环境在线监测系统多规约信息转换通信子站的研究

论文摘要

随着环境监测系统的不断发展壮大,对环境监测系统运行实时性和可靠性也提出更高的要求,为此环境监测系统子站端安装了大量的监测设备。为了获取更多的环境监测系统运行实时数据信息,有人提出以多规约信息转换通信子站和PI实时数据库为技术手段,建设一个环境监测网络实时数据仓库。目前子站端的一些监测设备所采集到的信息只能在本地利用,没有上传到系统中心,数据得不到充分利用。为此我们提出了建立一个独立于现有数据通道的“数据接入PI系统”,该系统的主要功能是将子站端的环境监测设备采集到的准时实时和非实时运行数据安全、可靠、实时的写入PI数据库中。本文所讨论的通信子站正是源于“多规约信息转换通信子站和数据接入PI系统”。子站主要功能就是数据采集和规约转换,文章介绍了通信子站在该系统中的地位及其特点。通信子站电气上采用了多CPU协同工作的设计原则,文章详细的介绍了子站硬件的总体架构和各个功能模块的实现。通信子站软件上采用了VxWorks操作系统,文章详细介绍了通信子站的软件总体结构、数据采集程序的架构、子站的内部通信三部分,简要描述硬件驱动、BSP开发、键盘显示等部分;此外文章还简单介绍了如何将采集到的数据通过IEC61850/104协议或者是OPC协议导入PI实时数据库。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1 课题来源
• 2 课题意义
• 3 本文内容安排
• 第二章 多规约信息转换通信子站和数据接入PI系统
• 2.1 概述
• 2.1.1 系统结构
• 2.1.2 PI的概念
• 2.1.3 PI的核心
• 2.1.4 PI的优势
• 2.2 多规约信息转换通信子站
• 2.2.1 通信子站的特点
• 2.2.2 通信子站的功能
• 2.2.3 通信子站的设计
• 2.3 数据接入PI方案
• 2.3.1 PI-API方案
• 2.3.2 串口服务器方案
• 2.3.3 窃取模式
• 2.3.4 OPC方案
• 2.4 小结
• 第三章 VXWORKS操作系统及其开发环境
• 3.1 VXWORKS操作系统概述
• 3.2 VXWORKS操作系统基本构成
• 3.2.1 板级支持包（BSP）
• 3.2.2 微内核（Wind）
• 3.2.2.1 任务管理
• 3.2.2.2 任务通信
• 3.2.3 网络系统
• 3.2.4 文件系统与I/O系统
• 3.3 VXWORKS的启动
• 3.3.1 基本概念
• 3.3.2 启动顺序
• 3.4 VXWORKS开发工具TORANDOⅡ
• 3.4.1 TORNADO与OPC
• 3.5 小结
• 第四章 多规约信息转换通信子站的硬件
• 4.1 管理板
• 4.1.1 概述
• 4.1.2 CPU模块
• 4.1.2.1 PC/104总线
• 4.1.2.2 基于X86处理器的PC104模块
• 4.1.3 电源和时钟
• 4.1.4 串行口扩展
• 4.1.5 复位与USB保护
• 4.1.6 以太网
• 4.1.7 液晶与存储器
• 4.2 采集板
• 4.2.1 概述
• 4.2.2 CPU模块
• 4.2.2.1 电源
• 4.2.2.2 时钟
• 4.2.2.3 存储器
• 4.2.3 电源与复位
• 4.2.4 GPS对时
• 4.2.5 串行口
• 4.2.6 以太网
• 4.3 人机交互模块
• 4.4 电源与总线模块
• 4.5 小结
• 第五章 多规约信息转换通信子站的软件
• 5.1 软件整体规划
• 5.2 BSP与驱动程序
• 5.3 采集程序
• 5.3.1 采集程序的内部架构
• 5.3.1.1 通信层
• 5.3.1.2 处理层
• 5.3.1.3 转换层
• 5.3.1.4 接口层
• 5.3.2 智能设备采集程序运行平台
• 5.3.2.1 规约列表
• 5.3.2.2 设备列表
• 5.3.2.3 接口函数
• 5.4 内部通信
• 5.4.1 内部规约
• 5.4.1.1 通信模型
• 5.4.1.2 信息结构
• 5.4.1.3 信息编码规则
• C10）'>5.4.2 软总线（BUS_C10）
• 5.4.2.1 总线通信模型
• 5.4.2.2 物理层（Physical Layer）
• 5.4.2.3 链路层（Data Link Layer）
• 5.4.2.4 控制层（Control Layer）
• 5.4 上行通信
• 5.4.1 OPC的工作原理
• 5.4.2 OPC的基本应用
• 5.5 人机界面
• 5.6 小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 附录A PC104模块接口
• 附录B PC104总线规范
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文