,国家发改委、能源局、电监会等联合印发了《电力需求侧管理办法》,明确指出国家电网要实现“全覆盖、全采集”,为用电信息采集系统打开了广阔的市场空间。统一数据采集与集中监控平台系统以互联网技术为基础,能准确监测电力供给、电力传输、配电网络、用户使用等情况,打破用电配送各系统之间的信息壁垒,为科学决策电力供给、提高使用效益提供了保证[1]。

“十二五”以来,我国农村电网建设取得了长足进步,但目前农村电网建设依旧存在短板:用电服务系统独立建设,缺少统一规范,接口不兼容;各系统数据编码不一,数据关联性差,综合使用分析困难;系统数据存储形式各异,空间分散,缺乏整合,兼容性差[2]。将基于统一数据采集与集中监控平台的用电信息采集系统应用于农村电网建设,既可提升农村用电网络的可靠性和效益,又可加快推进社会主义新农村建设。

1 功能需求分析

用电信息采集系统的功能需求主要包括用电信息数据的采集、回传、分析、处理、储存和监控等。

1.1 数据采集

(1)实现电能数据、交流模拟量、工况数据、电能质量统计数据和事件记录数据的采集;(2)实现定时自动采集、随机召测数据和主动上报数据;(3)分析采集的各项数据,检查是否存在数据采集异常和用电异常。

1.2 数据管理

(1)检查采集数据的正确性和完整性,发现异常及时补采;(2)统计分析采集的数据;(3)提供高效便捷的信息查询功能。

1.3 抄表计量

(1)采集配网用户日冻结、月冻结数据和周期性数据;(2)采集低压电量;(3)采集线路电量;(4)采集台区电量;(5)采集瞬时电压、电流、频率等信息。

1.4 电量分析

(1)显示客户各时段的用电量,自适应调整;(2)统计分析正向、反向有功电量和无功电量;(3)统计分析各台区计量点和线路计量点电量。

2 系统架构设计

2.1 系统总体设计

系统架构设计是根据用户提出的功能需求,结合软硬件实际,制定系统开发建设的规划蓝图,系统架构图如图1所示。设计的系统包括两大总线,分别为现场网络总线,负责收集现场设备的数据信息,为上层各类系统提供数据信息;企业集成总线,负责对现场网络总线采集数据进行分析处理,为管理层提供决策信息支撑。

2.2 应用框架设计

应用框架包括调控一体化、统一采集与集中监控、营配一体化三个模块,如图2所示。调控一体化模块包括调度自动化和配电自动化两个模块,实现变电站的RTU、电能量采集和线路FTU功能;统一采集与集中监控模块实现智能台区监控、电能监测、谐波在线监测和用电信息采集功能。

2.3 系统功能设计

系统功能如图3所示,分别为:

(1)智能配电台区管理:可对配电变压器进行数据信息采集处理,实现对台区信息、电能质量、异常告警、漏电保护、低压线损、配电区环境、数据交互等信息的监控。

(2)台区智能高效运行管理:根据不同业务需求,制定不同的控制策略,编写相应的控制软件,实现台区的智能高效管理。

(3)调控一体化:实现数据处理、报警和事件处理、事故回溯、事件记录和调度员操作等功能。

(4)用电信息采集管理:实现用电信息数据的采集、分析和监控。

(5)数据采集任务管理:根据具体的业务确定采集任务,包括任务名称、类型、分组、开始结束时间等信息,同时还对各任务的进程进行控制。

(6)抄表数据:对配电网的电能量示值、低压电能量示值、台区电能量示值、线路电能量示值等进行记录分析。

(7)电量分析:对线路计量点、用户计量点、台区计量点、主备表电量、专线电量和低压用户电量进行计量分析。

(8)负荷管理:实现预付费、重点用户、实时负荷、日负荷、月负荷、行业负荷和总负荷的管理。

(9)有序用电量管理:进行负荷预测分析和控制。

(10)电能质量分析:进行电压合格率、谐波数据、供电可靠性、三相不平衡、实时负载率和总负载率的分析。

(11)线损分析:对分区线损、分压线损、供电所线损、馈线线损、台区线损和网络线损进行分析。

(12)异常用电分析告警:分析低压表计事件、终端事件、主站端事件和表计事件。

(13)漏电保护管理:实现对开关、电压和电流信息的实时监测、报警和响应。

3 结语

根据当前农村电网建设存在的短板,从数据采集与管理、抄表计量、电量分析等方面分析了基于统一数据采集与集中监控平台的用电信息采集系统的功能需求,设计了系统的总体框架、应用框架和各功能模块,为推进农村电网信息化管理提供了技术参考。

摘要：基于统一数据采集与集中监控平台的用电信息采集系统可对配电网络的传输线路、变压器、配电器和终端用户的用电情况进行数据采集分析和监控,达成用户用电监测、阶梯定价、线损分析、错峰用电、用电检查、自动抄表、负荷预测管理和节约用电等目的。根据当前农村配电网络信息采集和监控存在的问题,结合用电实际特点,设计了一套基于统一数据采集与集中监控平台的用电信息采集系统,为推进农村用电网络信息化、数据化、集成化管理提供了技术支撑。

关键词：数据采集,集中监控,用电信息采集系统,功能需求

参考文献

[1]门亮,贾聚光,马斌.智能用电信息采集系统的建设[J].农村电气化,2013(2):9-10.

监控与数据采集系统 篇9

远程或分布式数据采集与监控系统,在道路交通[1]、楼宇监控[2]、煤气调度[3]、畜禽饲养的环境监控[4]、水利工程中的闸站远程监控[5]和温室的环境监控等诸多领域中得到广泛应用,不仅能对环境状况、设备状态等进行远程数据采集、故障报警,还可以实现动力设备的无人值守和联动控制等功能。目前的实现手段主要有:以PLC或单片机为数据采集前端的基于工业PC的SCADA[6],以SMS、GRPS、CDMA1X[7,8,9]等移动通信技术为基础的SCADA,以Internet、Intranet为基础的基于Web的SCADA[10],等等。近些年来,随着嵌入式技术的发展,嵌入式系统以其功能强大、实时性好、可靠性高和结构紧凑等显著优点在各行各业的应用也越来越广泛。

本研究将Web技术与嵌入式技术相结合,构建基于Web的远程嵌入式数据采集与监控系统。

1 系统架构

系统由上位机管理模块、基于Web的网络数据采集模块和终端执行模块组成,其结构,如图1所示。其中,网络数据采集模块是该系统的核心部件,它是一种专门用于对无人值守现场内的动力设备、环境状况、安防消防等进行信息采集、管理和监控的网络设备,所构建的系统集中了现场数据采集、故障告警、应急控制、网络数据存储(黑匣子)、Web服务器、各种通信协议转换、图像采集等多项功能,在该设备基础上建立的统一监控平台可极其方便地为现场设备管理和环境监控提供一体化解决方案;通过采用嵌入式技术和开放的网络平台,适配各种传感器、变送器、协议转换器等可以实现对现场的模拟和状态参数进行实时采集和控制。可以通过基于IP的局域网、广域网、因特网、ISDN(2B+D)、2M、无线以太网等将所有基站、机房、现场设备整合在统一的IP网络平台下。并通过网页访问、控制、远程配置这些终端执行器。

2 硬件设计

2.1 系统整体硬件框架

根据工艺流程及控制要求,设计控制系统,如图2所示。该系统采用基于Web的网络数据采集设备OMM为核心平台,在此平台上安装自行研发的MacroView网络化监控软件。系统的下层联接环境变量、智能设备、UPS等各监控设备。系统的上层直接联入Internet,允许授权用户在Internet上的任意1台主机应用Web浏览器访问该系统并实现对下层设备的监控。

本研究中基于Web的网络数据采集平台具有如下特性:

(1) 组网方式。基于IP的局域网、广域网、因特网、ISDN(2B+D)、2M、无线以太网等;

(2) 基于WWW浏览器(HTTP),采用B/S结构;

(3) 支持紧急事件告警(当传输通道正常时,监控告警响应时间、数据响应时间、命令执行响应时间不超过5 s,故障告警准确率100%);

(4) 报警方式。本地声音,远程中心通过寻呼机、移动电话、电子邮件、手机短信、网管平台广播或监控中心声音报警;

(5) 支持远程软件升级、更新,支持XML接口与.NET平台无缝集成;

(6) 支持多用户同时访问,设置多级密码认证机制。

2.2 NS20短信服务器

短信服务器NS20是一个通过以太网收发短消息的服务器。NS20依赖GSM网络来收发短信息,可用于企业短信平台。它使用1个10Base-T以太网接口连接网络;1个RS-232串口用来设置通信参数;1个GSM模块用来收发短消息。NS20有2种网络通信方式收发短信:UDP和TCP,可根据需要进行选择。其具有如下特征:

(1) 通过以太网收发短信;

(2) 1个RS-232串口,内置GSM模块;

(3) 5 V电源供电;

(4) 支持UDP/TCP网络协议;

(5) 通过超级终端类似于AT指令方式或设置程序灵活设置通信参数;

(6) 可以通过网络来扩展短信服务器的数量;

(7) 可实现网络共享;

(8) 支持Windows、Linux等流行操作系统。

3 软件设计

MacroView是一个网络化环境安防监控软件,完全建立在标准的Web构架上,采用.NET和JAVA技术,提供XML数据接口,处理来自各个现场的报警信息,由值班人员管理。这些数据通过受理、分析、处理、校验等处理过程,保证报警信息得到及时、正确地记录分析,同时为维护部门提供日常维护报表、性能状况统计报表等分析数据。

软件功能分析,如图3所示。

通过Java(jrm)与Windows系统核心的无缝驳接,将网络编程语言Java的分布的灵活性和C#的数据库操作的便捷性进行互补性结合,为实现MacroView软件的稳定、高效、便捷性能奠定了良好的基础。同时,借助于支持ActiveX的COM接口并结合视频表现形式设计出全方位的监控系统。本系统通过B/S和C/S相结合,进行优势互补,突出了软件功能的全面化。

4 应用实例

在IE浏览器的地址栏中键入正确连接地址(监控服务器的本机IP地址),进入登录页面,输入用户名和密码,登录后,左边为功能选择界面,右边为电子地图,如图4所示。其数据查询界面,如图5所示。

如图4所示,MacroView具备11种功能模块,操作方便灵活,界面标志清晰:

(1) 电子地图。

在地图上显示每个监控点,设置每个站点的位置,处理报警和刷新状态;

(2) 地图上传。

上传地图,更新地图;

(3) 站点信息。

管理监控点;察看设备记录、故障处理记录和现场图像记录;

(4) 报警日志。

记录每个站点的所有报警信息;

(5) 报警等级。

设置报警等级和屏蔽报警通道;

(6) 数据查询。

查询每个监控点的报警参数、报警记录、排序、打印等;查询每个监控点的监控参数、历史数据、排序、打印等;

(7) 统计图表。

根据选择的数据生成在线图表;

(8) 用户管理。

增加或删除管理人员名单、管理权限设置等;

(9) 操作日志。

记录每个登录人员的操作事件和时间;

(10) 修改密码。

允许登录的用户修改本人密码;

(11) 登录注销。

用户退出监控软件。

5 结束语

笔者设计的基于Web的嵌入式远程数据采集与监控系统(SCADA)。系统采用了嵌入式技术和开放的网络平台,支持TCP(UDP)/IP、XML、Socket等多种协议标准和数据格式,可替代专用的RTU、PLC或通用低速数据采集工控机等设备,具有数据采集、故障告警、联动控制、网络数据存储(黑匣子)、Web服务器、协议转换、图像采集等多项功能。

在该系统基础上,可进一步构建通用、统一的信息采集与监控平台,实现现场监控与管理。

摘要：介绍了一种基于Web的嵌入式远程数据采集与监控系统(SCADA),该系统用于对无人值守的动力设备、环境状况、安防消防等进行信息采集、管理和监控。系统集成了现场数据采集、故障告警、联动控制、网络数据存储(黑匣子)、Web服务器、协议转换、图像采集等多项功能,采用了嵌入式技术和开放的网络平台,支持TCP(UDP)/IP、XML、Socket等多种协议标准和数据格式,支持二次开发,可替代专用的RTU、PLC或通用低速数据采集工控机等设备。在该系统基础上,可进一步构建通用、统一的信息采集与监控平台,实现现场监控与管理。

关键词：Web,嵌入式,远程,数据采集与监控

参考文献

[1]高占凤,杜彦良.基于虚拟仪器的桥梁远程状态数据采集系统[J].仪器仪表学报,2006,27(10):1361-1364.

[2]许毅平,周曼丽.基于Web服务的智能楼宇系统集成模型[J].计算机工程,2006,32(24):234-236.

[3]李东春.数据采集与监控系统(SCADA系统)在煤气调度中的应用[J].自动化仪表,2000,21(12):40-43.

[4]崔和瑞,李曼,高峰.基于模糊控制的畜禽舍环境监控系统的研究[J].计算机工程,2006,32(21):224-228.

[5]束长宝,陈兴,史旺旺,等.基于Internet的闸门远程监控技术及实现[J].计算机工程,2006,32(21):258-260.

[6]ALBERTW,YAO L,KUC H.Developing a PC-based au-tomated monitoring and control platform for electric powersystems[J].Electric Power Systems Research,2003,64(2):129-136.

[7]李栋梁,马洪连.基于SMS的远程数据采集系统的设计与实现[J].仪器仪表学报,2006,27(6):130-131.

[8]ENGIN O.Mobile phone based SCADA for industrial auto-mation[J].ISA Transactions,2006,45(1):67-75.

[9]陈艳,陈伟.基于CDMA 1X的工业数据采集与监控系统[J].自动化技术与应用,2006,5(4):30-32.

数据中心机房监控系统设计与应用 篇10

关键词：数据中心,机房监控系统,设计,应用

当前时期下, 数据集中已经逐渐发展成为一种趋势, 各行各业对数据交换的实时性的要求也使得更多的行业纷纷构建基于数据集中的中心机房, 以支撑本行业的各项业务的顺利开展与可持续进行。供配电、UPS、机房精密空调、消防设备以及安保系统等均属于大型机房所不可或缺的重要设备, 它们之间的关联性较大, 为计算机系统的正常运行提供非常重要的保障。一旦这些设备发生故障, 则会对该行业各项业务的正常开展带来了重大的阻碍, 甚至还会引起数据中心机房的瘫痪。而目前数据中心机房中的各套设备之间的相互协调性要求也越来越高, 那么就需要构建一整套数据中心机房监控系统, 从而确保机房的正常运行以及将各种可能发生的事故消灭在萌芽之中。本研究首先对数据中心机房监控系统的相关概念以及系统组成情况进行了设计与阐述, 然后将其实际应用进行初步探讨。

一、数据中心监控系统的构成

数据中心机房环境综合监控系统的构建是保证各套信息设备在较为理想的机房环境 (包括供配电系统、消防系统、精密空调系统以及UPS系统等) 下保持稳定运行的基础条件, 实现机房信息设备的严密监测及统一监控, 提高整个信息网络系统稳定运行及科学化管理。数据中心环境综合监控系统主要包括:计算机网络体系、智能化模板、监控主机、信号处理模块以及多设备驱动卡、智能设备等部分。用户如果要增强系统的功能, 一般可按照其所需选择配置多媒体声卡、智能电话语音卡以及超级视频卡等方面的设备。当前, 较为常用的环境监控系统, 还增加了系统的报警性能, 而且还设置了电话通告、短信通告以及电子邮件通告报警等方面的功能。所以, 目前所使用的环境监控系统, 能够适应现场无人值守的实时监控。

二、监控系统的实际应用分析

2.1UPS系统监控。UPS是数据中心机房为IT系统提供源源不断电源的一个十分关键的设备, 数据中心包括服务器、网络交换机、小型机以及路由器等设备, 均需要采用稳定的不间断的电源进行供电, 这样就能够预防数据不丢失。所以, 监管好UPS系统显得非常重要。在数据中心的电源区域, 环境监控系统经过UPS厂家所提供的智能通信接口与通信协议, 实时地监视UPS的整流器、电池、逆变器、负载以及旁路等各部分的运行状况以及参数等。数据中心机房环境综合监控系统能够非常全面地对UPS实际状况加以诊断, 一旦UPS报警, 将自动切换至相应的UPS运行的画面。

2.2精密空调系统监控。数据中心综合环境监控系统经过机房精密空调自带的智能通信接口, 能够全面实时地对空调的运行状况、监控空调各个部件等加以诊断, 且能够对空调设置参数进行远程调整与修改, 从而实现空调的远程开机与关机等。环境监控系统一旦监测到出现报警或者参数越限, 将自动切换至空调系统相关的运行画面, 越限参数颜色将会出现变化, 且伴随有报警声音以及相应的处理提示。对于重要的参数而言, 可作一条曲线进行记录, 用户能够通过曲线记录直观地看到空调机组的实际运行状况。

2.3配电参数检测。电量测量仪集中了很多参数, 包括相电压、相电流、线电压、线电流、有功功率、无功功率、视在功率、频率以及电能等多参数的检测仪表。该仪表具有报警以及智能通信接口, 能够与环境监控系统主机之间相连接, 便于用户较为便捷地对电流以及电压读书进行读取, 以了解供电质量, 除此之外, 还能够对所监测线路的配电参数及历史曲线进行查看。

三、结论

综上所述, 随着信息技术的快速发展与进步, 越来越多的企业以及机构开始着手构建自己的数据中心以支撑其各项业务的可持续发展与各项事务的顺利进行, 通过监控平台能够对机房之中的大部分系统进行科学化管理, 在很大程度上节约了人力、物力以及财力等。机房环境监控系统正在为今天大型数据中心计算机机房的正常运转提供可靠和一流的技术保障手段。

参考文献

[1]林海雄.数据中心的环境监控系统[J].智能建筑与城市信息, 2009 (05) .

[2]印骏, 徐珣.数据中心综合布线系统的设计要求[J].建筑电气, 2009 (11) .

监控与数据采集系统 篇11

关键词：智慧校园；数据中心；云服务；自助服务；监控与管理

中图分类号：TP315 文献标志码：B 文章编号：1673-8454（2016）15-0063-04

智慧校园的建设是教育信息化的重要组成部分，也是衡量教育现代化程度的重要标志，近年来智慧校园建设已经得到了人们的极大关注，同时随着云计算技术的快速发展，智慧校园各项应用对基础信息服务的依赖程度更加紧密，资源共享程度要求更高，数据中心作为云计算技术的基础设施，受到越来越多的重视，数据中心监控技术的研究也成为云计算相关领域内的重点。该环境下的监控平台具有其自身的特殊性，数量庞大的集群设备，动态增长的管理规模，多样化的监控对象，高可靠性的性能要求，这些应用需求都对数据中心监控系统的设计开发提出了严峻挑战。因而对数据中心的各类资源如何有效实时监控（服务器运行状态、异构数据库的健康以及各类应用服务的状态监控）成为云平台非常重要的工作。高效实时的云监控可以保障智慧校园数据中心各项服务的稳定，提高服务的可用性。保证监控的实时性和高效性。本文将以Oracle EM为基础构建智慧校园云数据中心监控体系提出研究实践和探讨。

一、云计算发展现状与数据中心的需求

1.云计算现状

云计算的本质到底是什么，目前还没有一个公认的权威的定义，各家公司和研究机构也都有着自己的认知。IBM公司认为，云计算就是“未来的服务器”，虚拟服务器将是最主要的卖点；AMAZON公司也有IBM着同相似的观点，他们认为云计算就是以通过互联网为媒介，租售虚拟服务器即基础架构；Google公司则更关注通过云端为终端用户提供在线文档编辑、个人资料存储等服务。

可见对于云计算的讨论和思考可以称得上百家争鸣。各家都从不同的角度发现了云计算应用的广阔前景。但是本质上讲，云就是用户可以随时访问和处理云端信息，便捷地使用在云端上大量资源的资源管理和分配模式。这己经在业界形成广泛共识。根据美国国家标准和技术研究院的研宄结果，全世界己经公认云计算具有三种服务模式：

（1）IaaS基础架构即服务。用户可以定制和使用“基础硬件资源”，掌握“虚拟服务器”的操作系统和存储空间，部署定制化的应用程序和软件系统，而不需要关注云基础架构。在今天众多的案例中、是典型的商业实现。

（2）PaaS平台即服务。这种服务模式起源于搜索引擎系统采用的平台架构，用户享有完整的软件开发运行环境，可在此基础上开发和托管用户代码，发布和运行软件系统。这个过程中，用户无需完全掌控操作系统、硬件平台以及网络部署架构。

（3）SaaS软件即服务。在此服务模式中，用户完全不需要了解操作系统、硬件设备和基础网络架构，通过互联网即可直接操作和使用某项软件服务，最大限度、最方便地构建IT信息化平台。

2.云计算对数据中心现实需求

云计算本身的优势是显而易见的，云服务提供商通过在特定的地区建立超大规模的商业数据中心，综合运用虚拟化、分布式计算、网格计算等前沿计算机技术，集中部署大量的计算和存储资源，对外提供高性能、高可用的服务，实现相对低成本的信息系统管理、分配和计费。这种商业模式可以带来巨大的规模效应，强大的资源分配能力，高可伸缩性、高可靠性、高通用性、廉价的IT服务产品。基础设施是云计算最重要的物理载体，而基础设施最终是通过云数据中心数以万计的服务器、交换机以及配套设备实现的。然而数据中心业务数据迅速增长，应用系统正变得日益庞大与复杂，由此面临一系列运维管理方面的挑战：

（1）服务器、存储、网络设备、软件规模增长迅速，尤其随着Oracle数据库一体机的引入，对于软硬件及网络设备集中、统一、一致的IT运维管理成为必需；

（2）IT基础架构设备及技术的频繁升级和更新对人员的层次要求越来越高，也造成了人力成本上升并带来了管理风险；

（3）应用架构（包括关联性）越来越复杂，出现应用群的概念，多个应用之间协调完成复杂交易。从而，对交易的追踪与管理变得越来越困难；

（4）应用的复杂带来基础架构性能保障的风险，IT运维部门面临持续优化提高基础架构性能、保障业务高可用性的压力；

（5）新应用低下的测试效率和应用质量会将企业投资置于风险之中，保障应用质量对维持业务敏捷性、保证服务质量、降低总体成本与风险变得异常重要，成为IT部门的新命题；

（6）云数据中心是IT基础架构的发展方向，大多数IT组织开始在企业内部数据中心应用云计算，无论是更快地供应、按需访问、基于策略的灵活资源调度，还是按规则收费以保证商务结算和对环境的更好控制，IT部门都必须从被动式反应转型到主动和预防式管理上来。

面对以上挑战，通过使用Oracle基础架构运维管理技术软件和其在IT运维管理领域的丰富项目经验，结合现有的IT运维体系流程，建立一体化的运维管理框架，实行业务和技术管理创新，对于降低IT运维管理风险，提高业务用户的满意度，保障基础架构高可用性等方面有着紧迫和重要的战略意义。

由于我校在十二五期间进行了基于Oracle项目的人事系统和校园一体化建设，作为基础，结合OracleEM，使之成为我们建设和管理成为可能和高效的手段。

二、Oracle EM的特点与安装部署

1.Oracle EM的特点

Oracle Enterprise Manager （Oracle企业管理器，简称OEM）是Oracle公司的集成企业信息技术管理产品线，它提供了业界唯一的完整、集成和企业的云管理解决方案。OEM通过利用内置的管理功能，为传统和云环境，实现前所未有的效率收益，同时大幅提高服务水平，创造价值。

OEM是通过一组Oracle程序，为管理分布式环境提供了管理服务。OEM包括了一组DBA工具，一个repository，以及一个图形化显示的控制台。OEM控制台与每一个服务器上的智能化代理（IntelligentAgent）相对应。

智能化代理能够监控系统的特定事件并且执行任务（作业）就像你在系统本地一样。事件和作业的结果会被送回控制台，这样可以在一个地方管理所有的系统。Oracle的Oracle Enterprise Manager Cloud Control 13c应用技术。Oracle的企业管理器在经历了多个版本的发展后，企业管理器的功能更加完善、稳定，支持更多的平台和版本，配置越来越健全，主流浏览器基本通过认证。在EM13c中，Oracle提供了更加完善的一体化云管理解决方案。可以预见，Oracle的企业管理器必然会在数据库管理和监控方面成为优先选择。该系统架构如图1所示。

2.Oracle EM的部署

本文的建设是基于REDHAT AS6.4操作系统，采用双机备份的模式，数据库采用的Oracle12C12.1.0.2.0，EM为Oracle Enterprise Manager Cloud Control 13c Release 1（13.1.0.0）。具体安装部署可以参看Oracle官方的标准文档。部署完成后的结果如图2所示。

安装完成后对系统进行初始参数配置后即可开始正常服务，系统参数配置图如图3所示。

三、Oracle EM实时监控与管理

OEM涉及框架和基础设施，企业监控和事件管理功能、数据库管理、中间件管理、硬件和虚拟化管理、异构（非Oracle产品）管理、云管理、混合云管理、生命周期管理、配置管理、大数据设备管理、信息服务交互测试和查询、应用绩效管理，应用质量管理等功能服务。下面主要从如下几个主要功能应用做出介绍。

1.对数据库的云监控与管理

Oracle EM实现了无人值守式监控IT环境。通过一系列有关性能与健康指标监控IT关键组件，例如应用、应用服务器、数据库，以及他们所依赖的后台组件。另外OEM与ServerManagerMotif相比，有以下优点：

（1）从适用范围看：OEM可以同时监控管理多个系统上的多个数据库，因而特别适合分布式环境；而ServerManager只能监控管理一个数据库。

（2）从管理对象看：OEM可以监控管理节点，数据库和监听进程（listener），而ServerManager只能监控数据库。

（3）从适用版本看：OEM可以同时监控管理Oracle7.x和8.x，而从8版开始，ServerManager已不存在。

OEM数据库工具组是一组使DBA能够通过GUI界面管理Oracle数据库的工具。包括以下工具：

DataManager（数据管理器）：这工具使你能够象加载数据一样执行数据的export/import。

SchemaManager：这工具使你能够在数据库中管理对象。可以用于创建，修改，和删除tables，indexes，views，snapshots，sequences等。

SecurityManager（安全性管理器）：这工具使你能够管理用户、角色、权限及profiles。

StorageManager（存储管理器）：这工具允许你创建和修改表空间、数据文件和回滚段。

InstanceManager（实例管理器）：这工具允许你关闭、启动实例并且存储和管理数据库参数。

SQL*Worksheet：这工具使你能够运行或创造SQL脚本并且存储在硬盘上。你能使用这工具重现最后执行的语句；同时，检查显示到屏幕上的执行结果。

BackupManager（备份管理器）：这工具允许你管理备份和恢复为Oracle7和Oracle8数据库。在Oracle7此工具支持EnterpriseBackupUtility（EBU），在Oracle8此工具支持恢复管理器RecoveryManager。

SoftwareManager（软件管理器）：这允许你将远程软件安装到支持这一特性的远程服务器。

监控数据集中存放在存储库中，管理员可以利用丰富的图表诊断故障并分析趋势。一旦检测到告警，将发送各种通知给管理员以快速解决问题。

缺省地，EM提供以下能力：

1）符合Oralce最佳实践的监控指标与阀值设置，包括客户化指标；同时支持监控模版。

2）基线设置与更正行动。

3）监控所有IT基础（Oracle的或非Oracle的），包括应用与服务。

4）实时访问各种性能图表。

5）收集、保存、汇总各种指标数据。这使得你可以执行战略性分析，例如趋势分析与报表。

6）对检测到的紧急事件提供各种通知能力。

2.意外事件处理机制

Oracle EM利用集中式直观的“意外事件管理器”简化故障管理复杂性。EM将所有通过指标阀值等触发的事件称之为“事件”。EM的事件类型包括：目标可用性、基于指标阀值的告警、作业状态的变化、合规性冲突、高可用检测、服务等级告警等等。

在此基础上，将有意义的“事件”或重大的“事件”整合为“意外事件”或“故障”。一般地，管理员只需要专注于“意外事件”，而避免陷入大量无意义的“事件”中，从而大幅降低工作复杂度与工作量。意外事件管理器使你可以查找、查看、管理、并解决故障，同时提供了指导解决方案，加速问题处理。意外事件管理器：意外事件的触发条件由规则/规则集控制。规则定义了什么情况下、什么时候、向谁发送通知。规则集则是规则的集合，可以为一组目标（例如主机、数据库、组等）采取合适的行动以自动化事件的流程处理。Oracle EM具有整套的意外事件处理机制，可以跟踪它的完整生命周期：

1）分派异常事件的所有者；

2）跟踪异常事件处理状态；

3）设置异常事件优先级；

4）设置异常事件的升级；

5）提供定制的汇总视图；

6）提供注释；

7）提供压缩和解压能力；

8）提供手动清除异常事件能力；

9）提供创建ticket能力。

四、OracleEM云资源管理监控

OracleEM云服务如图4所示

云的概念中有两条重要的标准：按需获得服务；自助服务。在云服务里最终服务的都是我们的最终用户。OracleEM13c最显著的好处就是可以让标准的数据库平台部署和中间件平台部署，从管理员驱动的形式向最终用户驱动的形式转变。OracleEM13c可以让我们完成以下工作。

（1）池化资源；

（2）标准化和自动化部署流程；

（3）发布模板和服务目录；

（4）设置基于角色的访问控制和授权；

（5）设置限制过度消费资源的配额；

（6）建立升级、降级和回收的策略；

（7）建立测量手段，使按资源消耗收费成为可能；

（8）通过BI进行报表分析和数据挖掘。

配置好云端的参数和路径如图5所示。

每个云服务资源均按如图6所示的进行配置，即可提供给用户进行自助服务。

五、结束语

从目前来看，智慧校园的建设管理对教育信息化的发展具有相当重要的作用，要根据学校的总体发展，统筹规划、逐步实施、通力合作，使智慧校园的建设日趋完善。

通过对云服务管理和监控平台的建设，初步达到了高可用性原则、由于该系统承担着对整个系统的统一管理和监控，一旦出现系统崩溃造成数据丢失或者暂停服务，都会给学校带来不可估量的损失，因此，在建设该云管理和监控平台的同时，一定要考虑管理和监控系统本身的高可用性原则、一体化管理原则和易用性和管理原则，监控系统一定要支持双机备份能力，当主管理机器出现故障，备份机器能及时接管，确保云资源数据不被丢失，同时也不会造成暂停服务的状况。所有的管理和监控在统一的监控平台上进行管理和监控，操作人员在该平台，可以直观地管理被管理目标，集中监控各管理单元的各项指标，系统应能提供统一视图，让操作人员可以从上而下，到相应的管理单元进行细化管理。同时通过统一视图，可以直观展现各个管理单元之间的逻辑关系，便于管理者有序地对各管理单元进行管理。监控管理平台管理终端要求采用中文图示化管理界面，最好能提供多国语言支持，可以提供满足需求的不同时间尺度的分析图表，并能够提供各个角色的访问权限管理，为不同角色的操作人员提供不同的管理视图。

通过上述对数据中心资源的云服务监控与主动管理的摸索与实践，为高校智慧校园的建设和管理打下坚实的基础。

参考文献：

[1]饶冰，裴征峰，高文博.Oracle云管理平台企业管理器12c实战指南[M].北京：清华大学出版社，2013.

[2][OL].https：//docs.oracle.com/cd/E63000_01/.

[3][OL].http：//www.oracle.com/technetwork/indexes/downloads/index.html#em.

监控与数据采集系统 篇12

电计量数据及时与准确直接关系着生产运营经济效益，随着莱钢生产规模的不断扩大，以及对计量管理理念的推进，电计量以前采用的深圳市朗金科技开发有限公司生产的GPRS采集器(型号：BGDY-1)存在着信号不稳定、容易遭雷击、GPRS技术不成熟等因素，已无法满足电计量日成本核算需要和数据实时监控的要求。这就要求我们在原有的计量方式的基础上进行改造，增加具有采集精度高、可靠性高、容量大、开放性好、性能价格比高等特点的多功能远方抄表终端。同时建立数据远程监控系统，系统利用有线(TCP/IP网络)或无线(GPRS)通讯技术，并通过安装在用电现场的多功能远方抄表终端将电表上或终端本身的运行数据采集回系统主站，从而实现对用电各个环节的运行状态进行监测、数据应用分析和管理。整套系统大大节省了能源损耗，计量更加精确，保证了计量数据的稳定和公正，可使维护人员及时发现故障源，工作效率大大提高。

1 系统总体建设思路

本系统采用“一库两平台”的建设思想，“一库”：是指数据存储到一个数据库中。“两平台”：是指远程数据通讯采集和监控为主的通讯采集平台和实现综合应用分析为主的应用分析平台。

2 一体化系统简介

系统整体上由三个部分构成：

第一部分是由安装在现场的电能表与终端组成，通过终端实现对表计设备的数据采集，为系统提供最基础的数据。

第二个部分是前置机部分，它为系统提供通讯通道、规约处理、数据计算等数据处理功能;它由多台前置机采集工作站组成，每台采集工作站负责将各地区的终端数据通过GPRS或TCP/IP方式的通讯通道采集回主站系统的数据库服务器。

第三部分是前置机应用，系统分为档案管理、随时抄表、报警管理、数据浏览、系统管理、负荷控制、负荷管理、系统信息、统计管理、终端维护、日志维护、一次接线图、WEB查询等几大功能模块，通过对数据并经过一定分析、计算处理的高级系统应用。

采集系统采用多任务并发方式，可同时对多个采集终端进行数据采集，提高了采集的效率;前台应用模块采用面向对象技术，使用模块化的设计，便于功能模块的扩展和升级。

3 系统功能概述

配电运行管理系统主要包括前置机通讯、数据采集、告警服务、档案管理、随时抄表、报警管理、数据浏览、系统管理、负荷控制、负荷管理、系统信息、统计管理、终端维护、日志维护、一次接线图、报表管理、WEB查询等17个模块或子系统以及一个后台处理与计算子模块。该系统的主要功能有：(1)对“发、输、配、用”各个环节的计量点的数据进行自动采集、存储，实现计量自动化管理，为电力营销提供结算电量数据。(2)能根据电网运行情况，制定错峰计划，实现“削峰填谷”。(3)能准实时地监测现场负荷情况，必要时还可实施负荷控制。(4)对电能质量、设备运行情况进行监测管理，提高供电可靠性。(5)系统提供多种考核指标对发电侧进行考核，为电费结算与科学管理提供可靠依据。(6)按整点、日、月或任意时间段准确快速统计计算分类线损，如：分线路、分电压、分元件、分区统计。并且可进行多种方式的比较，可以绘制各类平衡情况的动态变化曲线，可以根据计算结果自动告警，实现用电分析和用电监察自动化，提高管理水平和实时性。

4 一体化主站软件系统组成

从图1中我们看到，主站软件系统由以下程序(功能模块)组成：(1)数据库：存储系统信息。(2)前置机通讯程序：负责主站软件系统与终端通讯，完成报文转发。(3)前置机应用程序：负责终端档案管理等功能。(4)大用户采集程序：定时启动大用户终端数据采集任务，并将采集的数据保存在数据库临时工作表中。(5)告警服务程序：完成终端上报异常事件数据库保存功能。(6)主站工况监测程序：完成主站软件运行状况及工作站监测。(7)后台数据处理程序：完成数据从数据库临时表到工作数据表及数据计算处理等功能。(8)关口采集调度程序：定时启动关口终端数据采集任务，并将采集任务分配给不同的关口定时采集程序。关口采集调度程序可以运行在两台不同机器上，一台为主，另一台备份程序，当主调度程序异常后，备份调度程序会继续工作。(9)关口定时采集程序：接收关口采集调度程序分配的任务执行数据采集，可以运行在两台以上的工作站。(10)WEB程序：数据分析浏览、终端报警事件监测等。

5 WFET1000E多功能配用电管理终端

采用了先进的32位RISC嵌入式CPU(ARM9内核)硬件平台、实时嵌入式LINUX嵌入式操作系统、GPRS/GSM移动通信技术和高精度电能计量等技术研制而成的新一代终端产品。除了具备传统的远方抄表等功能外，还具备了负荷管理、交流采样、防窃电监测及主动上报等功能。具有功能强大、使用简单、运行稳定、维护方便等特点。能够满足我们在数据监控、远程抄表、分时段用电计量计费、异常报警、线损统计与同期比较等多方面的应用需求。

6 GPRS主要特点

支持双频GSM/GPRS，符合ETSI GSM phase 2+标准，数据通信模块永远在线，传输速度多种可配、可高达115200bps，数据进行加密、压缩打包传输。支持虚拟数据专用网(VPN)，短消息数据备用通道，支持无线远程软件升级和维护、本地软件升级和维护，具有远程登录密码校验、本地设置分级管理功能，支持热插拔。

7 改造效果

莱钢电计量数据远程监控系统于2009年1月正式投用，改造后的电计量系统满足了生产单位提出的各项功能要求，实现了对电能表的电量、需量、电压、电流、功率、功率因数、电压合格率等电表数据的自动采集、存储、远传，可以实现对电能量统计分析，为电力营销系统提供各类电量结算数据;对大用户的负荷进行控制和管理，实现“削峰填谷”有序用电，并对接入本系统的电能表运行状况进行实时监视、对用电异常(防窃电)进行实时监察，自动计算分区、分压、分线、分元件线损，提供多维的线损分析比较工具。

从项目的实施结果来看，该系统运行平稳可靠，网络安全性能高，达到较高的稳定性、安全性和可靠性。

结束语

该系统不仅节约了人力资源，而且做到了数据资源共享，为计量数据、成本核算、技术指标等部门提供了准确可靠、实时的电力消耗数据，使灵活、准确、客观的控制各生产厂的电力消耗指标有了依据和可能。通过成本核算和指标控制，显然会提高电力能源在生产中的利用率，并且优化用电模式，而且通过数据监控和成本核算，提高了电力能源利用率，创造了可观的经济效益和社会效益，具有很好的推广价值。

摘要：传统的电计量装置和抄表方式已无法满足莱钢电计量日成本核算需要和数据实时监控的要求,因此我们对电计量装置进行了改造,该系统利用有线(TCP/IP网络)或无线(GPRS)通讯技术,并通过安装在用电现场的多功能远方抄表终端将电表上或终端本身的运行数据采集回系统主站,从而实现对用电各个环节的运行状态进行监测、数据应用分析、考核管理。为电网的安全、稳定、经济运行提供了高效的管理工具。

关键词：计量装置改造,配电运行管理系统,多功能远方抄表终端

参考文献

[1]曹凤田.重视电能计量、经济运行水平[J].吉林电力,1991(6).

[2]孙春桂,王占国,李杏春.多功能电能表及其抄表技术[J].北京交通大学学报,1998(6).