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          嵌入式技術(shù)在水庫信息智能化系統(tǒng)中的應(yīng)用

          作者: 時(shí)間:2006-10-12 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
          摘要:闡述的組成以及如何采用EIP智能平臺平臺(文中以EVOC智能平臺為基礎(chǔ)),利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)、工業(yè)控制、Web網(wǎng)絡(luò),將水利各子整合起來,為實(shí)現(xiàn)間數(shù)據(jù)共享、協(xié)同工作提供一個(gè)訪問平臺。從而大大提高雨情、水情、工情、旱情和災(zāi)情信息采集的準(zhǔn)確性及傳輸?shù)臅r(shí)效性,對其發(fā)展趨勢作出及時(shí)、準(zhǔn)確的預(yù)測和預(yù)報(bào),制定防洪抗旱調(diào)度方案,為決策部門的決策提供科學(xué)依據(jù),充分發(fā)揮已建工程設(shè)施的效能。
          關(guān)鍵詞信息系統(tǒng)EIP智能平臺

          [系統(tǒng)概述]
          水利行業(yè)是一個(gè)歷史十分悠久的行業(yè),也是信息十分密集的行業(yè)。水利部門要向國家和相關(guān)行業(yè)提供大量的水利信息,如汛情旱情信息、水量水質(zhì)信息、水環(huán)境信息和水工程信息等。作為水利系統(tǒng)最基層的工程,其建設(shè)是水利信息化的基礎(chǔ)。我國有許多水庫是運(yùn)行二十多年了的老水庫,電站設(shè)備和管理都相對陳舊,隨著計(jì)算機(jī)與信息的快速發(fā)展,采用新技術(shù)、新設(shè)備對整個(gè)水庫的設(shè)備與管理進(jìn)行現(xiàn)代化改造,進(jìn)行水庫智能化建設(shè),可以進(jìn)一步挖掘水庫的潛力,加強(qiáng)水庫運(yùn)行的可靠性,水庫智能化系統(tǒng)的建立,將大大提高雨情、水情、工情、旱情和災(zāi)情信息采集的準(zhǔn)確性及傳輸?shù)臅r(shí)效性,作出及時(shí)、準(zhǔn)確的預(yù)測和預(yù)報(bào),制定防洪抗旱調(diào)度方案,為上級部門的決策提供科學(xué)依據(jù)?!?

          [系統(tǒng)構(gòu)成]
          1、概述
            水庫信息化系統(tǒng)主要由水電站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)、大壩安全自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)、水情遙測系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)、水庫優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)、閘門監(jiān)控系統(tǒng)、圖像監(jiān)控系統(tǒng)、Web綜合信息發(fā)布系統(tǒng)等組成,通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)把各子系統(tǒng)整合起來,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)共享、協(xié)同工作來提供一個(gè)信息訪問平臺。實(shí)現(xiàn)基于局域網(wǎng)的系統(tǒng)資源共享(如打印機(jī)、硬盤資源,文檔共享等)。采用數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)集中處理信息結(jié)合Web技術(shù),開發(fā)基于B/S方式的Web綜合信息發(fā)布系統(tǒng),能夠方便直觀地讓用戶得到各系統(tǒng)的信息。通過建設(shè)光纖通道、無線接入、DDN專線等方式接入互聯(lián)網(wǎng),能夠及時(shí)了解氣象信息、衛(wèi)星云圖等專業(yè)信息,以Web方式為上級主管部門提供信息查詢平臺,同時(shí)也可實(shí)現(xiàn)移動(dòng)辦公。

          2.各子系統(tǒng)介紹
          2.1水電站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)
            水電站以計(jì)算機(jī)監(jiān)控為主,簡易常規(guī)控制為輔的原則進(jìn)行總體設(shè)計(jì),充分注意計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與各常規(guī)控制設(shè)備的協(xié)調(diào)配合,整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)與發(fā)電廠發(fā)電設(shè)備同步投入,建成后可以達(dá)到無人值班、少人值守的要求。簡易常規(guī)控制可在主控級與現(xiàn)場控制單元通訊中斷(或主控站故障)時(shí)作操作備用,它通過電纜直接作用于現(xiàn)地控制單元,現(xiàn)地單元具備運(yùn)行人員進(jìn)行常規(guī)控制的值班條件。

            監(jiān)控系統(tǒng)高度可靠,采用分層分布開放系統(tǒng),既便于功能和硬件的擴(kuò)充,又能充分保護(hù)用戶的投資。軟件模塊化,結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì),使系統(tǒng)更能適應(yīng)功能的增加和規(guī)模的擴(kuò)充。實(shí)時(shí)性好,抗干擾能力強(qiáng)。人機(jī)接口功能強(qiáng),操作方便。

          2.2大壩安全自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)
            本系統(tǒng)為分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。主要由前置機(jī)(采用工控機(jī))、中央控制器(CCU)和現(xiàn)場測量控制單元(MCU)、傳感器及通訊網(wǎng)絡(luò)組成。MCU放置在觀測房內(nèi),與傳感器聯(lián)接,工控機(jī),作為網(wǎng)絡(luò)中心節(jié)點(diǎn),由RS485總線與各個(gè)MCU聯(lián)接,完成子系統(tǒng)運(yùn)行控制以及與上一級網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的聯(lián)接工作。

            系統(tǒng)中測量控制單元可以按預(yù)先設(shè)置的定時(shí)時(shí)間,自動(dòng)對傳感器執(zhí)行定時(shí)數(shù)據(jù)采集,將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給工控機(jī)同時(shí)保存在MCU的存儲器中;也可以執(zhí)行工控機(jī)發(fā)來的隨機(jī)采集命令,對任何傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。系統(tǒng)操作員在調(diào)度中心工作站可任意查看當(dāng)前或歷史數(shù)據(jù),利用圖形、報(bào)表或分析軟件等工具對大壩的性態(tài)作出進(jìn)一步分析處理。

          系統(tǒng)功能介紹
            1數(shù)據(jù)采集功能
            ?。?)隨機(jī)數(shù)據(jù)采集(應(yīng)答)方式
              a.自動(dòng)巡回采集所有傳感器數(shù)據(jù)
              b.按傳感器類型,選擇采集某類型傳感器數(shù)據(jù)
              c.按MCU節(jié)點(diǎn)(從站)號,選擇采集某個(gè)MCU傳感器數(shù)據(jù)
              d.按傳感器編號、單獨(dú)選擇采集某個(gè)傳感器數(shù)據(jù)(單個(gè)補(bǔ)測)

            ?。?)自動(dòng)數(shù)據(jù)采集(自報(bào))方式
              由各臺MCU按預(yù)先設(shè)置的方式,自動(dòng)巡回檢測各個(gè)傳感器數(shù)據(jù),并送至前置機(jī)(工控機(jī))。主要有以下功能:
              a.前置機(jī)(工控機(jī))校對MCU時(shí)鐘;
              b.前置機(jī)(工控機(jī))設(shè)置數(shù)據(jù)采集周期和采集點(diǎn);
              c.MCU自報(bào)采樣數(shù)據(jù);
              d.前置機(jī)(工控機(jī))查核自報(bào)數(shù)據(jù),10天以內(nèi)若有未收到的數(shù)據(jù),可以向MCU重新取數(shù);
              e.清MCU數(shù)據(jù)區(qū)。

          2實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)采集功能
            顯示監(jiān)測系統(tǒng)的總貌、監(jiān)測布置和傳感器分布圖
            鼠標(biāo)電擊分布圖中傳感器位置,執(zhí)行數(shù)據(jù)采集,并可以查看測點(diǎn)的各種信息,包括測點(diǎn)編號、儀器類型、埋設(shè)位置、參數(shù)等;
            能通過圖形界面和表格方式,實(shí)時(shí)顯示各監(jiān)測值的量、過程曲線、分布圖及各種相關(guān)圖;
            提供報(bào)警狀態(tài)顯示窗口和分級報(bào)警功能;

          3數(shù)據(jù)分析處理功能
            對大壩的各類監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差處理、整編計(jì)算;
            調(diào)用歷史數(shù)據(jù),進(jìn)行最大值和最小值比較,即時(shí)對越限值報(bào)警提示;
            對不能實(shí)行自動(dòng)電測的數(shù)據(jù),如壩體外部變形的表面測點(diǎn)數(shù)據(jù),可以人工輸入數(shù)據(jù)庫;
            可以人工輸入修改、刪除數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)(受操作員權(quán)限限制);
            自動(dòng)采集的數(shù)據(jù)可以選擇"存盤"或"不存盤";
            具備數(shù)據(jù)查詢功能,用戶能根據(jù)查詢條件,查詢各種歷史數(shù)據(jù)。如:某庫水位值時(shí),某個(gè)滲壓計(jì)的歷史數(shù)據(jù);

            4報(bào)表和圖形功能
            具備報(bào)表打印功能,可以按選定的日期,時(shí)段、傳感器測頭,自動(dòng)打印日報(bào)表,月報(bào)表或年報(bào)表;
            圖形功能,可以按日期、時(shí)段、傳感器測頭,自動(dòng)生成各種壓力、滲壓過程線;

            5數(shù)據(jù)庫管理功能
            能提供原始測值數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫等各種類型的數(shù)據(jù)庫;
            能夠?qū)Ω鞣N數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)處理、轉(zhuǎn)換和添加等管理工作;
          大壩安全自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

          2.3水情測報(bào)系統(tǒng):
            系統(tǒng)配置有前置機(jī)(工控機(jī))、遙測中心終端、收發(fā)電臺、通訊電源、全向天線和同軸避雷器等。中心站接收各個(gè)遙測站發(fā)送來的實(shí)時(shí)采集的各種水情參數(shù)。中心站前置機(jī)將接收到的數(shù)據(jù)先進(jìn)行識別判錯(cuò)、分類整理,形成數(shù)據(jù)文件存入前置機(jī)內(nèi)存。形成的數(shù)據(jù)文件可經(jīng)過局域網(wǎng)存入服務(wù)器數(shù)據(jù)庫。通訊方式可采用通訊電纜、電臺、衛(wèi)星、無線短信等方式進(jìn)行通訊,保證了通道通暢。

          系統(tǒng)功能介紹
          1.隨機(jī)自報(bào)功能。當(dāng)監(jiān)測累計(jì)參量達(dá)到一個(gè)最小檢測值時(shí),如雨量達(dá)到1mm,RTU自動(dòng)上電工作,將累計(jì)量加1并保存,然后全量發(fā)送一次實(shí)測累計(jì)參數(shù)。當(dāng)監(jiān)測庫水位瞬時(shí)值變化(增大或減小)一個(gè)最小檢測值時(shí),且與上次發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)間間隔大于設(shè)定值時(shí),RTU將實(shí)測瞬時(shí)值發(fā)送到中心站。
          2.定時(shí)平安自報(bào)功能。當(dāng)新監(jiān)測的參數(shù)不發(fā)生變化時(shí),每天按設(shè)定的時(shí)間間隔,定時(shí)向中心站發(fā)送實(shí)時(shí)參數(shù)和測站工作狀態(tài)。
          3.測站發(fā)送完數(shù)據(jù),RTU具有軟件掉電功能和硬件延時(shí)電路自動(dòng)切斷受控電源,采用雙重保險(xiǎn)措施,以保護(hù)發(fā)射機(jī)和節(jié)省電源。
          4.利用符合國際標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)制解調(diào)器及國際先進(jìn)的微處理器設(shè)計(jì)的RTU終端機(jī),具有水位消浪濾波處理,電源下限自動(dòng)報(bào)警功能和先進(jìn)的信道糾錯(cuò)、檢錯(cuò)、編碼功能。 5.由于將調(diào)制解調(diào)器與電臺進(jìn)行一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),簡化了RTU的設(shè)計(jì),從而提高了其可靠性。
          6.通過鍵盤,可現(xiàn)場設(shè)置各種相關(guān)參數(shù)。如可采集、顯示、發(fā)送各種傳感器實(shí)測參數(shù),可設(shè)置、顯示傳感器的基值;測試電池電壓。
          7.具有故障自診斷和報(bào)警功能。
          8.具有與中心站通話功能,使調(diào)試與維護(hù)工作的方便、簡單。

          2.4閘門監(jiān)控系統(tǒng)
            系統(tǒng)的主要內(nèi)容是通過計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)達(dá)到水閘水位、閘門工情、圖像信息自動(dòng)化采集與傳輸,達(dá)到能夠在監(jiān)控中心遠(yuǎn)程控制閘門起閉以及閘門自動(dòng)控制;通過實(shí)時(shí)圖像可以直觀了解水閘的運(yùn)行工況以及周圍環(huán)境?! ∠到y(tǒng)建設(shè)主要分為控制樓監(jiān)控中心和閘門現(xiàn)場監(jiān)控裝置兩部分,監(jiān)控中心為系統(tǒng)前置機(jī)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺及軟件組成,閘門現(xiàn)場監(jiān)控裝置由圖像部分的攝像頭機(jī)位布置、閘門監(jiān)控部件PLC的布置以及信息傳輸通道的建設(shè)?,F(xiàn)場通過PLC來控制閘門起閉設(shè)備,通過閘門開度儀實(shí)時(shí)確定閘門的開度,并通過水文水利計(jì)算,根據(jù)實(shí)測水文資料,自動(dòng)設(shè)定閘門開度,提高自動(dòng)化控制程度,減少人工誤差。通過設(shè)立保護(hù)裝置,能對執(zhí)行過程中發(fā)生的意外情況進(jìn)行及時(shí)處理。結(jié)合遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)無人值守閘門自動(dòng)化控制。

          2.5水庫優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)
            優(yōu)化調(diào)度主要內(nèi)容是當(dāng)洪水來臨時(shí)在確保水庫防洪安全的條件下,根據(jù)下游河道的的泄洪能力,為灌溉用水提供最優(yōu)的庫容,制定洪水調(diào)度計(jì)劃。利用計(jì)算機(jī)水文遙測系統(tǒng)提供的水文資料和壩體滲壓自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)關(guān)于壩體的安全參數(shù)作為水庫防洪的決策依據(jù)。

          2.6圖像監(jiān)控系統(tǒng)
            閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)是采用先進(jìn)的電子科技手段,對遠(yuǎn)端場景進(jìn)行傳感成像、信號傳輸、集中監(jiān)視、圖像記錄以及聯(lián)動(dòng)控制的安全技術(shù)防范和管理系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)數(shù)字監(jiān)視系統(tǒng)是監(jiān)控報(bào)警業(yè)界的新型產(chǎn)品,它采用視頻圖像數(shù)字化壓縮記錄的形式,采用高性能的工業(yè)計(jì)算機(jī),增加攝像機(jī)圖像輸入路數(shù),提高多畫面圖像的顯示速率、增加對云臺和鏡頭的控制等功能,配之以良好的人機(jī)交互界面,便構(gòu)成了以計(jì)算機(jī)為核心的數(shù)字式監(jiān)視報(bào)警系統(tǒng)。

          系統(tǒng)功能介紹
          1.視頻動(dòng)態(tài)分布功能
          2.多畫面顯示功能
          3.圖像字符疊加功能
          4.視頻報(bào)警功能
          5.智能圖像檢測功能
          6.可通過局域網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程錄像查詢、回放、參數(shù)設(shè)置、實(shí)時(shí)監(jiān)控
          7.可程序控制錄像時(shí)間表、可自動(dòng)循環(huán)錄像
          8.捕獲靜態(tài)畫面
          9.儲存、回放、剪輯處理方便
          10.自診斷功能
          11.可靠性及可擴(kuò)性

          2.7辦公自動(dòng)化系統(tǒng)
            根據(jù)水庫各辦公室職能分配其各自權(quán)限,分別進(jìn)行水庫信息化信息系統(tǒng)中共享數(shù)據(jù)的查詢。并通過局域網(wǎng)絡(luò)共享系統(tǒng)外設(shè)資源,如打印機(jī)、掃描儀、數(shù)字化儀等,實(shí)現(xiàn)文件共享服務(wù)、FTP文件傳輸服務(wù)、Email電子信箱服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)信息發(fā)布、局域網(wǎng)通訊服務(wù)等,可按信息化建設(shè)進(jìn)程分步實(shí)現(xiàn)財(cái)務(wù)電算化、人事勞資管理、物資管理、公文流轉(zhuǎn)、財(cái)務(wù)電算化等。

          2.8Web綜合信息發(fā)布系統(tǒng)

            水庫信息化系統(tǒng)中各子系統(tǒng)之間相互獨(dú)立,又有信息相關(guān)性,通過設(shè)立一個(gè)中心數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,把各子系統(tǒng)中的信息經(jīng)過整理、提煉、挖掘后存放到數(shù)據(jù)庫中,減少了信息冗余度,并提高了信息的可靠性和科學(xué)性。用基于JAVA技術(shù)開發(fā)Web綜合信息發(fā)布系統(tǒng),根據(jù)各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織成相應(yīng)的Web頁面發(fā)布信息,由靜態(tài)和動(dòng)態(tài)頁面兩部分組成。靜態(tài)頁面是一些不變的信息,如工程概況、建筑物布置圖、系統(tǒng)構(gòu)成圖等,動(dòng)態(tài)頁面即把服務(wù)器中存放的數(shù)據(jù)按照業(yè)務(wù)邏輯組織,以數(shù)據(jù)表格、圖形的方式顯示,達(dá)到實(shí)時(shí)、直觀的效果。

          Web綜合信息發(fā)布系統(tǒng)由下列內(nèi)容組成:
          水庫工程概況
          主要建筑物、儀器、設(shè)備圖片
          大壩安全監(jiān)測儀器分布圖
          大壩安全監(jiān)測數(shù)據(jù)日報(bào)表
          大壩安全監(jiān)測數(shù)據(jù)月報(bào)表
          大壩安全監(jiān)測各測點(diǎn)空隙水壓力計(jì)水位過程線
          壩體內(nèi)部水位浸潤線
          水庫氣象數(shù)據(jù)
          降雨量分布和降雨量過程線
          水位報(bào)表和水位過程線
          水電站電氣主接線圖
          水電站系統(tǒng)配置圖
          水電站遙測信息
          水電站遙信信息
          水電站電度量信息
          水電站遙信變位記錄
          水電站事件記錄
          水電站監(jiān)控報(bào)表查詢
          圖像監(jiān)控瀏覽

          用基于JAVA技術(shù)開發(fā)的Web綜合信息發(fā)布系統(tǒng)具有客戶端應(yīng)用方便、可擴(kuò)展性強(qiáng)和跨平臺應(yīng)用的好處。一般客戶端機(jī)器的Windows操作系統(tǒng)內(nèi)嵌有IE瀏覽器,只要連接在局域網(wǎng)上就可以直接訪問Web綜合信息發(fā)布系統(tǒng)而勿需安裝其他軟件。服務(wù)器端增加一個(gè)遠(yuǎn)程接入設(shè)備后,上級部門或遠(yuǎn)程用戶撥號連接后也同樣可以訪問綜合信息發(fā)布系統(tǒng)。用戶訪問簡潔方便,就象訪問互聯(lián)網(wǎng)資源一樣,根據(jù)網(wǎng)頁布置,進(jìn)入所需要的頁面,查詢相關(guān)信息。

          3、系統(tǒng)配置
          以EVOC嵌入式智能產(chǎn)品為例子,闡述系統(tǒng)配置如下:。

          3.1、主機(jī)
          A、機(jī)箱:IPC-8420/PS-270A/6113LP4
          B、主板:FSC-1711VN全長CPU卡
          C、數(shù)據(jù)采集卡:PCL-711B低成本多功能數(shù)據(jù)采集卡、PCL-73332路隔離數(shù)字輸入卡、PCL-73432路隔離數(shù)字輸出卡

          3.2、服務(wù)器
          數(shù)據(jù)庫服務(wù)器IPC-810/PS-270A/6114P4+FSC-1711VN+P42.0G+512MDDR+80G
          WWW服務(wù)器IPC-810/PS-270A/6114P4+FSC-1711VN+P42.0G+512MDDR+60G

          3.3、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊
          ARK-14017(帶隔離6路差分和2路單端模擬輸入)
          ARK-14021(單通道模擬輸出)
          ARK-14052(帶隔離數(shù)字輸入模塊)
          ARK-24520(RS-232至RS-485協(xié)議轉(zhuǎn)換器)

          [系統(tǒng)評價(jià)]
          信息智能化系統(tǒng)建成后,運(yùn)行穩(wěn)定,表現(xiàn)出良好的安全性和可靠性。消除了信息孤島,減少了數(shù)據(jù)冗余,提高了信息的可靠性和科學(xué)性??焖俜奖愕男畔鬟f為上級部門正確決策提供了保證,同時(shí)也提高了水庫現(xiàn)代化管理水平,提高了工作效率。同時(shí)也為全國的水利信息化建設(shè)打下了基礎(chǔ)。

          linux操作系統(tǒng)文章專題:linux操作系統(tǒng)詳解(linux不再難懂)


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