远动系统(SCADA)系统概述

1、远动系统（远动系统（SCADA)基本原理基本原理1 概述1.1 SCADA系统的定义系统的定义n远动系统国际上通称 SCADA系统nSCADA （Supervisory Control and Data Acquisition System）-数据采集与监视控制系统nTelecontrol equipment and system -远动设备及系统 远远-远距离远距离, ,广域广域 动动-控制控制, (, (开环的开环的, ,由人控制由人控制) )1.2 远动系统的构成远动系统的构成n调度端(主站 master station)n执行端（RTU Remote Terminal Unit)n通道

2、： 有线、无线、网络简单远动系统示意图1.3远动系统基本功能n集中监视：监视变电所变配电情况，掌握电压、电流等情 况。n集中控制：遥控操作断路器、隔离开关等。控制断电和送电。n事件顺序记录：开关、保护等信号变化按时间顺序记录n数据记录：记录电压电流数据，生成曲线和报表。从技术实现上分从技术实现上分基本功能基本功能: 四遥四遥1遥遥n遥信YXn遥控YKn遥测YCn遥调YTn遥视（ 视频监控系统）电气化铁道牵引供电远动系统西安电调中心电力贯通线电动隔离开关1.4 应用领域应用领域n电气化铁道牵引供电系统n铁路水电系统n电力系统n自来水系统n交通监控系统1.5远动发展趋势：综合主控系统各种独立的监控

3、系统，有机地综合在一个主控中心n牵引供电调度系统n水电调度系统n安全视频监控系统n防火防灾监控系统n门禁系统广州地铁主控中心广州地铁供电系统主控中心广州地铁主控中心北京轻轨八通线电调中心北京轻轨八通线电调中心2.远动调度端远动调度端(主站主站)构成原理构成原理n调度端的硬件拓扑结构n调度端的软件结构n监控画面的构成n实时数据库的构成2.1 调度端的硬件拓扑结构n调度端的结构发展变化n1. 单机结构n2. 双机结构（一主一备）n3.局域网结构（分布式结构）分布式调度端网络拓扑结构分布式结构说明n双网冗余互备以太网双网冗余互备以太网：n所有工作站、服务器可靠地连结在一起。n系统服务器系统服务器：n

4、双机热备，存储和管理实时数据、历史数据。n调度工作站：调度工作站：n完成监视与控制调度工作。两台管一群，一主一 备。提供1+N冗余功能。n系统维护工作站系统维护工作站：n完成系统的维护、数据分析等工作。n模拟屏工作站模拟屏工作站：n驱动模拟屏显示。Modem池SUN服务器2.2调度端软件结构1. 系统软件：操作系统 2. 支撑软件：数据库、编程语言工具 3. 远动应用软件： 调度操作软件 监控画面生成软件 通信软件 实时数据库软件软件结构3.远动通道与数据传输规约远动通道与数据传输规约n远动通道的概念：n是调度端与RTU间，命令和数据传输的途径。n通道性能的好坏，直接影响系统的性能，是系统瓶颈

5、。n远动通道的组成：n信号调制（MODEM)n传输线路4.1远动通道的分类n从通信介质分：l有线：同轴电缆、光纤、双绞线、电力载波l无线：微波、无线电、移动通信网n从通信连接方式分：l点对点星型结构 l环形l链形n铁路上一般由铁通公司提供远动通道n通道组成：n主干通道：可能是微波、光缆n站所间：可能是电缆、光缆、无线通道实例通道的用户接口n音频话路：n64K宽模拟接口n专线MODEM调制n1200/2400/4800/9600波特nE1接口：n2M数字接口，可以转换成以太网。4.2 远动通信规约n远动规约的作用：n规定SCADA中主站（调度端）和子站（RTU）之间以问答方式进行数据交换的格式。

6、n规定的内容包括：n数据传输的帧格式、n链路层的传输规则、n服务原语、n应用数据结构、n应用数据编码、n应用功能和报文格式。 国际标准规约uIEC 60870-5-101 远动规约uIEC 60870-5-102 电量规约uIEC 60870-5-103 继电保护规约uIEC 60870-5-104 基于以太网的远动规约uDNP3.0 4.视频监控系统n远动系统实现了四遥远动系统实现了四遥：n遥测、遥信、遥控、遥调n远程图像监控远程图像监控：对四遥的进一步补充“遥视遥视”，n安全监视：防火、防盗 n设备运行情况n视频监控系统已成新的热点视频监控系统已成新的热点：n视频处理技术n网络技术4.1视

7、频监控系统的发展历程n本地模拟信号监控系统n基于PC插卡的数字监控系统n基于网络的数字监控系统 本地模拟信号监控系统介绍n本地图像监控系统构成： 摄像机、视频矩阵、监视器、录像机等n远距离图象传输采用模拟光纤，利用光端机进行视频数据传输 基于网络的数字监控系统 n摄像机 数字化 压缩编码 数据复合 信道接口 信道4.2基于网络的监控系统的构成4. 3视频监控系统组成 n分为两级监控体系：监控站点监控站点和监控中心监控中心 n监控中心：n（1)中央监控电脑n（2)中央监控软件n监控站点l（1）网络视频服务器（或硬盘录像机）l（2）多台 摄像机l（3） 云台(可选)l（4） 云台解码器(可选、控制

8、云台用)l（5） 报警装置（可选）l视频信号经过MPEG-4或H.264方式压缩后通过网络接口传送到监控中心。 变电站监控内容n设备监视：n主要包括主变压器、断路器、电压互感器、电流互感器、高压室开关、主控室的电源盘及控制盘盘面等。n防火防盗n高压室和主控室装设一批烟感或温感探头n在围墙四周安装对射式红外线探头n当探头感测到烟雾、高温或有人闯入时，就会向后台发出告警信息，同时连动切换摄像机画面，并记录下当时现场的情况 n灯光及智能化设备的控制n变电站的灯光应具有定时开关或远方控制的功能；n而一些智能化的设备，如探头、门禁等也可做到远方控制。 4.4变电站视频监控系统的功能n1多路监控对任意多路

9、的视频图像同时进行监控（受限于网络带宽） 也可多幅监控画面循环显示n2视频录像n采用硬盘实时记录多路监控信号nMPEG-4、H.264压缩格式。n监控中心的用户可以通过总控软件，对全局的场景进行视频录像设置。n3视频检索与回放可查询录制在硬盘上的数据，并显示回放，供事后调查取证使用。回放时可以进行快进、快倒、慢进、慢倒、单帧步进等控制，图像可整图放大。n4云台及镜头控制摄像机一般采用定焦距、定方向的固定方式，在光照度变化大的场所应选用自动光圈镜头并配备防护罩，大范围监控区域宜选用带有转动云台和变焦镜头的摄像机。监控中心通过监控软件，能够控制远端摄像机镜头和云台的转动。n5警视连动功能。在发生报警时，监控主机上的图像应能自动切换到相应的摄像机，有预置功能的摄像机还能自动转到预置点，同时自动启动数字录像； 4.5视频压缩技术 na. 静止图像压缩技术： JPEG，M-JPEG，nb. 运动图像压缩技术： MPEG-1，MPEG-2， H.263，MPEG-4 H.264MPEGnMPEG于1998年制定了第二阶段解码方案MPEG-4，其开放的编码系统，可随时扩展丰富的基于内容的编码算法，采用了包括小波变换等多种变换，可获得更小的硬盘空间，更高的清晰度。特别是其对象分离的控制，交互性、重用性更强，基于内容的分级扩展，保证了同时在低高带宽下的最佳画面质量。 4.6视频监控系统组网形