（电力系统及其自动化专业论文）基于internet的变电站远程监控系统的研究.pdf

ad i s s e r t a t i o ns u b m i t t e dt o t o n g j iu n i v e r s i t yi nc o n f o r m i t yw i t ht h er e q u i r e m e n t sf o r t h ed e g r e eo fm a s t e r s t u d yo nr e m o t em o n i t o r i n gs y s t e m o f sub s t a t i o nb a s e do nln t e r n e t c a n d i d a t e ：z h o ul i n s t u d e n tn u m b e r ：0 7 2 0 0 8 0 0 2 7 s c h o o l d e p a r t m e n t ：s c h o o lo fe l e c t r o n i c s a n d i n t b r m a t i o ne n g i n e e r i n g 一一 d i s c i p l i n e ：e n g i n e e r i n g 一一 一 m a j o r ：e l e c t r i cp o w e rs y s t e ma n di t sa u t o m a t i o n s u p e r v i s o r ：z h a n gm i n g r u i m a r c h ，2 0 1 0 学吖大唧腑驯冈砌 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的e i jj 昂i j 本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签 力 窃7 司年 繇叫 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 学位论文作主葶孝：罗孝置夕日 o 7 口年弓月7 日 同济大学硕士学位论文摘要 摘要 本文主要研究基于i n t e m e t 的变电站远程监控系统。变电站是输配电系统中 的重要环节，是电网的主要监控点。近年来，随着互联网技术的飞速发展和企业 信息化的推进，将传统的变电站自动化系统与i n t e m e t 技术相结合的计算机远程 监控系统逐渐成为新的研究和开发热点。文章主要研究内容为： ( 1 ) 介绍了国内外变电站自动化系统的发展历程和基于i n t e m e t 的变电站自 动化系统的发展现状，对目前普遍采用的基于w e b 技术的变电站监控系统进行 了分析。针对变电站监控系统数据量大，实时性和稳定性要求高的特点，提出了 一种采用d a t a s o c k e t 技术进行远程通信的变电站监控系统。 ( 2 ) 介绍了监控系统开发过程中的相关技术，包括l a b v i e w 虚拟仪器技 术、d a t a s o c k e t 技术、内存数据库原理以及c o m 技术的概念。其中，d a t a s o c k e t 技术是n i 公司推出的面向测控领域的网络通信技术，对t c p i p 协议进行高度封 装，面向测量和自动化应用，用于共享和发布实时数据，d a t a s o c k e t 能有效地支 持本地计算机上不同应用程序对特定数据的同时应用，以及网络中不同计算机的 多个应用程序之间的数据交互，实现跨机器、跨语言、跨进程的实时数据共享， d a t a s o c k e t 技术不仅可以实现数据的传输，而且满足传输监控过程中对数据传输 实时性的要求。通过d a t a s o c k e ts e r v e r ，可以在分布于网络中不同计算机上的数 据源之间进行高效的数据传输。 ( 3 ) 以这些关键技术为指导，构建了一个远程监控系统模型，介绍了系统 整体架构及各子系统的功能。 ( 4 ) 最后针对需要实现的功能，给出了各子系统的实现方法。 关键词：i n t e r n e t ，变电站远程监控，l a b v i e w ，d a t a s o c k e t t o n g j iu n i v e r s i t ym a s t e ra b s t r a c t a b s t r a c t t h i sp a p e ri sm a i n l ya b o u tt h es u b s t a t i o nm o n i t o r i n gs y s t e mw h i c hi sb a s e do n t h ei n t e r n e tt e c h n o l o g y s u b s t a t i o ni sa ni m p o r t a n tp a r ti nd i s t r i b u t i o ns y s t e m i ti st h e m a i nm o n i t o r i n gp o i n to ft h eg r i d i nr e c e n ty e a r s ，w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to f i n t e m e tt e c h n o l o g ya n dt h ep r o m o t i o no fe n t e r p r i s e si n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y , t h e t r a d i t i o n a ls u b s t a t i o na u t o m a t i o n s y s t e m s a n di n t e m e t t e c h n o l o g y , c o m b i n e d c o m p u t e rr e m o t em o n i t o r i n gs y s t e mg r a d u a l l y b e c o m ean e wr e s e a r c ha n d d e v e l o p m e n to f h o ts p o t s m a i nr e s e a r c hc o n t e n to ft h ea r t i c l e ： ( 1 ) t h i sp a p e r i n t r o d u c e st h es u b s t a t i o na u t o m a t i o ns y s t e md e v e l o p m e n tp r o c e s s a n di n t e r n e t b a s e ds u b s t a t i o na u t o m a t i o ns y s t e md e v e l o p m e n ts t a t u s ，a n dr i g h tn o w w i d e l yu s e dw e b b a s e ds u b s t a t i o nc o n t r o ls y s t e mi sa n a l y z e d c o n s i d e r i n gs u b s t a t i o n m o n i t o r i n gs y s t e mf o rl a r g ev o l u m e so fd a t a ，r e a l - t i m ea n ds t a b i l i t yo f t h ed e m a n d i n g c h a r a c t e r i s t i c s ，p r e s e n t e d w i t hd a t a s o c k e tt e c h n o l o g yf o rr e m o t es u b s t a t i o n m o n i t o r i n gs y s t e m ( 2 ) i n t r o d u c e d t h e m o n i t o r i n gs y s t e md e v e l o p m e n tp r o c e s s i nt h er e l a t e d t e c h n o l o g i e s ，i n c l u d i n gt h e l a b v l e wv i r t u a li n s t r u m e n tt e c h n o l o g y , d a t a s o c k e t t e c h n o l o g y , m e m o r yd a t a b a s ep r i n c i p l e a n dt h ec o n c e p to fc o mt e c h n o l o g y d a t a s o c k e tt e c h n o l o g yi sl a u n c h e db yt h en ic o m p a n yf o rt h ef i e l do fn e t w o r k c o m m u n i c a t i o n sf o rm e a s u r e m e n ta n dc o n t r o lt e c h n o l o g y t c p i pp r o t o c o l i s e n c a p s u l a t e db yd a t a s o c k e tf o rah i g hd e g r e e d a t a s o c k e ti sf a c i n gf o rm e a s u r e m e n t a n da u t o m a t i o na p p l i c a t i o n sf o rt h es h a r ea n dp u b l i s hr e a l t i m ed a t a i tc a ne f f e c t i v e l y s u p p o r tt h ed i f f e r e n ta p p l i c a t i o n so nt h el o c a lc o m p u t e ra t t h es a m et i m eo nt h e s p e c i f i cd a t aa p p l i c a t i o n s ，a n dd i f f e r e n tc o m p u t e rd a t ae x c h a n g eb e t w e e na p p l i c a t i o n s i nn e t w o r k d a t a s o c k e tt e c h n o l o g yn o to n l ye n a b l e sd a t at r a n s m i s s i o n , b u ta l s ot o m e e tt h em o n i t o r i n gd u r i n gt h ec o u r s eo ft r a n s m i s s i o no fr e a l t i m ed a t at r a n s f e r r e q u i r e m e n t s ( 3 ) o nt h e s ek e yt e c h n o l o g i e sa sag u i d e ，b u i l tar e m o t em o n i t o r i n gs y s t e m m o d e l ，i n t r o d u c e dt h es y s t e ma sa w h o l eo ft h es t r u c t u r ea n ds u b s y s t e m s ( 4 ) i no r d e rt oa c h i e v et h ef u n c t i o n a l i t yn e e d e d ，g i v e nt h er e a l i z a t i o nm e t h o df o r t h ev a r i o u ss u b s y s t e m s k e yw o r d s ：i n t e m e t ，s u b s t a t i o nr e m o t em o n i t o r i n g , l a b v i e w , d a t a s o c k e t 同济大学硕士学位论文目录 目录 第1 章引言1 1 1 基于i n t e r n e t 的变电站自动化的概述1 1 2 国内外发展概况1 1 2 1 变电站自动化的概念及功能要求1 1 2 2 国内变电站自动化的发展概况1 1 2 3 国外变电站自动化发展的概况2 1 2 4 变电站自动化发展的最新趋势2 1 2 5 基于i n t e r n e t 变电站自动化的发展现状3 1 3 本论文的目的和意义3 1 4 本文所做工作及各章节主要内容4 第2 章系统设计原则与技术基础6 2 1l a b v i e w 虚拟仪器技术6 2 2r e m o t ep a n e l s 技术6 2 3d a t a s o c k e t 技术7 2 3 1t c p i p 协议概念7 2 3 2t c p 连接的建立7 2 3 3d a t a s o c k e t 技术特点8 2 3 4d a t a s o c k e t 组件结构9 2 4 内存数据库1 0 2 4 1b e r k e l e yd b 介绍1 1 2 4 2b e r k e l e yd b 系统结构1 2 2 4 3b e r k e l e yd b 核心数据结构1 3 2 5c o m 技术1 4 2 5 1 组件化程序设计1 4 2 5 2c o m 概念1 4 2 5 3c o m 结构1 5 2 6 过程控制数据压缩算法1 5 2 6 1 压缩算法介绍1 6 2 6 2 旋转门压缩方法( s d t s w i n g i n gd o o rt r e n d i n g ) 1 6 2 6 3 角调整型旋转门趋势分析算法1 7 2 6 4 角调整型旋转门趋势分析算法的实验结果1 9 2 6 5 结论2 0 第3 章系统设计与架构2 l 3 1 设计目标2 l i 1 l 1 1 2 3 4 4 4 5 5 6 6 6 6 7 8 8 9 9 9 9 o o 0 0 o 1 1 1 1 l 2 2 2 2 2 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 - 一 一 一 一 一 一 一锗 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 同济大学硕士学位论文目录 4 7 故障数据提取发送系统3 4 4 7 1 系统功能3 4 4 7 2 故障数据结构3 4 4 7 3 现场故障数据记录策略3 4 4 7 4 故障提取发送过程控制3 4 4 7 5 系统结构3 5 4 8 现场设备状态监控系统3 5 4 8 1 系统功能3 6 4 8 2 实时数据类型与结构3 6 4 8 3o p c 标准3 6 4 8 4 基于o p c 标准的i 0 读写系统3 6 4 8 5 系统结构3 7 4 9 历史数据管理系统3 7 4 9 1 历史数据存储3 7 4 9 2 系统结构3 8 第5 章子系统实现3 9 5 1 网络通信子系统3 9 5 1 1l a b v i e ww e b 发布3 9 5 1 2d a t a s o c k e t 连接4 0 5 2 安全系统4 3 5 2 1 用户管理4 4 5 2 2 用户登录4 4 5 3 日志系统4 5 5 4 远程设备状态监控系统4 6 5 5 报警记录系统4 6 5 6 历史数据提取发送系统4 7 5 6 1 历史数据发送系统4 7 5 6 2 历史数据读取系统4 8 5 7 故障数据提取发送系统4 9 5 8 现场设备监控系统4 9 5 8 1c + + 程序函数和类4 9 5 8 2 用户界面5 0 5 9 历史数据管理系统5 l 第6 章总结与展望5 2 6 1 论文小结5 2 6 2 工作展望5 2 致谢5 4 v 同济大学硕士学位论文目录 参考文献5 5 个人简历、在读期间发表的学术论文与研究成果5 7 附录1 部分c + + 程序及l a b v i e w 子v i 程序框图5 8 附录2 部分监控系统界面6 3 v i 第1 章引言 第1 章引言 1 1 基于ln t e r n e t 的变电站自动化的概述 在i n t e m e t 技术迅猛发展，己经深入到全各个领域的今天，作为电力系统重 要组成部分的变电站自动化系统，也在朝着这个方向迈进。基于i n t e m e t 变电站 自动化是指：在变电站自动化的基础上，连接i n t e m e t 网络，通过这种网络，访问 变电站各种信息，进行变电站运行的维护与控制。 1 2 国内外发展概况 1 2 1 变电站自动化的概念及功能要求 所谓变电站自动化系统，就是在变电站内提供包括通讯基础设施在内的自 动化。也就是将变电站二次设备( 包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装 置、远动装置等) ，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处 理技术，实现对全变电站的主要设备和输电线路的自动监视、测量、控制和微机 保护，能够与调度通信，同时也能够与上级计算机网络兼容，实现综合性的自动 化系统。变电站自动化的功能要求有：远动功能、自动控制功能、测量表计功 能、继电保护功能、系统功能等。 1 2 2 国内变电站自动化的发展概况 起始于2 0 世纪7 0 年代的变电站综合自动化技术的研究和系统设计，到目 前为止，其发展大致经历三个阶段。 第一代变电站综合自动化系统：8 0 年代，在传统的继电保护以及二次接线 的基础上，加入r t u ，采集各状态和信息量，以实现“四遥”功能。在后台机上监 控，几乎不涉及保护。 第二代变电站综合自动化系统：微机保护大量投入使用，使变电站自动化 取得实质性的进展，形成集中式变电站自动化系统。即在主控室内设置计算机系 统作为自动化的心脏，另设一部件进行数据采集和下达控制命令，微机保护柜除 保护部件外，每柜均有一管理单元，其串行口和变电站自动化系统的数据采集和 控制部件相连，传送保护装置的各种信息和参数，整定和显示保护定值。 第三代变电站综合自动化系统：即分布式自动化系统。分布式的特点是现 场各输入输出单元部件分别安装在中低压开关柜或高压一次设备附近，这些单元 部件可以是保护和监控二合一的部件，用以处理隔离开关单元的继电保护和监控 l 同济大学硕士学位论文基于i n t e m e t 的变电站远程监控系统的研究 功能，也可以是现场相互独立的微机保护和监控部件，其中计算机系统安装在变 电站主控室内，对现场各部件进行通讯联系。通讯方式可以采用常用的串行口如 r s 一2 3 2 ，r s 一4 2 2 4 8 5 。 但近年推出的分布式变电站自动化系统更多的采用网络技术1 5 j ，如 l o n w o r k s ( l o c a l o p e r a t i o n n e t w o r k ) 或c a n ( c o n t r o 1l e r a r e a n e t w o r k ) 等现场总线型 网。在这种现场总线型分布式系统中，遥测、遥信采集及处理，遥控命令执行和 继电保护功能等均由现场单元部件独立完成，并将这些信息通过网络送至后台主 计算机，而变电站自动化的综合功能均由后台主计算机系统承担。 1 2 3 国外变电站自动化发展的概况 国外变电站自动化技术的发展从8 0 年代开始。德国西门子公司于1 9 8 5 年 投运了第一套变电站自动化系统l s a 6 7 8 ，此后在欧洲投运了该型变电站自动化 系统达3 0 0 多套。l s a 一6 7 8 的系统结构有两类，一类是全分散式的系统，另一类 是集中与分散结合的系统。两类系统均由测控系统、保护系统、开关闭锁系统三 部分组成。 日本在9 0 年代新建和扩建的高压变电站主要采用了以计算机监控系统为基 础的运行系统。其特点是继电保护装置安装在开关现场。采集测量值和开关节点 信息通过光缆传输到主控室的后台计算机系统，开关及隔离开关操作命令由主控 通过光缆下达至现场终端执行。 美国目前投运的变电站自动化系统大体有三类。一是以r t u 为基础进行实 时数据采集，配置微机作当地功能，并和上级调度中心通信；二是以通用的计算 机为数据采集设备，不但采集实时数据而且建立历史数据库，并通过计算机网( 以 太网) 与远程工作站联络；三是采用m o d b u s p l u s ( 1 m b i t s ) ，保护监控i o 等部 件通过规约转换器接入该网，并通过r t u 同调度中心联系，网上标准计算机建 立实时、历史数据库和提供人机界面等【2 】。总的看来，国外变电站自动化技术的 发展趋势和国内发展趋势基本上是一致的。 1 2 4 变电站自动化发展的最新趋势 高度发展的网络技术、计算机通讯技术给各个行业带来了深刻变革，每个 行业都在要求更好的开放性、更高的自动化程度。变电站自动化的发展也不例外。 从变电站自动化的发展历程，我们可以看出，尽管变电站内部采用了各种先进科 技，己发展到较高的阶段，但它本身还是一个孤岛。因为，只有电力系统的调度 部门可以通过局域网访问管辖范围的变电站，电力系统的其它相关部门，最多通 过自己的m i s ( m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m 管理信息系统) 同调度部门连接， 2 第1 章引言 间接地获取变电站的信息。这样，在电力系统一个单位的内部就造成网络之间接 口繁杂，硬件投资大、信息不畅的问题。此外，在电力系统不同的单位之间，这 些由不同公司开发的自动化系统的产品更是各具特色，互相很难接口，形成了所 谓“自动化孤岛林立”的局面，使上述问题更加突出，制约了电力系统自动化水 平的发展和提高。所以，迫切需要一个完全开放式的电网自动化系统来解决以上 问题，而其中变电站的信息获取是关键。 i n t e r n e t 的普及，为解决上述问题提供了可能。那就是变电站自动化的最新 趋势基于i n t e r n e t 的变电站自动化监控系统的出现。这是由于i n t e r n e t 具有 高度的开放性，它的t c p i p 软件以及使用的i n t e r n e t 技术规范都是公开的。当实 现了基于i n t e r n e t 的变电站自动化监控系统后，只要能接入i n t e r n e t 的用户，就 有了获取变电站信息的可能，这把原来仅局限于电力系统一个单位的范畴扩大到 了i n t e r n e t 所涵盖的的任何角落，不必受时间和地点的限制。实现了信息的最大 流通，极大地方便了变电站的管理和维护。此外，通过i n t e r n e t 获取变电站实时 数据，不需要专门的硬件投资，远程用户需要的有时甚至只是一个w e b 浏览器 【3 5 】 o 1 2 5 基于in t e r n e t 变电站自动化的发展现状 国外在2 0 0 0 年左右，就有实现这一功能的变电站投入使用。例如在新加坡， 有基于w 曲的s c a d a ( s u p c r v i s o r y c o n t r o la n dd a t aa c q u i s i t i o n 数据采集与监视 控制) 显示系统，简单的说，就是在原来变电站自动化的基础上，采用传统的客戤 户端i l l , 务器c s ( c l i e n t s e r v e r 客户机服务器) 模式，使变电站s c a d a 系统的信 息可以通过i n t e r n e t 网浏览。该系统用j a v a 语言实现。但这种模式受限制于客户 端的操作系统和网络安全性的要求，只能针对某一客户，通用性不好，而且维护 费用高，维护难度大。国内电力系统行业的最大的集团公司之一，国电南瑞开发 的产品基于网络的变电站综合自动化系统n s z 0 0 0 ，实现了使用i e 远程浏 览变电站信息的功能。此外，在我国一些地方，有自行研制实现这一功能的变电 站的出现他们大多使用a s p 技术编写w e b 应用程序【6 】，但a s p 仅适用于w i n d o w s 平台，通用性差。 总之，由于软件、变电站硬件、i n t e r n e t 安全性等方面的问题，基于i n t e m e t 的变电站自动化正处于起步阶段，还没有很成熟的产品投入使用。 1 3 本论文的目的和意义 目前工业控制领域常用的互联网远程监控系统一般是基于w e bs e r v e r 方式 3 条件运行l a b v i e w 应用程序，系统也具备了简单的w e b 发布功能，提高了远程 客户端的灵活性。 1 4 本文所做工作及各章节主要内容 本文所做的主要工作如下： a ) 从变电站自动化软件要求的开放性、通用性、分布性、实时性出发，对 基于i n t e m e t 的变电站自动化软件系统进行全面的分析，提出以t c p i p 连接为基 础，w e b 发布为辅助的远程数据传输方案。 b ) 应用d a t a s o c k e t 通信技术和内存数据库技术，采用v c + + 和l a b v l e w 语言编写易扩充的、执行效率高的监控系统应用程序。 c ) 通过监控软件，实现远程浏览变电站主接线图、报表、曲线、事件记录、 4 第1 章引言 保护定值等功能。其中，为了减轻客户端的负担，支持w e b 控制功能。 各章节主要内容为： ( 1 ) 第1 章绪论部分围绕本论文的研究内容，阐明了选题背景和研究意义， 讨论了变电站自动化系统的国内外研究现状。提出以l a b v i e w 虚拟仪器技术和 t c p i p 通信技术为基础的远程监控系统开发方案。 ( 2 ) 第2 章介绍了系统实现所需的相关技术，其中包括d a t a s o c k e t 通信技 术、内存数据库技术以及数据压缩算法等。 ( 3 ) 第3 章对远程监控系统的总体框架进行了阐述，对系统的运行过程进 行了简单分析。 ( 4 ) 第4 章介绍了各个关键子系统的功能及结构。 ( 5 ) 第5 章介绍了子系统的实现方法，展示了部分程序和界面。 ( 6 ) 第6 章对全文进行了总结并对未来进行了展望。 5 同济大学硕士学位论文基于i n t e r n e t 的变电站远程监控系统的研究 第2 章系统设计原则与技术基础 要实现一个实用、安全、可靠的远程监控系统，关键在于相关技术的发展。 互联网的出现，为远程监控系统提供了一个低成本、高效、成熟的数据传输网络， 并在多年的蓬勃发展中，解决了许多实际使用中的关键技术，使得文本、图像乃 至视频的网络传输成为可能，为新一代的远程监控系统搭建了一个强大的平台 1 6 j 。另一方面，数据库技术和虚拟仪器技术的发展，也让监控系统的开发变得更 加方便、快捷。本章对系统实现所需的相关技术进行了介绍。 2 1l a b vie w 虚拟仪器技术 p c 机的出现使仪器的计算机化成为可能。在仪器的计算机化领域中，美国 n i ( n a t i o n a li n s t r u m e n t ) 公司走在了前列，甚至在m i c r o s o f t 公司的w i n d o w s 诞 生之前，n i 公司就已经在m a c i n t o s h 计算机上推出了l a b v i e w 2 0 以前的版本。 对虚拟仪器和l a b v i e w 长期的、系统的和有效的研究开发使得n i 公司成为业 界公认的权威。 l a b v i e w ( l a b o r a t o r y v i r t u a li n s t r u m e n te n g i n e e r i n gw o r k b e n c h ) 是美国n i 公司出品的一种使用图形化编程语言的开发环境，它广泛地被工业界、学术界和 研究实验室所接受。l a b v i e w 集成了满足g p i b 、v x i 、r s 2 3 2 和r s 4 8 5 协议 的硬件及数据采集通讯的全部功能，它还内置了便于应用t c p i p 、a c t i v e x 等软 件标准的库函数。这是一个功能强大且灵活的软件开发平台，利用它可以方便的 建立自己的虚拟仪器，图形化的界面也使得编程及其使用过程都生动有趣【37 1 。 与c 、b a s i c 等计算机语言都采用基于文本的语言产生代码不同，l a b v i e w 使用独特的图形化语言( l a b v i e w 语言) 编写程序，产生的程序是框图形式， 具有编程方便、人机交互界面直观友好、强大的数据可视化分析和仪器控制能力 等特点。l a b v i e w 是虚拟仪器领域中最具代表性的图形化编程开发平台， l a b v i e w 中开发的程序都被称为v i ( v i r t u a li n s t r u m e n t ) ，其扩展名默认为v i 。 2 2r e m o t ep a n eis 技术 在l a b v i e w 强大的网络通信功能中，具有远程面板访问功能的r e m o t e p a n e l 技术可以使用户在本地计算机上打开并操作位于远端服务器上的v i 前面 板，甚至可以把l a b v i e w v i 前面板窗口嵌入到网页中并在网页上直接操作它。 这就使虚拟仪器的远程监控实现起来相当简单【3 6 】。 6 第2 章系统设计原则与技术基础 对于远程监控过程，一般由现场计算机充当w e bs e r v e r 计算机的角色，利 用w e bp u b l i s h i n g t o o l 将下载的监控v i 进行发布。而远程客户端则充当b r o w s e r 的角色，通过浏览器对发布到网络上的监控v i 进行远程监控。 虽然r e m o t ep a n e l s 技术具有直观、简单、便捷的特点，但实际上是采用 b s 模式实现网络监控功能，w e bs e r v e r 与现场主机之间的数据传输完全建立在 内存中，因此对主机资源的消耗较大，一旦客户端与现场主机之间的传输数据量 较大，则监控系统的实时性和稳定性很难得到保证。 2 3d a t a s o c k e t 技术 2 3 1t c p lp 协议概念 我们常说的t c p i p 协议，实际上是在t c p i p 参考模型中分属于传输层和 网络层的两个协议，他们分别对应于o s i ( o p e ns y s t e mi n t e r c o n n e c t i o n 丌放式系 统互联) 参考模型中的传输层和网络层。其中i p ( i n t e r n e tp r o t o c o l 网络层协议) 的工作是将一个个子网络粘合在一起，构成整个i n t e m e t 。而t c p ( t r a n s m i s s i o n c o n t r o lp r o t o c o l 传输控制协议) 是为了在不可靠的互联网络上提供一个可靠的端 到端字节流而设计的【l 4 1 。 2 3 2t c p 连接的建立 t c p 使用三步握手法来建立连接。为了建立一个连接，服务器方首先被动地 等待一个进来的连接请求。另一端的客户端发出一个连接请求，其中包含了它希 望连接的口地址和端口、愿意接受的最大t c p 长度分段，以及一些可选的用户 数据。 当这个数据段到达目标端的时候，那里的t c p 实体查看是否有一个进程已 经在t c p 头中的目标端口域中指定的端口上执行了监听。如果没有，将返回一 个拒绝客户连接请求的应答。如果某个进程正在监听该端口，那么t c p 实体将 进来的t c p 数据段交给该进程。然后该进程可以接受或者拒绝这个连接请求 【2 0 】【2 1 】【2 2 1 。t c p 连接的建立过程如图2 1 所示。 7 同济大学硕士学位论文基于i n t e m e t 的变电站远程监控系统的研究 服务器客户机 图2 1c 1l e n t s e r v e r 连接模型 2 3 3d a t a s o c k e t 技术特点 在监控过程中，如何将现场采集到的数据高效、实时、有效地传输到客户端， 对远程监控系统来说十分重要。t c p i p 技术可以实现数据的传输，但不能满足 传输监控过程中对数据传输实时性的要求。而n i 的d a t a s o c k e t 技术可以很好的 解决这个问题。通过d a t a s o c k e ts e r v e r ，可以在不同的应用程序和数据源之间共 享数据，而且通常这些数据源分布在不同的计算机上。 d a t a s o c k e t 技术是n i 公司推出的面向测控领域的网络通信技术。d a t a s o c k e t 技术基于m i c r o s o f t 的c o m 和a c t i v e x 技术，对t c p i p 协议进行高度封装，面 向测量和自动化应用，用于共享和发布实时数据，d a t a s o c k e t 能有效地支持本地 计算机上不同应用程序对特定数据的同时应用，以及网络中不同计箅机的多个应 8 第2 章系统设计原则与技术基础 用程序之间的数据交互，实现跨机器、跨语言、跨进程的实时数据共享【8 】【9 1 。 d a t a s o c k e t 技术具有以下优点： ( 1 ) 传输速度快。经专门的测试程序验证，在1 0 m 网络中的传输速率可达 3 2 0 k b s 。随着网络带宽的增加，d a t a s o c k e t 的传输的速率将会得到提高。由于 d a t a s o c k e t 建立在t c p i p 的顶层，当通过i n t e r n e t 传输数据时，传输速度要受到 网络带宽、网络流量等因素的影响，其中带宽的影响最大，只要能提供一定的带 宽，就能满足远程监控所要求的实时性。 ( 2 ) 良好的安全性。首先，d a t a s o c k e ts e r v e rm a n a g e r 允许用户设定在 d a t a s o c k e ts e r v e r 上读、写以及创建项目的权限；其次，使用d