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变电站自动化系统中嵌入式Web服务器的设计与实现.docx
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2023-07-12
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变电站自动化系统中嵌入式Web服务器的设计与实现.docx
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变电站自动化系统中嵌入式 Web 服务
器的设计与实现
摘要:针对传统 Web 技术路线方案用于
构造变电站自动化系统中 Web 服务器存在的
困难,提出应用嵌入式技术开发变电站自动
化系统中嵌入式 Web 服务器的基本思想。本
文结合变电站监控系统产品开发实例,介绍
了嵌入式 Web 服务器的功能,给出了系统基
于三层 B/S 结构的瘦 Web 服务器体系结构,
详细阐述了嵌入式 Web 服务器实现的一些关
键技术,包括:采用自定义数据点标记使得
网页设计与服务器程序分离,系统具有灵活
性和可扩展性;提出数据点基于“点”和基
于“面”的双重复用技术,满足嵌入式 Web
服务器有限资源约束;集成嵌入式
JavaApplet 和 JavaScript 实现中间代理机
制,解决了变电站自动化系统中大量数据点
实时动态刷新的问题;采用 PPP 链路提供远
程访问接入服务和发送电子邮件等。变电站
自动化系统这种基于嵌入式 Web 服务器的远
程监控维护方式将有效降低系统监控运行
维护成本、提高监控运行维护效率,因而具
有很大的应用前景和推广价值。
关键词:嵌入式 Web 服务器;变电站自动化
系统;自定义标记;数据点复用;嵌入式 Java;
PPP
中图分类号:TM77;TP393
0 引言
Internet 网络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、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,目前这方
面的研究报导甚为少见。
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
一般性设计方法和一些关键实现技术。
1 系统功能需求分析
主要包括以下七个方面。
实时数据与历史数据动态发布功能
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。
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。
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
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