嵌入式WEB发布平台在变电站自动化系统中的应用研究与实现
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摘要
变电站及其各种智能、自动化设备分布在地理分散的电力系统各个角落,随着变电站无人值班化的发展,这些的设备的维护成本居高不下。该论文主要就使用新颖的网络通信技术来改善当前设备维护现状展开探讨和研究。
首先,文章分析了变电站自动化系统的发展现状,对当前存在的问题进行了总结,在此基础上提出将Web信息发布平台嵌入变电站自动化系统,灵活方便地向系统维护人员提供设备运行信息,使之成为SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统的有力补充。
其次,文章在充分探讨嵌入式Web服务器的关键技术和变电站通信特点之后,为了适应数据频繁更新的特点,提高嵌入式Web服务器的响应效率,简化服务器端回发的数据,增强Web应用功能,设计并实现了一种高效的嵌入式变电站Web发布平台。
该平台在与客户端首次连接时,向客户端发送JavaScript脚本,在客户端建立AJAX(Asynchronous JavaScript and XML)引擎;该引擎通过回调函数获得服务器端回发的异步消息,同时调用浏览器DOM(DocumentObject Model)的API(Application Programming Interface)来实现网页的局部快速刷新;而且此平台采用了基于XML(Extensible Markup Language)文档格式的数据发布方式,除了以异步方式和局部刷新方法向用户提供变电站信息,完成对变电站的远程监视以外,还可以向电力数据网上各类信息系统提供统一的XML文档,实现变电站数据的共享。
经过将开源嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ以及轻量型TCP/IP协议栈LwIP裁剪并移植,该嵌入式Web信息发布平台已经成功地实现在基于ARM7系列的三星S3C44B0X芯片和RTL8019以太网控制器的嵌入式硬件系统之上。经过Web性能测试,该平台在用户响应时间方面的指标优于传统技术,并在功能测试中达到了预期的设计要求。
最后,文章对整个课题作了总结,并对研究内容进行了展望。
As the development of unattended substation technology, the high maintenance cost of substations, intelligent devices and automation equipments, which are dispersed geographically, is significant. In this paper, the improvement of devices maintenance condition based on novel web communication technology is discussed and researched.
Firstly, the development situation of substation automation system is analyzed and the current problems are summarized, based on which, the embedded Web information publishing platform in substation is proposed, as an effective supplement to SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) system, with a flexible and convenient information transmission of devices operation to maintenance personnel.
Then, after the key technology of embedded Web server and substation communication characteristics is sufficiently studied, a highly-efficient embedded Web publishing platform in substation is designed. This platform can improve the practical functions and response speed of Web server, and simplify the data sent back from server-side for a better adaptability to frequent data updates.
In the system, JavaScript is sent to client at the first connection to set up AJAX (Asynchronous JavaScript and XML) engine, which obtains the asynchronous message from server-side through callback function and finishes local fast refresh of web page by calling API (Application Programming Interface) of DOM (Document Object Model). With data publishing based on XML document format, remote monitoring of substation is realized through providing information to browser by local refreshing in asynchronous mode. In addition, unified XML documents are submitted to various information systems in electric power data network, for the realization of substation data share.
By means of clipping and transplant ofμC/OS- II, an open source embedded real time operation system, and LwIP, a light TCP/IP protocols stack, the embedded Web information publishing platform is successfully realized based on ARM7 series SUMSUNG S3C44B0X chip and RTL8019 ethernet controller. Web performance test proves its faster user response time than traditional technology, and web function test proves it meet the designing demand as expected.
首先,文章分析了变电站自动化系统的发展现状,对当前存在的问题进行了总结,在此基础上提出将Web信息发布平台嵌入变电站自动化系统,灵活方便地向系统维护人员提供设备运行信息,使之成为SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统的有力补充。
其次,文章在充分探讨嵌入式Web服务器的关键技术和变电站通信特点之后,为了适应数据频繁更新的特点,提高嵌入式Web服务器的响应效率,简化服务器端回发的数据,增强Web应用功能,设计并实现了一种高效的嵌入式变电站Web发布平台。
该平台在与客户端首次连接时,向客户端发送JavaScript脚本,在客户端建立AJAX(Asynchronous JavaScript and XML)引擎;该引擎通过回调函数获得服务器端回发的异步消息,同时调用浏览器DOM(DocumentObject Model)的API(Application Programming Interface)来实现网页的局部快速刷新;而且此平台采用了基于XML(Extensible Markup Language)文档格式的数据发布方式,除了以异步方式和局部刷新方法向用户提供变电站信息,完成对变电站的远程监视以外,还可以向电力数据网上各类信息系统提供统一的XML文档,实现变电站数据的共享。
经过将开源嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ以及轻量型TCP/IP协议栈LwIP裁剪并移植,该嵌入式Web信息发布平台已经成功地实现在基于ARM7系列的三星S3C44B0X芯片和RTL8019以太网控制器的嵌入式硬件系统之上。经过Web性能测试,该平台在用户响应时间方面的指标优于传统技术,并在功能测试中达到了预期的设计要求。
最后,文章对整个课题作了总结,并对研究内容进行了展望。
As the development of unattended substation technology, the high maintenance cost of substations, intelligent devices and automation equipments, which are dispersed geographically, is significant. In this paper, the improvement of devices maintenance condition based on novel web communication technology is discussed and researched.
Firstly, the development situation of substation automation system is analyzed and the current problems are summarized, based on which, the embedded Web information publishing platform in substation is proposed, as an effective supplement to SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) system, with a flexible and convenient information transmission of devices operation to maintenance personnel.
Then, after the key technology of embedded Web server and substation communication characteristics is sufficiently studied, a highly-efficient embedded Web publishing platform in substation is designed. This platform can improve the practical functions and response speed of Web server, and simplify the data sent back from server-side for a better adaptability to frequent data updates.
In the system, JavaScript is sent to client at the first connection to set up AJAX (Asynchronous JavaScript and XML) engine, which obtains the asynchronous message from server-side through callback function and finishes local fast refresh of web page by calling API (Application Programming Interface) of DOM (Document Object Model). With data publishing based on XML document format, remote monitoring of substation is realized through providing information to browser by local refreshing in asynchronous mode. In addition, unified XML documents are submitted to various information systems in electric power data network, for the realization of substation data share.
By means of clipping and transplant ofμC/OS- II, an open source embedded real time operation system, and LwIP, a light TCP/IP protocols stack, the embedded Web information publishing platform is successfully realized based on ARM7 series SUMSUNG S3C44B0X chip and RTL8019 ethernet controller. Web performance test proves its faster user response time than traditional technology, and web function test proves it meet the designing demand as expected.
引文
[1]黄益庄著.变电站综合自动化技术[M].北京:中国电力出版社.2000
[2]罗海云,陈钢杰,张涛等.变电站自动化系统中热点问题的讨论[J].电力自动化设备.2001,21(2):35-38
[3]汪觉恒.国内外变电站综合自动化技术的现状与发展[J].湖南电力.1999,19(1):51-55
[4]杨奇逊.变电站综合自动化技术发展趋势[J].中国电机工程学报.1996,19(3):145-146
[5]柳永智,刘晓川.电力系统远动[M].北京:中国电力出版社.2002
[6]辛耀中.新世纪电网调度自动化技术发展趋势[J].电网技术.2001,25(12):1-10
[7]王继成.Web应用开发原理与技术[M].北京:机械工业出版社.2003
[8]C.Ferris,J.Farrell.What Are Web Services?[J].Communications of the ACM.2003,46(6):15-19
[9]岳昆,王晓玲,周傲英.Web服务核心支撑技术:研究综述[J].软件学报.2004,15(3):22-26
[10]柴晓路,梁宇奇.Web services技术、构架和应用[M].北京:电子工业出版社.2003
[11]汪源生.基于Web的继电保护信息管理系统的开发与应用[J].电力系统自动化.2001,25(5)
[12]朱磊.基于Web的电力通信网监控系统的设计与实现[J].电力系统自动化,2001,25(2):56-59
[13]李农.因特网技术在电力系统中的应用[J].测控技术.2000,19(4):15-16
[14]曾庆禹.变电站自动化技术的未来发展(一)[J].电力系统自动化.2000,24(18):1-4
[15]曾庆禹.变电站自动化技术的未来发展(二)[J].电力系统自动化.2000,24(19):1-5
[16]唐涛.国内外变电站无人值班与变电站综合自动化技术发展综述[J].电力系统自动化.1995,19(10):10-17
[17]赵祖康,徐石明.变电站自动化技术综述[J].电力自动化设备.2000,20(1):48-52
[18]Robert F.Embedded Internet systems come home[J].IEEE Internet Computing.2001,40(14):52-53
[19]Jacek W.Embedded Internet technology in process control devices[J].IEEE Internet Computing.1998,14(2):24-29
[20]刘沪平,郑建勇.基于嵌入式以太网技术的变电站自动化装置的设计[C].第21届电力系统自动化高校年会,2005,11:58-62
[21]朱大新.数字化变电站综合自动化系统的发展[J].电工技术杂志.2001,4:20-22
[22]陈伟.基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现[D].西安,西安科技大学.2006
[23]张海平,熊静琪.一种嵌入式Web服务器的远程测控系统[J].中国测试技术.2005,31(6):115-117
[24]徐君燕,卜建荣.一种嵌入式Web Sever的实现方案[J].微计算机信息.2007,23(1):196-198
[25]刘博.嵌入式Web服务器的设计与实现[D].西安,西安电子科技大学.2006
[26]杨亦荣,朱善安,胡其鹏.基于嵌入式Web的实时以太网分布式控制系统[J].工业控制计算机.2003,16(4):22-23
[27]Bentham,Jeremy.TCP/IP Lean.Web Servers for Embedded Systems[M].Oxford,UK:CMP Books,2002
[28]张金程.基于ARM7的嵌入式系统设计与Web服务器的实现[D].天津,天津大学.2005
[29]金敏,周翔,徐田军等.变电站自动化系统中嵌入式Web服务器的设计与实现[J].电力系统自动化.2002,26(18):60-65
[30]崔自峰,贾智平.基于EWS的分布式监控系统的研究与开发[J].计算机工程.2004,30(2):178-180
[31]王传启,金敏.工控系统中嵌入式Web服务器的设计与实现[J].计算机工程与应用.2002,38(10):227-230
[32]Agranat,I.D.Engineering Web technologies for embedded applications [J].Internet Computing,IEEE.1998,2(3):40-45
[33]Lioupis,D,Stefanidakis,M.Engineering Web technologies for embedded applications[J].Parallel,Distributed and Network-Based Processing,2005.PDP 2005.13th Euromicro Conference on 9-11 Feb.2005 Page(s):20-25
[34]Riihijarvi,J.Providing network connectivity for small appliances:a functionally minimized embedded Web server[J].Communications Magazine,IEEE.2001,39(10):74-79
[35]朱文凯,何岭松.基于Internet的嵌入式Web传感器[J].仪表技术与传感器.2002,28(8):1-4
[36]韩小涛,尹项根,张哲等.嵌入式Web服务器技术及其在电力系统中的应用综述[J].电网技术.2003,27(5):58-62
[37]朱乃鹏,李铭新,刘艳.基于Web视频服务器的电力调度图象监控系统[J].工矿自动化.2003,(2):37-38
[38]袁毅.基于嵌入式Web服务器的网络视频监控[J].电网技术.2000,24(5):71-73.
[39]吴在军,胡敏强,杜炎森.嵌入式以太网在变电站通信系统中的应用[J].电网技术.2003,27(1):71-75
[40]彭洲红,马国强,吴金勇,徐健健.嵌入式电网监控系统的设计[J].电气应用.2005,24(7):53-56
[41]马明杰.REF542 PLUS在变电所中的应用[J].电气时代.2004,20(6):100-101
[42]东方电子公司.DF3300变电站自动化系统[EB/OL].http://www.dongfang-china.com/shownews.asp?id=277,2004-4-28/2007-7-14.
[43]张克非.嵌入式实时操作系统分析[J].计算机工程与设计.2005,26(8):11-15
[44]李明,康静秋.嵌入式TCP/IP协议栈的研究与开发[J].计算机工程与应用.2002,38(16):118-121
[45]宁杰城,王春,周新志.ARM7内核上的uC/OS-Ⅱ嵌入式系统移植[J].中国测试技术.2005,31(2):
[46]李琼.嵌入式TCP/IP协议在ARM上的实现及其应用[J].微计算机应用.2005,26(6):23-26
[47]Adam D.Design and Implementation of the LwIP TCP/IP Stack[Z].Swedish Institute of Computer Science,2001
[48]W3C Consortium[DB/OL].http://www.w3.org/XML
[49]曹阳,姚建国,张慎明.XML技术在电网自动化系统中的应用探讨[J].电力系统自动化.2002,26(21):73-76
[50]何志苠,涂光瑜,罗毅.基于XML的电力系统异构数据交互研究[J].继电器.2004,32(6):13-16
[51]吕茂林,党德玉,丁苍峰.认证机制在嵌入式Web服务器中的应用[J].东北电力大学学报.2006,26(6):26-29
[52]马亚娜,钱焕延,孙亚民.Cookie在web认证中的应用研究[J].小型微型计算机系统.2004,25(2):207-210
[53]施伟伟,张蓓.征服Ajax-Web2.0快速入门与项目实践(.NET)[M].北京:人民邮电出版社,2006
[54]游丽贞,郭宇春等.Ajax引擎的原理和应用[J].微计算机信息.2006,22(6):205-207
[55]李勇军,冀汶莉,马光思.用DOM解析XML文档[J].计算机应用.2001,21(8):103-105
[56]高强,童晓阳,刘志刚等.基于AJAX的变电站嵌入式Web发布系统的设计与实现[J].电力系统自动化.2008.32(9):57-60
[57]敖丽敏,李林辉.基于AJAX的电力图形系统的实现[J].电力系统自动化,2007,31(9):47-50.
[2]罗海云,陈钢杰,张涛等.变电站自动化系统中热点问题的讨论[J].电力自动化设备.2001,21(2):35-38
[3]汪觉恒.国内外变电站综合自动化技术的现状与发展[J].湖南电力.1999,19(1):51-55
[4]杨奇逊.变电站综合自动化技术发展趋势[J].中国电机工程学报.1996,19(3):145-146
[5]柳永智,刘晓川.电力系统远动[M].北京:中国电力出版社.2002
[6]辛耀中.新世纪电网调度自动化技术发展趋势[J].电网技术.2001,25(12):1-10
[7]王继成.Web应用开发原理与技术[M].北京:机械工业出版社.2003
[8]C.Ferris,J.Farrell.What Are Web Services?[J].Communications of the ACM.2003,46(6):15-19
[9]岳昆,王晓玲,周傲英.Web服务核心支撑技术:研究综述[J].软件学报.2004,15(3):22-26
[10]柴晓路,梁宇奇.Web services技术、构架和应用[M].北京:电子工业出版社.2003
[11]汪源生.基于Web的继电保护信息管理系统的开发与应用[J].电力系统自动化.2001,25(5)
[12]朱磊.基于Web的电力通信网监控系统的设计与实现[J].电力系统自动化,2001,25(2):56-59
[13]李农.因特网技术在电力系统中的应用[J].测控技术.2000,19(4):15-16
[14]曾庆禹.变电站自动化技术的未来发展(一)[J].电力系统自动化.2000,24(18):1-4
[15]曾庆禹.变电站自动化技术的未来发展(二)[J].电力系统自动化.2000,24(19):1-5
[16]唐涛.国内外变电站无人值班与变电站综合自动化技术发展综述[J].电力系统自动化.1995,19(10):10-17
[17]赵祖康,徐石明.变电站自动化技术综述[J].电力自动化设备.2000,20(1):48-52
[18]Robert F.Embedded Internet systems come home[J].IEEE Internet Computing.2001,40(14):52-53
[19]Jacek W.Embedded Internet technology in process control devices[J].IEEE Internet Computing.1998,14(2):24-29
[20]刘沪平,郑建勇.基于嵌入式以太网技术的变电站自动化装置的设计[C].第21届电力系统自动化高校年会,2005,11:58-62
[21]朱大新.数字化变电站综合自动化系统的发展[J].电工技术杂志.2001,4:20-22
[22]陈伟.基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现[D].西安,西安科技大学.2006
[23]张海平,熊静琪.一种嵌入式Web服务器的远程测控系统[J].中国测试技术.2005,31(6):115-117
[24]徐君燕,卜建荣.一种嵌入式Web Sever的实现方案[J].微计算机信息.2007,23(1):196-198
[25]刘博.嵌入式Web服务器的设计与实现[D].西安,西安电子科技大学.2006
[26]杨亦荣,朱善安,胡其鹏.基于嵌入式Web的实时以太网分布式控制系统[J].工业控制计算机.2003,16(4):22-23
[27]Bentham,Jeremy.TCP/IP Lean.Web Servers for Embedded Systems[M].Oxford,UK:CMP Books,2002
[28]张金程.基于ARM7的嵌入式系统设计与Web服务器的实现[D].天津,天津大学.2005
[29]金敏,周翔,徐田军等.变电站自动化系统中嵌入式Web服务器的设计与实现[J].电力系统自动化.2002,26(18):60-65
[30]崔自峰,贾智平.基于EWS的分布式监控系统的研究与开发[J].计算机工程.2004,30(2):178-180
[31]王传启,金敏.工控系统中嵌入式Web服务器的设计与实现[J].计算机工程与应用.2002,38(10):227-230
[32]Agranat,I.D.Engineering Web technologies for embedded applications [J].Internet Computing,IEEE.1998,2(3):40-45
[33]Lioupis,D,Stefanidakis,M.Engineering Web technologies for embedded applications[J].Parallel,Distributed and Network-Based Processing,2005.PDP 2005.13th Euromicro Conference on 9-11 Feb.2005 Page(s):20-25
[34]Riihijarvi,J.Providing network connectivity for small appliances:a functionally minimized embedded Web server[J].Communications Magazine,IEEE.2001,39(10):74-79
[35]朱文凯,何岭松.基于Internet的嵌入式Web传感器[J].仪表技术与传感器.2002,28(8):1-4
[36]韩小涛,尹项根,张哲等.嵌入式Web服务器技术及其在电力系统中的应用综述[J].电网技术.2003,27(5):58-62
[37]朱乃鹏,李铭新,刘艳.基于Web视频服务器的电力调度图象监控系统[J].工矿自动化.2003,(2):37-38
[38]袁毅.基于嵌入式Web服务器的网络视频监控[J].电网技术.2000,24(5):71-73.
[39]吴在军,胡敏强,杜炎森.嵌入式以太网在变电站通信系统中的应用[J].电网技术.2003,27(1):71-75
[40]彭洲红,马国强,吴金勇,徐健健.嵌入式电网监控系统的设计[J].电气应用.2005,24(7):53-56
[41]马明杰.REF542 PLUS在变电所中的应用[J].电气时代.2004,20(6):100-101
[42]东方电子公司.DF3300变电站自动化系统[EB/OL].http://www.dongfang-china.com/shownews.asp?id=277,2004-4-28/2007-7-14.
[43]张克非.嵌入式实时操作系统分析[J].计算机工程与设计.2005,26(8):11-15
[44]李明,康静秋.嵌入式TCP/IP协议栈的研究与开发[J].计算机工程与应用.2002,38(16):118-121
[45]宁杰城,王春,周新志.ARM7内核上的uC/OS-Ⅱ嵌入式系统移植[J].中国测试技术.2005,31(2):
[46]李琼.嵌入式TCP/IP协议在ARM上的实现及其应用[J].微计算机应用.2005,26(6):23-26
[47]Adam D.Design and Implementation of the LwIP TCP/IP Stack[Z].Swedish Institute of Computer Science,2001
[48]W3C Consortium[DB/OL].http://www.w3.org/XML
[49]曹阳,姚建国,张慎明.XML技术在电网自动化系统中的应用探讨[J].电力系统自动化.2002,26(21):73-76
[50]何志苠,涂光瑜,罗毅.基于XML的电力系统异构数据交互研究[J].继电器.2004,32(6):13-16
[51]吕茂林,党德玉,丁苍峰.认证机制在嵌入式Web服务器中的应用[J].东北电力大学学报.2006,26(6):26-29
[52]马亚娜,钱焕延,孙亚民.Cookie在web认证中的应用研究[J].小型微型计算机系统.2004,25(2):207-210
[53]施伟伟,张蓓.征服Ajax-Web2.0快速入门与项目实践(.NET)[M].北京:人民邮电出版社,2006
[54]游丽贞,郭宇春等.Ajax引擎的原理和应用[J].微计算机信息.2006,22(6):205-207
[55]李勇军,冀汶莉,马光思.用DOM解析XML文档[J].计算机应用.2001,21(8):103-105
[56]高强,童晓阳,刘志刚等.基于AJAX的变电站嵌入式Web发布系统的设计与实现[J].电力系统自动化.2008.32(9):57-60
[57]敖丽敏,李林辉.基于AJAX的电力图形系统的实现[J].电力系统自动化,2007,31(9):47-50.
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