變電站自動化系統(tǒng)中嵌入式Web服務(wù)器的設(shè)計與實現(xiàn)

1、變電站自動化系統(tǒng)中嵌入式Web服務(wù)器的設(shè)計與實現(xiàn)         06-01-09 14:30:00     作者：佚名    編輯：studa9ngns摘要：針對傳統(tǒng)Web技術(shù)路線方案用于構(gòu)造變電站自動化系統(tǒng)中Web服務(wù)器存在的困難，提出應(yīng)用嵌入式技術(shù)開發(fā)變電站自動化系統(tǒng)中嵌入式Web服務(wù)器的基本思想。本文結(jié)合變電站監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)實例，介紹了嵌入式Web服務(wù)器的功能，給出了系統(tǒng)基于三層B/S結(jié)構(gòu)的瘦Web服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，詳細闡述了嵌

2、入式Web服務(wù)器實現(xiàn)的一些關(guān)鍵技術(shù)，包括：采用自定義數(shù)據(jù)點標記使得網(wǎng)頁設(shè)計與服務(wù)器程序分離，系統(tǒng)具有靈活性和可擴展性；提出數(shù)據(jù)點基于“點”和基于“面”的雙重復用技術(shù)，滿足嵌入式Web服務(wù)器有限資源約束；集成嵌入式JavaApplet和JavaScript實現(xiàn)中間代理機制，解決了變電站自動化系統(tǒng)中大量數(shù)據(jù)點實時動態(tài)刷新的問題；采用PPP鏈路提供遠程訪問接入服務(wù)和發(fā)送電子郵件等。變電站自動化系統(tǒng)這種基于嵌入式Web服務(wù)器的遠程監(jiān)控維護方式將有效降低系統(tǒng)監(jiān)控運行維護成本、提高監(jiān)控運行維護效率，因而具有很大的應(yīng)用前景和推廣價值。關(guān)鍵詞：嵌入式Web服務(wù)器；變電站自動化系統(tǒng)；自定義標記；數(shù)據(jù)點復用；嵌入

3、式Java；PPP中圖分類號：TM77；TP3930  引言    Internet 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于變電站自動化領(lǐng)域?qū)е略擃I(lǐng)域傳統(tǒng)運行維護模式的一場變革：將Web服務(wù)器“植入”變電站自動化系統(tǒng)后接入Internet，在世界上任何一個地方即可通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器從Internet獲取該Web服務(wù)器發(fā)布的系統(tǒng)實時信息，進而實現(xiàn)遠程實時控制、調(diào)節(jié)與維護；并且，這種基于HTML標準化的Web用戶界面降低了為不同操作平臺而定制人機界面的開發(fā)費用、通信費用、人員培訓費用和系統(tǒng)升級維護費用。顯然，變電站自動化系統(tǒng)這種基于Web的遠程監(jiān)控維護方式將克服傳

4、統(tǒng)本地監(jiān)控維護方式1存在的低效率、高成本的缺陷。    但是，傳統(tǒng)的Web技術(shù)路線方案2,3不能直接用于構(gòu)造變電站自動化系統(tǒng)中的Web服務(wù)器。傳統(tǒng)Web服務(wù)器以具有高運算處理能力和海量存儲容量的工作站或PC 機為硬件工作平臺，以非實時操作系統(tǒng)為軟件工作平臺，其上運行的是大型復雜的服務(wù)器程序，典型的如基于Windows NT的IIS（Internet Information Server）、基于Unix 的Apache Web Server 等，服務(wù)器的這種高檔配置方案對于大量使用8位、16位或32位單片機的變電站自動化系統(tǒng)而言是不現(xiàn)實的要求。 

5、   基于嵌入式技術(shù)4,5的嵌入式Web服務(wù)器的出現(xiàn)為解決以上問題開辟了一條嶄新途徑。嵌入式Web服務(wù)器以8位、16位或32位單片機為硬件工作平臺，以嵌入式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)（RTOS）為軟件工作平臺，其上運行小型精簡的服務(wù)器程序。已有嵌入式Web服務(wù)器的成功開發(fā)案例主要集中于通信領(lǐng)域中的路由器、交換機、網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控等產(chǎn)品，這類產(chǎn)品的共同特征是監(jiān)控數(shù)據(jù)點較少,而變電站自動化領(lǐng)域中的嵌入式Web服務(wù)器需要處理的是大批量的采集監(jiān)控點，目前這方面的研究報導甚為少見。    本文以開發(fā)煙臺東方電子高壓變電站綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)DF36

6、00中嵌入式Web服務(wù)器的項目實踐為例，闡述應(yīng)用嵌入式技術(shù)開發(fā)變電站自動化系統(tǒng)中嵌入式Web服務(wù)器的一般性設(shè)計方法和一些關(guān)鍵實現(xiàn)技術(shù)。1  系統(tǒng)功能需求分析    主要包括以下七個方面。1.1  實時數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)動態(tài)發(fā)布功能    實時數(shù)據(jù)包括遙測、遙信、電度、時鐘信息等，歷史數(shù)據(jù)包括事項信息、保護動作信息等。嵌入式Web服務(wù)器將實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)以網(wǎng)頁形式發(fā)布到Internet網(wǎng)上，且動態(tài)實時刷新，遠方客戶通過接入Internet瀏覽該服務(wù)器發(fā)布的高壓監(jiān)控系統(tǒng)實時信息。1

7、.2  參數(shù)設(shè)置功能    參數(shù)包括運行參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)參數(shù)，如遙測、遙信、電度的初始值、整定系數(shù)、滿度值等。Web服務(wù)器接收到遠方客戶提交的參數(shù)設(shè)置請求后執(zhí)行參數(shù)寫入操作。1.3  遠程實時控制功能    控制功能包括遙控、遙調(diào)、同期操作和定值切換。Web服務(wù)器接收到遠方客戶提交的控制操作請求后，下發(fā)控制命令驅(qū)動監(jiān)控系統(tǒng)中相應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)。1.4  文件下載與上傳功能    下載和上傳的文件是指系統(tǒng)、模塊和端口的配置信

8、息參數(shù)文件。下載功能是將參數(shù)文件從Web服務(wù)器方下載到客戶方，上傳功能是將參數(shù)文件從客戶方上傳至Web服務(wù)器方。1.5  電子郵件告警（SMTP）功能    電子郵件告警功能用于當變電站設(shè)備運行出現(xiàn)異常時，Web服務(wù)器通過Internet自動發(fā)送電子郵件，及時通知管理人員進行設(shè)備維護。此外，在系統(tǒng)正常運行期間，還可以根據(jù)用戶設(shè)置，定期向指定的E-mail信箱發(fā)送變電站自動化系統(tǒng)運行日志。1.6  訪問級別設(shè)置與權(quán)限認證功能    訪問級別設(shè)置不僅提供傳統(tǒng)的“基于頁面”方式，而

9、且提供靈活的“基于對象”方式，單個設(shè)備、數(shù)據(jù)采集點均可成為“對象”，這樣同一頁面不同重要等級的數(shù)據(jù)點可被設(shè)置為不同的訪問級別，只有權(quán)限不低于設(shè)備要求訪問級別的客戶經(jīng)Web服務(wù)器認證后方可進行其權(quán)限范圍內(nèi)的監(jiān)控操作。1.7  PPP撥號上網(wǎng)功能    Web服務(wù)器通過PPP（Point to Point Protocol）撥號方式接入Internet 提供遠程訪問服務(wù)。2  系統(tǒng)設(shè)計2.1  系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖1  系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)    嵌入式Web服務(wù)器的PC網(wǎng)關(guān)體系結(jié)構(gòu)6作為現(xiàn)有變電站自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的手段或許可以接受，但從嚴格意義而言，這不是真正意義上的嵌入式Web服務(wù)器，且因此而添加購置的PC機網(wǎng)關(guān)提高了系統(tǒng)的整體造價成本。由嵌入式系統(tǒng)自身實現(xiàn)Web服務(wù)器功能是真正意義上的嵌入式Web服務(wù)器，但若使系統(tǒng)中每一臺嵌入式設(shè)備都具備Web服務(wù)器功能，一則I