談便攜式自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

前言：想要寫(xiě)出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了談便攜式自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)范文，希望能給你帶來(lái)靈感和參考，敬請(qǐng)閱讀。

摘要：針對(duì)便攜式自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)測(cè)試系統(tǒng)在完成網(wǎng)絡(luò)通信能力測(cè)試的同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)模擬主/子站功能以及報(bào)文解析等功能，對(duì)電力系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)具有重要意義。故文中應(yīng)用ARM平臺(tái)，開(kāi)發(fā)了一套用于網(wǎng)絡(luò)測(cè)試和模擬主/子站的便攜式自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)測(cè)試系統(tǒng)，并對(duì)涉及的硬件、軟件進(jìn)行了詳細(xì)介紹。測(cè)試結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的測(cè)試系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)響應(yīng)的功能，且人機(jī)界面良好，使用方便。

關(guān)鍵詞：電力物聯(lián)網(wǎng)；智能化；嵌入式；實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)；WinCE；報(bào)文

引言

為響應(yīng)2010年電力物聯(lián)網(wǎng)的國(guó)家戰(zhàn)略—對(duì)新興產(chǎn)業(yè)加以培育和發(fā)展，國(guó)家電網(wǎng)公司經(jīng)過(guò)多年建設(shè)，已基本實(shí)現(xiàn)傳輸媒介光纖化，業(yè)務(wù)承載網(wǎng)絡(luò)化，運(yùn)行監(jiān)視、管理自動(dòng)化和信息化。隨著技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)終端的復(fù)雜程度也在隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、覆蓋范圍、區(qū)域和地理位置的變化而加劇，同時(shí)也造成電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中監(jiān)測(cè)信息混亂、通信協(xié)議不統(tǒng)一[1]、設(shè)備多樣化等問(wèn)題，增大了發(fā)生故障的概率。因此，需要設(shè)計(jì)一種高效便攜的電力系統(tǒng)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)測(cè)試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控和分析。文獻(xiàn)[2]根據(jù)配電網(wǎng)監(jiān)控需求，對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器功能進(jìn)行劃分，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了配電物聯(lián)網(wǎng)的智能配電管理。文獻(xiàn)[3]在提出配電物聯(lián)網(wǎng)智能終端概念的基礎(chǔ)上，對(duì)其應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行分析。文獻(xiàn)[4]在分析智能配電系統(tǒng)概念內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，對(duì)智能配電系統(tǒng)中涉及的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)分析。文獻(xiàn)[5]設(shè)計(jì)了基于S3C2440的電能質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)。文獻(xiàn)[6]在WinCE6.0平臺(tái)進(jìn)行系統(tǒng)移植，可知接入電力系統(tǒng)的電力物聯(lián)網(wǎng)的智能化運(yùn)行需建立在良好的網(wǎng)絡(luò)通信性能基礎(chǔ)上[5]。ARM系列處理器提供了極好的便攜式硬件開(kāi)發(fā)和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)復(fù)雜軟件平臺(tái)。本文在分析IEC104通信規(guī)約的基礎(chǔ)上，基于ARM平臺(tái)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種便攜式自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)測(cè)試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了基于104規(guī)約通信協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸、報(bào)文發(fā)送和解析、信道測(cè)試、主/子站模擬等功能。

1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

圖1給出了便攜式自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)測(cè)試系統(tǒng)硬件組成結(jié)構(gòu)，主要包括嵌入式CPU（ARM9、S3C2416）、網(wǎng)絡(luò)模塊、顯示器、電源開(kāi)關(guān)等外設(shè)。

1.1網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計(jì)

圖2給出了由DM9000和HR9110SA組成的網(wǎng)絡(luò)模塊。其中，DM9000是一款高速以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)芯片，與S3C2416進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；HR9110SA為網(wǎng)絡(luò)隔離芯片，實(shí)現(xiàn)對(duì)處理器的保護(hù)，輸出至RJ45接口。

1.2USB接口設(shè)計(jì)

為滿足設(shè)備接入鼠標(biāo)和鍵盤(pán)，或者外接U盤(pán)等一些其他USB設(shè)備，本文使用AU9254A21擴(kuò)展USB接口。AU9254A21整合了樞紐控制器，最多可擴(kuò)展4個(gè)USB端口，每個(gè)端口支持用串行總線版本1.1規(guī)范，且4個(gè)子端口均具有控制電源開(kāi)關(guān)以及檢測(cè)過(guò)電流的功能。USB接口電路圖如圖3所示。

2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)構(gòu)建

根據(jù)WinCE自身的優(yōu)點(diǎn)，以及系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?，在WinCE下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的更新和系統(tǒng)功能的組建和添加。下面以屏幕控制為例進(jìn)行介紹，圖4為WinCE環(huán)境下屏幕驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)流程圖。通過(guò)修改相應(yīng)的變量（例如：解析度、像素時(shí)鐘和工作同步等），實(shí)現(xiàn)屏幕驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)。WinCE系統(tǒng)桌面如圖5所示。

2.2測(cè)試系統(tǒng)軟件

便攜式自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)測(cè)試系統(tǒng)軟件流程如圖6所示，主要包括：數(shù)據(jù)傳輸子程序，SOE子程序，TEST子程序，主/子站子程序，總召喚子程序，時(shí)鐘同步子程序以及遙信、遙控、遙調(diào)子程序等。測(cè)試系統(tǒng)主要功能包括：IP地址設(shè)定和測(cè)試功能、實(shí)時(shí)通信測(cè)試功能、模擬主站功能、模擬子站功能。

2.3系統(tǒng)測(cè)試

系統(tǒng)測(cè)試以模擬主站功能為例，對(duì)模擬主站的應(yīng)用功能進(jìn)行測(cè)試，包括總召喚、時(shí)鐘同步、電度總召喚、讀取遙信量、讀取遙測(cè)量、遙控、遙調(diào)、讀取功圖數(shù)據(jù)、讀取歷史數(shù)據(jù)等功能的實(shí)現(xiàn)情況。其中，單點(diǎn)遙控測(cè)試結(jié)果如圖7所示，其余結(jié)果見(jiàn)表1所列。

3結(jié)語(yǔ)

本文基于嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)，在WinCE環(huán)境下開(kāi)發(fā)了一套應(yīng)用于電力系統(tǒng)的便攜式自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)測(cè)試系統(tǒng)，在實(shí)現(xiàn)IEC104規(guī)約通信的基礎(chǔ)上，完成了系統(tǒng)模擬主/子站、報(bào)文解析等功能，可為電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)提供良好的平臺(tái)。

參考文獻(xiàn)

[1]楊士昉，楊仕友，費(fèi)章君.基于IEC104規(guī)約的配電房運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)[J].電工技術(shù)，2020（13）：110-112.

[2]吳曉宇.基于IEC104規(guī)約的配網(wǎng)監(jiān)控服務(wù)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].北京：華北電力大學(xué)，2018.

[3]張冀川，陳蕾，張明宇，等.配電物聯(lián)網(wǎng)智能終端的概念及應(yīng)用[J].高電壓技術(shù)，2019，45（6）：1729-1736.

[4]王守相，葛磊蛟，王凱.智能配電系統(tǒng)的內(nèi)涵及其關(guān)鍵技術(shù)[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2016，36（6）：1-6.

[5]江星華，周立中，何鋒.智能電網(wǎng)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)通信性能的便攜式測(cè)試裝置研究[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2019，9（7）：41-42.

[6]黃涌濤.基于S3C2440的電能質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D].馬鞍山：安徽工業(yè)大學(xué)，2016.

[7]張騰.基于WinCE6.0的導(dǎo)航硬件平臺(tái)BSP開(kāi)發(fā)與系統(tǒng)移植[D].石家莊：河北科技大學(xué)，2014.

[8]滕德虎.基于單片機(jī)的家居智能配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2021，11（2）：78-80.

[9]劉捷.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的配電自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2016，6（7）：83-85.

[10]葛世偉，高平，潘傳佑.基于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)LoRa通信技術(shù)的研究[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2020，10（6）：33-35.

作者：江星華 周立中 何鋒 單位：國(guó)網(wǎng)浙江省安吉縣供電公司