遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)(SCADA)系統(tǒng)概述

1、遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)（遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)（SCADA)基本原理基本原理1 概述1.1 SCADA系統(tǒng)的定義系統(tǒng)的定義n遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)國(guó)際上通稱 SCADA系統(tǒng)nSCADA （Supervisory Control and Data Acquisition System）-數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)nTelecontrol equipment and system -遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng) 遠(yuǎn)遠(yuǎn)-遠(yuǎn)距離遠(yuǎn)距離, ,廣域廣域 動(dòng)動(dòng)-控制控制, (, (開環(huán)的開環(huán)的, ,由人控制由人控制) )1.2 遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成n調(diào)度端(主站 master station)n執(zhí)行端（RTU Remote Terminal Unit)n通道

2、： 有線、無線、網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)單遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)示意圖1.3遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)基本功能n集中監(jiān)視：監(jiān)視變電所變配電情況，掌握電壓、電流等情 況。n集中控制：遙控操作斷路器、隔離開關(guān)等?？刂茢嚯姾退碗姟事件順序記錄：開關(guān)、保護(hù)等信號(hào)變化按時(shí)間順序記錄n數(shù)據(jù)記錄：記錄電壓電流數(shù)據(jù)，生成曲線和報(bào)表。從技術(shù)實(shí)現(xiàn)上分從技術(shù)實(shí)現(xiàn)上分基本功能基本功能: 四遙四遙1遙遙n遙信YXn遙控YKn遙測(cè)YCn遙調(diào)YTn遙視（ 視頻監(jiān)控系統(tǒng)）電氣化鐵道牽引供電遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)西安電調(diào)中心電力貫通線電動(dòng)隔離開關(guān)1.4 應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域n電氣化鐵道牽引供電系統(tǒng)n鐵路水電系統(tǒng)n電力系統(tǒng)n自來水系統(tǒng)n交通監(jiān)控系統(tǒng)1.5遠(yuǎn)動(dòng)發(fā)展趨勢(shì)：綜合主控系統(tǒng)各種獨(dú)立的監(jiān)控

3、系統(tǒng)，有機(jī)地綜合在一個(gè)主控中心n牽引供電調(diào)度系統(tǒng)n水電調(diào)度系統(tǒng)n安全視頻監(jiān)控系統(tǒng)n防火防災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)n門禁系統(tǒng)廣州地鐵主控中心廣州地鐵供電系統(tǒng)主控中心廣州地鐵主控中心北京輕軌八通線電調(diào)中心北京輕軌八通線電調(diào)中心2.遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)度端遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)度端(主站主站)構(gòu)成原理構(gòu)成原理n調(diào)度端的硬件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)n調(diào)度端的軟件結(jié)構(gòu)n監(jiān)控畫面的構(gòu)成n實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)成2.1 調(diào)度端的硬件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)n調(diào)度端的結(jié)構(gòu)發(fā)展變化n1. 單機(jī)結(jié)構(gòu)n2. 雙機(jī)結(jié)構(gòu)（一主一備）n3.局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)（分布式結(jié)構(gòu)）分布式調(diào)度端網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分布式結(jié)構(gòu)說明n雙網(wǎng)冗余互備以太網(wǎng)雙網(wǎng)冗余互備以太網(wǎng)：n所有工作站、服務(wù)器可靠地連結(jié)在一起。n系統(tǒng)服務(wù)器系統(tǒng)服務(wù)器：n

4、雙機(jī)熱備，存儲(chǔ)和管理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)。n調(diào)度工作站：調(diào)度工作站：n完成監(jiān)視與控制調(diào)度工作。兩臺(tái)管一群，一主一 備。提供1+N冗余功能。n系統(tǒng)維護(hù)工作站系統(tǒng)維護(hù)工作站：n完成系統(tǒng)的維護(hù)、數(shù)據(jù)分析等工作。n模擬屏工作站模擬屏工作站：n驅(qū)動(dòng)模擬屏顯示。Modem池SUN服務(wù)器2.2調(diào)度端軟件結(jié)構(gòu)1. 系統(tǒng)軟件：操作系統(tǒng) 2. 支撐軟件：數(shù)據(jù)庫(kù)、編程語(yǔ)言工具 3. 遠(yuǎn)動(dòng)應(yīng)用軟件： 調(diào)度操作軟件 監(jiān)控畫面生成軟件 通信軟件 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件軟件結(jié)構(gòu)3.遠(yuǎn)動(dòng)通道與數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約遠(yuǎn)動(dòng)通道與數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約n遠(yuǎn)動(dòng)通道的概念：n是調(diào)度端與RTU間，命令和數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐緩?。n通道性能的好壞，直接影響系統(tǒng)的性能，是系統(tǒng)瓶頸

5、。n遠(yuǎn)動(dòng)通道的組成：n信號(hào)調(diào)制（MODEM)n傳輸線路4.1遠(yuǎn)動(dòng)通道的分類n從通信介質(zhì)分：l有線：同軸電纜、光纖、雙絞線、電力載波l無線：微波、無線電、移動(dòng)通信網(wǎng)n從通信連接方式分：l點(diǎn)對(duì)點(diǎn)星型結(jié)構(gòu) l環(huán)形l鏈形n鐵路上一般由鐵通公司提供遠(yuǎn)動(dòng)通道n通道組成：n主干通道：可能是微波、光纜n站所間：可能是電纜、光纜、無線通道實(shí)例通道的用戶接口n音頻話路：n64K寬模擬接口n專線MODEM調(diào)制n1200/2400/4800/9600波特nE1接口：n2M數(shù)字接口，可以轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)。4.2 遠(yuǎn)動(dòng)通信規(guī)約n遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約的作用：n規(guī)定SCADA中主站（調(diào)度端）和子站（RTU）之間以問答方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的格式。

6、n規(guī)定的內(nèi)容包括：n數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸袷健鏈路層的傳輸規(guī)則、n服務(wù)原語(yǔ)、n應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、n應(yīng)用數(shù)據(jù)編碼、n應(yīng)用功能和報(bào)文格式。 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約uIEC 60870-5-101 遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約uIEC 60870-5-102 電量規(guī)約uIEC 60870-5-103 繼電保護(hù)規(guī)約uIEC 60870-5-104 基于以太網(wǎng)的遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約uDNP3.0 4.視頻監(jiān)控系統(tǒng)n遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了四遙遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了四遙：n遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)n遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控：對(duì)四遙的進(jìn)一步補(bǔ)充“遙視遙視”，n安全監(jiān)視：防火、防盜 n設(shè)備運(yùn)行情況n視頻監(jiān)控系統(tǒng)已成新的熱點(diǎn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)已成新的熱點(diǎn)：n視頻處理技術(shù)n網(wǎng)絡(luò)技術(shù)4.1視

7、頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展歷程n本地模擬信號(hào)監(jiān)控系統(tǒng)n基于PC插卡的數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)n基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng) 本地模擬信號(hào)監(jiān)控系統(tǒng)介紹n本地圖像監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成： 攝像機(jī)、視頻矩陣、監(jiān)視器、錄像機(jī)等n遠(yuǎn)距離圖象傳輸采用模擬光纖，利用光端機(jī)進(jìn)行視頻數(shù)據(jù)傳輸 基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng) n攝像機(jī) 數(shù)字化 壓縮編碼 數(shù)據(jù)復(fù)合 信道接口 信道4.2基于網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成4. 3視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成 n分為兩級(jí)監(jiān)控體系：監(jiān)控站點(diǎn)監(jiān)控站點(diǎn)和監(jiān)控中心監(jiān)控中心 n監(jiān)控中心：n（1)中央監(jiān)控電腦n（2)中央監(jiān)控軟件n監(jiān)控站點(diǎn)l（1）網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器（或硬盤錄像機(jī)）l（2）多臺(tái) 攝像機(jī)l（3） 云臺(tái)(可選)l（4） 云臺(tái)解碼器(可選、控制

8、云臺(tái)用)l（5） 報(bào)警裝置（可選）l視頻信號(hào)經(jīng)過MPEG-4或H.264方式壓縮后通過網(wǎng)絡(luò)接口傳送到監(jiān)控中心。 變電站監(jiān)控內(nèi)容n設(shè)備監(jiān)視：n主要包括主變壓器、斷路器、電壓互感器、電流互感器、高壓室開關(guān)、主控室的電源盤及控制盤盤面等。n防火防盜n高壓室和主控室裝設(shè)一批煙感或溫感探頭n在圍墻四周安裝對(duì)射式紅外線探頭n當(dāng)探頭感測(cè)到煙霧、高溫或有人闖入時(shí)，就會(huì)向后臺(tái)發(fā)出告警信息，同時(shí)連動(dòng)切換攝像機(jī)畫面，并記錄下當(dāng)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)的情況 n燈光及智能化設(shè)備的控制n變電站的燈光應(yīng)具有定時(shí)開關(guān)或遠(yuǎn)方控制的功能；n而一些智能化的設(shè)備，如探頭、門禁等也可做到遠(yuǎn)方控制。 4.4變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)的功能n1多路監(jiān)控對(duì)任意多路

9、的視頻圖像同時(shí)進(jìn)行監(jiān)控（受限于網(wǎng)絡(luò)帶寬） 也可多幅監(jiān)控畫面循環(huán)顯示n2視頻錄像n采用硬盤實(shí)時(shí)記錄多路監(jiān)控信號(hào)nMPEG-4、H.264壓縮格式。n監(jiān)控中心的用戶可以通過總控軟件，對(duì)全局的場(chǎng)景進(jìn)行視頻錄像設(shè)置。n3視頻檢索與回放可查詢錄制在硬盤上的數(shù)據(jù)，并顯示回放，供事后調(diào)查取證使用?；胤艜r(shí)可以進(jìn)行快進(jìn)、快倒、慢進(jìn)、慢倒、單幀步進(jìn)等控制，圖像可整圖放大。n4云臺(tái)及鏡頭控制攝像機(jī)一般采用定焦距、定方向的固定方式，在光照度變化大的場(chǎng)所應(yīng)選用自動(dòng)光圈鏡頭并配備防護(hù)罩，大范圍監(jiān)控區(qū)域宜選用帶有轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)和變焦鏡頭的攝像機(jī)。監(jiān)控中心通過監(jiān)控軟件，能夠控制遠(yuǎn)端攝像機(jī)鏡頭和云臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)。n5警視連動(dòng)功能。在發(fā)生報(bào)警時(shí)，監(jiān)控主機(jī)上的圖像應(yīng)能自動(dòng)切換到相應(yīng)的攝像機(jī)，有預(yù)置功能的攝像機(jī)還能自動(dòng)轉(zhuǎn)到預(yù)置點(diǎn)，同時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)數(shù)字錄像； 4.5視頻壓縮技術(shù) na. 靜止圖像壓縮技術(shù)： JPEG，M-JPEG，nb. 運(yùn)動(dòng)圖像壓縮技術(shù)： MPEG-1，MPEG-2， H.263，MPEG-4 H.264MPEGnMPEG于1998年制定了第二階段解碼方案MPEG-4，其開放的編碼系統(tǒng)，可隨時(shí)擴(kuò)展豐富的基于內(nèi)容的編碼算法，采用了包括小波變換等多種變換，可獲得更小的硬盤空間，更高的清晰度。特別是其對(duì)象分離的控制，交互性、重用性更強(qiáng)，基于內(nèi)容的分級(jí)擴(kuò)展，保證了同時(shí)在低高帶寬下的最佳畫面質(zhì)量。 4.6視頻監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)形