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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.doc
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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;采用 PPP 链路提供远程访问接入服务和发送邮件等。
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 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
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/27954796/bg2.jpg)
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
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/27954796/bg3.jpg)
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。
1.7PPP 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
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