導(dǎo)言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇簡述數(shù)據(jù)通信的特點(diǎn)，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

Abstract: Metro SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) system is a metro important part of the power supply system, which is mainly responsible for the distribution substation at all MTR stations for data acquisition, monitoring, and control, this paper outlines the SCADA system components, and the SCADA system debugging is important and difficult for reference only.

Keywords: Metro Power; SCADA system; debugging;

中圖分類號：U231+.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：2095-2104（2013）

一、 SCADA系統(tǒng)概述

1 SCADA系統(tǒng)的特征

1.1 實時性

SCADA系統(tǒng)的實時性與多任務(wù)性是其重要特征之一，當(dāng)然根據(jù)行業(yè)的不同，SCADA系統(tǒng)對實時性與多任務(wù)性的要求也不一樣，如在地鐵電力等領(lǐng)域?qū)崟r性要求很高，而供水供氣等行業(yè)對實時性要求較低。

1.2 開放性

SCADA系統(tǒng)大多遵循國際標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，滿足開放性的要求。系統(tǒng)的軟件多采用全開放式的體系結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)展能力，也有利于更好地與其它相關(guān)系統(tǒng)的連接與廣泛集成。

1.3 可靠性

SCADA系統(tǒng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)以及重要的功能單元采用冗余配置，保證整個系統(tǒng)功能的可靠性不受單個節(jié)點(diǎn)或單元故障影響。在硬件方面選擇工業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)的硬件，有時用小型服務(wù)器代替普通監(jiān)控機(jī)，以提高系統(tǒng)的可靠性。

1.4 安全性

SCADA系統(tǒng)具有隔離故障功能，切除故障不會影響各節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行。SCADA系統(tǒng)可設(shè)置軟、硬件防火墻，以達(dá)到有效杜絕病毒和黑客入侵的目的。為了杜絕病毒對系統(tǒng)的破壞，在上位機(jī)（Master Computer）和下位機(jī)（Slaver Computer）選擇操作系統(tǒng)時不選用Windows操作系統(tǒng)平臺，而選用UNIX操作系統(tǒng)平臺、Linux操作系統(tǒng)平臺。

1.5可維護(hù)性

SCADA入運(yùn)行后能得到可靠的維修服務(wù)。支持在線遠(yuǎn)程診斷功能，可以在遠(yuǎn)方通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)施診斷系統(tǒng)的運(yùn)行情況。系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)有完善的維修服務(wù)支持，以便于系統(tǒng)投

2 SCADA 系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)分析

2.1 數(shù)據(jù)通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

SCADA 系統(tǒng)通常會包含以下幾種類型的數(shù)據(jù)通信：現(xiàn)場測控儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)與各下位機(jī)智能節(jié)點(diǎn)之間的通信；下位機(jī)系統(tǒng)與 SCADA 系統(tǒng)服務(wù)器之間的通信；監(jiān)控中心不同功能計算機(jī)之間的通信和監(jiān)控中心網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器與遠(yuǎn)程客戶端之間的通信。由于SCADA 系統(tǒng)中的各種智能化、數(shù)字化設(shè)備越來越多，分布范圍越來越廣，功能越來越強(qiáng)，所需要的數(shù)據(jù)通信能力和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)要求也越來越高。因此，數(shù)據(jù)通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在SCADA 系統(tǒng)中的作用越來越重要。

2.1.1 數(shù)據(jù)通信技術(shù)

數(shù)據(jù)通信技術(shù)從本質(zhì)上來說是一種信息傳遞技術(shù)，其現(xiàn)代概念可定義為：利用光、電技術(shù)手段，借助光波或電磁波，實現(xiàn)從一地向另一地迅速而準(zhǔn)確的信息傳遞和交換。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是指以計算機(jī)為中心，通過數(shù)據(jù)傳輸信道將分布在各處的數(shù)據(jù)終端設(shè)備連接起來，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信為目的的系統(tǒng)。它一般由數(shù)據(jù)信息的發(fā)送設(shè)備、接收設(shè)備、傳輸介質(zhì)、傳輸報文、通信協(xié)議等組成。數(shù)據(jù)傳輸信號分為模擬信號和數(shù)字信號。數(shù)據(jù)的傳輸模式按數(shù)據(jù)代碼的傳輸順序可分為：并行傳輸和串行傳輸；按數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐椒绞娇煞譃椋和絺鬏敽彤惒絺鬏?；根?jù)數(shù)據(jù)的傳輸方向與時間的關(guān)系可分為：單工傳輸、半雙工傳輸和全雙工傳輸；按數(shù)據(jù)信號特點(diǎn)可分為：基帶傳輸、頻帶傳輸和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸。

2.1.2 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

基于 PC 遠(yuǎn)程監(jiān)控的 SCADA 技術(shù)的實現(xiàn)離不開現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展?，F(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)是由現(xiàn)代通信網(wǎng)元組成的集合體，用以支持實現(xiàn)組織內(nèi)外部的語音、數(shù)據(jù)、多媒體形式的通信要求。

通信網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成要素是終端設(shè)備、傳輸鏈路、交換設(shè)備和接入設(shè)備。除了這些硬件設(shè)備外，為了保證網(wǎng)絡(luò)能正確、穩(wěn)定、可靠、合理的運(yùn)行，使用戶間可以快速建立連接并有效交換信息，達(dá)到通信質(zhì)量一致、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性和信息透明性等要求，還必須有網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行管理的軟件，如標(biāo)準(zhǔn)、信令、協(xié)議等?，F(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)的分類標(biāo)準(zhǔn)多樣：可以按傳輸介質(zhì)分為導(dǎo)線、電纜、光纜通信網(wǎng)和微波、短波、移動、衛(wèi)星通信網(wǎng)等；按技術(shù)分為 PDH 通信系統(tǒng)、SDH 通信系統(tǒng)、DWDM 通信系統(tǒng)、CDMA移動通信網(wǎng)、ATM 網(wǎng)絡(luò)、幀中繼（FR）網(wǎng)等；按業(yè)務(wù)類型可分為電報網(wǎng)、電話網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、計算機(jī)通信網(wǎng)、多媒體通信網(wǎng)和綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)等；按地域可分為本地通信網(wǎng)、長途通信網(wǎng)和國際通信網(wǎng)或局域網(wǎng)（LAN）、城域網(wǎng)（MAN）和廣域網(wǎng)（WAN）等；按照網(wǎng)絡(luò)屬性可分為公用網(wǎng)和專用網(wǎng)。

2.2 I/O 接口和數(shù)據(jù)采集

I/O 接口技術(shù)是伴隨著計算機(jī)技術(shù)產(chǎn)生的，它是連接 CPU 與其設(shè)備并進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的信息通道。在 SCADA 系統(tǒng)中，I/O 接口技術(shù)被廣泛采用在系統(tǒng)上、下位機(jī)與現(xiàn)場設(shè)備信息通信中。通常 I/O 通道除了有模數(shù)（A/D）、數(shù)模（D/A）、數(shù)字輸入（DI）、數(shù)字輸出（DO）等設(shè)備外，還包括一些輔助部件，如多路轉(zhuǎn)換開關(guān)、放大器、采樣保持器等。這些輔助設(shè)備既可以部分地與 I/O 設(shè)備做在一起構(gòu)成相對獨(dú)立的數(shù)據(jù)采集設(shè)備，也可以做成獨(dú)立的卡件（如端子板形式），再將這些卡件通過電纜與 I/O 設(shè)備連接，構(gòu)成輸入/輸出通道。I/O 接口主要實現(xiàn)了數(shù)據(jù)緩沖、信號轉(zhuǎn)換、驅(qū)動功能、中斷管理和隔離功能。

2.3自動控制技術(shù)

自動控制就是利用各類自動控制裝置和儀表（包括工業(yè)控制計算機(jī)）代替人的操作，使生產(chǎn)過程或機(jī)器設(shè)備自動地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行，或使它的某些參數(shù)（如溫度、壓力、流量、成分、電流、電壓、轉(zhuǎn)速等）按預(yù)定要求變化或在一定的精度范圍內(nèi)保持恒定。 反饋是通過檢測裝置將系統(tǒng)的輸出返回到系統(tǒng)的輸入端，與設(shè)定值進(jìn)行比較，產(chǎn)生偏差信號作為控制器的輸入量。自動控制和反饋是自動控制系統(tǒng)中的兩個重要概念。控制系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)、定值控制系統(tǒng)、隨動控制系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)、連續(xù)控制系統(tǒng)、離散控制系統(tǒng)、線性控制系統(tǒng)和非線性控制系統(tǒng)等。

2.4 軟件系統(tǒng)架構(gòu)

傳統(tǒng)的軟件系統(tǒng)架構(gòu)有 C/S、B/S 模式等。隨著 2000 年后軟件架構(gòu)進(jìn)入應(yīng)用普及階段，商業(yè)化的架構(gòu)風(fēng)格迅速出現(xiàn)并普及開來。市場上具有代表性的技術(shù)風(fēng)格有：N 層的客戶端/服務(wù)器架構(gòu)風(fēng)格、面向服務(wù)的架構(gòu)風(fēng)格（SOA）等。

（1）N 層的客戶端/服務(wù)器架構(gòu)N 層的客戶端/服務(wù)器架構(gòu)模式是為了區(qū)別傳統(tǒng)的二層和三層 C/S 模式的一種更加靈活的層次式架構(gòu)風(fēng)格。分層設(shè)計是一種最常見的架構(gòu)設(shè)計方法，它能夠有效地使設(shè)計簡化，使設(shè)計的系統(tǒng)機(jī)構(gòu)清晰，便于提高復(fù)用能力和產(chǎn)品維護(hù)能力。

（2）面向服務(wù)的架構(gòu)風(fēng)格（SOA）

面向服務(wù)的體系架構(gòu)將應(yīng)用程序的不同功能單元（稱為服務(wù)）通過這些服務(wù)之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來。接口是采用中立的方式進(jìn)行定義的，它應(yīng)該獨(dú)立于實現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺、操作系統(tǒng)和編程語言。這使得構(gòu)件在各種這樣的系統(tǒng)中的服務(wù)可以以一種統(tǒng)一和通用的方式進(jìn)行交互。

二、SCADA 系統(tǒng)的系統(tǒng)調(diào)試

1 SCADA 系統(tǒng)調(diào)試的難點(diǎn)和必要性

SCADA 系統(tǒng)是一個龐大復(fù)雜的分布式測控系統(tǒng)，SCADA 系統(tǒng)調(diào)試工作是

聯(lián)系設(shè)備建設(shè)和系統(tǒng)運(yùn)營的紐帶，是完善系統(tǒng)功能使其適合運(yùn)營需要的必要步驟，目前，系統(tǒng)監(jiān)控點(diǎn)數(shù)均已達(dá)幾十萬點(diǎn)，為完成系統(tǒng)監(jiān)控功能，必須對所有接入點(diǎn)進(jìn)行 100%測試；系統(tǒng)接口眾多，包含集成的子系統(tǒng)和互聯(lián)系統(tǒng)，工程協(xié)調(diào)難度大；系統(tǒng)調(diào)試工作量大，系統(tǒng)調(diào)試工作往往得根據(jù)現(xiàn)場施工安裝進(jìn)度的變化而更改計劃，且經(jīng)常會因為子系統(tǒng)不具備測試條件或測試一次不能通過而增加系統(tǒng)調(diào)試的時間；系統(tǒng)調(diào)試周期長，從子系統(tǒng)單機(jī)調(diào)試到系統(tǒng)最終驗收測試；系統(tǒng)性能要求高，增加了系統(tǒng)調(diào)試的要求。但是，為滿足 SCADA 系統(tǒng)的監(jiān)控功能能夠按期實現(xiàn)，必須編制系統(tǒng)高效的系統(tǒng)調(diào)試計劃，并按計劃執(zhí)行；并且，為縮短系統(tǒng)工程驗收時間，常常是將系統(tǒng)調(diào)試測試報告作為系統(tǒng)驗收測試的參考。

2 SCADA 系統(tǒng)調(diào)試的內(nèi)容

系統(tǒng)調(diào)試分為單機(jī)調(diào)試、集成子系統(tǒng)調(diào)試和綜合聯(lián)調(diào)三個階段。其中，單機(jī)調(diào)試的目的是為了檢驗設(shè)備安裝到現(xiàn)場后是否正常，設(shè)備配置是否正確；集成子系統(tǒng)調(diào)試是為了檢驗 SCADA 系統(tǒng)與各子系統(tǒng)是否連通，是否具備各子系統(tǒng)的基本功能；綜合聯(lián)調(diào)是為了檢驗 SCADA 系統(tǒng)與互聯(lián)系統(tǒng)是否連通，是否具備基本功能和聯(lián)動功能。單機(jī)調(diào)試的內(nèi)容包括：上電后各設(shè)備、模塊工作指示燈狀態(tài)應(yīng)正常；設(shè)備的硬件配置、軟件配置、網(wǎng)絡(luò)地址配置、預(yù)置參數(shù)應(yīng)符合設(shè)計要求。集成子系統(tǒng)調(diào)試的內(nèi)容包括：SCADA 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)調(diào)試；集成子系統(tǒng)與現(xiàn)場監(jiān)控對象的接口調(diào)試；集成子系統(tǒng)現(xiàn)場級監(jiān)控設(shè)備的功能測試；集成子系統(tǒng)與 SCADA 系統(tǒng)軟件平臺的接口調(diào)試；SCADA 系統(tǒng)的集成子系統(tǒng)的專業(yè)功能測試；冗余設(shè)備無擾動自動切換測試。其中，內(nèi)外部接口測試應(yīng)符合接口測試規(guī)范；點(diǎn)對點(diǎn)、端到端測試應(yīng)按 100%且同時進(jìn)行；集成子系統(tǒng)專業(yè)功能應(yīng)符合設(shè)計要求。

綜合聯(lián)調(diào)的內(nèi)容包括：SCADA 系統(tǒng)與互聯(lián)系統(tǒng)接口調(diào)試、SCADA 系統(tǒng)的互聯(lián)專業(yè)功能調(diào)試以及聯(lián)動功能調(diào)試。其中，SCADA 系統(tǒng)與互聯(lián)系統(tǒng)接口調(diào)試應(yīng)按接口調(diào)試規(guī)范進(jìn)行；點(diǎn)對點(diǎn)、端到端測試應(yīng)按 100%進(jìn)行且端到端測試應(yīng)在點(diǎn)對點(diǎn)測試完成之后；對于非控制類測試點(diǎn)應(yīng)覆蓋所有設(shè)備類型，每種設(shè)備類型宜采用抽測方式，抽測數(shù)量應(yīng)不低于該類型設(shè)備總數(shù)的 10%，每個抽中的設(shè)備應(yīng)進(jìn)行 100%測試；互聯(lián)系統(tǒng)專業(yè)功能應(yīng)符合設(shè)計要求；系統(tǒng)聯(lián)動功能應(yīng)符合設(shè)計要求。

結(jié)語

SCADA 系統(tǒng)對于城市軌道交通供電系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全起到了重要的作用 ，其完善的系統(tǒng)和可靠的技術(shù)為城市軌道交通的安全運(yùn)營起到了關(guān)鍵的支持，隨著城市軌道交通的不斷發(fā)展， 該系統(tǒng)也在不斷的完善。

參考文獻(xiàn)：

篇2

中圖分類號：TP323 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1007-9599 (2011) 12-0000-02

The Development and Application of OPC-based Services PC and PLC system in Automation Project

Peng Yabin

(Zhejiang Kaiyuan Engineering Co.,Ltd.,Jinhua321014,China)

Abstract:This paper briefly introduces the principle of OPC,KEP Server EX and three OPC servers,and through the implementation of OPC service communication of IFIX SCADA and SIEMENS S7 series PLC automation control system,and according to the engineering practice in the way of industrial automation control system structure and function,can be used for the fields of automation design and reference works.

Keywords:Industrial automation;OPC communication;SCADA;SIEMENS S7 PLC

在通常使用的控制類產(chǎn)品中，包括DCS、PLC兩大類。隨著時代的進(jìn)步和控制理念的更新，我們又將DCS的概念拓展到FCS，而且在一個工業(yè)自動化系統(tǒng)中，會共存很多系統(tǒng)與設(shè)備，為了滿足自動化控制的需要，不同設(shè)備，不同系統(tǒng)之間的連接和通信需要可靠并且相互開放，OPC定義了一系列規(guī)范來滿足多種系統(tǒng)和設(shè)備之間數(shù)據(jù)通信的需求，OPC為不同廠商的硬件設(shè)備、軟件和系統(tǒng)定義了公共的接口，使得過程控制和工廠自動化中的不同系統(tǒng)、設(shè)備和軟件之間能夠相互連接、通信、操作。作為應(yīng)用之一，SIEMENS及GE FANUC公司的S7系列PLC和IFIX組態(tài)軟件通過KEPWARE、PC-ACCESS等OPC服務(wù)器通信，具備了可靠性高，編程簡單，連接方便，通用性好，便于維護(hù)等特點(diǎn)，可滿足各種自動控制需要外，還有良好的擴(kuò)展性及強(qiáng)大的指令功能。

一、基于OPC服務(wù)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

工業(yè)自動化系統(tǒng)的核心是合理的控制邏輯及可靠的數(shù)據(jù)通訊，各種工業(yè)總線和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是在為可靠的數(shù)據(jù)通訊服務(wù)，因此OPC服務(wù)器必須滿足上述要求，通過PLC及SCADA系統(tǒng)完成的控制結(jié)構(gòu)大體如下：

（一）OPC簡介。OPC（OLE for process control）是一個工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。它是由一些世界上占領(lǐng)先地位的自動化系統(tǒng)和硬件、軟件公司與微軟合作而建立的、滿足開放性的和互操作性的接口標(biāo)準(zhǔn)。OPC標(biāo)準(zhǔn)的建立基于微軟的COM（Component Object Model，組件對象模型）技術(shù)規(guī)范，并由OPC基金會這個國際組織管理。

OPC定義了一系列規(guī)范來滿足多種系統(tǒng)和設(shè)備之間數(shù)據(jù)通信的需求。主要包括OPC數(shù)據(jù)存取規(guī)范、OPC報警與事件處理規(guī)范、OPC歷史數(shù)據(jù)處理規(guī)范等。OPC規(guī)范只是定義了COM接口，OPC服務(wù)器提供者必須去實現(xiàn)這些接口和方法。

OPC服務(wù)器通過OPC規(guī)范定義了OPC COM組件的接口實現(xiàn)對數(shù)據(jù)源進(jìn)行存?。ㄗx/寫）或通信的方法等，數(shù)據(jù)源可以是現(xiàn)場的I/O設(shè)備，也可以是其它的應(yīng)用程序。通過OPC服務(wù)器中COM組件提供的接口，OPC客戶程序可以通過一個或多個廠商提供的OPC服務(wù)器來對數(shù)據(jù)源進(jìn)行存取（讀/寫）或通信。如下圖：

（二）KEP Server EX OPC 服務(wù)器簡介。KEP Server EX OPC服務(wù)器由Kepware公司提供，Kepware公司在工業(yè)界通訊領(lǐng)域有著很高的聲譽(yù)，是全球最知名的OPC服務(wù)器產(chǎn)品供應(yīng)商。其產(chǎn)品.KEP Server EX OPC服務(wù)器：Kepware的為全球工業(yè)界領(lǐng)先的超級OPC服務(wù)器，提供非常卓越的工業(yè)互連通訊能力。她嵌入了工業(yè)市場上廣泛范圍的超過100多種通訊協(xié)議支持?jǐn)?shù)百種以上設(shè)備型號的可下載驅(qū)動程序。

二、基于OPC服務(wù)的化學(xué)工業(yè)自動化控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)為基于OPC服務(wù)的自動化控制系統(tǒng)，下位機(jī)采用SIEMENS S7300PLC（CPU313C），OPC服務(wù)器選用了KEPWARE Kep server Ex OPC服務(wù)器，上位機(jī)采用GE FANUC IFIX組態(tài)軟件；整個系統(tǒng)開關(guān)量包括各種泵、閥的開啟，電機(jī)的啟停及狀態(tài)檢測；模擬量包括了反應(yīng)器壓力、溫度及車間易燃?xì)怏w濃度等信號，全部信號通過PLC采集后，經(jīng)由OPC服務(wù)器傳輸回監(jiān)控室數(shù)據(jù)庫，由組態(tài)軟件實現(xiàn)人機(jī)的交互，計算機(jī)需要記錄各個過程的參數(shù)并以趨勢圖的方式顯示出來供工藝人員使用，并提過越限報警記錄功能，備查，各個過程的邏輯就地位于各個現(xiàn)場PLC當(dāng)中，避免當(dāng)通訊被破壞時執(zhí)行機(jī)構(gòu)的誤動作。

由此可見，該系統(tǒng)采用本文所述方案，依靠PLC作為現(xiàn)場采集運(yùn)算單元，應(yīng)用成熟組態(tài)軟件構(gòu)成SCADA系統(tǒng)，基于OPC服務(wù)器以實現(xiàn)PLC與SCADA之間的可靠通訊接口，采集到數(shù)據(jù)庫，藉以完成整個系統(tǒng)各個參數(shù)與邏輯的集成與控制。

（一）就地PLC單元。就地PLC主要完成的任務(wù)有：監(jiān)控要求的各個工藝參數(shù)信號的采集，并根據(jù)工藝需要和控制需求，開發(fā)與之相適應(yīng)的運(yùn)算邏輯并輸出控制信號，利用CP-341模塊的通訊能力，通過以太網(wǎng)方式，將數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)庫。1#PLC硬件配置如下（其余略）：

（二）PLC的OPC通訊服務(wù)器單元。OPC服務(wù)器采用的KEP Server EX OPC，內(nèi)置的協(xié)議滿足通過SIEMENS TCP/IP Ethernet方式與KEP Server EX通訊，配置如下：

通訊建立后，按規(guī)定格式，添加TAG，并與PLC測點(diǎn)表地址匹配，將自己需要通訊的數(shù)據(jù)按一定的命名規(guī)則，數(shù)據(jù)OPC服務(wù)器；完成后如下圖。

（三）SCADA單元（OPC CLIENT）。上位機(jī)采用了主流的組態(tài)軟件制作，GE FANUC公司出品的IFIX，GE Fanuc的iFIX是世界領(lǐng)先的工業(yè)自動化軟件解決方案，提供了生產(chǎn)操作的過程可視化、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)監(jiān)控。在安裝了IFIX OPC CLIENT驅(qū)動后，即可將PLC側(cè)數(shù)據(jù)與上位機(jī)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)通過OPC服務(wù)連接并通訊，如下：

通過VB腳本，完成控制界面及功能的制作：

至此，我們就已經(jīng)建立了一條由PLC開始，通過OPC服務(wù)（PLC及上位機(jī)），到用戶界面的數(shù)據(jù)通路，依靠這樣一條通路，我們實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的通訊，可滿足在工業(yè)自動化要求的自動控制。通過上位機(jī)組態(tài)軟件，我們可以利用過程數(shù)據(jù)庫制作實時報表、趨勢圖以及歷史數(shù)據(jù)查詢等功能，在此不在敖述。最終HMI界面如下：

目前，該系統(tǒng)已投入運(yùn)行多年，依靠該系統(tǒng)，可以實現(xiàn)以下功能：

1.獲取工程現(xiàn)場電機(jī)及閥門狀態(tài)。

2.獲取現(xiàn)場主要工藝參數(shù)如壓力、溫度、濃度、電機(jī)電流等實時值，并記錄，重點(diǎn)參數(shù)連鎖邏輯自動控制。

3.數(shù)據(jù)記錄，超限報警、報表顯示。

自投運(yùn)以來，通過OPC服務(wù)器運(yùn)行穩(wěn)定，數(shù)據(jù)丟包率極低，采集的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，滿足工業(yè)運(yùn)行的需要。

篇3

摘要：本文主要針對計算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)的安全問題展開探討，主要就防火墻等四種技術(shù)進(jìn)行了細(xì)致的分析，四種技術(shù)其特點(diǎn)都非常明顯，用戶可以根據(jù)自己的需求選擇合適的安全技術(shù)，文章內(nèi)容對于計算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)研究有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：計算機(jī)通信；安全技術(shù)；通信網(wǎng)絡(luò)；信息

篇4

中圖分類號：TP309 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Private Cloud Application Prospect in Shanxi

Electric Power Data Network

MENG Yaning， WANG Dong

（Information & Telecommunication Co. of SEPC， Taiyuan， Shanxi 030001）

Abstract In combination with concept of cloud technologies and private cloud， this paper analysis the feasibility of application in Shanxi Electric Power Data Network. It describes the advantages of builds enterprise private cloud. By building a private cloud services in the smart grid， will make the enterprise informatization level to a new height.

Key words cloud technology； private cloud； data network

0 概念簡述

早期提出的云技術(shù)主要是指云計算，現(xiàn)今所提到的云技術(shù)除包含云計算外，還包括云存儲和云安全等。

云計算是一種通過互聯(lián)網(wǎng)以服務(wù)的方式提供動態(tài)可伸縮的虛擬化的資源的計算模式?！霸啤蓖ǔ橐恍┐笮头?wù)器集群，包括計算服務(wù)器、存儲服務(wù)器、寬帶資源等。

云存儲是從云計算衍出來的。云存儲是將用戶的大容量信息存儲在網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)中心，用戶端設(shè)備不必安裝大容量硬盤，用戶只需輸入用戶名和密碼就可以安全提取數(shù)據(jù)。

云安全是網(wǎng)絡(luò)時代信息安全的最新體現(xiàn)，它融合了并行處理、網(wǎng)絡(luò)計算、未知病毒行為判斷等新興技術(shù)和概念，為保證用戶信息和網(wǎng)絡(luò)安全而產(chǎn)生的新型網(wǎng)絡(luò)防御技術(shù)。

私有云也叫做內(nèi)部云或企業(yè)云，是為一個客戶單獨(dú)使用而構(gòu)建的，因而提供對數(shù)據(jù)、安全性和服務(wù)質(zhì)量的最有效控制。

1 山西電力數(shù)據(jù)通信網(wǎng)（簡稱：數(shù)據(jù)網(wǎng)）概述

山西省電力數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，是利用在建的山西省電力主干光纖網(wǎng)，在高可靠性的SDH光纖傳輸通道上建立高帶寬、高性能、透明的、綜合多種業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，為山西省電力公司和相關(guān)電力企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營、信息化建設(shè)提供服務(wù)。數(shù)據(jù)網(wǎng)采用MPLS VPN技術(shù)組網(wǎng)，已承載了包括管理信息系統(tǒng)、變電站生產(chǎn)視頻監(jiān)控、營銷采集、高清視頻會議、NGN、調(diào)度信息管理系統(tǒng)及各類通信帶外網(wǎng)管等三十多種業(yè)務(wù)。

2 私有云在數(shù)據(jù)網(wǎng)中應(yīng)用的可行性分析

數(shù)據(jù)網(wǎng)作為服務(wù)于電力行業(yè)的專網(wǎng)，具有鮮明的行業(yè)特點(diǎn)，各種業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)的實時性、安全性和可靠性的要求有著較大的差異，同時有些業(yè)務(wù)之間還需要隔離，私有云的應(yīng)用可以充分利用數(shù)據(jù)網(wǎng)的潛能來滿足各個應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)和發(fā)展需要，也符合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢。

首先，數(shù)據(jù)網(wǎng)本身是構(gòu)建在高可靠性的光纖傳輸網(wǎng)中?，F(xiàn)有省到市的通道帶寬為千兆、市到縣的通道帶寬為155M，而縣至35kV變電站的帶寬為N？M。借助通道優(yōu)勢，可以為各種業(yè)務(wù)提供高速、高密度、大容量的數(shù)據(jù)傳輸基礎(chǔ)。

其次，良好的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)為企業(yè)私有云提供安全的物理平臺。骨干數(shù)據(jù)網(wǎng)采用三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計，整個網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由核心層、匯聚層、接入層三部分構(gòu)成。省公司核心節(jié)點(diǎn)的2套核心路由器以GE接口互聯(lián)，各自以POS 622M接口連接備調(diào)核心路由器，同時以GE接口與11個分公司骨干路由器分別互聯(lián)。除長治地區(qū)外，各地區(qū)骨干數(shù)據(jù)網(wǎng)的第一臺路由器利用POS 155M接入備調(diào)核心路由器，長治采用GE方式直連。省公司作為核心點(diǎn)的2臺核心路由器以雙GE接口捆綁互聯(lián)；2臺接入路由器以雙GE接口捆綁互聯(lián)；核心路由器與接入路由器以雙GE接口采用口字型結(jié)構(gòu)捆綁互聯(lián)。核心層負(fù)責(zé)整個網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換，核心層節(jié)點(diǎn)設(shè)置在省公司，通過兩臺核心路由器實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的全冗余及流量的負(fù)載均衡。 220kV及以上變電站和電廠的接入路由器，均采用2個2M分別連接各自地調(diào)的骨干路由器。每個站點(diǎn)的一個2M通過主干SDH傳輸電路提供的透明電路連接，另外一個2M通過主干區(qū)域網(wǎng)SDH或地區(qū)城網(wǎng)傳輸設(shè)備提供的傳輸電路連接。市級骨干數(shù)據(jù)網(wǎng)同樣采用三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計，整個網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由核心層（地市）、匯聚層（縣局和110KV站）、接入層（35KV站、變電所/營業(yè)站等）三部分構(gòu)成。2臺市網(wǎng)核心通過1000M鏈路與原有地市骨干7609互聯(lián)構(gòu)成城網(wǎng)的核心。骨干層設(shè)備安裝在縣支公司，用于匯聚35KV站、變電所/營業(yè)站等節(jié)點(diǎn)。雙設(shè)備、雙鏈路、多路由等優(yōu)勢，將會在企業(yè)私有云的安全性及穩(wěn)定性上提供強(qiáng)有利的支撐。

第三，數(shù)據(jù)網(wǎng)作為透明的傳輸平臺，為信息化資源的虛擬化、池化、服務(wù)化提供了條件，使資源動態(tài)部署、按需獲取、智能調(diào)度等成為可能，也使資源的利用率、運(yùn)行效率等大幅提升。在企業(yè)私有云里，只需要配備簡單的接口裝置，通過通信端口連接，就可以隨時隨地地通過各種終端設(shè)備，享受綜合的信息服務(wù)。

第四，數(shù)據(jù)網(wǎng)覆蓋范圍廣，擴(kuò)展性好?，F(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)覆蓋了省公司、分公司、縣支公司、供電所、35kV及以上變電站、電廠、特高壓等共計2300多臺路由器。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)安全以及配套設(shè)施等性價比，也得到明顯提高，勢必會為企業(yè)私有云今后的覆蓋及推廣提供強(qiáng)有力的支持。

3 企業(yè)私有云的優(yōu)勢

（1）統(tǒng)一管理。當(dāng)面對海量的數(shù)據(jù)或者涉及繁多的管理面時，分散管理往往是不能保證數(shù)據(jù)的一致性，而且用戶分別管理自己的存儲，所有人都做重復(fù)性工作，勢必就會大大降低工作效率，造成人力資源的浪費(fèi)；對信息的有效控制變得很難，信息泄露以及安全性會變成一個突出的問題。統(tǒng)一管理很好地解決了上述問題，在同一個管理界面下對數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)，用戶無需再自己處理數(shù)據(jù)管理的繁瑣工作，節(jié)約成本的同時、安全性問題也可以得到有效解決。

（2）易于實現(xiàn)集中備份和容災(zāi)。存儲設(shè)備不可能保證時刻都是可靠的，硬件壞了可以更換維修，但是數(shù)據(jù)丟失，如果是關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的丟失，有可能給企業(yè)帶來巨大的損失。因此就需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行備份冗余保護(hù)，并且在適當(dāng)?shù)臅r候以可接受的成本來實現(xiàn)業(yè)務(wù)的容災(zāi)，保證應(yīng)用與業(yè)務(wù)的可用性。與其它分散的存儲相比，集中式地處理數(shù)據(jù)備份與應(yīng)用與業(yè)務(wù)容災(zāi)要更加易于實現(xiàn)與管理，而且更加高效。

（3）易于擴(kuò)展、升級方便。由于用戶只知道存儲的接口，并不關(guān)心如何實現(xiàn)存儲，換言之就相當(dāng)于給私有存儲云與用戶之前加入了一個中間層，如果對私有存儲云的后臺進(jìn)行變動，則不會影響用戶的使用。這就為私有存儲云空間進(jìn)行擴(kuò)展、維護(hù)、升級帶來了靈活性，使得后臺的變動的影響最小化。

（4）節(jié)約成本、綠色節(jié)能。由于各種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)是集中存儲，并且易于擴(kuò)展與升級，因此可以結(jié)合相應(yīng)存儲虛擬化，對容量進(jìn)行靈活配置，提高大容量，高效率的數(shù)據(jù)訪問服務(wù)。同時可以利用虛擬機(jī)技術(shù)對硬件設(shè)備進(jìn)行虛擬化，充分利用硬件的效益。相比分散存儲，間接上減少了設(shè)備的投資，同時又減少了硬件設(shè)備能源的消耗，從而達(dá)到綠色節(jié)能的目的。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃磊.淺談“私有云”如何解惑大型企業(yè)IT發(fā)展困境[J].電信科學(xué)，2010（8）.

篇5

中圖分類號：P228.4文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

一、管線實施GPS定位的必要性：

1、地下燃?xì)夤芫€是以地面建、構(gòu)筑物作為相對參照物來定位的，由于

市建設(shè)步伐加快，建筑拆遷增多、道路拓寬改造等因素，原有參照物的變更與消失，對日后尋找管線造成非常大的困難。

2、市政管網(wǎng)中燃?xì)?、供水、電力、通訊等各種管道埋設(shè)通常都擁擠在一起，利用金屬探管儀無法識別探測到的金屬管道哪一條是燃?xì)夤芫€，往往通過運(yùn)行維護(hù)人員的記憶及經(jīng)驗來判斷，缺乏一定的科學(xué)性。

3、傳統(tǒng)的聲波振動式探測儀在工作過程中易受雜散電波、地質(zhì)環(huán)境等的影響，探測準(zhǔn)確率不高，比較先進(jìn)一些的探地雷達(dá)在目標(biāo)管線周圍有空洞、水穴、電纜干擾時，易產(chǎn)生誤指示，對于埋設(shè)較深或管徑小于100mm的管道，難以探明。探地雷達(dá)圖像具有多解性，只有經(jīng)過專門訓(xùn)練的人員才能正確判讀管線屬性，還需要查閱大量的圖紙資料，對于年代長久的管線，往往資料查詢起來很困難，甚至資料丟失，無法詳細(xì)了解管線相關(guān)屬性信息。

4 、城市燃?xì)庵写罅克芰瞎懿模≒E管）的使用，給日后尋線工作造成巨

困難。通過在警示帶中加金屬絲或示蹤線的方法在一定程度上解決了管線日后尋找的問題，但因施工中金屬絲易折斷、易產(chǎn)生腐蝕斷點(diǎn)且施工中無法很好的處理兩根金屬線的接口問題往往難以達(dá)到日后尋線的目的。

5、基于以上種種地下燃?xì)夤芫€管理及維護(hù)問題，管線采用GPS定位，掌握管線的絕對坐標(biāo)，對埋地管線關(guān)鍵點(diǎn)實行數(shù)字化、信息化管理，使得管線信息查詢、統(tǒng)計、日常管線維護(hù)、搶修、補(bǔ)測、管線技術(shù)改造等各項工作變的簡單，從根本上解決管線查找難、統(tǒng)計難、維護(hù)難的問題，減少大量的成本投資，大大的提高工作人員的工作效率。

二、GPS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

GPS（Global Position System）即為全球定位系統(tǒng)的簡稱，它是一套利用美國GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行全天候、全方位的測量定位設(shè)備。根據(jù)GPS提供的坐標(biāo)或坐標(biāo)演變量精度和方式的不同可以分為毫米級，厘米級，靜態(tài)，動態(tài)后處理，RTK(Real Time Kinematic 實時動態(tài))，RTD(Real Time Differnce 實時差分)等幾種設(shè)備分類和測量方式，其中 RTK是一種定位精度為1厘米左右的GPS技術(shù)。為了達(dá)到1厘米的精度，便于系統(tǒng)管理維護(hù)和日后的系統(tǒng)擴(kuò)展，我們采用單點(diǎn)CORS站技術(shù)。

1. 系統(tǒng)概述

1.1 CORS簡述

GPS連續(xù)運(yùn)行參考站（Continuous Operating Reference Station-CORS），是基于衛(wèi)星定位系統(tǒng)，將衛(wèi)星定位與導(dǎo)航技術(shù)、計算機(jī)科學(xué)、測繪學(xué)、地理信息系統(tǒng)與現(xiàn)代通訊技術(shù)等有機(jī)結(jié)合，在一定區(qū)域內(nèi)，由一臺連續(xù)運(yùn)行的GPS接收臺站、系統(tǒng)控制中心和相應(yīng)的軟件構(gòu)成，臺站由專用固定IP網(wǎng)絡(luò)連接，向流動站或者手持設(shè)備提供差分改正信息。

1.2 CORS應(yīng)用

鑒于上面提到的CORS的這些優(yōu)勢，可以為燃?xì)庑袠I(yè)提供如下幾種服務(wù)。

（1）坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的求取

為了使GPS接收機(jī)中原始的大地經(jīng)緯度坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為當(dāng)?shù)氐淖鴺?biāo)系統(tǒng)，必須先計算出坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的求取，必須己知至少3個高精度控制點(diǎn)的地方坐標(biāo)值X、Y、H。

（2）搶修管網(wǎng)的定位

如果找尋坐標(biāo)己知的管線點(diǎn)或是對管道安裝溝槽設(shè)計中心的定位，可以利用隨機(jī)軟件中放樣的功能進(jìn)行作業(yè)。輸入待確定的管線點(diǎn)的已知坐標(biāo)作為參考點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)，流動站實地所在位置的坐標(biāo)作為修正點(diǎn)，電子手簿屏幕上的圖形顯示出實地待定點(diǎn)相對于目標(biāo)點(diǎn)所偏移的距離(左，右)，按照指示移動流動站，直到滿足所要求的精度。管道溝槽中心點(diǎn)的確定類似-上面的操作。利用這一特點(diǎn)可以對燃?xì)夤艿涝O(shè)施點(diǎn)進(jìn)行了找尋定位，還可以對管道的施工搶修起到指導(dǎo)的作用。

（3）利用RTK進(jìn)行管網(wǎng)GIS數(shù)據(jù)的采集

根據(jù)不同GIS平臺要求各異，RTK在數(shù)據(jù)采集時可以將管網(wǎng)不同的設(shè)施點(diǎn)的屬性加進(jìn)去，對應(yīng)于每個點(diǎn)的三維坐標(biāo)，再進(jìn)行一定的數(shù)據(jù)處理，可以生成適應(yīng)GIS平臺數(shù)據(jù)格式要求的基礎(chǔ)資料數(shù)據(jù)庫，并易于修改和完善。

（4）利用手持式GPS進(jìn)行燃?xì)夤芫W(wǎng)的巡線

用價格低廉的手持GPS，接入CORS，可以實現(xiàn)相對較高精度的導(dǎo)航定位，極大的方便了巡線工作。

2. 建設(shè)內(nèi)容與目標(biāo)

2.1項目建設(shè)

一般地，單點(diǎn)CORS系統(tǒng)的建設(shè)內(nèi)容主要包括GPS參考站接收機(jī)、控制中心、數(shù)據(jù)通信子系統(tǒng)和用戶服務(wù)子系統(tǒng)四部分。

2.2 基站選擇與布設(shè)

1.基站的布設(shè)一般應(yīng)遵循以下幾個原則：

a) 周圍應(yīng)便于安置接收設(shè)備和操作，視野開闊，視場內(nèi)障礙物的高度角不宜超過15°。

b) 遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射源（如電視臺、電臺、微波站等），其距離不小于200m；

c) 附近不應(yīng)有強(qiáng)烈反射衛(wèi)星信號的物件（如大面積水面等）；

d) 地面基礎(chǔ)穩(wěn)定，易于點(diǎn)的保存；

e) 選站時應(yīng)盡可能使測站附近的小環(huán)境（地形、地貌、植被等）與周圍的大環(huán)境保持一致，以減少氣象元素的代表性誤差。

根據(jù)以上原則結(jié)合實地情況，在公司樓頂架設(shè)一個永久站點(diǎn)，并作靜態(tài)聯(lián)測，解算出其WGS84坐標(biāo)，作為以后的永久點(diǎn)，做好記錄數(shù)據(jù)記錄，并妥善保管好該點(diǎn)。

2.3站點(diǎn)設(shè)計

站點(diǎn)由室外室內(nèi)兩部分組成，室外設(shè)備包括避雷針，觀測墩，GPS天線等，室內(nèi)設(shè)備主要是機(jī)柜和電源，機(jī)柜內(nèi)安裝有GPS接收機(jī)和工業(yè)控制計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、電涌保護(hù)設(shè)備等。室內(nèi)室外設(shè)備相互獨(dú)立，僅需要將GPS天線與GPS接收機(jī)連接。

2.安全防護(hù)

電涌防護(hù)可以分為電力線、通信線、射頻線、露天設(shè)備防護(hù)等幾方面，具體設(shè)計如下：

1、在電力線進(jìn)入GPS之前，加裝電力線電涌防護(hù)設(shè)備，隔離GPS和電力線

2、在通信線進(jìn)入通信終端前，加裝通信線（數(shù)據(jù)線）電涌防護(hù)設(shè)備

3、在GPS（和無線電臺）的射頻線進(jìn)入主機(jī)前，加裝電涌防護(hù)設(shè)備。

4、在戶外設(shè)備，尤其是GPS天線附近架設(shè)建筑物雷電防護(hù)設(shè)備。

數(shù)據(jù)通信與傳輸

GPS參考站數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，是將GPS參考站的觀測數(shù)據(jù)通過傳輸信道傳輸?shù)较到y(tǒng)管理與數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時監(jiān)控處理、GPS差分信息實時廣播及GPS數(shù)據(jù)Internet網(wǎng)絡(luò)。可以采用ADSL（帶靜態(tài)IP地址）包月服務(wù)。這樣的方式需要的硬件比較簡單，只需要向當(dāng)?shù)仉娦啪稚暾堧娫捑€和ADSL專用調(diào)制解調(diào)器就可以了。

用戶終端采用GSM移動電話或GPRS方式，通過GSM數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)或無線IP協(xié)議連接到服務(wù)中心，通過單站的廣播差分，獲取相位改正信息，實現(xiàn)RTK高精度測量。

三、系統(tǒng)收益：

1、系統(tǒng)建成后可以對所有的管網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化，通過外業(yè)數(shù)據(jù)采集，取得每一跟管網(wǎng)的三位數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)兼容目前國內(nèi)外常見的所有GIS平臺，用于對管網(wǎng)的各種應(yīng)用分析，生成各種分析報表。

篇6

中圖分類號:TP311文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1009-2374 (2010)22-0024-02

1自動化測試簡介

自動化測試的出現(xiàn)可以大大減少測試開銷,同時大幅提高有限時間內(nèi)的測試覆蓋率。成熟的自動化測試機(jī)制,是可重復(fù)的、極少的人工資源投入的,可以做到“即使最小的改動也可以以最小的代價進(jìn)行全面的測試”。

但是,在自動化測試實施與推廣過程中,常常會因為自動化測試手段與工具的多樣化與不統(tǒng)一化對自動化測試件設(shè)計/開發(fā)效率的影響等,導(dǎo)致自動化測試無法有效地推廣開來。

本文通過對數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域的自動化測試平臺的探討,尋找到一種更好的搭建自動化測試平臺的方法,提高自動化測試效率。本文提到的實現(xiàn)方法,是以數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域產(chǎn)品的自動化測試為例進(jìn)行闡述與實際實現(xiàn)的,其他領(lǐng)域的軟件自動化測試可以依據(jù)自身的特點(diǎn)與情況對此進(jìn)行一些修正與改造。

2自動化測試實現(xiàn)的常見問題

在通常的自動化測試實現(xiàn)中存在著一些常見的差異性:

自動化測試所使用的測試儀器或工具不同,如:使用PC作為測試工具,或者使用數(shù)通領(lǐng)域通用的測試儀器(如:思博倫公司的SmartBits或IXIA公司的IXIA測試儀)作為測試工具。

測試環(huán)境(或拓?fù)?不同,如:有的自動化測試環(huán)境為單臺被測設(shè)備,有的需要多臺輔助測試設(shè)備,所實現(xiàn)的自動化測試方法也相應(yīng)有所不同。

2.1基于PC的自動化測試

由于業(yè)界有許多基于PC的開源工具或者工具包的支撐,因此在PC上編寫各種測試工具與測試軟件是一件相對方便且資源豐富的方法?；赑C的自動化測試,主要完成一致性/功能測試與部分性能測試。但由于PC功能較為單一,無法很好地模擬網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)方式,因此常見的解決方法是通過PC對實際的組網(wǎng)進(jìn)行測試,可以進(jìn)行實際測試效果。

該測試方式的優(yōu)點(diǎn)是較為直觀,自動化測試實現(xiàn)簡單易行。但由于不同測試用例的組網(wǎng)環(huán)境不同,切換用例需要手動改變組網(wǎng),自動化無法連續(xù)進(jìn)行,因而完成一系列測試需要相當(dāng)長的時間,而且回歸和重現(xiàn)較為困難。另外,錯誤故障定位困難,由于測試時使用了不同的輔助設(shè)備,出現(xiàn)故障時,具體哪一臺設(shè)備出現(xiàn)故障難以確定。

2.2基于測試儀器的自動化測試

在數(shù)通測試領(lǐng)域,所使用的測試儀器一般都提供了強(qiáng)有力的自動化測試接口支撐,因此可以基于這些接口開發(fā)適用于被測設(shè)備(系統(tǒng))的自動化測試軟件。

該測試的優(yōu)點(diǎn)是能夠更好地進(jìn)行路由仿真和性能測試,如OSPF(開放式最短路徑優(yōu)先)協(xié)議的收斂時間測試可以模擬任何組網(wǎng),組網(wǎng)結(jié)構(gòu)可以可視化地改變,并以協(xié)議報文的形式反饋到被測設(shè)備。

其缺點(diǎn)在于無法深入到具體協(xié)議的內(nèi)部實現(xiàn)交互過程的測試,大多數(shù)的軟件bug都集中于協(xié)議交互過程,導(dǎo)致測試覆蓋率不高,需要一致性測試作為補(bǔ)充。

2.3自動化測試的管理

隨著自動化測試規(guī)模的不斷擴(kuò)大,帶來的自動化測試腳本管理、維護(hù)困難也會越來越突出。如何管理自動化測試,也成為一個大家愈發(fā)重視的問題

3整體化自動化測試平臺的設(shè)計

3.1測試環(huán)境的整體化

自動化測試的組網(wǎng)環(huán)境的簡化,可通過PC的網(wǎng)絡(luò)接口模擬實際的路由和交換設(shè)備,使用一個單獨(dú)鏈路作為被測設(shè)備配置鏈路,專門配置被測系統(tǒng)。測試鏈路用于測試報文收發(fā),被測設(shè)備配置和報文收發(fā)和編解碼通過腳本控制

配置鏈路:測試PC通過配置鏈路對被測設(shè)備進(jìn)行控制,這樣的配置鏈路可以是帶內(nèi)(如:PC的控制口),也可是帶外(如:Telnet/HTTP等方式)。

測試鏈路:通過PC的網(wǎng)卡與被測設(shè)備通訊,在PC上運(yùn)行各種模擬數(shù)據(jù)通信設(shè)備或協(xié)議的軟件,來達(dá)成減少測試環(huán)境中的測試設(shè)備的目的,所需模擬的測試設(shè)備多的時候可以增加PC的網(wǎng)絡(luò)接口。

這里提到的模擬數(shù)據(jù)通信設(shè)備的軟件,可以是一些來自于已有的商用或開源軟件,也可以是自行開發(fā)的一些測試軟件。這些工具與特定應(yīng)用相關(guān),可以在實踐過程不斷地擴(kuò)充。

測試環(huán)境的整體化,對于一些不可避免的需要組網(wǎng)環(huán)境的測試,目前業(yè)界已經(jīng)有一些比較常用的拓?fù)淝袚Q方法,如使用帶拓?fù)淝袚Q功能的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備,通過對這樣的拓?fù)淝袚Q設(shè)備的自動化控制、操作來實現(xiàn)不同邏輯拓?fù)涞那袚Q功能,本文不做進(jìn)一步的細(xì)節(jié)闡述。

3.2測試工具的整體化

PC測試可以細(xì)化編解碼和能夠進(jìn)行一致性測試,具有較強(qiáng)的測試覆蓋率,測試儀器測試具有能夠進(jìn)行性能測試、物理網(wǎng)絡(luò)仿真的優(yōu)勢。二者結(jié)合后,可以達(dá)到通過PC實現(xiàn)協(xié)議交互過程,通過測試儀器在這些交互過程中進(jìn)行所需的測試行為注入。

運(yùn)用測試儀器提供的擴(kuò)展命令接口,PC通過腳本控制測試儀器端口協(xié)議報文的流量發(fā)送,批量統(tǒng)計。同時可通過PC控制網(wǎng)卡適配器報文的收發(fā),進(jìn)行功能測試等。物理拓?fù)浯罱▓D如圖1所示:

如圖1所示,測試PC充當(dāng)了兩個角色:

被測設(shè)備控制者:PC通過控制鏈路對被測設(shè)備進(jìn)行配置、操作等控制。

測試儀器操作者:測試PC同時通過測試儀器提供的自動化測試接口,實現(xiàn)對測試儀器的自動化控制。

測試鏈路中存在2種測試方式:

測試PC對測試設(shè)備的測試鏈路:通過在PC上運(yùn)行各種自動化軟件,來實現(xiàn)對被測設(shè)備的測試,如報文收發(fā)、協(xié)議模擬等。

測試儀器對測試設(shè)備的測試鏈路:自動化測試程序通過調(diào)用測試儀器提供的測試接口,實現(xiàn)對被測設(shè)備的各種測試操作,也包括報文收發(fā)、協(xié)議模擬等。

通過對兩者的有機(jī)結(jié)合,可以將測試PC對測試設(shè)備的測試鏈路與測試儀器對測試設(shè)備的測試鏈路進(jìn)行統(tǒng)一控制,從而實現(xiàn)二者的交互。

3.3自動化測試管理的整體化

構(gòu)造整體化的測試平臺,除了自動化測試本身外,還兼具測試用例管理、測試用例編輯、測試用例執(zhí)行、測試結(jié)果分析與測試結(jié)果統(tǒng)計反饋等功能。將整個自動化測試實現(xiàn)、使用、管理的過程統(tǒng)一在一個平臺上實現(xiàn)。

3.4整體化測試平臺框架

本章節(jié)討論整個整體化測試平臺如何進(jìn)行構(gòu)建,形成整體統(tǒng)一的測試平臺框架。

3.4.1框架構(gòu)成整體化測試平臺框架包含如下功能支持:自動化測試腳本編輯環(huán)境。腳本編輯界面,包括各種基本的編輯功能,語法美化、關(guān)鍵字識別、關(guān)鍵字自動提示等輔助功能。

(1)測試腳本調(diào)試環(huán)境。自動化測試腳本的調(diào)試器,可以通過集成當(dāng)前通用的調(diào)試環(huán)境與工具來達(dá)成。

(2)測試管理界面。測試工程建立和管理:建立測試工程項目,生成相關(guān)的工程組織文件,并可添加/移除已編輯好的測試腳本和測試配置文件。測試參數(shù)設(shè)置和參數(shù)腳本生成:配置測試過程所需的參數(shù),并生成相應(yīng)的配置腳本文件。當(dāng)測試環(huán)境改變時,測試人員只需更新相關(guān)參數(shù)。測試?yán)龍?zhí)行規(guī)則設(shè)置:設(shè)置測試?yán)龍?zhí)行的規(guī)則,如在何種條件下終止測試執(zhí)行過程,測試過程希望察看的信息,測試用例按何種順序執(zhí)行等。測試用例腳本,用例描述,拓?fù)涞挠成潢P(guān)系維護(hù):測試人員可以根據(jù)用例列表,查看用例描述,物理和邏輯組網(wǎng)圖。測試結(jié)果的記錄和日志生成:對于測試失敗的用例,記錄錯誤的日志。測試結(jié)果處理:測試結(jié)果的查詢,并提供同問題記錄系統(tǒng)的接口,使得測試結(jié)果能夠及時上報;同時,也可視需求決定是否提供E-mail、短信等實時通知功能。

(3)測試執(zhí)行操作界面。提供測試控制的界面,測試開始,暫停,繼續(xù),停止等。

測試過程監(jiān)視:在窗口界面顯示測試?yán)龍?zhí)行的結(jié)果和統(tǒng)計,指定類型的協(xié)議報文的收發(fā)過程和編解碼等信息。對各種信息劃分等級,測試人員可以在測試執(zhí)行過程屏蔽/顯示某一級別的信息。支持測試人員定義多個窗口顯示不同類型的信息。

(4)公用支持庫的支撐。提供自行定義的一套自動化測試公用庫,其基礎(chǔ)構(gòu)成包括:被測設(shè)備的控制庫:用于控制不同的被測設(shè)備,將相同的操作歸類,提供統(tǒng)一接口。報文收發(fā)的通用庫,這里的報文收發(fā)可以通過PC網(wǎng)卡實現(xiàn),也可通過測試儀器實現(xiàn),目的是為不同的測試手段提供統(tǒng)一的接口。函數(shù)報文緩沖操作接口:提供一組申請、釋放和訪問內(nèi)存緩沖區(qū)的命令,用于支持協(xié)議報文的編解碼,以及協(xié)議報文編解碼命令。利用報文緩沖區(qū)管理命令實現(xiàn)特定協(xié)議編解碼的過程。擴(kuò)展接口規(guī)范的定義和擴(kuò)展開發(fā)庫的提供:為后續(xù)新的協(xié)議支持或新的操作支持,提供兼容性以及統(tǒng)一的命名規(guī)則要求。

3.4.2框架實現(xiàn)簡述本文給出了具體框架的搭建模型和為實現(xiàn)相應(yīng)的功能需要完成的內(nèi)容,具體的實現(xiàn)平臺、方式可依據(jù)所需自動化測試環(huán)境的不同而變化,譬如:平臺運(yùn)行的操作系統(tǒng)、實現(xiàn)平臺所使用的編程語言等等。筆者在實踐過程中,是在Windows操作系統(tǒng)下的使用C#進(jìn)行工具實現(xiàn),完成了對測試PC、思博倫公司的SmartBits測試儀器,以及被測設(shè)備的自動化測試。

在實際實現(xiàn)過程中,可以依據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)的自動化測試程度與水平,通過逐步疊加的方式來逐步實現(xiàn)框架中的不同功能。譬如:其中提到的自動化腳本編輯環(huán)境、測試執(zhí)行失敗記錄的分析、測試結(jié)果的統(tǒng)計等功能,可以隨著自動化測試資源投入的增大,對自動化需求的增多,而逐步增加開發(fā),并不一定需要一步到位地實現(xiàn)所有功能。

本文從數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域自動化測試實現(xiàn)常見的一些問題入手,通過構(gòu)建一個整體化的,不依賴于自動化測試實現(xiàn)方法、實現(xiàn)手段的自動化測試平臺與工具,以期達(dá)到解決這些常見的問題,提高自動化測試實現(xiàn)效率,改善自動化測試管理方式的目的。

篇7

中圖分類號： C35 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

Design and Implementation of

ARINC429 Data Bus Communication System Based on DSP

Li Yinhua Song Yan，

（CASIC in Harbin of Fenghua co.， LTD， Harbin 150036， China）

Abstract： In the view of application of the ARINC429 air bus， this paper puts forward a design scheme based on DSP. An analysis will be made on the whole system structure， and the software and hardware design will be given based on the analysis. Hardware design gives the system’s hardware schematics， analysis of system performance and functions of some parts； Software design focuses on the receiving， transmitting data module of ARINGC429 bus， the corresponding flow chart is given. The experimental results show that the design scheme has a simple hardware circuit design， good real-time performance， compatibility and generality， to meet the requirements of the design aviation bus.

Key words：ARINC429，DSP，CPLD，HI-8582

0.引言

ARINC429總線是航空電子設(shè)備的數(shù)字傳輸標(biāo)準(zhǔn)，目前廣泛的應(yīng)用于各種航空電子設(shè)備中，絕大多數(shù)的現(xiàn)役民用飛機(jī)，如波音系列飛機(jī)、歐洲空中客車等機(jī)種，其航空電子設(shè)備系統(tǒng)間的信息交換采用的就是ARINC429串行總線標(biāo)準(zhǔn)。ARINC429是一種研發(fā)較早、目前工程應(yīng)用很好的航空總線，有著規(guī)范定義簡單實用、設(shè)計維護(hù)相對容易，設(shè)計成本較低、電子設(shè)備與現(xiàn)有航空電子系統(tǒng)兼容性好等一系列優(yōu)勢。

現(xiàn)在的ARINC429數(shù)據(jù)總線接口大多采用單片機(jī)做控制器，由于指令周期較長，使得數(shù)據(jù)傳輸速度受到限制，不能滿足實時性要求。針對當(dāng)前ARINC429總線接口的這個缺陷。本論文研究了一種基于DSP技術(shù)的ARINC429數(shù)據(jù)總線通信接口板。通過該接口板，上位PC機(jī)可對內(nèi)部應(yīng)用ARINC429總線的機(jī)載電子設(shè)備進(jìn)行測控，然后對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確定機(jī)載電子設(shè)備的工作狀態(tài)，并做出相關(guān)處理，下位機(jī)實時收發(fā)處理ARINC429總線上傳輸?shù)母鞣N數(shù)據(jù)。

1.總體方案設(shè)計

構(gòu)造完整的ARINC429總線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)主要是實現(xiàn)實時429總線數(shù)據(jù)信息的接收和發(fā)送，并能在簡單友好的人機(jī)工作界面上直觀顯示。當(dāng)有數(shù)據(jù)從429總線上傳輸時，429接口電路能夠準(zhǔn)確地將其接收，并把它送到中央處理器（DSP），經(jīng)中央處理器處理（DSP）后，繼續(xù)向上位PC機(jī)發(fā)送；當(dāng)上位PC機(jī)的消息傳輸?shù)絹頃r，由中央處理器（DSP）進(jìn)行實時處理后，控制429收發(fā)模塊將數(shù)據(jù)傳送到429 總線上；以此完成一次數(shù)據(jù)的流通的過程。

為使系統(tǒng)能夠既節(jié)約成本提高系統(tǒng)的可靠性，又可組成網(wǎng)絡(luò)，本文給出了基于DSP的一種具有16個接收通道/2個發(fā)送通道的ARINC429總線接口卡；通訊系統(tǒng)的整體設(shè)計框架如圖1所示，將整個數(shù)據(jù)通信設(shè)計成下位機(jī)+上位機(jī)的雙CPU 結(jié)構(gòu)，DSP 為下位機(jī)。

圖1通訊系統(tǒng)整體設(shè)計框圖

2.硬件電路設(shè)計

2.1芯片選型

根據(jù)低功耗、低成本的性能要求，考慮到運(yùn)算速度、存儲空間大小、性能價格比、硬件資源、開發(fā)工具、功耗以及芯片訂貨的難易程度等多個方面，本系統(tǒng)選擇了TI公司TMS320F2812作為系統(tǒng)的控制器，設(shè)計一種基于DSP的ARNIC429航空總線通訊系統(tǒng)，它具有峰值運(yùn)行每秒150萬條指令（MIPS）的處理速度和單周期完成32×32位MAC運(yùn)算功能，同時它還具有128k×16的片上Flash，18k×16的片上RAM以及大量的片上外設(shè)。其開發(fā)既可使用C28x匯編也可使用ANSIC/C++語言[1]。

邏輯控制CPLD模塊，主要用于產(chǎn)生、傳輸系統(tǒng)各模塊需要的控制信號，并完成DSP和HI8582的接口電路設(shè)計，設(shè)計中選用了ALTERA公司生產(chǎn)的一款性價比很高的MAX7000S系列的EPM7128AETC100[18]。這款CPLD采用第二代多數(shù)組矩陣結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)和先進(jìn)的0.81微米CMOS EEPROM技術(shù)制造的，速度可達(dá)180MHz，可用邏輯門最大為5000門，宏單元最多可達(dá)到256個，其引腳到引腳的延時可達(dá)5ns。

模擬多路開關(guān)是一種重要的器件，在多路被測信號共享一路A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，通常用來將多路被測信號分別傳送到A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以便計算機(jī)能對多路被測信號進(jìn)行處理。通過對性能、集成度、價格、系統(tǒng)硬件配合度等多方面考慮終于選擇了雙4選1多路模擬開關(guān)HCC4052B作為系統(tǒng)擴(kuò)展信道的芯片。

2.2ARINC429總線收發(fā)數(shù)據(jù)模塊

ARINC429數(shù)據(jù)收發(fā)模塊電路的主體由HI-8582構(gòu)成。HI-8582內(nèi)部集成有兩個接收器、一個發(fā)送器、定時電路、總線驅(qū)動電路等，這使得HI-8582可以直接連接在ARINC429總線上，完成數(shù)據(jù)接收、發(fā)送所需要的數(shù)據(jù)串-并、并-串轉(zhuǎn)換以及電平轉(zhuǎn)換。

發(fā)送數(shù)據(jù)時，發(fā)送器接口將經(jīng)過DSP預(yù)處理的并行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為普通的串行數(shù)據(jù)信息，再把普通的串行傳輸?shù)男畔⒆儞Q為雙極性歸零信號，最后傳輸?shù)紸RINC429總線上。發(fā)送器部分包括FFIO內(nèi)存、奇偶校驗發(fā)生器、發(fā)送器字間隔產(chǎn)生電路和驅(qū)動電路。可通過寫控制寄存器來設(shè)定發(fā)送信道延遲、發(fā)送信道字間隔，還可通過讀取狀態(tài)位檢查其工作狀態(tài)（包括FIFO空、FIFO滿、是否正在發(fā)送）。發(fā)送模塊結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

圖2 發(fā)送模塊結(jié)構(gòu)框圖

接收數(shù)據(jù)時，ARINC429總線上的雙極性歸零信號經(jīng)過接收器的譯碼還原為普通的串行數(shù)據(jù)，串行數(shù)據(jù)經(jīng)過移位寄存器轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)進(jìn)入接收器緩沖區(qū)。同時對接收到的數(shù)據(jù)自動實行差錯控制；對字間隔、位間隔出錯進(jìn)行自動檢測，若無錯誤，則將數(shù)據(jù)分兩次送至DSP的數(shù)據(jù)總線上供讀取。雙極性歸零串行信號含有自同步信息，接收器電路中的時鐘脈沖檢波電路可以還原發(fā)送器的時鐘脈沖，從而保證接收器和發(fā)送器同步。接收模塊結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。

圖3 接收模塊結(jié)構(gòu)框圖

2.3多信道拓展模塊

以上介紹的只是一路發(fā)送信道和接收信道，由于本系統(tǒng)需要構(gòu)建2路獨(dú)立的發(fā)送信道和16路獨(dú)立的接收信道，因此必須通過CPLD與多路選擇開關(guān)協(xié)同擴(kuò)展接收通道。當(dāng)DSP通過429總線接收器接收數(shù)據(jù)時，必須先設(shè)定好多路開關(guān)的值來選通接收通道，且同時最多能選通4條接收通道。當(dāng)CPLD選通4052B以后，實現(xiàn)雙4選1輸入429數(shù)據(jù)，429數(shù)據(jù)經(jīng)過HI-8582處理實現(xiàn)一次數(shù)據(jù)的接收過程。

CPLD對多路開關(guān)選通通道基于引腳A、B的邏輯組合（如下表1所示），由于本系統(tǒng)運(yùn)用雙CPLD+雙HI-8582構(gòu)成硬件雙信道，因此必須采用4片4052B芯片才能構(gòu)成16個429數(shù)據(jù)接收信道，其中4片模擬多路開關(guān)的邏輯選擇模式均相同，因此只簡述其一。

表1 選通信號邏輯關(guān)系

2.4DSP控制模塊

在整個系統(tǒng)的設(shè)計中，DSP主要用于控制CPLD工作、數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)、與外設(shè)主機(jī)通信。DSP是整個系統(tǒng)的中樞，控制各個部分協(xié)調(diào)工作。當(dāng)機(jī)載總線上有數(shù)據(jù)傳來時，通信模塊能夠準(zhǔn)確迅速地接收，并把信息送到DSP處理器，經(jīng)處理后，繼續(xù)向上位機(jī)發(fā)送；當(dāng)上位機(jī)的指令信息傳來時，由DSP處理器實時處理后，控制通信模塊將數(shù)據(jù)傳送到機(jī)載總線上。

DSP控制模塊的硬件電路連接最主要的就是HI-8582與DSP的接口設(shè)計。由于TMS320F2812是32位的處理器，而HI-8582是16位接口芯片，在接口設(shè)計中利用一片CPLD實現(xiàn)接口，該接口模塊是用復(fù)雜可編程邏輯器CPLD完成的，主要包括以下幾個部分：

① HI-8582工作所需的CLK時鐘信號及復(fù)位信號/MR的產(chǎn)生。

該時鐘信號首先是由一個12MHz的晶振提供信號給CPLD，經(jīng)過分頻再由圖形編輯的方式編程【2】產(chǎn)生HI-8582工作所需要的時鐘1MHz。/MR是HI-8582的主復(fù)位信號，將直接由DSP送到HI-8582。

② 協(xié)議芯片HI-8582的控制信號、狀態(tài)信號以及數(shù)據(jù)信號傳輸通路的設(shè)計。

DSP對HI-8582的操作主要有四種，即寫控制信號、寫數(shù)據(jù)、讀狀態(tài)信號和讀數(shù)據(jù)。通過對相關(guān)DSP地址總線進(jìn)行譯碼，再配合DSP的寫有效信號/WE和讀有效信號/RD，可以區(qū)分這四種操作。其具體的對應(yīng)關(guān)系如表2。

表2 讀寫操作邏輯關(guān)系

圖4為DSP和協(xié)議芯片HI-8582之間邏輯接口示意圖，其中XD[0..15]為DSP雙向數(shù)據(jù)總線，BD[0..15]為協(xié)議芯片HI-8582的雙向數(shù)據(jù)總線，DO[0..15]、DI[0..15]、A[0..15]、B[0..15]為CPLD部分的單向數(shù)據(jù)總線，S[0..8]為狀態(tài)信號傳輸總線，C[0..9]為控制信號傳輸總線。通過對DSP進(jìn)行軟件編程，由圖4所示的邏輯電路便可實現(xiàn)以上四種操作，完成DSP和HI-8582之間的信號傳輸。具體的操作流程如下：寫數(shù)據(jù)操作時，數(shù)據(jù)經(jīng)總線DI[0..15]和B[0..15]寫入HI-8582；寫控制信號操作時，經(jīng)DSP編程產(chǎn)生的控制信號如/SEL、/EN、/PL、ENTX、/CWSTR等，由總線DI[0..15]和C[0..9]送到HI-8582的各引腳，對協(xié)議芯片進(jìn)行控制；讀數(shù)據(jù)操作時，來自HI-8582的數(shù)據(jù)經(jīng)總線A[0..15]和DO[0..15]傳輸?shù)紻SP并進(jìn)行進(jìn)一步的處理；讀狀態(tài)信號操作時，協(xié)議芯片的狀態(tài)信號如/HF、/D/R、TX/R等，經(jīng)總線S[0..8]和DO[0..15]傳輸?shù)紻SP。

圖4 DSP和HI-8582接口邏輯電路示意圖

3.數(shù)據(jù)通信模塊軟件

ARINC429模塊采用中斷式接收、查詢式發(fā)送的方式來實現(xiàn)ARNIC數(shù)據(jù)通信。系統(tǒng)上電后先調(diào)用初始化模塊完成對DSP協(xié)議芯片HI-8582的初始化設(shè)置，為數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送做好準(zhǔn)備。HI-8582的接收和發(fā)送對時序有著嚴(yán)格的要求，而這些要求又體現(xiàn)在控制信號上。HI-8582的控制信號，如/SEL、/EN、/PL、ENTX、/CWSTR等是由DSP編程產(chǎn)生的，而又通過CPLD控制協(xié)議芯片HI-8582。

（1）數(shù)據(jù)接收模塊

當(dāng)協(xié)議芯片HI-8582的接收器接收到數(shù)據(jù)并且其緩沖區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)達(dá)到半滿時將觸發(fā)中斷，隨后系統(tǒng)響應(yīng)中斷并進(jìn)入數(shù)據(jù)接收子程序。接收子程序?qū)?yán)格按照HI-8582接受數(shù)據(jù)的時序要求發(fā)出控制信號，將數(shù)據(jù)從接收器的緩沖區(qū)讀取，完成一個次數(shù)據(jù)字接收，具體的程序流程如圖5所示。

圖5 數(shù)據(jù)字接收流程圖

（2）數(shù)據(jù)發(fā)送模塊

本模塊程序流程如圖6所示：發(fā)送數(shù)據(jù)前，先向協(xié)議芯片HI-8582寫入控制字，對控制寄存器進(jìn)行設(shè)置；然后查詢發(fā)送器的狀態(tài)標(biāo)志/HFT，檢查發(fā)送器緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)沒有半滿；接著按照數(shù)據(jù)發(fā)送的時序要求向HI-8582發(fā)送控制信號/PL1、/PL2，將要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入發(fā)送器緩沖區(qū)；最后使能發(fā)送器，將數(shù)據(jù)發(fā)送到429總線上，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送功能。

圖6 數(shù)據(jù)字發(fā)送流程圖

上述過程只是系統(tǒng)實現(xiàn)讀寫單個數(shù)據(jù)字的過程，在硬件中增加了多路開關(guān)后就涉及到大量數(shù)據(jù)同時接收的問題，為此設(shè)計一個接口函數(shù)完成大批量的讀寫操作，上述作為子系統(tǒng)嵌入到接口函數(shù)中以供調(diào)用【3】。

數(shù)據(jù)接收接口函數(shù)定義：

/

INTU16 A429Rece （

INTU16 ChanNum， //A429通道號

INT32U *pRxBuf， //存放數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的指針

INT16U nByte）； //接收數(shù)據(jù)的個數(shù)

/

數(shù)據(jù)發(fā)送接口函數(shù)定義：

/

INTU16 A429Send（

INTU16 ChanNum， //A429通道號

INT32U *pTxBuf， //寫入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)指針

INT16U nByte）； //發(fā)送數(shù)據(jù)的個數(shù)

/

數(shù)據(jù)接收函數(shù)的功能主要是在選定接收通道號，以中斷的方式從429總線接收nByte個數(shù)據(jù)字進(jìn)入緩沖區(qū)，則數(shù)據(jù)接收函數(shù)流程圖如圖7所示；數(shù)據(jù)接收函數(shù)實現(xiàn)的功能是在選定接收信道號，把pRxBuf緩沖區(qū)中的nByte個數(shù)據(jù)字寫入總線發(fā)送，數(shù)據(jù)發(fā)送函數(shù)流程圖如圖8所示。

圖7 數(shù)據(jù)接收函數(shù)流程圖

圖8 數(shù)據(jù)發(fā)送函數(shù)流程圖

4.測試結(jié)果與分析

DSP對HI-8582的操作最先接觸的就是邏輯電路，因此首先調(diào)試實現(xiàn)邏輯電路的CPLD。CPLD主要完成DSP從HI-8582讀取數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息和把數(shù)據(jù)或控制信號寫到HI-8582的操作。對CPLD的內(nèi)部操作邏輯和時序進(jìn)行仿真，讀操作的仿真結(jié)果如圖9所示，寫操作的仿真結(jié)果如圖10所示。

圖9 CPLD內(nèi)部讀操作仿真結(jié)果

從圖9可以看出，A5是讀取狀態(tài)和讀取數(shù)據(jù)的選擇信號，當(dāng)A5為低電平時，DSP通過CPLD把HI-8582總線（DB0～15）上的數(shù)據(jù)讀到其外部總線（XD0～15）上，當(dāng)A5為高電平時，DSP通過CPLD把HI-8582狀態(tài)引腳上的數(shù)據(jù)讀到其外部總線（XD0～15）上。

圖10 CPLD內(nèi)部寫操作仿真結(jié)果

從圖10可以看出，A4是寫控制信號和寫數(shù)據(jù)的選擇信號，當(dāng)A4為低電平時，DSP通過CPLD把其外部總線（XD0～15）上的數(shù)據(jù)寫到HI-8582數(shù)據(jù)總線（DB0～15）上，當(dāng)A4為高電平時，DSP通過CPLD把其外部數(shù)據(jù)總線（XD0～15）上的數(shù)據(jù)寫到HI-8582控制引腳上。

把該部分?jǐn)?shù)據(jù)讀寫操作的硬件描述語言燒入CPLD后，經(jīng)測試和上面的仿真結(jié)果一致，正確地實現(xiàn)了DSP對HI-8582的讀寫操作要求。

5.結(jié)語

本文闡述了一種基于DSP的ARINC429總線通信系統(tǒng)。該設(shè)計構(gòu)造了以DSP為硬件基礎(chǔ)，以CPLD為核心的輔助控制系統(tǒng)，使得整個設(shè)計具有響應(yīng)速度快，電路設(shè)計簡單，可靠性和實時性高的優(yōu)點(diǎn)，可以達(dá)到良好的控制效果，又有效降低了功耗和設(shè)計成本。經(jīng)初步測試其性能能夠滿足航電系統(tǒng)的需要，該設(shè)計是切實可行的。

參考文獻(xiàn)：

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1 引言

用電信息采集系統(tǒng)是將電能計量數(shù)據(jù)自動采集、傳輸和處理的系統(tǒng)，是電力系統(tǒng)信息化、智能化的產(chǎn)物，它有效地解決了傳統(tǒng)人工抄表效率低、出錯率相對較高等特點(diǎn)，提高了電能計量管理系統(tǒng)的管理水平，安全性更好，透明程度更高，是實現(xiàn)用電管理的信息化、自動化、互動化的基礎(chǔ)。

2 用電信息采集系統(tǒng)概述

2.1 用電信息采集系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

用電信息采集系統(tǒng)主要由采集主站、通信信道、現(xiàn)場終端組成。實用的用戶是全面的，包括六大類型： 100KVA及以上的大型專變用戶、100KVA以下的中小型專變用戶、三相一般工商業(yè)用戶、單相一般工商業(yè)用戶、居民用戶和公用配變考核計量點(diǎn)等。從物理結(jié)構(gòu)上可以分為5層，如圖1所示。

主站層位于用電信息采集系統(tǒng)的最上層，是整個系統(tǒng)的管理中心，負(fù)責(zé)管理整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)應(yīng)用以及系統(tǒng)的運(yùn)行和安全，并管理與其它系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。其主要有兩個方面的功能：數(shù)據(jù)的傳輸功能和數(shù)據(jù)的處理功能。①數(shù)據(jù)的傳輸功能負(fù)責(zé)以一定的方式與電力用戶的各種類型用電信息采集終端通信，可以定時自動、人工手動、主動上傳等工作方式接收各用電信息采集終端的各類數(shù)據(jù)；②數(shù)據(jù)的處理功能是對各類型終端上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行判讀，解包分析、處理及儲存，為綜合應(yīng)用層提供數(shù)據(jù)分析結(jié)果，并通過用戶界面直觀顯示。

通信網(wǎng)絡(luò)層通過一定的數(shù)據(jù)接口（如WEB、RS232等）實現(xiàn)主站和數(shù)據(jù)采集層設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸和交互功能，并可以以組網(wǎng)的形式存在，有遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)和本地通信網(wǎng)絡(luò)。遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)用于主站與遠(yuǎn)距離的采集終端間通信，因此遠(yuǎn)程通信的帶寬、可靠性和實時性都有一定要求，一般以光纖專網(wǎng)和230MHz無線專網(wǎng)為主。本地通信網(wǎng)絡(luò)是短距離的數(shù)據(jù)傳輸，如現(xiàn)場采集終端、智能表計和監(jiān)控設(shè)備之間的通信，可以采用低壓電力線載波、微功率無線、RS485總線以及各種有線網(wǎng)絡(luò)。

數(shù)據(jù)采集層和監(jiān)控設(shè)備層與用電用戶設(shè)備之間相連，是對用電信息數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控。監(jiān)控設(shè)備層包括智能電能表和其他智能計量監(jiān)控設(shè)備，這些設(shè)備連接于用電信息采集終端。而數(shù)據(jù)采集層是用電信息采集終端，它負(fù)責(zé)管理電能信息數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)上傳至主站和執(zhí)行或轉(zhuǎn)發(fā)主站下發(fā)的控制命令和信息。

2.2 用電信息采集系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

我國的用電信息采集系統(tǒng)起于上世紀(jì)90年代，網(wǎng)絡(luò)搭建較為多元化，包括光纖專網(wǎng)、GPRS/CDMA無線網(wǎng)絡(luò)、230MHz無線專網(wǎng)等。由于各網(wǎng)省或地市公司各自自行建設(shè)，受到規(guī)劃、運(yùn)行管理及資金投入等各方面因素制約，以及全國不能組網(wǎng)互通信息等缺陷，使其采集系統(tǒng)的大量數(shù)據(jù)利用率不高、覆蓋面積不大。國家電網(wǎng)公司針對這些情況與2009年9月份，審議通過了《電力用戶用電信息采集系統(tǒng)系列標(biāo)準(zhǔn)》，為用電信息采集系統(tǒng)的推廣和全國信息的互通提高技術(shù)依據(jù)。

西方國家起步較早，美國于1986年成立了自動抄表協(xié)會（AMRA），之后使AMR（Automatic Meter Reading）系統(tǒng)更加智能化、低功耗、低成本和通信標(biāo)準(zhǔn)化。2003的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，北美己經(jīng)有49311372個單位使用自動抄表。上世紀(jì)80年代日本開始試用電力載波于遠(yuǎn)程抄表，高度重視智能電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定，其智能電網(wǎng)戰(zhàn)略工作組在智能電網(wǎng)的宏觀和微觀領(lǐng)域開展了系統(tǒng)研討，其中包括用電信息采集系統(tǒng)。

3 用電信息采集終端的設(shè)計

3.1 用電信息采集終端設(shè)計原則和依據(jù)

用電信息采集終端設(shè)計應(yīng)滿足可靠性、通信接口多樣化、數(shù)據(jù)完整性、高精度性及經(jīng)濟(jì)適用性。其中可靠性一般采用平均無故障工作時間MTBF表示，，為系統(tǒng)工作總時間，m表示故障次數(shù)。

用電信息采集終端的設(shè)計依據(jù)主要是《電力用戶用電信息采集系統(tǒng)系列標(biāo)準(zhǔn)》，該標(biāo)準(zhǔn)包括功能規(guī)范、技術(shù)規(guī)范、型式規(guī)范、檢驗規(guī)范、通信規(guī)范、設(shè)計導(dǎo)則等24個標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)該系列標(biāo)準(zhǔn)可以實現(xiàn)系統(tǒng)的互動互通。

3.2 用電信息采集終端設(shè)計方案

采集終端實現(xiàn)的功能包括數(shù)據(jù)采集、安全防護(hù)、數(shù)據(jù)處理、人機(jī)交互、終端維修、數(shù)據(jù)通信控制功能和數(shù)據(jù)存儲，其總體結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

用電信息采集終端采用32位Cortex--M3的AMR作為控制單元，電能計量芯片采用MAXQ3180。設(shè)計的原理結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。FLASH用于MAX3180采集數(shù)據(jù)的緩存，以太網(wǎng)實現(xiàn)與主站的通信，USB用于代碼更新和系統(tǒng)升級。

MAXQ3180是專用三相電能計量芯片，外部采用3.3V供電，內(nèi)置數(shù)字濾波、數(shù)字積分、數(shù)字溫度傳感器和事件中斷。用作用電數(shù)據(jù)的采集，并提供分相和合相的電壓、電流、功率、電能量、相位角和功率因數(shù)等幾乎所有電氣量參數(shù)，最突出優(yōu)點(diǎn)是具有基波、諧波測量和事件監(jiān)控功能。與AMR通信接口為SPI總線接口，對電流電壓的測量是通過3個PT方式電壓通道和4個CT方式的電流通道。

MAXQ3180的電路如圖4所示。MAXQ3180的電流通道使用10Ω采樣電阻，電壓通道使用200Ω采樣電阻。工作的頻率通過XTAL1和XTAL2接晶振，晶振一般采用8MHZ的無源石英。

電壓信號進(jìn)入MAX3180前需要進(jìn)行信號調(diào)理。調(diào)理電路如圖5所示。電壓經(jīng)過電壓互感器需要濾波與分壓，濾波是為了防止噪聲信號對采集數(shù)據(jù)的干擾；電壓通道選用2mA/2mA的電壓互感器，為弱電的信號處理進(jìn)行電氣隔離實，電壓互感器的采樣電阻為200K，其下級為三端濾波器。

4 用電信息采集的應(yīng)用

用電信息采集系統(tǒng)對于電力公司的營銷業(yè)務(wù)有很重要的作用。其營銷上的應(yīng)用主要有以下幾種：

①市場策劃分析專業(yè)應(yīng)用： 用電信息采集系統(tǒng)可以及時、有效和準(zhǔn)確提供用戶用電情況，有利于電力公司的市場分析人員對用戶類型、電力模型有較好的分析，有助于市場銷售和電網(wǎng)設(shè)計的更好規(guī)劃；

②電度、電費(fèi)管理應(yīng)用：避免傳統(tǒng)人工的抄表的效率低、準(zhǔn)確性和實時性差等特點(diǎn)，也避免抄表員與用戶可能的工作沖突，可以建立更好的預(yù)結(jié)算機(jī)制和催費(fèi)機(jī)制，豐富了電費(fèi)回收和電費(fèi)定價手段；

篇9

物聯(lián)網(wǎng)( Internet of Things，IOT) 是通過各種信息傳感設(shè)備，如射頻識別( Radio Frequency Identification，RFID) 、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，將任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接起來形成一個巨大的網(wǎng)絡(luò)。進(jìn)而可以進(jìn)行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、追蹤、監(jiān)控和管理。以下將著手從物聯(lián)網(wǎng)中的RFID技術(shù)及其應(yīng)用進(jìn)行分析。

1.物聯(lián)網(wǎng)概述

物聯(lián)網(wǎng)理念指的是將無處不在的末端設(shè)備和設(shè)施，包括具有“內(nèi)在智能”的設(shè)備如傳感器、移動終端、工業(yè)系統(tǒng)、樓控系統(tǒng)、家庭智能設(shè)施、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等，以及具有“外在使能”（Enabled）的物品如貼上RFID的各種資產(chǎn)、攜帶無線終端的個人或車輛等“智能化物件或動物”、通過各種無線和/或有線的長距離和/或短距離通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)互聯(lián)互通（M2M)、應(yīng)用大集成。

2.物聯(lián)網(wǎng)中的RFID技術(shù)

2.1自動識別技術(shù)與RFID技術(shù)

在早期的信息系統(tǒng)中，相當(dāng)一部分的數(shù)據(jù)都是通過人工手工采集和處理的，不僅數(shù)據(jù)量十分龐大，勞動強(qiáng)度過高，而且人為的失誤很多，生產(chǎn)和決策的效率都比較低，也無法實現(xiàn)實時處理。因此，人們研究和發(fā)展了各種各樣的自動識別技術(shù)，將產(chǎn)業(yè)工人從繁重而且準(zhǔn)確度不高的手工勞動中解放出來，為正確地總結(jié)和決策制訂提供了良好的參考依據(jù)。根據(jù)自動識別技術(shù)的特點(diǎn)，我們可以給出自動識別技術(shù)的基本概念。自動識別技術(shù)就是應(yīng)用一定的識別裝置，通過被識別物品和識別裝置之間的互動，自動地獲取被識別物品的相關(guān)信息，并提供給后臺的計算機(jī)處理系統(tǒng)來完成相關(guān)后續(xù)操作的一種技術(shù)。一個完整的自動識別系統(tǒng)包括前端設(shè)備、應(yīng)用程序接口(或中間件)和應(yīng)用系統(tǒng)軟件。前端設(shè)備完成數(shù)據(jù)的采集工作，應(yīng)用系統(tǒng)軟件對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，而應(yīng)用程序接口(或中間件)則提供自動識別技術(shù)和應(yīng)用系統(tǒng)軟件之間的通信接口，將前端設(shè)備采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成后端軟件系統(tǒng)可以識別和利用的信息，并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。圖1給出了典型的自動識別系統(tǒng)模型。

RFID(射頻識別)技術(shù)是一種無線自動識別技術(shù)，又稱為電子標(biāo)簽技術(shù)，是自動識別技術(shù)的一種創(chuàng)新。RFID技術(shù)具有眾多優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于交通、物流、安全和防偽等領(lǐng)域，其很多應(yīng)用是作為條形碼等識別技術(shù)的升級換代產(chǎn)品。下面簡述RFID的基本原理、分類以及典型應(yīng)用。

2.2物聯(lián)網(wǎng)與RFID技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中較重要的是將實體擬人化的信息自動識別技術(shù)。一般能夠用于信息自動采集的方法有多種，不同識別技術(shù)的原理和使用范圍不同。物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的信息自動識別一般可以通過 RFID 技術(shù)、無線傳感技術(shù)、全球定位系統(tǒng)以及激光掃描技術(shù)等實現(xiàn)。下面分析適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下大規(guī)模的信息自動采集的RFID技術(shù)。一個典型的RFID系統(tǒng)包括讀寫器、標(biāo)簽和后端應(yīng)用系統(tǒng)。以下分別對這幾個部分和射頻通信原理進(jìn)行介紹。

2.2.1讀寫器

在RFID系統(tǒng)中，讀寫器是核心部件，起到了舉足輕重的作用。作為連接后端系統(tǒng)和前端標(biāo)簽的主要通道，讀寫器主要完成了以下功能：①讀寫器和標(biāo)簽之間的通信功能。在規(guī)定的技術(shù)條件和標(biāo)準(zhǔn)下，讀寫器與標(biāo)簽之間可以通過天線進(jìn)行通信。②讀寫器和計算機(jī)之間可以通過標(biāo)準(zhǔn)接口(如RS232、TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol)，傳輸控制協(xié)議、網(wǎng)際協(xié)議)、USB(Universal Serial BUS，通用串行總線)等)進(jìn)行通信。有的讀寫器還可以通過標(biāo)準(zhǔn)接口與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接，并提供如下信息以實現(xiàn)多個讀寫器在網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行，即本讀寫器的識別碼、讀出標(biāo)簽的時間和信息。③能夠在有效讀寫區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)多標(biāo)簽的同時識讀，具備防碰撞的功能。④能夠進(jìn)行固定和移動標(biāo)簽的識讀。⑤能夠校驗讀寫過程中的錯誤信息。⑥對于有源標(biāo)簽，往往能夠識別與電池相關(guān)的信息，如電量等。對于RFID應(yīng)用系統(tǒng)，讀寫器和標(biāo)簽的行為一般由后端應(yīng)用系統(tǒng)控制來完成。通常將后端應(yīng)用程序與讀寫器之間的通信信道稱為后向通道，而將讀寫器和標(biāo)簽之間的通信信道稱為前向信道。在后向通道中，應(yīng)用系統(tǒng)作為主動方向讀寫器發(fā)出若干命令，獲取應(yīng)用所需的數(shù)據(jù)，而讀寫器作為從動方做出回應(yīng)，建立與標(biāo)簽之間的通信。在前向信道中，讀寫器又作為主動方觸發(fā)標(biāo)簽，并對所觸發(fā)的標(biāo)簽進(jìn)行認(rèn)證、數(shù)據(jù)讀取等，進(jìn)而讀寫器將獲得的標(biāo)簽數(shù)據(jù)作為回應(yīng)傳給應(yīng)用系統(tǒng)(有源標(biāo)簽也可以作為主動方與讀寫器通信)。由此可以看到，讀寫器的基本作用就是作為連接前向信道和后向信道的核心數(shù)據(jù)交換環(huán)節(jié)，將標(biāo)簽中所含的信息傳遞給后端應(yīng)用系統(tǒng)，從這個角度來看，讀寫器可以被看作是一種數(shù)據(jù)采集設(shè)備。

2.2.2標(biāo)簽

射頻標(biāo)簽即RFID標(biāo)簽(也稱為電子標(biāo)簽、射頻卡等)，有源標(biāo)簽除了沒有與計算機(jī)接口電路外，有點(diǎn)類似讀寫器，其本身就是終端機(jī)具，以下主要討論無源標(biāo)簽，它是指由IC芯片和微型天線組成的超小型的小標(biāo)簽。標(biāo)簽中一般保存有約定格式的電子數(shù)據(jù)，在實際應(yīng)用中，標(biāo)簽附著在待識別物體的表面。存儲在芯片中的數(shù)據(jù)，可以由讀寫器通過電磁波以非接觸的方式讀取，并通過讀寫器的處理器進(jìn)行信息的解讀，并可以進(jìn)行修改和管理。按照一般的說法，RFID標(biāo)簽是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，可以理解為目前使用的條形碼的無線版本。無源標(biāo)簽十分方便于大規(guī)模生產(chǎn)，并能夠做到日常免去維護(hù)的麻煩，因此，RFID標(biāo)簽的應(yīng)用將給零售、物流及身份識別、防偽等產(chǎn)業(yè)帶來革命性的變化。RFID射頻系統(tǒng)工作時，讀寫器發(fā)出查詢信號，標(biāo)簽收到該信號后，將一部分整流為直流電源提供無源標(biāo)簽內(nèi)的電路工作，另一部分能量信號將電子標(biāo)簽內(nèi)保存的數(shù)據(jù)信息調(diào)制后返回讀寫器。讀寫器接收反射回的已調(diào)信號，從中提取信息。在系統(tǒng)工作的過程中，讀寫器發(fā)出的信號和接收反射回來的已調(diào)信號是同時進(jìn)行的，但反射信號的強(qiáng)度比發(fā)射信號要弱得多。標(biāo)簽是物品身份及屬性的信息載體，是一個可以通過無線通信的、隨時讀寫的“條形碼” ，加上標(biāo)簽的其它優(yōu)點(diǎn)(如數(shù)據(jù)存儲量相對較大，數(shù)據(jù)安全性較高，可以多標(biāo)簽同時識讀等)，使得RFID的應(yīng)用前景十分廣闊。

2.2.3編碼、調(diào)制和解調(diào)

在射頻通信系統(tǒng)中，編碼、調(diào)制與解調(diào)是通信的核心過程。一般的通信系統(tǒng)都具有以下的通信模型：信源的作用是把各種可能的消息轉(zhuǎn)換成原始電信號，即編碼。為了使這個原始信號適合在信道中傳輸，由發(fā)送設(shè)備對原始信號進(jìn)行變換，即調(diào)制。信道是信號傳輸?shù)耐ǖ?。在接收端，接收設(shè)備的功能與發(fā)送設(shè)備的功能相反，它能夠從接收信號中恢復(fù)出相應(yīng)的原始信號，即解調(diào)；同時接收端將復(fù)原的原始信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的消息，即解碼。

信號編碼的作用是對要傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行編碼，以便傳輸信號能夠盡可能地與信道相匹配，防止信息干擾或者發(fā)生碰撞。調(diào)制器用于改變高頻載波信號，即使得載波信號的振幅、頻率或相位與調(diào)制的基帶信號相關(guān)。射頻識別系統(tǒng)的信道傳輸介質(zhì)為電磁場和電磁波。解調(diào)器的作用是解調(diào)獲取基帶信號。信號解碼的作用則是對從解調(diào)器傳來的基帶信號進(jìn)行解碼，恢復(fù)成原來的信息，并識別和糾正傳輸中的錯誤。

2.2.4 RFID空中接口協(xié)議

在RFID射頻部分，數(shù)據(jù)是由無線信道傳輸?shù)?，電子?biāo)簽和讀寫器之間通過相應(yīng)的空中接口協(xié)議才能進(jìn)行相互通信?？罩薪涌趨f(xié)議定義了讀寫器與標(biāo)簽之間進(jìn)行命令和數(shù)據(jù)雙向交換的機(jī)制(包括編解碼方式、調(diào)制解調(diào)方式等)。因此，空中接口標(biāo)準(zhǔn)決定了RFID射頻部分的信道模型，在RFID系統(tǒng)中舉足輕重，它將直接決定系統(tǒng)傳輸和識別的可靠性和有效性。

3.物聯(lián)網(wǎng)在校園中的應(yīng)用

目前，國內(nèi)外高校、企業(yè)開展了無限傳感網(wǎng)絡(luò)的研究，這些都為技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展奠定基礎(chǔ)，而基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)到底能為用戶提供哪些獨(dú)特的服務(wù)，才是物聯(lián)網(wǎng)最終是否能廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。

3.1智能圖書館

RFID 射頻識別技術(shù)，RFID 具有無線傳輸和大容量數(shù)據(jù)儲存的能力，提高圖書館及檔案館管理的效率。RFID實現(xiàn)：①簡化借還書手續(xù)。圖書館在處理讀者借還書過程中都要掃描條形碼還需做磁及消磁，以 RFID 卷標(biāo)取代條形碼、磁條，可以一次性讀取數(shù)據(jù)資料，減少讀者的等待時間，提升館員業(yè)務(wù)速度；②便于定位錯架的圖書。利用 RFID無線電波感應(yīng)技術(shù)，及時發(fā)現(xiàn)錯架的圖書，便于讀者尋找，便于館員整架工作；③降低盤點(diǎn)工作量。圖書館盤點(diǎn)的方式是將每本書從架上取出，這樣費(fèi)時費(fèi)力效率低，通過 RFID 以無線電波傳送信息，一次性獲取數(shù)個 RFID 卷標(biāo)數(shù)據(jù)，提高盤點(diǎn)工作效率；④實現(xiàn)讀者自助借還書。圖書館構(gòu)建自助借還設(shè)備，讀者可自行辦理圖書的借還，不再受圖書館工作時間限制。應(yīng)用校園物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)移動圖書館，建立以網(wǎng)站形式提供面向移動設(shè)備的無線訪問服務(wù)，移動設(shè)備終端通過附帶的 RFID 讀寫器，獲得所需文字、圖片、音像的 EPC 編碼，便可閱讀相關(guān)信息。

3.2 智能安全管理

主要措施是借助無線數(shù)據(jù)通信等技術(shù)對信息進(jìn)行收集，處理并發(fā)送給用戶。表現(xiàn)在學(xué)生日常安全管理工作中，就是把相關(guān)感應(yīng)器和識別設(shè)備置放在學(xué)生活動的相關(guān)區(qū)域，比如圖書館、食堂，教室，寢室和一些不安全區(qū)域，一旦學(xué)生進(jìn)入或者離開，手機(jī)就會發(fā)出相應(yīng)信息提示或者警告。通過“物聯(lián)網(wǎng)”，學(xué)生工作者可以隨時掌握學(xué)生的準(zhǔn)確位置和其他情況。極大地起到預(yù)防不安全事故的發(fā)生。學(xué)校可以在教室、走廊、大樓入口處、寢室門口、圖書館和頂樓等地點(diǎn)架設(shè)RFID讀取器，每個學(xué)生配戴RFID標(biāo)簽。例如當(dāng)學(xué)生到危險區(qū)域（如樓頂），通過RFID讀取器，向?qū)W生本人發(fā)出危險提示，同時發(fā)出警報信息通知相關(guān)人員做即時處理，預(yù)防和阻止不安全事故發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

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中圖分類號：O434.19文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A文章編號：

1，電力系統(tǒng)中自動化控制技術(shù)

1．1 電網(wǎng)調(diào)度自動化 

電網(wǎng)調(diào)度自動化主要組成部分，由電網(wǎng)調(diào)度控制中心的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、工作站、服務(wù)器、大屏蔽顯示器、打印設(shè)備等，其主要是通過電力系統(tǒng)專用廣域網(wǎng)連結(jié)的，下級電網(wǎng)調(diào)度控制中心、調(diào)度范圍內(nèi)的發(fā)電廠、變電站終端設(shè)備(如測量控制等裝置)等構(gòu)成。

1．2 變電站自動化

變電站自動化的目的是取代人工監(jiān)視和電話人工操作，提高工作效率，擴(kuò)大對變電站的監(jiān)控功能，提高變電站的安全運(yùn)行水平。變電站自動化的內(nèi)容就是對站內(nèi)運(yùn)行的電氣設(shè)備進(jìn)行全方位的監(jiān)視和有效控制，其特點(diǎn)是全微機(jī)化的裝置替代各種常規(guī)電磁式設(shè)備；二次設(shè)備數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化，盡量采用計算機(jī)電纜或光纖代替電力信號電纜；操作監(jiān)視實現(xiàn)計算機(jī)屏幕化：運(yùn)行管理、記錄統(tǒng)計實現(xiàn)自動化。變電站自動化除了滿足變電站運(yùn)行操作任務(wù)外還作為電網(wǎng)調(diào)度自動化不可分割的重要組成部分，是電力生產(chǎn)現(xiàn)代化的一個重要環(huán)節(jié)。

1．3 發(fā)電廠分散測控系統(tǒng)(DCS) 

發(fā)電廠分散控制系統(tǒng)(DCS)一般采用分層分布式結(jié)構(gòu)，由過程控制單元(PCU)、運(yùn)行員工作站(0S)、工程師工作站(ES)和冗余的高速數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)(以太網(wǎng))組成。過程控制單元(PCU)由可冗余配置的主控模件(MCU)和智能I／0模件組成。MCU模件通過冗余的I／0總線與智能FO模件通訊。PCU直接面向生產(chǎn)過程，接受現(xiàn)場變送器、熱電偶、熱電阻、電氣量、開關(guān)量、脈沖量等信號，經(jīng)運(yùn)算處理后進(jìn)行運(yùn)行參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)的實時顯示和打印以及輸出信號直接驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成生產(chǎn)過程的監(jiān)測、控制和聯(lián)鎖保護(hù)等功能。

2，電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展不斷推動電力系統(tǒng)自動化進(jìn)步

隨著上世紀(jì)八十年代單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，我國電力系統(tǒng)自動化設(shè)備實現(xiàn)了全面的更新?lián)Q代。國產(chǎn)的工業(yè)計算機(jī)和引進(jìn)的PC機(jī)技術(shù)為電力系統(tǒng)調(diào)度自動化、電廠監(jiān)控系統(tǒng)、變電站綜合自動化奠定了基礎(chǔ)。開發(fā)的應(yīng)用軟件可以實現(xiàn)電力系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)采集、匯總、分類、分析、存檔、顯示、打印、報警、完成操作控制等任務(wù)。 最近幾年以來，各種嵌入式產(chǎn)品的出現(xiàn)，例如嵌入式高性能微處理器、嵌入式計算機(jī)、嵌入式操作系統(tǒng)、嵌入式以太網(wǎng)等產(chǎn)品使電力系統(tǒng)中的裝置類設(shè)備如測量控制設(shè)備、繼電保護(hù)裝置、數(shù)據(jù)通信控制器等得以再次更新?lián)Q代，裝置的硬件電路和應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)簡化，產(chǎn)品性能大大提高，裝置信息處理速度更快，功耗更低，功能擴(kuò)展能力更強(qiáng)。

3，當(dāng)前電力系統(tǒng)自動化依賴IT技術(shù)向前發(fā)展的重要技術(shù) 

當(dāng)前電力系統(tǒng)自動化依賴于電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)繼續(xù)向前發(fā)展的主要熱點(diǎn)有：① 電力一次設(shè)備智能化；② 電力一次設(shè)備在線狀態(tài)檢測；③ 光電式電力互感器；④ 適應(yīng)光電互感器技術(shù)的新型繼電保護(hù)及測控裝置；⑤特高壓電網(wǎng)中的二次設(shè)備開發(fā)。

3．1 電力一次設(shè)備智能化

常規(guī)電力一次設(shè)備和二次設(shè)備安裝地點(diǎn)一般相隔幾十至幾百米距離，互相間用強(qiáng)信號電力電纜和大電流控制電纜連接，而電力一次設(shè)備智能化是指一次設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計時考慮將常規(guī)二次設(shè)備的部分或全部功能就地實現(xiàn)，省卻大量電力信號電纜和控制電纜，通常簡述為一次設(shè)備自帶測量和保護(hù)功能。如常見的“智能化開關(guān)”、“智能化開關(guān)柜”、“智能化箱式變電站”等。

3．2 電力一次設(shè)備在線狀態(tài)檢測

對電力系統(tǒng)一次設(shè)備如發(fā)電機(jī)、汽輪機(jī)、變壓器、斷路器、開關(guān)等設(shè)備的重要運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行長期連續(xù)的在線監(jiān)測，不僅可以監(jiān)視設(shè)備實時運(yùn)行狀態(tài)，而且還能分析各種重要參數(shù)的變化趨勢，判斷有無存在故障的先兆，從而延長設(shè)備的維修保養(yǎng)周期，提高設(shè)備的利用率，為電力設(shè)備由定期檢修向狀態(tài)檢修過度提供保障

3．3 光電式電力互感器

電力互感器是輸電線路中不可缺少的重要設(shè)備，其作用是按一定比例關(guān)系將輸電線路上的高電壓和大電流數(shù)值降到可以用儀表直接測量的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，以便用儀表直接測量。其缺點(diǎn)是隨電壓等級的升高絕緣難度越大，設(shè)備體積和質(zhì)量也越大；信號動態(tài)范圍小，導(dǎo)致電流互感器會出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，或發(fā)生信號畸變；互感器的輸出信號不能直接與微機(jī)化計量及保護(hù)設(shè)備接口。在這里，電磁兼容、絕緣、耐環(huán)境條件、電子電路的供電電源同樣是技術(shù)難點(diǎn)之一。

4，變配電所的應(yīng)用

4.1保護(hù)的功能類型

保護(hù)的類型包括：線路保護(hù)、出線保護(hù)、貫通線路保護(hù)、自閉線路保護(hù)、電容器保護(hù)、變壓器保護(hù)等。另外，常用到的保護(hù)內(nèi)容有：過電流保護(hù)、過電壓保護(hù)、低頻減載等。

4.2通信功能

所有通信，包括與上級站的通信，實現(xiàn)通信、遙控、遙調(diào)、故障錄波數(shù)據(jù)上報等。此外，通信功能還可以作為調(diào)度自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)， 向調(diào)度主站轉(zhuǎn)發(fā)就近或其他自動化裝置的數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)上通下達(dá)的作用。

4.3遠(yuǎn)動功能

變配電所實時監(jiān)控，即遠(yuǎn)動功能，該功能包括遙測、遇信和遏調(diào)及故障報警、數(shù)據(jù)統(tǒng)計和計算、圖形、生產(chǎn)報表、曲線等的描繪。

4.4管理功能