变电站自动化系统中嵌入式Web服务器设计方案与实现.docVIP

0??引言 ????Internet 技术应用于变电站自动化领域将导致该领域传统运行维护模式的一场变革：将Web服务器“植入”变电站自动化系统后接入Internet，在世界上任何一个地方即可通过网络浏览器从Internet获取该Web服务器发布的系统实时信息，进而实现远程实时控制、调节与维护；并且，这种基于HTML标准化的Web用户界面降低了为不同操作平台而定制人机界面的开发费用、通信费用、人员培训费用和系统升级维护费用。显然，变电站自动化系统这种基于Web的远程监控维护方式将克服传统本地监控维护方式[1]存在的低效率、高成本的缺陷。????但是，传统的Web技术路线方案[2,3]不能直接用于构造变电站自动化系统中的Web服务器。传统Web服务器以具有高运算处理能力和海量存储容量的工作站或PC 机为硬件工作平台，以非实时操作系统为软件工作平台，其上运行的是大型复杂的服务器程序，典型的如基于Windows NT的IIS（Internet Information Server）、基于Unix 的Apache Web Server 等，服务器的这种高档配置方案对于大量使用8位、16位或32位单片机的变电站自动化系统而言是不现实的要求。????基于嵌入式技术[4,5]的嵌入式Web服务器的出现为解决以上问题开辟了一条崭新途径。嵌入式Web服务器以8位、16位或32位单片机为硬件工作平台，以嵌入式实时多任务操作系统（RTOS）为软件工作平台，其上运行小型精简的服务器程序。已有嵌入式Web服务器的成功开发案例主要集中于通信领域中的路由器、交换机、网络视频监控等产品，这类产品的共同特征是监控数据点较少,而变电站自动化领域中的嵌入式Web服务器需要处理的是大批量的采集监控点，这方面的报导甚为少见。????本文以开发烟台东方电子高压变电站综合自动化监控系统DF3600中嵌入式Web服务器的项目实践为例，阐述应用嵌入式技术开发变电站自动化系统中嵌入式Web服务器的一般性设计和一些关键实现技术。 1??系统功能需求 ????主要包括以下七个方面。1.1??实时数据与数据动态发布功能????实时数据包括遥测、遥信、电度、时钟信息等，历史数据包括事项信息、保护动作信息等。嵌入式Web服务器将实时数据和历史数据以网页形式发布到Internet网上，且动态实时刷新，远方客户通过接入Internet浏览该服务器发布的高压监控系统实时信息。1.2??参数设置功能????参数包括运行参数和设备状态参数，如遥测、遥信、电度的初始值、整定系数、满度值等。Web服务器接收到远方客户提交的参数设置请求后执行参数写入操作。1.3??远程实时控制功能????控制功能包括遥控、遥调、同期操作和定值切换。Web服务器接收到远方客户提交的控制操作请求后，下发控制命令驱动监控系统中相应的执行机构。1.4??文件下载与上传功能????下载和上传的文件是指系统、模块和端口的配置信息参数文件。下载功能是将参数文件从Web服务器方下载到客户方，上传功能是将参数文件从客户方上传至Web服务器方。1.5??电子邮件告警（SMTP）功能????电子邮件告警功能用于当变电站设备运行出现异常时，Web服务器通过Internet自动发送电子邮件，及时通知管理人员进行设备维护。此外，在系统正常运行期间，还可以根据用户设置，定期向指定的E-mail信箱发送变电站自动化系统运行日志。1.6??访问级别设置与权限认证功能????访问级别设置不仅提供传统的“基于页面”方式，而且提供灵活的“基于对象”方式，单个设备、数据采集点均可成为“对象”，这样同一页面不同重要等级的数据点可被设置为不同的访问级别，只有权限不低于设备要求访问级别的客户经Web服务器认证后方可进行其权限范围内的监控操作。1.7??PPP拨号上网功能????Web服务器通过PPP（Point to Point Protocol）拨号方式接入Internet 提供远程访问服务。 2??系统设计 2.1??系统体系结构 图1??系统体系结构 ????嵌入式Web服务器的PC网关体系结构[6]作为现有变电站自动化系统网络化的手段或许可以接受，但从严格意义而言，这不是真正意义上的嵌入式Web服务器，且因此而添加购置的PC机网关提高了系统的整体造价成本。由嵌入式系统自身实现Web服务器功能是真正意义上的嵌入式Web服务器，但若使系统中每一台嵌入式设备都具备Web服务器功能，一则Internet通信协议簇要求CPU的运算速度和存储器的存储容量较高，导致系统造价成本大幅度提高，再则每台嵌入式设备成为Web服务器接入Internnet 也无必要。因此较为合理的体系结构方案是：系统中一台配置较高的嵌入式设备完成嵌入式Web服务器