基于Web的电力设备远程监控系统.doc

基于Web设备的远程监控系统设计报告 大连理工大学城市学院基于Web设备远程监控系统设计报告姓名：学号：班级：计算机0801指导教师：完成日期:2011/9/18(一) 前言近年来随着计算机技术、控制技术、通信技术和网络技术的发展，远程监控系统获得了飞速的发展，广泛应用于工商业的各个方面，如生产、检测、监控等。而基于 Web的远程监控系统是指通过Internet，使用TCPIP技术，让管理层或调度人员能够看到生产现场的实时信息，并且能够实现对生产现场的远程调度、指挥决策以及对生产设备的远程在线配置和故障诊断等。将Web技术应用于远程监控系统，既减化了操作、延伸了管理范围，又减少了软件升级和维护费用。能够实现对生产现场的远程调度指挥决策以及远程对生产设备的在线配置和故障诊断等功能由于电力系统中电网复杂程度的增加对电力设备的安全经济运行要求越来越高电力公司要求采用更多的远方集中控制和集中操作目前很多35 kV 和110 kV 电力设备都实现了无人值班，如何将这些无人值班电力设备的运行信息上传到调度中心是一个值得讨论的课题按照常规的办法只要有RTU 远动设备便可以实现无人值班但是随着以太网技术的应用和互联网的普及人们意识到可以利用这些开放的网络来传输无人值班电力设备的运行信息应用Web 技术实现电力设备的远程监控使得以往的许多操作可以在客户端的浏览器中实现即简化了操作延伸了电力调度自动化系统的管理范围又大大减少了软件的升级维护费用。本项目的完成，实现了监控电压的改变，并将改变后的实时数据展现到WEB动态网页上，以数据和条形图及颜色的不同来告知用户实时电压的多少。(二) 总体设计基于WEB的远程监控系统一般可以分为三层：现场智能设备层、SCADA层、远程监控层。以太网连接图如图1所示。图1. 以太网连接图1现场智能设备层现场智能设备层的核心是现场总线，现场设备则是以网络节点的形式挂接在现场总线上。依照现场总线的协议标准，底层智能设备采用了功能块的结构，通过组态设计，从而完成数据采集、AD转换、数字滤波、温度压力补偿、PID控制以及阀位补偿等。2SCADA监控层网络监控系统的第二层结构是SCADA(数据采集和监控)监控层，这一层从现场设备中获取数据，完成各种控制、运行参数的监测、报警和趋势分析等功能，另外还包括控制组态的设计和下装。监控层的功能一般由上位计算机完成，一般它通过扩展槽中网络接口板与现场总线相连，协调网络节点之间的数据通信；或者通过专门的现场总线接口(转换器)实现现场总线网段与以太网段的连接，这种连接方式使系统配置更加灵活。监控层处于以太网中，因此它的关键技术是以太网与底层现场设备网络间的接口部分，主要负责现场总线协议与以太网协议的转换，保证数据包的正确解释和传输。监控层除了上述功能外，还为实现先进控制和远程操作优化提供支撑环境。3远程监控层远程监控层的主要目的是在分布式网络环境下构建一个安全的远程监控系统。首先要将中间监控层的数据库中的信息转入上层的关系数据库中，这样远程用户就能随时通过浏览器查询网络运行状态以及现场设备的工作状况，对生产过程进行实时的远程监控。用户被赋予一定的权限后，还可以在线修改各种设备参数和运行参数，从而在广域网范围内实现底层测控信息的实时传递。目前，远程监控实现的途径就是通过Internet，主要方式是租用企业专线或者利用公众数据网。由于涉及实际的生产过程，第2章基于Web的远程监控系统的分析必须保证网络安全，可以采用的技术包括防火墙、用户身份认证以及密钥管理等。硬件结构如图2所示：图2. 三层C/S硬件结构软件的系统结构如图3所示图3. 软件系统整体结构(三) 嵌入式WEB服务器的选择和移植1. 选择gohead的理由在许多的web server中有许多轻量级的web server,如boa , thttp,lighttpd等,但如果要有较高的安全性和能为后期的web开发开发提供便利的嵌入式web服务器,上面提到的几个web server显得太单薄了.为了提高一定的安全性能.综合比较了大几款轻量级,嵌入式web server.最后选用由Michael OBrien架构的web服务器:goahead 2. gohead的移植方法和步骤（1） 首先下载goahead服务器的压缩包，将其拷贝到23/bc文件夹下；（2） 进入虚拟机，打开root主目录-/home-/bc找到goahead压缩包，复制到/arm2410s/exp/basic下，并解压得到ws031202文件夹； L!（3） 修改LINUX目录下的MAKEFILE文件，添加两个变量.CC=armv4l-unknown-linux-gccAR= armv4l-unknown-linux-ar cc改为$(CC)修改LINUX下的 main.c initWEB()屏蔽if循环 加入语句：intaddr.s_addr=inet_addr(“15”)（4） 新建终端，并依次输入以下命令minicommount t nfs 23：/arm2410s /hostcd /cd mnt/yaffslscd adlsinsmod s3c2410-adc.ocd .mount t nfs 23：/arm2410s /hostcd /cd host/exp/basic/ws031202/ LINUX./webs（5） 编译（6） makecd /cd arm2410s/exp/basic/ws031202/web/cgi-binlsmakearmv4l-unknown-linux-gcc o main main.c lpthread（7） 在IE上访问15/home.asp(即可看到web server 服务器)，如图4所示：图4. web server 服务器(四) CGI应用程序设计(1)CGI(Common Gateway Interface)技术CGI是第一个针对图形设备接口，而不是应用程序接口的交互式计算机图形标准。CGI的目标是使应用程序和图形库直接与各种不同的图形设备相作用，使其在各种图形设备上不经修改就可以运行，即在用户程序和虚拟设备之间以一种独立于设备的方式提供图形信息的描述和通信。CGI规定了发送图形数据到设备的输出和控制功能，从图形设备接收图形数据的输入、查询和控制功能，因CGI是设备级接口，对出错处理和调试的只提供了最小支持。CGI提供的功能集包括控制功能集、独立于设备的图形对象输出功能集、图段功能集、输入和应答功能集以及产生、修改、检索和显示以象素数据形式存储的光珊功能集。在二维图形设备中可以找到CGI支持的功能，但没有一个图形设备包含由CGI定义的所有功能，从这个意义上说，CGI定义了与虚拟设备的接口。 CGI是设备级的计算机图形标准，它规定了一个CGI实现和CGI用户之间的接口。一个CGI的实现叫做对象，对象既可以是硬件设备也可以是一个程序。CGI的用户就是用CGI对象实现的与设备无关的应用程序。CGI提供了一些功能来实现一个CGI对象和一个CGI应用程序之间数据交换。对象和应用程序之间的接口由CGI引用模式来描述，基于CGI对象和CGI应用程序的配置情况，引用模式提供了一个概念上的框架说明CGI在一个计算机图形环境中如何使用。CGI有三种引用模式：应用、对象和CGI产生器与解释器配置。为了使应用程序创建、保存、修改和显示图形，CGI提供了管道机制，如图5所示：图5.CGI管道机制模式(2)CGI部分关键程序代码static int init_ADdevice(void)if(adc_fd=open(ADC_DEV, O_RDWR)0)printf(Error opening %s adc devicen, ADC_DEV);return -1;static int GetADresult(int channel)int PRESCALE=0XFF;int data=ADC_WRITE(channel, PRESCALE);write(adc_fd, &data, sizeof(data);read(adc_fd, &data, sizeof(data);return data; int main(void)int i;float d3 = 0 ;void * retval;if(init_ADdevice()0)return -1;for(i = 0 ; i 3 ; i +)di=(int)GetADresult(i)*3.3)/1024.0*100;screen(d);return 0 ;(五) 系统测试1. 将程序下载到实验箱后，运行gohead 服务器及修改后的AD采集程序。2. 打开IE浏览器输入15/cgi-bin/ad，显示AD数据采集结果，a0，a1，a2分别表示三个不同的通道，及其后面条形图依次是各自的AD数据结果，其中黑色代表高压（大于3V），灰色低压（小于0.5V），绿色正常（0.53.0V），3. 分别调整试验箱上a1，a2， a3电压值，依次得到a0低压，a1正常，a2高压， 如图6所示：图6. a1高压，a2正常，a3低压4. 分别调整试验箱上a1，a2， a3电压值，依次得到a0正常，a1正常，a2正常， 如图7所示：图7. a1正常，a2正常，a3正常(六) 总结随着Internet 的飞速发展加快了信息的交流和信息的共享工业监控系统由传统的DCS 和Windows 风格转向Web 风格是一种潮流和必然借助于浏览器用户可远程监控电力设备的实时运行情况对电力系统的安全经济运行起到了促进作用应该指出的是本文的方法不仅仅限于电力设备远程监控系统对于其它工业远程监控系统也是适用的参考文献【1】 郝晓弘，苏渊基于Web 的变电站远程监控系统学位论文，2003/6【2】 马永光，陆振国.林永君基于Internet的电厂远程实时监控系统期刊论文 2007/2【3】 史晓燕. 网页设计基础:HTML,CSS和JavaScript图书，2006/10附录：程序清单1. Gohead里ws031202webcgi-bin目录下main.c程序：#include #include #include #include #include #include #include #include #include s3c2410-adc.h#define ADC_DEV/dev/adc/0rawstatic int adc_fd = -1;/*A/D转换初始化程序*/static int init_ADdevice(void)if(adc_fd=open(ADC_DEV, O_RDWR)0)/如若打开文件错误，输出错误信息printf(Error opening %s adc devicen, ADC_DEV);return -1;/*AD转换程序*/static int GetADresult(int channel)/得到A/D转换的结果int PRESCALE=0XFF;int data=ADC_WRITE(channel, PRESCALE);write(adc_fd, &data, sizeof(data);read(adc_fd, &data, sizeof(data);return data;/*显示数据*/void screen(float *d)/向屏幕输出显示内容，a1、a2、a3三个端口的电压值int i;printf(ContextType:text/htmlnn) ;printf(search the data of a0 a1 a2);printf() ;printf( a1 a2 a3) ;printf( %fV %fV%fV,d0/100,d1/100,d2/100) ; /显示a1a2a3的电压值printf() ;if(d0300)printf(a1,d0) ;/如若a1电压值过高，则显示黑色。else if(d050)printf(a1,d0) ;/如若a1电压值过低，则显示灰色elseprintf(a1,d0) ;printf() ;/如若a1电压值正常，则显示绿色if(d1300)printf(a2,d1) ; /如若a2电压值过高，则显示黑色。else if(d150)printf(a2,d1) ; /如若a2电压值过低，则显示灰色else printf(a2,d1) ; /如若a2电压值正常，则显示绿色printf() ;if(d2300)printf(a3,d2) ;/如若a3电压值过高，则显示黑色。else if(d250)printf(a3,d2) ; /如若a3电压值过低，则显示灰色else printf(a3,d2) ; /如若a3电压值正常，则显示绿色for(i=0;i300)printf(the voltage of %d %f is too high!,i,di) ;/显示 电压过高时的提示信息if(di50)printf(the voltage of %d %f is too low!,i,di) ;/显示 电压过低时的提示信息printf() ;printf() ;printf(function myrefresh() ;printf(window.location.reload() ;) ;printf() ;printf(setTimeout(myrefresh(),100);) ;printf() ;/*主函数*/int main(void)int i;float d3 = 0 ;void * retval;if(init_ADdevice()0)return -1;for(i = 0 ; i 3 ; i +)di=(int)GetADresult(i)*3.3)/1024.0*100;/进行A/D转换，将数值存入数组screen(d);/显示数组中的数值及柱形图return 0 ;2. Gohead里ws031202webcgi-bin目录下makefile程序TOPDIR = ./include $(TOPDIR)Rules.makEXTRA_LIBS += -lpthreadEXEC=adOBJS= main.o$(EXEC): $(OBJS)$(CC) $(LDFLAGS) -o $ $(OBJS) $(EXTRA_LIBS)clean:rm -f *.o a.out ad *.gdb袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂