第4章牵引供电微机监控系统的实现专业教育

1、第第4 4章章 微机监控系统的实现微机监控系统的实现第第4章章 微机监控系统的实现微机监控系统的实现4.1 微机监控系统软件微机监控系统软件 4.2 监控中心数据库监控中心数据库 4.3 监控中心的其它软件监控中心的其它软件 4.5 rtu遥信量的采集与处理遥信量的采集与处理 4.6 rtu遥测量的采集与处理遥测量的采集与处理 4.7 rtu遥控操作输出遥控操作输出 第第4 4章章 微机监控系统的实现微机监控系统的实现本章学习目标本章学习目标 l l微机监控系统的软件微机监控系统的软件l l微机远动系统的数据库结构及数据模型微机远动系统的数据库结构及数据模型l l监控画面的种类及生成方法监控画

2、面的种类及生成方法l l监控系统的通信软件监控系统的通信软件l l开关量的采集与处理的过程及原理开关量的采集与处理的过程及原理l l模拟量的采集与处理的过程及原理模拟量的采集与处理的过程及原理l l遥控与遥调的原理及过程遥控与遥调的原理及过程返回本章首页第第4 4章章 微机监控系统的实现微机监控系统的实现4.1 微机监控微机监控系统软件系统软件微机监控中心软件包括：系统软件、支微机监控中心软件包括：系统软件、支持软件、应用软件。持软件、应用软件。 4.1.1 系统软件系统软件 4.1.2 支持软件支持软件 4.1.3 应用软件应用软件 第第4 4章章 微机监控系统的实现微机监控系统的实现4.1

3、.1 系统软件系统软件操作系统是监控中心最基本的系统软件。操作系统是监控中心最基本的系统软件。它的主要功能是使用户可以充分地利用系统的它的主要功能是使用户可以充分地利用系统的资源，同时又提供各种友善的方式来帮助用户资源，同时又提供各种友善的方式来帮助用户方便地使用资源。常用的操作系统有方便地使用资源。常用的操作系统有windows和和unix操作系统两类。操作系统分为：操作系统两类。操作系统分为：（1）批处理系统。）批处理系统。（2）分时系统。）分时系统。（3）实时系统。）实时系统。第第4 4章章 微机监控系统的实现微机监控系统的实现实时多任务操作系统实时多任务操作系统1任务的状态任务的状态2

4、任务的调度任务的调度 3任务的调度方式任务的调度方式 4任务的同步和互斥任务的同步和互斥 5任务之间的通信和数据传递任务之间的通信和数据传递6实时多任务系统操作系统的选择实时多任务系统操作系统的选择第第4 4章章 微机监控系统的实现微机监控系统的实现1任务的状态任务的状态（1）就绪状态。）就绪状态。（2）运行状态。）运行状态。（3）睡眠状态。）睡眠状态。（4）挂起状态。）挂起状态。（5）挂起睡眠状态。）挂起睡眠状态。第第4 4章章 微机监控系统的实现微机监控系统的实现2任务的调度任务的调度（1）该任务发出一个等待事件调用，它将处于挂起等待）该任务发出一个等待事件调用，它将处于挂起等待状态，直到

5、有事件到达。状态，直到有事件到达。（2）该任务发出一个调用，请求一个不存在的资源（如）该任务发出一个调用，请求一个不存在的资源（如内存，内存，i/o等），该任务也被挂起在挂起链中。等），该任务也被挂起在挂起链中。（3）该任务发出系统调用，请求进入睡眠状态，该任务）该任务发出系统调用，请求进入睡眠状态，该任务被挂在睡眠链上。被挂在睡眠链上。（4）该任务发出一个更高优先级的任务抢占，使其挂在）该任务发出一个更高优先级的任务抢占，使其挂在就绪链上。就绪链上。第第4 4章章 微机监控系统的实现微机监控系统的实现3任务的调度方式任务的调度方式（1）先来先去服务算法（）先来先去服务算法（fcfs算法）。算

6、法）。（2）循环轮转算法（）循环轮转算法（rr算法）。算法）。（3）最高优先数第一算法（）最高优先数第一算法（hpf算法）。算法）。第第4 4章章 微机监控系统的实现微机监控系统的实现4任务的同步和互斥任务的同步和互斥（1）任务的时间同步。）任务的时间同步。（2）任务的启动和停止。）任务的启动和停止。（3）任务之间的互斥。）任务之间的互斥。第第4 4章章 微机监控系统的实现微机监控系统的实现5任务之间的通信和数据传递任务之间的通信和数据传递（1）任务间的同步与互斥的信息。）任务间的同步与互斥的信息。（2）任务间交换的数据。）任务间交换的数据。第第4 4章章 微机监控系统的实现微机监控系统的实现

7、6实时多任务系统操作系统的选择实时多任务系统操作系统的选择（1）操作系统的功能。）操作系统的功能。（2）应用方便。）应用方便。（3）文档资料齐全易懂。）文档资料齐全易懂。（4）人机接口方便，调试工具丰富。）人机接口方便，调试工具丰富。（5）具有汉字平台。）具有汉字平台。第第4 4章章 微机监控系统的实现微机监控系统的实现4.1.2 支持软件支持软件 支持软件是作为工具，以方便应用软件的开发支持软件是作为工具，以方便应用软件的开发和开发项目的管理工作。对于微机监控中心来说和开发项目的管理工作。对于微机监控中心来说主要包括：数据库管理系统、监控图形生成系统、主要包括：数据库管理系统、监控图形生成系

8、统、编程环境软件等等。编程环境软件等等。 数据库管理系统包括建立数据库、修改数据、数据库管理系统包括建立数据库、修改数据、提取数据和存储数据。提取数据和存储数据。 监控图形生成系统主要有画面编辑器、画面的监控图形生成系统主要有画面编辑器、画面的生成、动态刷新。生成、动态刷新。第第4 4章章 微机监控系统的实现微机监控系统的实现4.1.3 应用软件应用软件根据系统要求及用户要求编制的具体应用应根据系统要求及用户要求编制的具体应用应用软件包括：数据收集软件、模拟屏接口软件、用软件包括：数据收集软件、模拟屏接口软件、同后台机通信的软件、计算软件等。同后台机通信的软件、计算软件等。第第4 4章章 微机

9、监控系统的实现微机监控系统的实现4.2 监控中心数据库监控中心数据库4.2.1 数据库简介数据库简介 4.2.2 微机远动系统的数据库设计微机远动系统的数据库设计 4.2.3 微机远动系统的数据库生成微机远动系统的数据库生成4.2.4 数据库管理系统的职能数据库管理系统的职能 第第4 4章章 微机监控系统的实现微机监控系统的实现4.2.1 数据库简介数据库简介1数据库管理的目标数据库管理的目标（1）减少数据冗余度，实现数据资源共享。）减少数据冗余度，实现数据资源共享。（2）使数据具有独立性，提高应用程序的生命力。）使数据具有独立性，提高应用程序的生命力。（3）实现数据集中管理，提高安全性和完整

10、性。）实现数据集中管理，提高安全性和完整性。第第4 4章章 微机监控系统的实现微机监控系统的实现2数据模型数据模型（1）层次数据模型。）层次数据模型。 （2）网状数据模型。）网状数据模型。（3）关系数据模型。）关系数据模型。第第4 4章章 微机监控系统的实现微机监控系统的实现4.2.2 微机远动系统的数据库设计微机远动系统的数据库设计1数据规划数据规划监控中心系统数据库中的数据规划为：静态数据和动态监控中心系统数据库中的数据规划为：静态数据和动态数据。数据。静态数据主要用于描述构成微机监控系统的组成元素，静态数据主要用于描述构成微机监控系统的组成元素，主要包括：主要包括： 监控系统软监控系统软

11、/硬件配置的有关数据硬件配置的有关数据 构成牵引供电系统的有关设备参数构成牵引供电系统的有关设备参数 rtu软软/硬件配置的有关数据硬件配置的有关数据 工程项目的有关数据工程项目的有关数据 牵引供电系统布置图有关的数据牵引供电系统布置图有关的数据第第4 4章章 微机监控系统的实现微机监控系统的实现动态数据主要反映运行状态及变化的数据，主要动态数据主要反映运行状态及变化的数据，主要包括：包括： 实时采集数据实时采集数据 监控系统运行数据监控系统运行数据 计算的运行数据计算的运行数据 历史归档数据历史归档数据 预测估算和研究开发数据预测估算和研究开发数据第第4 4章章 微机监控系统的实现微机监控系

12、统的实现2数据规划原则数据规划原则数据库数据的规划过程是将数据格式化和标准化的过数据库数据的规划过程是将数据格式化和标准化的过程。以数据库文件要求的逻辑形式对各种数据的特征、属程。以数据库文件要求的逻辑形式对各种数据的特征、属性进行统一描述和定义。使得规划后的数据文件能很方便性进行统一描述和定义。使得规划后的数据文件能很方便地实现管理、识别、维护。地实现管理、识别、维护。3数据库设计数据库设计（1）内外存的合理安排。）内外存的合理安排。（2）数据库的分布化。）数据库的分布化。（3）数据库的开放。）数据库的开放。第第4 4章章 微机监控系统的实现微机监控系统的实现4.2.3 微机远动系统的数据库

13、生成微机远动系统的数据库生成数据库的生成有两种格式，一种是数据库离线数据库的生成有两种格式，一种是数据库离线生成，另一种是数据库的在线生成。生成，另一种是数据库的在线生成。数据库的离线生成一般用于整个监控系统数据数据库的离线生成一般用于整个监控系统数据库的框架，是在工程师终端上实现的。离线生成库的框架，是在工程师终端上实现的。离线生成的关键是确定新建数据库的大小和容量。的关键是确定新建数据库的大小和容量。数据库在线生成是在离线的基础上实现的，包数据库在线生成是在离线的基础上实现的，包括两个方面的内容：一是根据监控系统新建内容括两个方面的内容：一是根据监控系统新建内容对数据库进行扩充的在线生成；

14、二是对数据库进对数据库进行扩充的在线生成；二是对数据库进行在线修改。行在线修改。第第4 4章章 微机监控系统的实现微机监控系统的实现4.2.4数据库管理系统的职能数据库管理系统的职能数据库管理系统数据库管理系统的功能是：的功能是：（1）初建数据库时，理解用户的定义，自动生成数据库。）初建数据库时，理解用户的定义，自动生成数据库。（2）检索数据。）检索数据。（3）对数据库记录进行更新，增加或删除。）对数据库记录进行更新，增加或删除。（4）进行数据库的数据间运算。）进行数据库的数据间运算。（5）防止多个任务同时存取。）防止多个任务同时存取。（6）具有数据库内容的转贮记录功能。）具有数据库内容的转贮

15、记录功能。第第4 4章章 微机监控系统的实现微机监控系统的实现4.3 监控中心的其它软件监控中心的其它软件4.3.1 画面生成软件画面生成软件4.3.2 报表生成软件报表生成软件4.3.3 通信软件通信软件第第4 4章章 微机监控系统的实现微机监控系统的实现4.3.1 画面生成软件画面生成软件 目前使用较多的画面生成是，设备厂家自行设目前使用较多的画面生成是，设备厂家自行设计一个图形编辑器，该图形编辑器充分利用计一个图形编辑器，该图形编辑器充分利用crt显示器的图形功能，配上键盘可绘制当复杂的背显示器的图形功能，配上键盘可绘制当复杂的背景画面，并支持动态信息刷新。景画面，并支持动态信息刷新。背

16、景画面：变电所主接线图、区间接线图、接背景画面：变电所主接线图、区间接线图、接触网图、系统结构图等等。触网图、系统结构图等等。动态画面：画面上显示各种信息，且随着实时动态画面：画面上显示各种信息，且随着实时数据刷新而变化。数据刷新而变化。第第4 4章章 微机监控系统的实现微机监控系统的实现4.3.2 报表生成软件报表生成软件 报表是系统进行统计和管理的重要手段，一般报表是系统进行统计和管理的重要手段，一般分为周期性报表和触发性报表。报表中的数据应分为周期性报表和触发性报表。报表中的数据应当随数据库的运行数据动态刷新。当随数据库的运行数据动态刷新。周期性报表：记录运行过程中的操作和事故，周期性报

17、表：记录运行过程中的操作和事故，并进行一般统计，用它代替操作人员人工制作报并进行一般统计，用它代替操作人员人工制作报表。表。触发性报表：记录特定事件发生前后的某些信触发性报表：记录特定事件发生前后的某些信息，该报表对事故分析非常有用。息，该报表对事故分析非常有用。第第4 4章章 微机监控系统的实现微机监控系统的实现4.3.3 通信软件通信软件 通信软件主要是用于系统数据的收集及分配，通信软件主要是用于系统数据的收集及分配，包括远程通信管理软件、网络通信管理软件。包括远程通信管理软件、网络通信管理软件。 远程通信管理软件主要对单远程通信管理软件主要对单/双环远程通道管双环远程通道管理。要求在通道

18、某点出现故障时，软件能够自动理。要求在通道某点出现故障时，软件能够自动切换处理故障；远方站故障恢复后，监控中心能切换处理故障；远方站故障恢复后，监控中心能够立即与它通信，将远方控制终端的数据收集到够立即与它通信，将远方控制终端的数据收集到监控中心。监控中心。第第4 4章章 微机监控系统的实现微机监控系统的实现4.4 rtu遥信量的采集与处理遥信量的采集与处理 4.4.1 开关量数据采集开关量数据采集 4.4.2 遥信采集中的开关信号防抖措施遥信采集中的开关信号防抖措施 返回本章首页第第4 4章章 微机监控系统的实现微机监控系统的实现4.4.1 开关量数据采集开关量数据采集 开关量数据包括：位置

19、信息、状态信息、数开关量数据包括：位置信息、状态信息、数据信息、控制信息。据信息、控制信息。 开关量数据的采集可采用并行开关量数据处开关量数据的采集可采用并行开关量数据处理采集，在接口处首先将外设电量信号电压进行理采集，在接口处首先将外设电量信号电压进行电平转换，然后通过两级光电隔离接口电路，将电平转换，然后通过两级光电隔离接口电路，将数据采集入遥信采集单元的数据采集入遥信采集单元的cpucpu。第第4 4章章 微机监控系统的实现微机监控系统的实现图图4.1由三态门组成的开关量输入电路由三态门组成的开关量输入电路第第4 4章章 微机监控系统的实现微机监控系统的实现图图4.2由锁存器组成的开关量

20、输入电路由锁存器组成的开关量输入电路第第4 4章章 微机监控系统的实现微机监控系统的实现图4.3 多路开关量采集电路图第第4 4章章 微机监控系统的实现微机监控系统的实现采集信号处理原理采集信号处理原理（1）异或运算判断变位开关位。）异或运算判断变位开关位。（2）判变位后的状态。）判变位后的状态。（3）实时数据存放最新采集数据。）实时数据存放最新采集数据。（4）保存变位信息（或显示），记录变位时刻。）保存变位信息（或显示），记录变位时刻。 第第4 4章章 微机监控系统的实现微机监控系统的实现图图4.4开关量采集数据处理框图开关量采集数据处理框图返回本节第第4 4章章 微机监控系统的实现微机监控

21、系统的实现从硬件上采用平滑滤波措施或在软件上采用从硬件上采用平滑滤波措施或在软件上采用延时消抖措施均能较好地减少抖动上报次数。因延时消抖措施均能较好地减少抖动上报次数。因此，在软、硬件上采取相应的措施既能有效地消此，在软、硬件上采取相应的措施既能有效地消除抖动，又可准确地记录下事件发生的确切时间。除抖动，又可准确地记录下事件发生的确切时间。硬件：采用防抖滤波器；硬件：采用防抖滤波器；软件：多次采样比较法。软件：多次采样比较法。4.4.2 遥信采集中的开关信号防抖措施遥信采集中的开关信号防抖措施第第4 4章章 微机监控系统的实现微机监控系统的实现4.5 rtu遥测量的采集与处理遥测量的采集与处理

22、 4.5.1 遥测采集的分类遥测采集的分类 4.5.2 模拟量的处理模拟量的处理 返回本章首页第第4 4章章 微机监控系统的实现微机监控系统的实现 rtu的遥测量包括：电流、电压、功率、功的遥测量包括：电流、电压、功率、功率因素、电度等等。通常遥测量的采集分为直流率因素、电度等等。通常遥测量的采集分为直流采样和交流采样。采样和交流采样。 直流采样：是先将交流信号变换成与交流电直流采样：是先将交流信号变换成与交流电量成正比的通过采用变送器进行的采样称为直流量成正比的通过采用变送器进行的采样称为直流采样。采样。 不经过变送器，的按一定规律直接采样交流不经过变送器，的按一定规律直接采样交流量并加以处

23、理，计算出电压、电流有效值以及有量并加以处理，计算出电压、电流有效值以及有功、无功功率的方法称为交流采样。功、无功功率的方法称为交流采样。4.5.1遥测采集的分类遥测采集的分类第第4 4章章 微机监控系统的实现微机监控系统的实现图图4.5模拟量采集框图模拟量采集框图模拟量的采集过程：模拟量的采集过程： 第第4 4章章 微机监控系统的实现微机监控系统的实现 将模拟量转换为数字量（通常为二进制将模拟量转换为数字量（通常为二进制数字）的设备称为数字）的设备称为a/d转换器。随着数字化转换器。随着数字化和自动化技术的发展，和自动化技术的发展，a/d系统中得到日益系统中得到日益广泛的应用。广泛的应用。a

24、/d转换器有许多不同类型，按其工作原理转换器有许多不同类型，按其工作原理可分为两大类：比较型和计数型。可分为两大类：比较型和计数型。第第4 4章章 微机监控系统的实现微机监控系统的实现比较式比较式a/d转换器：将被转换的模拟量与一基准值转换器：将被转换的模拟量与一基准值比较，而得到的数字结果。比较，而得到的数字结果。计数式计数式a/d转换器：首先将被转换模拟量变换成一转换器：首先将被转换模拟量变换成一个频率与其量值成正比的频率信号，然后在固定个频率与其量值成正比的频率信号，然后在固定时间内对信号频率计数，而得到的数字结果。时间内对信号频率计数，而得到的数字结果。比较式比较式a/d转换器转换速率

25、快，用于高速转换器转换速率快，用于高速a/d。计。计数式数式a/d转换器转换精度高，用于高精度仪表。转换器转换精度高，用于高精度仪表。第第4 4章章 微机监控系统的实现微机监控系统的实现4.6.2 模拟量的处理模拟量的处理 1直流变换采样的电量计算直流变换采样的电量计算 例例: 采用电压变送器测量电网电压值，采用电压变送器测量电网电压值，ad转换器的转转换器的转换精度换精度12位，电网为位，电网为30kv，今测得，今测得a/d值为值为0cf6h，计算，计算其原电压值。其原电压值。解：首先将所测值转换为十进制值。解：首先将所测值转换为十进制值。0cf6h0110011110110b3318d12位位a/d转换的最大值为转换的最大值为111111111111b，即，即0fffh代表代表直流直流5v电压。电压。第第4 4章章 微机监控系统的实现微机监控系统的实现111111111111b转换为十进制为转换为十进制为4095。根据。根据a/d的线性关的线性关系有：系有：4095：3318=5v：xx=33185v40954.05v变送