基于無線網(wǎng)狀網(wǎng)的變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、基于無線網(wǎng)狀網(wǎng)的變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)重慶大學(xué)工程碩士學(xué)位論文學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 兼職導(dǎo)師： 工程領(lǐng)域：軟件工程重慶大學(xué)軟件學(xué)院二O一二 年 四月Design and Implementation of the Substation Video Surveillance System Based On Wireless Mesh A Thesis Submitted to Chongqing Universityin Partial Fulfillment of the Requirement forthe Degree of Master of EngineeringBySupe

2、rvised by Pluralistic Supervised by Specialty: Software EngineeringSchool of Software Engineering Chongqing University,Chongqing China April 2012摘 要近年來，視頻監(jiān)控因其直觀、方便、快速的特點(diǎn)，在各行各業(yè)都得到了廣泛的應(yīng)用，特別是在小區(qū)安保、金融現(xiàn)場、交通控制以及國防安全等方面，已經(jīng)成為視頻監(jiān)控滲透的主要領(lǐng)域。變電站作為電網(wǎng)系統(tǒng)中重要樞紐之一，利用視頻監(jiān)控能夠強(qiáng)化變電站場所和重要設(shè)備的安全。但是，當(dāng)前對于變電站場所內(nèi)的監(jiān)控以及大型設(shè)備的監(jiān)控大多數(shù)還是

3、基于傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，這種方式需要通過復(fù)雜的布線、周密的布防才能完成，有線局域網(wǎng)的自身的局限性限制了變電站視頻監(jiān)控的發(fā)展，顯現(xiàn)出監(jiān)控范圍小、傳輸性能低、可移動性差等缺點(diǎn)，無法滿足越來越嚴(yán)峻的電力安全形勢。因此，在變電站場所的視頻監(jiān)控方面，迫切需要進(jìn)行完善，實(shí)現(xiàn)及時(shí)、靈活、方便的監(jiān)控特點(diǎn)，保障監(jiān)控任務(wù)的順利完成。本文主要工作在于研究、設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于無線網(wǎng)狀網(wǎng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，主要內(nèi)容包括：1）無線網(wǎng)狀網(wǎng)的基本理論進(jìn)行了研究，包括無線網(wǎng)狀網(wǎng)的概念、組成和基本結(jié)構(gòu)，以及無線網(wǎng)狀網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)與優(yōu)越性。2）對實(shí)現(xiàn)基于無線網(wǎng)狀網(wǎng)的變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了可行性分析與需求分析，分別從技術(shù)、操作

4、、經(jīng)濟(jì)及安全可行性方面進(jìn)行分析，同時(shí)從功能需求、性能需求及安全需求方面進(jìn)行了深入探討3）對無線網(wǎng)狀網(wǎng)的變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)的總體架構(gòu)進(jìn)行了明確，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的功能模塊，并就系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)所需要的業(yè)務(wù)流程、數(shù)據(jù)庫、安全性等方面展開全面設(shè)計(jì)4）在全面設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，主要包括對系統(tǒng)無線網(wǎng)狀網(wǎng)的配置、視頻采集與控制模塊的實(shí)現(xiàn)以及監(jiān)控部署模塊的實(shí)現(xiàn)，并針對完成的系統(tǒng)展開測試，測試結(jié)果能夠滿足變電站視頻監(jiān)控的需求。關(guān)鍵詞：視頻監(jiān)控；無線網(wǎng)狀網(wǎng)；數(shù)據(jù)庫；變電站ABSTRACTRecent years, video surveillance because of its intuitive, conven

5、ient, fast, in all walks of life are widely used, especially in residential security, financial scene, traffic control and national defense security, has become the main areas of infiltration by video surveillance . Substation as one of the important hub in the grid system, the use of video surveill

6、ance to strengthen the security of the substation premises and equipment. Moreover, with the continuous development of Internet technology, computer network-based video surveillance to become one of monitoring the most common and most advanced application monitoring in most of the substation operati

7、on is automated. However, monitoring of the current monitoring of the substation premises and large equipment is lacking, this video monitor or traditional wired local area network based on the basis of, this approach requires complex wiring, and careful deployment to complete the wired LAN limitati

8、ons restrict the development of the substation video surveillance, showing the scope of monitoring, low transmission performance, poor mobility shortcomings, simply can not meet the increasingly severe power security situation. Substation video surveillance of the premises, there is an urgent need t

9、o be refined to achieve a timely, flexible and convenient monitoring of the characteristics of successful completion of the protection of the monitoring task.The main work of this paper is to study, design and implement a video surveillance system based on wireless mesh networks, the main contents i

10、nclude:1) The basic theory of wireless mesh networks have been studied, including concept, composition and basic structure of the wireless mesh network, as well as wireless mesh network technology and superiority.2) the realization of the feasibility analysis and demand analysis based on wireless me

11、sh substation video surveillance system, respectively, from the technical, operational, economic and security terms of feasibility analysis, from both the functional requirements, performance requirements and security needs in-depth discussions3) the overall architecture of the wireless mesh substat

12、ion video surveillance system were clear, the design of the system functional modules, and systems to achieve the required business processes, database, security and other aspects of comprehensive design4) on the basis of a comprehensive design, system implementation, including configuration of the

13、wireless mesh network, video capture and control modules and monitor deployment of the module to achieve, and to complete the system to expand the test, the test results can meet the needs of the substation video surveillance.Keywords: video surveillance; wireless mesh network; database; substation目

14、 錄摘 要3ABSTRACT4目 錄61 引 言71.1研究背景與意義71.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀81.2.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀81.2.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀91.3 論文的組織結(jié)構(gòu)111.4 本章小結(jié)112 相關(guān)理論122.1 無線網(wǎng)狀網(wǎng)基本理論122.1.1 無線網(wǎng)狀網(wǎng)的概念122.1.2 無線網(wǎng)狀網(wǎng)的組成與基本結(jié)構(gòu)132.2 無線網(wǎng)狀網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)152.2.1 無線網(wǎng)狀網(wǎng)路由器傳輸技術(shù)152.2.2 媒體訪問控制接入技術(shù)162.2.3 無線IP接入點(diǎn)的路由技術(shù)172.3 無線網(wǎng)狀網(wǎng)的優(yōu)越性182.4 VC+ 6.0基礎(chǔ)182.5 MSSQL Server 數(shù)據(jù)庫引擎技術(shù)192.5.1 MSSQL Se

15、rver數(shù)據(jù)庫引擎技術(shù)特點(diǎn)202.5.2 MSSQL Server數(shù)據(jù)庫安全技術(shù)202.6 本章小結(jié)213 變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)的需求分析223.1性能需求223.2 功能需求233.2.1 功能模塊組成233.2.2 系統(tǒng)功能用例圖253.2.3 系統(tǒng)所需開發(fā)環(huán)境274 變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)284.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)284.1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則284.1.2 系統(tǒng)架構(gòu)294.2系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)304.2.1 系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)304.2.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)334.2.3 系統(tǒng)安全性設(shè)計(jì)364.3 所需環(huán)境設(shè)計(jì)374.3.1 硬件環(huán)境374.3.2 軟件環(huán)境384.4 本章小結(jié)395 變電站視頻監(jiān)控系

16、統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)405.1 無線網(wǎng)狀網(wǎng)配置405.2 監(jiān)控部署模塊的實(shí)現(xiàn)415.3 視頻采集傳輸及監(jiān)控模塊的實(shí)現(xiàn)425.3.1 視頻采集及監(jiān)控的基本過程435.3.2視頻傳輸過程的特殊技術(shù)445.3.3 多路監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)455.4 移動監(jiān)控功能的實(shí)現(xiàn)475.5 視頻主機(jī)性能監(jiān)控功能的實(shí)現(xiàn)495.6 本章小結(jié)516 系統(tǒng)測試526.1 測試環(huán)境的建立526.2 測試過程526.2.1 功能測試526.2.2 兼容測試546.2.3 數(shù)據(jù)庫安全測試546.3 本章小結(jié)557 結(jié)論與展望567.1 結(jié)論567.2 展望56參考文獻(xiàn)58致 謝601 引 言1.1 研究背景與意義隨著全球電力技術(shù)的不斷發(fā)展，再加上

17、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)進(jìn)步，以及由電力生產(chǎn)所帶來的全球環(huán)境問題，使得人們對于電力生產(chǎn)的要求日趨嚴(yán)格，傳統(tǒng)的電力生產(chǎn)及管理模式已經(jīng)難以滿足這些發(fā)展要求。為此，很多專家學(xué)者提出發(fā)展智能電網(wǎng)的發(fā)展模式，以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)電網(wǎng)的升級換代。在智能電網(wǎng)中，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行的自動化管理與控制是智能化的重要前提，變電站作為電網(wǎng)系統(tǒng)中的樞紐環(huán)節(jié)，針對它的自動化控制和監(jiān)控就顯得尤為重要了。如今，變電站的無人值守運(yùn)行管理已經(jīng)成為智能化變電站實(shí)現(xiàn)的主要目標(biāo)之一，在無人值守的情況下，對變電站所屬區(qū)域內(nèi)的環(huán)境及設(shè)備安全的保護(hù)就顯得非常重要了。鑒于此，本課題便是在當(dāng)前變電站依托電力通信網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對主要設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)及狀態(tài)監(jiān)控的基礎(chǔ)上，借助無線網(wǎng)狀

18、網(wǎng)對變電站整體環(huán)境實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控、遠(yuǎn)程故障及主要意外情況警報(bào)的發(fā)現(xiàn)與處理，從而提供變電站在大環(huán)境中的安全性與可靠性，進(jìn)一步提升變電站可視化監(jiān)控的水平，使變電站的宏觀管理更加精細(xì)化。無線網(wǎng)狀網(wǎng)，即WMN（Wireless Mesh Network的簡稱），這是一種在傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的一種新的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是一種多跳網(wǎng)絡(luò)，可以將無線網(wǎng)絡(luò)中任何無線設(shè)備或節(jié)點(diǎn)都能夠平等的充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)路由器或AP，同時(shí)任何節(jié)點(diǎn)都可兼顧接收與發(fā)送的任務(wù)，節(jié)點(diǎn)之間的通信是對等的。無線網(wǎng)狀網(wǎng)具有快速、智能、及時(shí)的特點(diǎn)，避免了傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)的一些缺陷。使用無線網(wǎng)狀網(wǎng)在變電站內(nèi)實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控，能夠非常有效地保證變電站區(qū)域

19、環(huán)境與設(shè)備的安全性。本課題的研究具有以下重要意義：一是將無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用在變電站場所與設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)中，這對電力系統(tǒng)的其它行業(yè)信息化建設(shè)能夠起到顯著的借鑒作用，整個(gè)電力行業(yè)可以此為突破口進(jìn)行橫向擴(kuò)展，充分利用無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢，提升電力系統(tǒng)運(yùn)行的效率與水平；二是基于無線網(wǎng)狀網(wǎng)的變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)，將會完美地與傳統(tǒng)監(jiān)控的有效方法進(jìn)行結(jié)合，這對于不斷提高變電站工作的現(xiàn)代化水平，不斷改進(jìn)監(jiān)控形式、規(guī)范管理行為，最大限度減少對電網(wǎng)正常運(yùn)行的影響，實(shí)現(xiàn)最佳的變電站監(jiān)控效果具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。三是本課題對于無線網(wǎng)狀網(wǎng)在變電站管理工作中的應(yīng)用，將進(jìn)一步擴(kuò)充無線網(wǎng)狀網(wǎng)在社會各領(lǐng)域應(yīng)用的范圍，能夠填充

20、該網(wǎng)絡(luò)在電力行業(yè)應(yīng)用的部分理論空白。1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀有關(guān)變電站監(jiān)控的研究已經(jīng)有幾十年的歷史，它隨著監(jiān)控技術(shù)的不斷進(jìn)步而獲得了持續(xù)發(fā)展。在國外，對于變電站監(jiān)控的研究和應(yīng)用開始于上世紀(jì)60年代，并取得快速的發(fā)展，應(yīng)用初期，國外一些發(fā)達(dá)國家主要將計(jì)算機(jī)應(yīng)用于變電站復(fù)雜數(shù)據(jù)的計(jì)算，如在1968年時(shí)美國在變電站用于計(jì)算的計(jì)算機(jī)達(dá)到100多臺，日本到1970年時(shí)也有10幾臺計(jì)算機(jī)應(yīng)用在變電站的管理中。嚴(yán)格地講，早期的變電站監(jiān)控并非真正意義上的監(jiān)控，應(yīng)用的計(jì)算機(jī)不能準(zhǔn)確地了解并監(jiān)視各個(gè)變電站以及線路的狀態(tài)，當(dāng)然也無法實(shí)現(xiàn)對一些主要部件的直接控制，整個(gè)變電站的一、二次設(shè)備的運(yùn)行情

21、況、各主要線路的電流、電壓等都無法及時(shí)掌握，所謂的監(jiān)控只是在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)計(jì)算的基礎(chǔ)上通過電話進(jìn)行聯(lián)系與溝通。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，變電站監(jiān)控技術(shù)也漸漸成熟了起來，在歐洲一些國家率先出現(xiàn)了以遠(yuǎn)動技術(shù)為代表的監(jiān)控方式，通過在各變電站中安裝遠(yuǎn)動裝置，采集變電站內(nèi)的主要數(shù)據(jù)，如電壓、電流及功率等，然后通過電纜將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)秸{(diào)度中心的計(jì)算機(jī)上，那么調(diào)度中心便可以通過這些數(shù)據(jù)了解到站內(nèi)運(yùn)行的實(shí)際情況，從而有效地對全變電站的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，調(diào)度員還可以在調(diào)度中心直接對某些開關(guān)進(jìn)行投入和切除的操作。進(jìn)入新世紀(jì)以來，計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展更加成熟，應(yīng)用于發(fā)電廠和變電所監(jiān)控的技術(shù)也更加先進(jìn)，有關(guān)變電站的

22、監(jiān)控系統(tǒng)在國外變電站中的應(yīng)用基本普及。在美國，2003年，時(shí)任總統(tǒng)布什提出了“電網(wǎng) 2030 規(guī)劃”，指出要建設(shè)現(xiàn)代化電力系統(tǒng)，以確保經(jīng)濟(jì)安全，同時(shí)促進(jìn)電力系統(tǒng)自身的安全運(yùn)行，這個(gè)規(guī)劃的實(shí)質(zhì)性內(nèi)容主要有：為所有用戶提供高度安全、可靠、數(shù)字化的供電服務(wù)，并在全美范圍的變電站中建立智能化監(jiān)測與控制系統(tǒng)，將無人值守變電站推廣到所有的電網(wǎng)系統(tǒng)中。除此之外，在其它一些發(fā)達(dá)國家，幾乎所有的變電站都已經(jīng)開始了自動化監(jiān)控方面的軟硬件建設(shè)，如ABB、西門子等，已開發(fā)了很多種的有關(guān)變電站監(jiān)控的一次設(shè)備和二次設(shè)備，并得到成功的應(yīng)用。在IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的制定過程中，進(jìn)行了各廠家設(shè)備間的互操作試驗(yàn)并在示范變電站得

23、到應(yīng)用。之后，符合IEC 61850要求的可用于遠(yuǎn)程監(jiān)控的智能斷路器，帶數(shù)字接口的光CT、PT等也陸續(xù)出現(xiàn)，進(jìn)一步帶動了變電站監(jiān)控的發(fā)展。2005年，ABB和SIEMENS在美國，進(jìn)行了變電站采樣值傳輸互操作試驗(yàn)，以及變電站一二次設(shè)備的視頻監(jiān)控實(shí)驗(yàn)，并將互感設(shè)備與視頻觸摸充分結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了跳閘和采樣值互操作性試驗(yàn)，試驗(yàn)都很成功。1.2.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀我國的電力行業(yè)應(yīng)用計(jì)算機(jī)監(jiān)控開始于上世紀(jì)70年代中期，在1975年上海南市電廠12MW燃油機(jī)組實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)的直接數(shù)字控制試驗(yàn)，同年對北京高井電廠100MW燃煤機(jī)組也進(jìn)行了同樣的試驗(yàn)，為我國發(fā)電廠變電所實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控奠定了良好的基礎(chǔ)。到目前為止，我國新

24、建的大型發(fā)電廠變電所都裝設(shè)了計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，并已對部分老廠、站進(jìn)行了改造，基本實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)監(jiān)視功能，計(jì)算機(jī)控制功能在一些發(fā)電廠變電所中也已開始應(yīng)用。2009年，隨著國家電網(wǎng)公司“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”的提出，我國對智能化電網(wǎng)的應(yīng)用進(jìn)入了實(shí)質(zhì)性階段，我國的智能電網(wǎng)在“十一五”就已經(jīng)起步，如今已經(jīng)作為國家“十二五”期間的重點(diǎn)工作在大力推廣與實(shí)施，隨之而來的整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的智能化運(yùn)行也被提上了日程，有關(guān)變電站監(jiān)控的研究也朝著自動化、智能化的方向發(fā)展。2009年，國內(nèi)學(xué)者張靖陽等人綜合國外有關(guān)變電站監(jiān)控經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對變電站智能監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)進(jìn)行了初探，指出智能變電站分為設(shè)備層、系統(tǒng)層，設(shè)備層主要由高壓設(shè)備、智

25、能組件和智能設(shè)備構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)IEC 61850中所提及的變電站測量、控制、保護(hù)、檢測、計(jì)量等過程層和間隔層的功能；系統(tǒng)層相當(dāng)于變電站的站控層，實(shí)現(xiàn)信息共享、設(shè)備狀態(tài)可視化、智能告警、分析決策等高級智能應(yīng)用，包含智能變電站系統(tǒng)級的先進(jìn)功能。2009年7月，我國金華500千伏芝堰數(shù)字化變電站正式投入運(yùn)行，成為了當(dāng)時(shí)國內(nèi)智能化技術(shù)應(yīng)用程度最深、實(shí)施范圍最廣、保護(hù)數(shù)字化程度最高的500千伏變電站。該站諸多技術(shù)為國內(nèi)首次應(yīng)用，如首次采用智能終端并就地安裝以大大節(jié)省控制及信號電纜，首次在全站500千伏、220千伏繼電保護(hù)上采用GOOSE技術(shù)傳輸保護(hù)信號；首次實(shí)現(xiàn)了全國以無線網(wǎng)為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)傳輸及整站監(jiān)控。 2

26、010年12月，國內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與高壓強(qiáng)電控制技術(shù)全面融合的國家電網(wǎng)首座220千伏新建智能變電站無錫西涇變電站竣工投運(yùn)，“無人值守”智能變電站正式步入實(shí)用階段。據(jù)稱耗資2億元打造的無錫智能變電站備受媒體關(guān)注，無錫供電公司在新聞發(fā)布會上宣稱，西涇變電站利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立傳感測控網(wǎng)絡(luò)，布設(shè)了水浸、煙感、溫濕感等傳感器385個(gè)，配置了55個(gè)高清攝像頭和2臺紅外熱成像儀及聲光報(bào)警等設(shè)施，將傳統(tǒng)意義上的變電設(shè)備“活化”，實(shí)現(xiàn)自我感知、判別和決策，從而實(shí)現(xiàn)變電站的自動控制。隨著智能化應(yīng)用的不斷深入，幾年來，在我國，一系列新技術(shù)新設(shè)備得到了創(chuàng)新嘗試，如220千伏堰萬線采用了國際最先進(jìn)的光學(xué)電子式互感

27、器，取代了原有的電磁式互感器，從根本上解決了電磁式互感器在電流、電壓信號傳輸和處理過程中所產(chǎn)生的附加誤差；主變實(shí)現(xiàn)了變壓器油色譜、特高頻局放、鐵心電流等在線監(jiān)測，35千伏智能混合式HGIS開關(guān)投入使用；三個(gè)試點(diǎn)間隔應(yīng)用了智能組件，將原先小室內(nèi)保護(hù)測控設(shè)備集中到戶外，實(shí)現(xiàn)了保護(hù)測控就地安裝；試點(diǎn)間隔斷路器在線監(jiān)測裝置投運(yùn)，開關(guān)分合閘動作電流、時(shí)間、速度及SF6微水、溫度、濕度等參數(shù)實(shí)現(xiàn)了在線監(jiān)測；低功耗電池供電的氧化鋅避雷器遠(yuǎn)程在線監(jiān)測裝置投入運(yùn)用。綜上所述，目前在變電站自動控制和監(jiān)測領(lǐng)域中，無論國內(nèi)還是國外的技術(shù)及應(yīng)用已經(jīng)非常先進(jìn)。智能化電氣設(shè)備的發(fā)展，特別是智能開關(guān)，光電式互感器等電機(jī)一體化

28、的出現(xiàn)，讓變電所智能化進(jìn)入了新的發(fā)展階段。但是，國內(nèi)外的監(jiān)控大多數(shù)是鑒于系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的控制，對于變電站場所及環(huán)境監(jiān)控，以及主要設(shè)備的意外狀況報(bào)警還有所欠缺，在這種條件下，如何充分利用智能化實(shí)現(xiàn)快捷、及時(shí)的變電站視頻監(jiān)控正成為最為熱門的探討課題。1.3 論文的組織結(jié)構(gòu)本課題主要針對基于無線網(wǎng)狀網(wǎng)的變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行研究，研究的主要內(nèi)容包含以下六大部分：第一章 緒論。首先在介紹課題選題背景及意義的基礎(chǔ)上，進(jìn)行國內(nèi)外研究及發(fā)展?fàn)顩r，之后提出本文研究的主要內(nèi)容和研究方法。第二章 相關(guān)理論。重點(diǎn)針對無線網(wǎng)狀網(wǎng)的基礎(chǔ)理論及設(shè)計(jì)變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)所用到的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行闡述，主要包括無線網(wǎng)狀

29、網(wǎng)的概念、結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)等，為后文進(jìn)一步開發(fā)奠定基礎(chǔ)。第三章 變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)的需求分析。針對變電站視頻監(jiān)控的的實(shí)際情況，進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)的需求調(diào)研，在此基礎(chǔ)上提出系統(tǒng)的可行性分析及具體需求，第四章 變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。針對系統(tǒng)所具有的基本需求，對系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)與詳細(xì)設(shè)計(jì)，并分析這些需求的具體模塊實(shí)現(xiàn)的過程和思路，并就一些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行著重分析。第五章 系統(tǒng)測試。在系統(tǒng)開發(fā)完成后，從業(yè)務(wù)需求的角度對該系統(tǒng)多方面的功能與性能進(jìn)行測試，保證系統(tǒng)的可用性。第六章 結(jié)論與展望。對全文進(jìn)行總結(jié)，指出文中的不足，并對下一步研究提出展望。1.4 本章小結(jié) 本章首先提出了課題選題的背景及意義，并對國內(nèi)外

30、變電站自動化及監(jiān)控的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了研究，在此基礎(chǔ)上提出本文的組織結(jié)構(gòu)2 相關(guān)理論2.1 無線網(wǎng)狀網(wǎng)基本理論2.1.1 無線網(wǎng)狀網(wǎng)的概念無線網(wǎng)狀網(wǎng)，即WMN（Wireless Mesh Network的簡稱），也常常被稱為“無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)”、“無線蜂窩網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)”或“多跳網(wǎng)絡(luò)”，這是一種在傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的一種新的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。眾所周知，傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)在組建局域網(wǎng)之后，客戶端要實(shí)現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)的連接，必須首先通過預(yù)先設(shè)定的訪問鏈路在訪問固定的AP設(shè)備，然后才能進(jìn)一步接入互聯(lián)網(wǎng)，這種通過唯一的鏈路訪問唯一的AP的無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被稱為單跳網(wǎng)絡(luò)。那么很顯然，作為多跳網(wǎng)絡(luò)的無線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)，可以將無線網(wǎng)絡(luò)中

31、任何無線設(shè)備或節(jié)點(diǎn)都能夠平等的充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)路由器或AP，同時(shí)任何節(jié)點(diǎn)都可兼顧接收與發(fā)送的任務(wù)，節(jié)點(diǎn)之間的通信是對等的。在上述網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式下，若在一個(gè)足夠龐大的無線局域網(wǎng)絡(luò)中，某一節(jié)點(diǎn)在傳送數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)現(xiàn)其最近的AP設(shè)備數(shù)據(jù)鏈路不暢通，則該節(jié)點(diǎn)會自動選擇并路由到數(shù)據(jù)通信量較小的AP設(shè)備后進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，當(dāng)然如果第二個(gè)選擇AP設(shè)備依然繁忙，則繼續(xù)路由下一個(gè)設(shè)備，直到數(shù)據(jù)安全送出，這便是多跳網(wǎng)絡(luò)的模式。多跳網(wǎng)絡(luò)的模式解決了傳統(tǒng)單跳無線網(wǎng)絡(luò)中可伸縮性差等一系列問題?？偠灾瑹o線網(wǎng)狀網(wǎng)是一種比傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)更先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它充分將傳統(tǒng)無線局域網(wǎng)和Ad hoc網(wǎng)融合在一起，支持多對多的數(shù)據(jù)傳輸模式，能夠?qū)崿F(xiàn)自動組

32、網(wǎng)、自我管理與修復(fù)、多跳控制等自動化的網(wǎng)絡(luò)管理模式，具有大范圍、高容量的特點(diǎn)，體現(xiàn)了一種新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)思想。如果將無線網(wǎng)狀網(wǎng)的思想放大到整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)中，實(shí)際上互聯(lián)網(wǎng)也是基于這種無線網(wǎng)狀網(wǎng)思想的，只不過它不完全是純無線的結(jié)構(gòu)，在互聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)傳輸也是通過多次路由的方式，選擇效率最優(yōu)的路徑進(jìn)行的。2.1.2 無線網(wǎng)狀網(wǎng)的組成與基本結(jié)構(gòu)2.1.2.1.無線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)的組成一般來說，無線網(wǎng)狀網(wǎng)的組成主要包含以下兩個(gè)部分：客戶端與路由器?？蛻舳擞址譃槠胀蛻舳伺c節(jié)點(diǎn)客戶端，客戶端的種類很多，包括個(gè)人PC、便攜式筆記本、掌中PDA、智能手機(jī)、RFID射頻識別器和無線傳感器。在這些客戶端中，有些是充當(dāng)普通客戶端的

33、功能，這類客戶端在整個(gè)無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中只進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送，不具有節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的功能；而另一些客戶端則是節(jié)點(diǎn)客戶端，它們除了進(jìn)行自身數(shù)據(jù)發(fā)送之外，還具有對其它數(shù)據(jù)的接收與轉(zhuǎn)發(fā)功能，也就是具有無線路由的功能。路由器是無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中必不可少的重要組成部分，它一般由專用的硬件配合固定的嵌入式操作系統(tǒng)來充當(dāng)，在特殊的情況下，也可以使用普通的PC機(jī)來充當(dāng)。無線網(wǎng)狀網(wǎng)中的路由器主要實(shí)現(xiàn)的功能是為那些客戶端組建成骨干網(wǎng)絡(luò)，盡管一些客戶端能夠暫時(shí)充當(dāng)無線路由器的角色，但無論從硬件還是軟件方面來講，都無法和專業(yè)的無線路由器相比，這些暫時(shí)性的角色都不具備網(wǎng)橋與網(wǎng)關(guān)的功能。在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，一部分Mesh路由器同時(shí)具有路由和網(wǎng)關(guān)

34、的功能，具有網(wǎng)關(guān)功能的這些無線路由器一般處于網(wǎng)絡(luò)邊緣，有些無線路由器還能夠支持無線組網(wǎng)。2.1.2.2 無線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)同傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)一樣，無線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)也具有以下幾種結(jié)構(gòu)，包括平面結(jié)構(gòu)、分層結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)。具有平面結(jié)構(gòu)的無線網(wǎng)狀網(wǎng)，其節(jié)點(diǎn)中只有能夠?qū)崿F(xiàn)路由的終端用戶設(shè)備，這些終端用戶通過搭建傳統(tǒng)的ad hoc網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)設(shè)備的便捷移動以及整體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的動態(tài)變化，平面結(jié)構(gòu)有助于無線網(wǎng)狀網(wǎng)在無法利用當(dāng)前基礎(chǔ)設(shè)施的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)基本的通信。具有分層結(jié)構(gòu)的無線網(wǎng)狀網(wǎng)，為常用的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)之一，其主要層次包括回傳層與接入層。其中接入層主要是由普通的客戶端組成，這些客戶端只具有自身數(shù)據(jù)傳送的功能，不

35、能路由，因此，這類普通客戶端需要借助路由器與上層的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)連接，也必須通過路由器才可能實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)關(guān)形成數(shù)據(jù)鏈路。分層結(jié)構(gòu)能夠較為方便的兼容大部分的路由設(shè)備，從而在一定程度上提升無線網(wǎng)狀網(wǎng)的安全性和穩(wěn)定性，但這種分層結(jié)構(gòu)具有明顯的特點(diǎn)便是任意兩個(gè)終端之間無法實(shí)現(xiàn)方便的通信。具有混合結(jié)構(gòu)的無線網(wǎng)狀網(wǎng)，為最常用的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)模式下的客戶端都具有了路由與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的功能，這使其能夠和ad-hoc網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行直接通信，處于混合結(jié)構(gòu)中的節(jié)點(diǎn)設(shè)備不但能夠完成與上層網(wǎng)的接入，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)和本層網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)通信?；旌辖Y(jié)構(gòu)是當(dāng)前無線網(wǎng)狀網(wǎng)組網(wǎng)最為常用的方式之一，下圖2-1顯示了這種網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。圖2.1 無線

36、網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)的混合結(jié)構(gòu)2.2 無線網(wǎng)狀網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)前文所述，無線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)主要是在傳統(tǒng)無線接入方式的基礎(chǔ)上增加了無線網(wǎng)狀網(wǎng)路由器，各路由器之間通過無線的方式通信，由此也產(chǎn)生了新的層次路由器層，這也使得無線網(wǎng)狀網(wǎng)具有與傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)不同的關(guān)鍵技術(shù)，這些技術(shù)幾乎都和路由器層有一定的聯(lián)系。2.2.1 無線網(wǎng)狀網(wǎng)路由器傳輸技術(shù)無線網(wǎng)狀網(wǎng)路由器之間的傳輸是通過無線進(jìn)行的，因此其傳輸技術(shù)也常常被叫做網(wǎng)絡(luò)的物理層技術(shù)。所謂傳輸主要包含有三個(gè)方面，分別是無線網(wǎng)狀網(wǎng)路由器和終端之間的無線傳輸模式、無線網(wǎng)狀網(wǎng)路由器之間的傳輸模式以及無線網(wǎng)狀網(wǎng)路由器與無線IP接入點(diǎn)之間的傳輸模式。無線網(wǎng)狀網(wǎng)路由器與終端之間的無線傳輸一般以

37、終端所能支持的標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)完成的，形成以無線網(wǎng)狀網(wǎng)路由器為基站的傳輸模式，二者之間的傳輸可以實(shí)現(xiàn)各類不同接口的接入，這是因?yàn)闊o線網(wǎng)狀網(wǎng)能夠充分支持不同標(biāo)準(zhǔn)的接入系統(tǒng)，使終端與無線網(wǎng)狀網(wǎng)路由器之間的傳輸能夠自適應(yīng)。無線網(wǎng)狀網(wǎng)路由器之間相互進(jìn)行的無線傳輸以及無線網(wǎng)狀網(wǎng)路由器與無線IP接入點(diǎn)之間的傳輸都需要預(yù)先進(jìn)行定義，從根本上講，這兩種傳輸技術(shù)和終端用戶沒有直接的關(guān)系，它們可以選擇采取現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)。但是在這兩種傳輸模式中，無線網(wǎng)狀網(wǎng)路由器都需要避免相互之間的干擾，而且要能夠進(jìn)行多重路由選擇。不論是上述三種傳輸模式中的哪一種，都需要基本的傳輸技術(shù)作為支撐，在無線網(wǎng)狀網(wǎng)中傳輸?shù)幕炯夹g(shù)包括有智能天線

38、技術(shù)、調(diào)制編碼技術(shù)和功率控制技術(shù)。智能天線技術(shù)應(yīng)用在無線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)中，首先必須是定向的，即天線發(fā)出的信號必須集中在固定范圍的方向上而形成波束。實(shí)際上智能天線的這種定向方式在移動的3G中已經(jīng)廣泛應(yīng)用，它是基于多輸入多輸出模式的一種定向技術(shù)，將其用于無線網(wǎng)狀網(wǎng)路由器中的基本原理如下：通過采用相位受控的N個(gè)天線振子進(jìn)行組合，可使其形成N個(gè)方向完全不同的低功率定向發(fā)射，最終實(shí)現(xiàn)在范圍內(nèi)的接收點(diǎn)的信號最強(qiáng)，同時(shí)對于其它相鄰的無線網(wǎng)狀網(wǎng)路由器的影響卻很小，通過多個(gè)路由器，完成對范圍網(wǎng)絡(luò)的全面覆蓋。調(diào)制編碼技術(shù)是在一定的控制方式下實(shí)現(xiàn)無線傳輸編碼的首要選擇，由于無線網(wǎng)狀網(wǎng)路由器的位置相對固定，信號也相對穩(wěn)定，

39、因此在調(diào)制編碼過程中可以采取信道估計(jì)補(bǔ)償技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，最終達(dá)到高效數(shù)據(jù)通信的目的，在可控制的調(diào)制編碼技術(shù)中，常用的有Turbo編解碼技術(shù)、OFDM技術(shù)。 功率控制技術(shù)是針對發(fā)射信號的功率進(jìn)行控制的技術(shù)，該技術(shù)與無線網(wǎng)狀網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)聯(lián)系比較緊密，前文所述的無線網(wǎng)狀網(wǎng)能夠在一定范圍能實(shí)現(xiàn)全面覆蓋，而且是密集型的低功率覆蓋，那么，為了避免無線網(wǎng)狀網(wǎng)路由器之間由于信號問題而產(chǎn)生相互影響，對發(fā)射信號功率的控制就非常重要了，如果發(fā)射信號功率太小，則網(wǎng)絡(luò)無法實(shí)現(xiàn)全覆蓋，但如果過大，全覆蓋的重疊范圍又太多，只有實(shí)現(xiàn)全面覆蓋且重疊范圍不多才是最佳的發(fā)射信號功率控制要求。這種功率控制技術(shù)還需要充分考慮數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量

40、及時(shí)間延遲等問題。2.2.2 媒體訪問控制接入技術(shù)實(shí)際上，媒體訪問控制接入技術(shù)在傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)中就存在，無線網(wǎng)狀網(wǎng)環(huán)境中的媒體訪問控制接入技術(shù)也同樣生效，常用的有頻分多址(FDMA)技術(shù)、時(shí)分多址(TDMA)技術(shù)、碼分多址(CDMA)技術(shù)。在無線網(wǎng)狀網(wǎng)中經(jīng)常將這些技術(shù)進(jìn)行部分綜合使用，從而實(shí)現(xiàn)多信道的媒體訪問控制接入技術(shù)，而且，因?yàn)闊o線網(wǎng)狀網(wǎng)路由器的定向技術(shù)，在媒體訪問控制接入過程中還可實(shí)現(xiàn)空分多址(SDMA)技術(shù)，盡量實(shí)現(xiàn)各信道的獨(dú)立，這是無線網(wǎng)狀網(wǎng)具有的一大優(yōu)勢。一般地，無線網(wǎng)狀網(wǎng)的接入層設(shè)計(jì)和傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)的接入層設(shè)計(jì)是相同的，都與接入點(diǎn)有直接的關(guān)系，不過鑒于無線網(wǎng)狀網(wǎng)的多跳特性，在設(shè)計(jì)接

41、入層的時(shí)候，需要考慮對無線網(wǎng)狀網(wǎng)路由就近優(yōu)先的原則，而且由于無線網(wǎng)狀網(wǎng)能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自行組織，其路由連接數(shù)和終端數(shù)量會不斷發(fā)生變化，這些變化可因環(huán)境改變、位置改變而改變，所以每次接入的過程，都是不確定的，可能需要經(jīng)過多次跳轉(zhuǎn)才能接力，那么，如果在接力的過程中，每次都能選擇最近的無線網(wǎng)狀網(wǎng)路由器，無疑會節(jié)省最終接入的時(shí)間，所以就近原則就顯得十分重要了，這一點(diǎn)與傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)有所區(qū)別。2.2.3 無線IP接入點(diǎn)的路由技術(shù)無線IP接入點(diǎn)的路由技術(shù)與協(xié)議是實(shí)現(xiàn)用戶終端借助無線網(wǎng)狀網(wǎng)路由器接入因特網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，對無線IP接入點(diǎn)的路由協(xié)議進(jìn)行實(shí)現(xiàn)需要遵循以下基本原則，即跳數(shù)盡可能地少，延時(shí)盡可能地短，速度盡

42、可能地快，差錯(cuò)盡可能的小以及路由盡可能地穩(wěn)。這使得無線IP接入點(diǎn)路由協(xié)議的設(shè)計(jì)不能只考慮上述某些有利因素進(jìn)行，如不能僅靠跳數(shù)少進(jìn)行路由的選擇，而必須全面綜合地考慮上述五大指標(biāo)，選擇綜合性能最好的路由進(jìn)行選擇；同時(shí)所設(shè)計(jì)的路由協(xié)議必須能夠提供較好的容錯(cuò)能力與安全支持，當(dāng)通信鏈路出現(xiàn)問題時(shí)，能夠快速尋找新的鏈路代替其完成通信；此外，所設(shè)計(jì)的路由協(xié)議要能夠?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)資源的充分利用，并實(shí)現(xiàn)對路由器和終端的良好支持。無線IP接入點(diǎn)的路由協(xié)議設(shè)計(jì)可借鑒ad hoc網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方式，常用的路由協(xié)議包括動態(tài)源協(xié)議、目的序列距離矢量協(xié)議、臨時(shí)按序算法以及按需距離矢量協(xié)議等。其中動態(tài)源協(xié)議屬于自組織路由協(xié)議，它能夠

43、依靠自身的緩存實(shí)現(xiàn)對路由的自行創(chuàng)建，這種創(chuàng)建是基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⒌?。在一般的無線網(wǎng)狀網(wǎng)中，進(jìn)行路由選擇時(shí)可能包括多種方式，但網(wǎng)絡(luò)中的無線網(wǎng)狀網(wǎng)路由器是相對靜止的，不存在功能消耗，如果此時(shí)不存在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改變，則能夠已經(jīng)存在的ad hoc路由協(xié)議實(shí)行跨層次設(shè)計(jì)，從而產(chǎn)生較為簡單的多層路由協(xié)議。在無線IP接入點(diǎn)的路由協(xié)議設(shè)計(jì)中還需要重點(diǎn)考慮接入的公平性問題，這是為了實(shí)現(xiàn)各終端對網(wǎng)絡(luò)接入的幾率基本是均等的，從這方面來講，實(shí)現(xiàn)接入公平性的最好接入方式是并行接入方式，也就是允許無線網(wǎng)狀網(wǎng)路由器各自按照自己的終端數(shù)量，實(shí)現(xiàn)與因特網(wǎng)的最快連接。與此相對的串行接入方式，會產(chǎn)生在路由器能力相同的基礎(chǔ)上速度無法實(shí)現(xiàn)

44、公平的問題。2.3 無線網(wǎng)狀網(wǎng)的優(yōu)越性與傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)相比，無線網(wǎng)狀網(wǎng)具有以下幾方面的優(yōu)越性：一是無線網(wǎng)狀網(wǎng)極易完成部署。如果只是設(shè)置一定范圍的無線網(wǎng)狀網(wǎng)的話，只需要將幾個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行安裝即可，設(shè)備的安裝僅需要接通電源就行，這使得使用者能夠很輕易地對節(jié)點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行增加，從而擴(kuò)大無線網(wǎng)狀網(wǎng)的覆蓋范圍。這種極易部署的特點(diǎn)正是無線網(wǎng)狀網(wǎng)設(shè)計(jì)的初衷之一：降低設(shè)置的成本與減少安裝的時(shí)間。 二是無線網(wǎng)狀網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)無視距傳輸。在傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)中，使用者必須能夠直接接收到AP的信號才能完成數(shù)據(jù)傳輸，這一點(diǎn)在無線網(wǎng)狀網(wǎng)中得以改善，無論在什么樣的應(yīng)用場景中，能夠直接與發(fā)射點(diǎn)產(chǎn)生視距的終端總是先接收到通信信號，而那些無法

45、與發(fā)射點(diǎn)產(chǎn)生視距的終端則需要通過直接視距用戶進(jìn)行信號的轉(zhuǎn)發(fā)來完成網(wǎng)絡(luò)的接入。在這樣的情況下，只要有任意的直接視距用戶存在，就實(shí)現(xiàn)了對無線網(wǎng)狀網(wǎng)的大范圍傳遞，擴(kuò)大了網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍。 三是無線網(wǎng)狀網(wǎng)具有較強(qiáng)的健壯性。網(wǎng)絡(luò)的健壯性通常是指網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)通信過程中發(fā)生故障后依然能夠?qū)?shù)據(jù)完整傳送的特點(diǎn)。在傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，想要增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的健壯性就必須通過增加一定的路由器數(shù)量來實(shí)現(xiàn)，也就是將各路由器之間互相成為備用路由器，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)能夠用備用路由器代替完成數(shù)據(jù)傳輸。顯然，無線網(wǎng)狀網(wǎng)的多跳特點(diǎn)就具有這樣的健壯性，它在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中不需要依賴單一的某個(gè)節(jié)點(diǎn)，而是在任何數(shù)據(jù)傳輸過程中都存在多條可選擇路徑，數(shù)據(jù)會

46、自動根據(jù)節(jié)點(diǎn)的路由狀況選擇最佳路由進(jìn)行傳輸。四是無線網(wǎng)狀網(wǎng)具有較高的帶寬。我們知道，無線網(wǎng)絡(luò)的重要特點(diǎn)之一就是距離AP越近，其信號越強(qiáng)，帶寬越高，這是因?yàn)榫嚯x太長會產(chǎn)生更多的干擾，而無線網(wǎng)狀網(wǎng)的多跳特點(diǎn)恰恰是能夠保持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸過程中距離始終不會太長的一種方法，而且在無線網(wǎng)狀網(wǎng)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)不但能夠完成數(shù)據(jù)傳輸，還能實(shí)現(xiàn)路由器的功能，這就使得網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)越多，帶寬就會越大。2.4 VC+ 6.0基礎(chǔ)本文所研究的變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)使用VC+ 6.0為主要開發(fā)語言。Visual C+ 6.0簡稱VC+ 6.0是微軟公司研發(fā)的一款基于C+面向?qū)ο笳Z言的WIN32環(huán)境平臺，同時(shí)也是一個(gè)集成化的編程軟件，該軟件

47、能夠自動完成程序開發(fā)框架的建立，并具有強(qiáng)大的類庫管理，以及便捷的代碼設(shè)計(jì)與編寫的界面；同時(shí)在接口方面，VC+ 6.0具有完美的數(shù)據(jù)庫接口支持、WinSock網(wǎng)絡(luò)接口支持以及3D控制接口支持。與其它一些開發(fā)環(huán)境相比，VC+ 6.0開發(fā)環(huán)境不但具有遠(yuǎn)程調(diào)試、單步調(diào)試的功能，而且有良好的自動編譯及高級差錯(cuò)功能，并允許開發(fā)者在程序調(diào)試期間就能完成代碼的重新修改與編譯，這些顯著的特點(diǎn)使得VC+ 6.0在開發(fā)一些大型程序時(shí)能夠節(jié)約編譯時(shí)間，并利用頭文件的優(yōu)點(diǎn)減少程序代碼的編寫。VC+ 6.0在開發(fā)應(yīng)用程序時(shí)常用的模式有兩種，一是WIN API模式，二是MFC模式，實(shí)際上MFC是對WIN API模式的二次封

48、裝，因此在實(shí)際的開發(fā)過程中，一般采取比WIN API更為高效的MFC方式?；贛FC模式下的應(yīng)用程序，其主要特點(diǎn)便是簡潔，這是因?yàn)镸FC框架已經(jīng)基本決定了應(yīng)用程序的框架，而且由MFC為各種接口標(biāo)準(zhǔn)提供了具體的方法，在開發(fā)程序時(shí)只需要根據(jù)已經(jīng)定義的接口將特定的功能實(shí)現(xiàn)代碼寫入到框架中即可。MFC實(shí)際上包含有兩大部分，一是常規(guī)的C+類庫，這也是MFC類庫中的主要部分，構(gòu)成了MFC的基本框架；二是預(yù)定義宏、全局變量與函數(shù)，這是MFC的輔助部分，構(gòu)成了MFC模式開發(fā)時(shí)的重要組成。如果將MFC進(jìn)行功能性劃分，則根據(jù)類的功能不同，可分為基類、結(jié)構(gòu)類、對話框及控件類、顯示或打印類、數(shù)據(jù)類型和集合類、線程和同

49、步類、網(wǎng)絡(luò)和Internet類、OLE類、ActiveX控件類、調(diào)試和異常類。其中，基類包括有根類、CObject類、命令目標(biāo)類及窗口類；結(jié)構(gòu)類包括有文檔模板類、視圖類、菜單和控件欄類等；對話框和控件類包括有通用對話框類、網(wǎng)頁對話框類、普通控件類、通用控件類等；顯示和打印類包括繪圖類、繪圖工具類、MFC打印機(jī)制類；數(shù)據(jù)類型和集合類包括有數(shù)組類、鏈表類、映射類等；線程和同步類包括同步類、線程類；文件和數(shù)據(jù)庫類包括文件類、OLEDB和ODBC數(shù)據(jù)庫類；網(wǎng)絡(luò)和Internet類包括有Sockets類、WinInet類等；OLE類包括有容器程序類、服務(wù)器程序類、OLE自動化類等；ActiveX控件類包

50、括有ActiveX控件的核心類及其它類；調(diào)試和異常類包括調(diào)試支持類和異常類。2.5 MSSQL Server 數(shù)據(jù)庫引擎技術(shù)MSSQL SERVER作為著名的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，是本課題在研究過程中的數(shù)據(jù)庫引擎選擇，之所以選擇MSSQL SERVER數(shù)據(jù)庫作為本次研究的后臺支撐工具，根本原因有兩點(diǎn)：一是公路路網(wǎng)系統(tǒng)本身數(shù)據(jù)庫將非常龐大，各數(shù)據(jù)表之間具有錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系，需要有良好數(shù)據(jù)支撐能力的大型數(shù)據(jù)庫來支持，MSSQL SERVER 就具有這樣的能力；二是一些外部相關(guān)系統(tǒng)使用的是MSSQL SERVER數(shù)據(jù)庫，因此本課題選擇MSSQL SERVER數(shù)據(jù)庫能夠更好地實(shí)現(xiàn)與這些系統(tǒng)在數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)方面的兼容

51、，方便引用。除此之外，MSSQL SERVER數(shù)據(jù)庫本身具有一系列的特點(diǎn)也是本課題選擇的原因。2.5.1 MSSQL Server數(shù)據(jù)庫引擎技術(shù)特點(diǎn)MSSQL Server是Microsoft開發(fā)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫引擎，無論對B/S結(jié)構(gòu)的網(wǎng)站還是C/S結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，它都是非常穩(wěn)定的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)。MSSQL Server 具有以下特點(diǎn)：一是安全性：MSSQL Server作為一種關(guān)系數(shù)據(jù)庫引擎，管理數(shù)據(jù)并將其存儲在關(guān)系型表中，它具有較高的安全性，利用自身的鎖功能可確保數(shù)據(jù)的可靠性。 二是靈活性：MSSQL Server支持分布式數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中可以存在多個(gè)MSSQL Server 服務(wù)，用戶

52、也可以將邏輯上是一個(gè)整體的數(shù)據(jù)庫分別存放在不同的MSSQL Server服務(wù)器上。三是集成性：MSSQL Server作為Microsoft旗下的一款產(chǎn)品，自然與Windows系列操作系統(tǒng)完全集成，并且能與Windows系統(tǒng)集成安全策略，使用同一個(gè)用戶名和口令登錄，使得數(shù)據(jù)運(yùn)行非常穩(wěn)定。四是線程性：MSSQL Server支持多線程工作，它所擁有的線程池允許有1024個(gè)線程同時(shí)工作，可實(shí)現(xiàn)連接速度和訪問速度的大幅度提升。2.5.2 MSSQL Server數(shù)據(jù)庫安全技術(shù)相對來說，MSSQL Server是一種安全級別較高的數(shù)據(jù)庫引擎系統(tǒng)，它的安全級別可以劃分四個(gè)等級，如圖 2-2 所示。服務(wù)器

53、數(shù)據(jù)庫用戶客戶機(jī)數(shù)據(jù)庫對象數(shù)據(jù)庫對象訪問權(quán)數(shù)據(jù)庫訪問權(quán)限驗(yàn)證SQL server操作系統(tǒng)安全 圖2-4 MSSQL Server的安全體系結(jié)構(gòu)首先是操作系統(tǒng)的安全性，SQL Server集成了同屬M(fèi)icroSoft公司的 Windows NT 網(wǎng)絡(luò)安全性的機(jī)制，使得操作系統(tǒng)的安全性地位得到提高；其次是數(shù)據(jù)庫的登錄安全性，SQL Server 的服務(wù)器級安全性是建立在控制服務(wù)器登錄賬號和密碼的基礎(chǔ)上；用戶只有登錄成功，才能獲得 SQL Server 的訪問權(quán)；再次是數(shù)據(jù)庫的使用安全性，用戶通過了 SQL Server 服務(wù)器的安全性檢驗(yàn)后，權(quán)限不同會使得數(shù)據(jù)庫入口不同；最后是數(shù)據(jù)庫對象的使用安全

54、性，在創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫對象時(shí)，SQL Server 可對權(quán)限進(jìn)行管理，用戶必須在自己的權(quán)限范圍內(nèi)進(jìn)行操作。2.6 本章小結(jié) 本章重點(diǎn)對開發(fā)基于無線網(wǎng)狀網(wǎng)的變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)所需要的基礎(chǔ)理論和技術(shù)進(jìn)行闡述，主要包括有無線網(wǎng)狀網(wǎng)的概念、特點(diǎn)、關(guān)鍵技術(shù)以及其比傳統(tǒng)無線網(wǎng)優(yōu)越的地方，同時(shí)對本系統(tǒng)所使用的開發(fā)語言VC+ 6.0以及SQL SERVER 2000數(shù)據(jù)庫引擎進(jìn)行了介紹。3 變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)的需求分析鑒于變電站在整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)中的特殊重要性，以及當(dāng)前在變電站區(qū)域環(huán)境及重要設(shè)備管理過程中面臨的主要威脅，從主動防御的角度來看，變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)很有必要，本章就對基于無線網(wǎng)狀網(wǎng)的變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)

55、行分析與設(shè)計(jì)，旨在建設(shè)一套較為完善的，能夠服務(wù)于變電站區(qū)域及主要設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)。本章主要完成對該監(jiān)控系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)，分析包含可行性分析、需求分析及性能分析；為了給變電站區(qū)域安全及防護(hù)的相關(guān)管理部門提供綜合的監(jiān)控管理信息，打造一個(gè)安全、可靠、穩(wěn)定的變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)，本系統(tǒng)首先要在保證使用者能夠靈活使用的前提下，遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)對變電站現(xiàn)場的管理以及具體業(yè)務(wù)的執(zhí)行部署，保證能夠在任何時(shí)候都能夠做到及時(shí)、準(zhǔn)確的判斷與調(diào)度，確保監(jiān)控工作的萬無一失。要達(dá)到上述目標(biāo)，在本監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，必須充分考慮到系統(tǒng)所要滿足的性能需求和功能需求。3.1性能需求在開發(fā)本系統(tǒng)之前，按照系統(tǒng)的既定目標(biāo)，需要對以下性能指標(biāo)

56、予以明確，主要包括：一是系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間：系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間是指有關(guān)管理人員在使用客戶端訪問本系統(tǒng)之時(shí)，操作者向數(shù)據(jù)庫服務(wù)器提交一個(gè)請求到收到響應(yīng)之間的間隔時(shí)間。這個(gè)時(shí)間很大程度上決定著監(jiān)控系統(tǒng)是否能夠長時(shí)間的經(jīng)受住考驗(yàn)，一般來說，系統(tǒng)請求響應(yīng)時(shí)間超過15秒，大部分使用者會失去耐心，因此，在本系統(tǒng)中，需滿足系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間在15秒之內(nèi)。二是請求成功率：請求成功率是指使用者在操作本系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)能夠正確處理請求的數(shù)量和接收到的所有請求數(shù)量的比值。請求成功率代表著系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)后是否完整的問題，請求不成功的功能或模塊，多數(shù)是由系統(tǒng)開發(fā)過程中的問題造成，這會對監(jiān)控工作造成不必要的麻煩，因此，在本系統(tǒng)中，請求成功率要求達(dá)到

57、100%。三是系統(tǒng)吞吐量：系統(tǒng)吞吐量是指在單位時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)服務(wù)器成功處理的客戶端請求的數(shù)量。這個(gè)指標(biāo)決定著系統(tǒng)反饋的速度及能夠支持的操作用戶。在本系統(tǒng)中，要求系統(tǒng)在每秒鐘內(nèi)能夠處理至少10個(gè)客戶端請求，且相應(yīng)時(shí)間不得大于15秒。四是系統(tǒng)易用性：系統(tǒng)易用性是指用戶為學(xué)會本系統(tǒng)操作和運(yùn)行控制所消耗的努力多少的屬性，易用性指標(biāo)的目的在于增加系統(tǒng)操作的簡易性，讓用戶容易接受系統(tǒng)，也方便日常使用。本系統(tǒng)中，針對易用性的主要實(shí)現(xiàn)目標(biāo)是：系統(tǒng)能力達(dá)標(biāo)，操作步驟簡單。五是系統(tǒng)穩(wěn)定性：穩(wěn)定性是保證變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)正常使用的重要性能需求之一，它主要是指系統(tǒng)在使用過程可能發(fā)生中斷的幾率大小，在本系統(tǒng)中，穩(wěn)定性重點(diǎn)表現(xiàn)在監(jiān)控端視頻畫面的傳回不能中斷、與數(shù)據(jù)庫的連接不能中斷以及對無線網(wǎng)狀網(wǎng)