图像采集系统设计方案（精选6篇）
篇1：图像采集系统设计方案
分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案
分布式光伏发电的 实时监控与信息采集系统
设计方案
北京格林将能源科技有限公司
2014年9月
分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案
目
录
1.总则..................................................................................................................................................4 1.1.1.2.1.3.1.4.1.5.2.总体要求.................................................................................................................................4 监控方法与监控参量分析.....................................................................................................5 信息采集原则.........................................................................................................................6 控制操作方式.........................................................................................................................6 测量参数的选取与处理.........................................................................................................6
通信方式..........................................................................................................................................8 2.1.光纤通讯系统.........................................................................................................................8
双纤自愈环网.................................................................................................................8 光纤以太网.....................................................................................................................9 2.1.1.2.1.2.2.2.2.3.2.4.3.电力载波通信方式.................................................................................................................9 无线通信方式.......................................................................................................................10 混合通信方式.......................................................................................................................10
通信技术规范................................................................................................................................11 3.1.3.2.正常运行信号.......................................................................................................................11 故障信息...............................................................................................................................11
4.5.系统组成........................................................................................................................................12 系统配置和硬件要求....................................................................................................................13 5.1.计算机系统.............................................................13 5.2.测控装置...............................................................15 5.2.1.基本要求...........................................................15 5.2.2.电源要求...........................................................16 5.2.3.交流模拟量.........................................................16 5.2.4.直流模拟量.........................................................16 5.2.5.状态量（包括BCD码）...............................................16 5.2.6.遥控输出...........................................................16 5.3.网络设备...............................................................17 5.4.屏柜...................................................................17
6.监控后台软件功能........................................................................................................................18 6.1.软件总体要求...........................................................18 6.1.1.可靠性要求.........................................................18 6.1.2.开放性要求.........................................................18 6.1.3.可维护性要求.......................................................18 6.1.4.安全性要求.........................................................19 6.2.软件结构...............................................................19 6.2.1.系统软件...........................................................19
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6.2.2.应用层.............................................................20 6.3.光伏发电监控中心系统平台功能............................................20 6.3.1.系统平台...........................................................20 6.3.2.软件开发功能.......................................................31 6.4.监控系统实时监控功能...................................................31 6.4.1.数据采集...........................................................32 6.4.2.数据处理...........................................................32 6.4.3.控制功能...........................................................35 6.4.4.人机界面功能.......................................................36 6.4.5.图形编辑功能.......................................................45 6.4.6.事件及事故报警处理.................................................47 6.4.7.安全子系统.........................................................48 6.4.8.系统的设备管理、监视功能...........................................48 6.4.9.报表功能...........................................................49 6.4.10.系统和数据的备份...................................................50 6.4.11.与其他系统的数据交换及接口功能.....................................50
分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案
1.总则
1.1.总体要求
随着新能源在国内市场的大规模开发和利用，光伏发电技术已经逐步趋于成熟和完善，如何对光伏电站实现高效的实时监控，满足光伏发电入网的需求，提供电网的稳定性和可靠性，是摆在我们每一个人面前急需解决的问题，需要建立一套广泛的信息规范和通信标准，以适应电网监控和自动化的要求。光伏发电的实时监控与信息采集系统应遵循安全可靠、技术先进适度超前、经济合理、符合国情的原则，满足电力系统自动化总体规划要求，且充分考虑光伏发电技术的发展需求。
当不可再生资源面临日趋加剧的枯竭态势时，人类能源利用的目标立刻转移到了可再生资源，在众多的可再生资源中，太阳能由于洁净、环保，能量分布较为广泛而引起了人们利用太阳能的较大兴趣。但在利用太阳能的过程中，人们也尝到了许多难以承负之苦，其中极高的价格成本问题是首当其中。解决价格成本问题的有效途径之一就是提高光伏系统的运行维护水平，延长系统使用寿命。为延长系统寿命，就必须增加监控系统，增加监控参量，提高监控量管理水平。
对于电网而言，随着分布式发电功率的越来越大，分布式发电对电网的影响也逐渐增大，对于分布式光伏发电的指标要求不能仅仅局限于电压、电流、功率因数、孤岛、谐波、闪变、短路能力等传统的规定，还必须将分布式光伏发电装置纳入整体电网的潮流中来考察和管理。
对于分布式光伏发电系统的并网，国际上已经有了很多的标准，我国的标准主要分散在一些国家标准里，现在也正在制订一些专用的标准。大多数传统的标准只对电站的交流参数提出被动要求，也就是说电网还没有对电站进行主动调度和控制，只是对电压和电流的谐波、电压和频率偏差、电压波动和闪变、直流分量和功率因数等参数提出规范要求。
电压偏差：光伏电站接人电网后，公共连接点的电压偏差应满足GB/T 12325—2008《电能质量供电电压偏差》的规定。
电压波动和闪变：光伏电站接入电网后，公共连接点处的电压波动和闪变应满足GB/T 12326—2008《电能质量电压波动和闪变》的规定。
电压不平衡度：光伏电站接入电网后，公共连接点的三相电压不平衡度应不超过GB/T 15543—2008《电能质量三相电压不平衡》规定的限值，公共连接点的负序电压不平衡度应不超过2％，短时不得超过4％；其中由光伏电站引起的负序电压不平衡度应不超过1．3％，短时不超过2．6％。
直流分量：光伏电站并网运行时，向电网馈送的直流电流分量不应超过其交流额定值的O．5％。
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孤岛检测：目前国内尚未出台专门的孤岛检测标准与方法。目前欧美国家对孤岛的检测研究较为广泛和深入，一般要求必须同时具备主动式和被动式两种防护措施，例如主动防孤岛效应保护方式主要有频率偏离、有功功率变动、无功功率变动、电流脉冲注入引起阻抗变动等；被动防孤岛效应保护方式主要有电压相位跳动、3次电压谐波变动、频率变化率等。虽然目前国际国内提出了多种防护孤岛的方法，但是如何有效地模拟出负载匹配的环境进行测试一直没有统一的标准，其中应用较为广泛的标准有IEEE l547、VDE0126-l-l和IEC 62116，但它们的试验条件和要求各有不同，给测试与理解带来了困难，特别是对于大型光伏电站的几个兆瓦乃至数十兆瓦的容量，想进行现场孤岛测试几乎是不可能的，这也是未来相关标准出台和实施的一个难点。
随着光伏电站的规模越来越大(几十乃至上百兆瓦级)，电网对光伏电站提出了更高的要求。不单是被动的电能质量要求，还有主动的对电站进行调度和管理的要求，监控内容主要集中在低电压穿越、无功补偿、有功功率降额、远程控制功率等方面，其主要目的是将分布式电站集成进电网的调度管理系统以及在电网波动或故障时提高对分布式电站的可控性。
对于有功功率调节的要求，其主要目的有两点：一个根据实时的发电，负载需求来对光伏电站进行动态管理，以完成调峰等电网控制功能；二是在电网故障时保证电力系统稳定性。
对于无功功率进行调节的原因在于：很多时候电网中的负载需要吸收无功功率，一般情况下需要通过专门的无功功率补偿装置(SVR)来进行被动调节，现在可以通过并网电站的功率因数控制功能，主动向电网中补偿无功，可以减少对SVR的依赖和投入，并且在电网故障时可以保障电网的稳定性与可靠性。
低电压穿越功能一开始是对大型风力发电系统的要求，现在逐渐成为对光伏电站的要求。在几年以前，当电网(故障或其它特殊情况)电压波动明显时，要求光伏并网电站立即停止工作；但随着光伏电站的规模增大和开始承担一定本地负载的事实，人们发现，如果电网故障而光伏电站立即停止工作，可能会反过来加重故障程度，影响向负载及时供电和推迟电网恢复时间，因此需要对光伏电站的低电压穿越要求，避免在电网电压异常时脱离。
综上所述，未来光伏电站接入电网的核心要求就是光伏电站接受电网调度、实时监控以及参与电网管理，也就是“分散发电，独立接入，综合调度”，这样才能提高电网运行的可靠性和电网调度的灵活性。
1.2.监控方法与监控参量分析
实际中，光伏系统应用的决定性因素是成本和效率，从这两方面切入，光伏监控系统的主要监控参量包括：系统工作环境气象参数，主要有温度、太阳辐射强度、风速及灾害性天气预测等，这些物理量都可以通过相应的传感器形成标准 分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案 的4—20mA或l一5v的电信号；其次是太阳能电池板工作电压和电流，这两个量可利用直流电量采集模块采集，从而达到对这两个量实时跟踪，使系统始终运行于最大输出功率；第三个方面的监控参量是蓄电池工作状态和负载实时负荷量监测，蓄电池工作状态主要是实时剩余电量、工作电压和电流的监控。系统负荷针对交直流负载情况分别采用交直流电量智能模块实现监测。这些数据通过传感器或智能模块进行采集，采用统一应用支撑平台进行数据处理，实现计算机监控系统自动监视和控制。
光伏发电站的断路器、隔离开关、接地刀闸、变压器、电容器、交直流站用电及其辅助设备、保护信号和各种装置状态信号也都归入计算机监控系统的监视范围。对所有的断路器、电动隔离开关、电动接地刀闸、主变有载调压开关等实现远方控制。主站通过通信信道采集并处理继电保护的状态信息、动作报告、故障录波等相关信息。
1.3.信息采集原则
分布式光伏发电实时监控和信息采集系统主要采集光伏变电站内所有的遥信和遥测信息，并进行相应的控制操作。厂站内所有的断路器、隔离开关、接地刀闸、变压器、电容器、交直流站用电及其辅助设备、保护信号和各种装置状态信号都归入计算机监控系统的监视范围。对所有的断路器、电动隔离开关、电动接地刀闸等实现远方控制。
采集并处理继电保护的状态信息、动作报告、故障录波等相关信息。遥测信息的采集应保持与保护装置的相对独立，站内所有的断路器、隔离开关、接地刀闸、变压器、电容器、交直流站用电等一次设备的运行状态均直接由测控单元采集。凡涉及控制一次设备的位置信号应按双态采集。
继电保护信息可通过通信方式采集。电能量信息可从电能计费系统采集。站内智能设备（直流系统、UPS系统、安全稳定控制系统等）的运行状态信息通过通信方式采集。
1.4.控制操作方式
断路器、电动刀闸、变压器分接头的控制操作方式具有手动控制和自动控制两种方式，操作遵守唯一性原则。控制可分为：主站端操作、站控端操作、间隔层操作、就地设备层操作。当执行某一控制操作时，其它操作均处于闭锁状态。
1.5.测量参数的选取与处理
在系统监测中，一般采用3个等级的标准：普通级监测、系统级监测和专业 分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案
技术级监测。
普通级性能监测是测量系统的输出特性的，其主要的测量参数是系统的输入输出，而不是系统的内部工作状况。这种监测系统用来检测系统是否正在运行、供电参数是否合理等。这种监测没有提供更多的辅助功能（如故障诊断），并且不能根据设计说明书确定某一具体组件是否正在运行。
系统级监测除具有普通级别具有的功能外，还进行系统内部测量。系统级监测包括系统内部的直流系统的电压、电流的监测和交流系统的电压、电流的监测；并且可总体上了解系统内部的能量流动。系统级监测可以在宏观上了解组件性能，并提供系统组件的故障诊断，不仅可以对系统设计进行评价，甚至可以对组件的效率进行评价。
专门技术监测级别的测量用于科研上，通过它可以了解系统的运行情况和实时的能量流动。通过采集的数据可监测组件效率，也可确定特定组件的运行特性。可是在高频下采集数据!由于数据聚合得很快，因此无法对系统总体运行参数进行非经常性分析。这个级别的监测应用在对系统参数和组件进行详细地分析上。
对于PV系统的一般性监测，采用普通级监测即可；要想对系统进行全面、正确和客观的评价，系统级监测则可以满足这一要求；如果需要更为详尽的数据，则应达到专门技术监测级别。
采集的参数如下：
一、环境参数
1、辐照度
水平面的太阳总辐照度G，W/㎡； 系统阵列表面的太阳辐照度G，W/㎡。
2、温度
室外温度T，℃； 光伏组件温度T，℃； 蓄电池温度T，℃
二、电流参数
1、直流参数
光伏阵列的输出电压U，V；电流I，A； 蓄电池电压U，V；电流I，A； 逆变器输入电压U，V；电流I，A； 直流负载的输入电压U，V；电流I，A。
2、交流参数
逆变器输出电压U，V；电流I，A。
在采集过程中，测量的次数很多，并且在大多数远程系统中，不可能长时间记录所有的信息。为了减少数据测量的次数，一般要对数据进行处理。
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2.通信方式
分布式光伏发电一般通过配电网接入电力系统，配电自动化系统需要对光伏发电进行监控和管理，以保证电网的安全可靠运行。配电自动化系统与分布式光伏发电系统的通信方式可以有多种类型。主要取决于城市中心、市区、郊区、农电等不同的地理位置，也取决于配电网自动化的规模和预期达到的自动化水平。通信介质也分多种，包括：光纤、专线、载波、无线等方式。光纤通信具有高速、可靠、抗干扰等特点，是城市中心、市区配电网自动化首选的一种通信方式。随着光纤通信技术的不断发展，其性能价格比也比较适中。无线方式通信实施比较方便，布置灵活，但可能会有干扰。载波通信方式比较适合农电及远距离线路，价格也比较便宜。专线通信方式架设成本比较高，通信质量较好，维护成本也很高。
2.1.光纤通讯系统
光纤通信具有较好的抗干扰能力，通信容量大、频带宽、误码率低、传输速率高。对于地下电力电缆配电网，光缆可以很方便地与电力电缆同沟铺设，投资不高，对于架空线也可利用电力部门所特有的设施，把光纤布设于钢绞线上。为保证通信可靠，最好有工作与备用双套光缆系统。
分布式光伏实时监控与信息采集系统可以根据通信距离的长短，光端设备与自动化开关（或其他自动化设备如重合器、环网柜）设备间的距离远近，传输损耗的允许范围，可以选择单模光纤，也可以使用多模光纤。
光端机有多种型式：简单MODEM模式，收发器模式，和智能自愈式收发器。后者比较先进，光缆出故障时，智能化收发器可以自选路由，故障消失后自动恢复，还有多个（4个）数据口，可供其它通信，例如远方读表等使用。2.1.1.双纤自愈环网
利用光端调制解调器，有多种组网方式，一般有点对点、主从结构、星型结构和双纤自环等。其中双光纤自愈环网优点突出，是系统可靠性最高的组往方式，成为最佳选择方案。以下做简单介绍：
该模式主要由具有自检功能，二发二收的光端机和二芯光纤组成。自愈型光端设备主要包括光/电转换的信号收发器及处理自愈功能的切换控制器组成。其模型图如下：
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主用光纤主备切换控制器备用光纤
主用光纤备用光纤
由具有自检功能的光端设备组成的一主一备双纤环网。环路中任一光端机都可以作为主站，其他各点作为子站。假设某一光端机设备或某处光纤断裂其相邻的两个光端机的主备通道自动回环，不会丢失来自主站或子站的数据，保证了主站的各个子站之间通信的畅通，确保通信的高可靠性。2.1.2.光纤以太网
随着网络技术的和光纤通讯技术的不断发展，现在出现了一种新型的光纤以太网通讯结构。利用以太网的冲突检测机制，通讯的时效性大大增强，系统的实时性得到了提高。目前已经有100M和10M两种。另外，它采用分层体系结构，结构清晰。随着技术的不断发展和成熟，这种光纤以太网也将在配网自动化系统中得到一些较为成熟的应用。
2.2.电力载波通信方式
电力线载波通信原理是在发送端将信息调制为高频信号，并通过耦合器耦合至输电线路，利用输电线路作为传输媒介传送到接收端，接收端通过耦合器将载波从强电电流中分离出来,然后解调出信息并传送到计算机或其他终端上,以实现信息传输。
利用电力线载波通信的优点是可以大量减少投资和线路的维护成本，但须提高载波通信的信息传输速率、降低误码率，实现信息传输网络化等。电力载波通信方式主要采用线型网络和星型网络两种。（1）线型网络
这种网络实际是由各站点依次并接成。优点是可以组成一点对点载波通信方式，这种方式主要应用于一条母线多种采集信号的情况。（2）星型网络
这种网络实际是点对点结构的组合，优点是结构简单、维护方便、可靠性高，可以组成一点对!点载波通信网。
载波通信的缺点是速率较慢，一般为2400～4800b/s。但是可适用于配电站数据量较少的情况下。载波通信不是一种性能最优的通信方式，但却是最适合配网自动化系统分支部分的一种通信方式。
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2.3.无线通信方式
由于光伏发电点多、面广，线路接线复杂且变化频繁，给通信系统建设带来很大困难。现有的通信手段如有线通信、无线扩频通信、载波通信等由于地理位置、可靠性以及计费方式等的限制均不能很好满足系统的要求。光纤通信是目前最好的通信手段，但由于其高昂的造价限制了其应用，而且不适应线路经常改造变动的需要。因此，通信问题成了目前制约光伏发电监控与信息采集系统发展的瓶颈。随着新一代移动通信业务的产生和全面投入，无线移动数据通信的应用也越来越广泛。
目前用的比较多的是GPRS/CDMA技术，下面主要按GPRS方式说明.GPRS通信具有高速数据传输和永远在线特点，配合按流量收费的资费方式，使GPRS通信在配电网自动化控制中的应用具有无可比拟的性价比优势。
1、Intemet接入方式
将各光伏发电监测点通过GPRS—MODEM数据接人单元，接人基站，连至GPRS网络，由GGSN(GPRs网关支持节点)网关汇集，经过移动公司内部防火墙、路由器与Internet网互联。而电力公司的配电网自动化管理中心也通过公司本身的路由器与Intemet网互联，使得汇集后的配电网自动化数据，通过GRE隧道，沟通配电网自动化管理中心，实现信息的交互埋
2、专线接入方式
各光伏发电监测信息点通过GSM基站，接入GPRS网络，由GGSN网关汇集后，经过移动互联网的防火墙、路由器，再通过电力公司与移动公司的DDN专线，接至电力公司配电网自动化管理中心。3J 3直接接入方式
各光伏发电监测信息点通过GSM基站，连接进入GPRS网络，由GGSN网关汇集，通过路由器及电力公司与移动公司间的DDN专线接至电力公司的配电网自动化管理中心 4通过数据单元接入方式
配电管理中心前置机(含协议转换器)通过GPRS—MODEM和GPRS网相连，而各配电监测点均通过GPRS—MODEM数据接入单元接至GPRS网络，这样，通过各自的GPRS—MODEM数据接入单元及GPRS网络，各光伏发电监测点均可实现与配电网自动化管理中心的信息交换。
2.4.混合通信方式
为了以较经济的方式全面满足配电网自动化的要求，通常需要根据光伏发电 分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案
各位置的具体情况，在不同层次上采用不同的通信方式，即混合通信方式。混合通信系统的优点在于能够为每条信道提供最合适的通信方式。由于光伏发电系统的发展，站端设备数量非常多，会大大增加通信系统的建设复杂性，从目前成熟的通信方式看，没有一种方式能够单独满足既便宜又合理的要求。一般采用混合通信方式，信息量大的通路采用光纤通信，不方便施工或距离太长的情况下可以采用无线方式，其它情况还可以采用载波通信方式。混合通信方式不但节约投资而且性能先进可靠。
3.通信技术规范
对各种通信方式进行综合讨论，结合配电网自动化系统的通道需求，按技术适度超前的原则确定配电网内分布式光伏电源的通信方式，提出380V和10kV两种并网方式的通信技术指标类别与要求，编制配电网内分布式光伏电源的通信技术指标规范。
大型和中型光伏电站必须具备与电网调度机构之间进行数据通信的能力。并网双方的通信系统应以满足电网安全经济运行对电力通信业务的要求为前提，满 足继电保护、安全自动装置、调度自动化及配电自动化等业务对电力通信的要求。光伏电站与电网调度主站之间通信方式和信息传输一般采用四种传输方式：光纤、专线、载波和无线通信方式。通信规约可采用基于IEC-60870-5-101和 IEC-60870-5-104通信协议。采集的信息包括： 3.1.正常运行信号
在正常运行情况下，光伏电站向电网调度主站提供的信号至少应当包括： 1)光伏电站并网状态、辐照度；
2)光伏电站有功和无功输出、发电量、功率因数； 3)并网点的电压和频率、注入电力系统的电流； 4)变压器分接头档位、主断路器开关状态等。3.2.故障信息
为了分析光伏电站事故和安全自动装置在事故过程中的动作情况，使电网调度中心能全面、准确、实时地了解系统事故过程中继电保护装置的动作行为，在大型光伏电站中应装设专用故障录波装置。故障录波装置应记录故障前10秒到故障后60秒的情况。故障录波装置应该包括必要数量的通道。
光伏电站故障动态过程记录系统大扰动如短路故障、系统振荡、频率崩溃、分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案
电压崩溃等发生后的有关系统电参量的变化过程及继电保护与安全自动装置的动作行为。
光伏电站并网点交流电压、电流信号需要接入光伏电站的故障录波装置。保护动作信号、电能质量监测装置触发输出信号可接入故障录波装置的外部触发节点。
4.系统组成
（1）数据采集 电压传感器
电压传感器用于采集光伏阵列的输出电压、蓄电池电压、逆变器输入电压、直流负载的输入电压。采用电磁调制型隔离原理，有效克服直流漂移。 电流传感器
电流传感器用于采集光伏阵列的输出电流、蓄电池电流、逆变器输入电流、直流负载的输入电流。 智能传感器
智能传感器用于采集逆变器的输出电压、电流、有功功率（电度）、无功功率（电度）、功率因数。 温度传感器和调理板
温度传感器和调理板用于采集室外、光伏组件和蓄电池的温度。 辐照计
辐照计用于测量水平面的太阳总辐照度和光伏阵列表面的辐照度。由现场数据采集就是利用智能模块将现场需要上传的信息进行转换，然后进行传输。
（2）计算机部分
计算机部分是整个监测系统的核心，从传感器采集得到的信息量将全部送至该部分进行数据处理和显示。
软件部分是实现采集数据处理和显示的,提供了强大的图形界面，显示画面生动，一目了然。
（3）补偿措施
在采集室外温度和光伏组件温度时，由于传感线过长而带来附加阻抗，虽然通过调理板补偿了很大一部分，但仍有一些阻抗未能完全补偿掉，因此采用软件补偿的方法来进一步调节
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5.系统配置和硬件要求
5.1.计算机系统
包括主机、操作员及各种工作站、远动通信装置、网络交换机、打印设备、不停电电源（UPS）、GPS对时设备等。
a)主机
1)具有主处理器及服务器的功能，是数据收集、处理、存储及发送的中心，管理和显示有关的运行信息，供运行人员对厂站的运行情况进行监视和控制，间隔层设备工作方式的选择，实现各种工况下的操作闭锁逻辑等。
2)主机采用两机配置原则，两台主机互为热备用工作方式。当一台主机故障时，另一台主机可执行全部功能，实现无扰动切换。在规模较小的厂站监控系统中主机可兼做操作员站。3)主要技术性能：
主频：
≥1.6GHz 内存：
≥1GB 硬盘：
≥140GB
网卡：
(100/1000)Mbps自适应双网卡 显示器：分辨率≥1280×1024 b)各种工作站
1)工作站是自动化系统的主要人机界面，根据现场需求可配置操作员工作站、工程师工作站、保护工作站等。
2)操作员工作站用于图形及报表显示、事件记录及报警状态显示和查询，设备状态和参数的查询，操作指导，操作控制命令的解释和下达等。通过操作员站，运行值班人员能够实现全站设备的运行监视和操作控制。
3)工程师工作站供管理人员进行系统维护用，可完成数据库定义、系统参数配置、报表制作、以及网络维护和系统诊断等工作。4)保护工作站在电网正常运行或故障时，采集、处理保护相关信息，并充分利用这些信息，为继电保护设备的运行和管理服务，为分析、处理电网故障提供技术支持。5)主要技术性能：
主频：
≥1.6GHz 内存：
≥1GB 硬盘：
≥73GB
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网卡：
(100/1000)Mbps自适应双网卡 显示器：分辨率≥1280×1024 c)远动通信装置
1)收集全站测控装置、保护装置等设备的数据，以各远动规约，通过模拟通道、数字通道或网络上传至各级调度中心/集控站，并将调度中心/集控站下发的遥控、遥调命令向厂站间隔层设备转发。2)远动通信装置满足信息直采直送的要求，采用嵌入式系统，无硬盘、风扇等转动部件。装置应配置液晶显示面板，用户可查询显示基本运行情况和远动信息。
3)远动通信装置可采用双机配置，并支持多种工作方式，如主备方式、双主方式等，可根据用户需求配置。主备双机运行时，每台远动通信装置都能独立执行各项功能，当一台通信装置故障时，系统实现双机无缝自动切换，由另一台通信装置执行全部功能。4)性能：
——远动装置在故障、重启及切换的过程中不会引起误操作及数据重发、误发、漏发。
——远动装置具备与调度中心和站内GPS系统对时的功能。——采用模块化结构，便于维护和扩展。
——网络通信接口支持RJ45的(10/100)Mbps网络接口。——串口速率为(300～64000)bps。——可根据工程需要定制远动通信规约。
d)GPS对时系统
为故障录波装置、微机保护装置、测控装置、计算机设备等提供统一时间基准的系统。配置要求：
1)可采用单机或双机配置。双机配置时采用互为热备用工作方式，双机都能独立执行各项功能。当一台装置故障时，提供报警输出的空接点，系统实现双机无缝自动切换，由另一台装置完成标准时间接受和监控系统时间同步功能。
2)提供各种扩展接口输出秒脉冲、分脉冲、IRIG－B码、串口对时报文以及网络对时报文等对时信号，并具有内部守时功能。
3)各小室可配置GPS对时接口扩展装置。
4)各小室之间的时间同步系统采用光纤通道交换信息。5)GPS对时系统采用直流或交流供电。
6)具有液晶或LED显示面板, 可显示年/月/日/时/分/秒和卫星锁定情况, 可通过面板按钮进行参数和程序设置。
e)规约转化装置
分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案
1)具备规约转换功能，具有厂站常用的各种保护、智能设备规约库。2)通信接口支持：RS232、RS422/485、以太网RJ45。
3)智能接口设备通过RS－232、RS－422或RS－485等串口方式实现与智能设备之间的信息交换，经过规约转换和数据处理后,，通过以太网网络接口传送至监控系统。
4)智能接口设备按小室布置，容量及接口需满足本期所有设备的接入，并留有一定的裕度。
f)打印输出
打印机用于打印事件、报警信号、报表等。
g)音响报警装置
用以音响报警，音量可调。
h)网络通讯设备
采用工业级以太网交换机，冗余双网配置，通信速率大于等于100Mbps，直流供电。
5.2.测控装置
5.2.1.基本要求
采用模块化、标准化的结构，易维护和更换方便；任何一个模块发生故障，不影响其它模块的正常运行。
在接点抖动（单点防抖时间可设置）和存在外部干扰的情况下不误发信号。
具备断路器合闸同期检测功能和“捕捉”同期功能，PT二次回路断线时，不会造成非同期合闸。
间隔层设备的联锁功能不依赖于站控层设备，当站控层设备发生故障而停运时，不会影响间隔层设备的正常联锁功能。
能实时反映本间隔一次设备的分、合状态，在装置的液晶界面上可显示本间隔的接线图。
测控装置之间能互相通信，实现状态信息共享。
测控装置可记录SOE事件和各种操作信息，供用户查询。
一次设备处于检修状态下，测控装置的所有信息不上送监控后台及各级调度主站。
具有手动/自动遥信、遥测模拟测试功能。 支持GPS信号对时。
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5.2.2.电源要求
交流电源电压：单相220V，允许偏差-15% ~ +10%。 交流电源频率：50Hz或60Hz，允许偏差5%。 交流电源波形：正弦波，谐波含量小于5%。
直流电源电压：110V、125V、220V、250V，允许偏差-20% ~ +15%。 直流电源电压纹波系数小于15%。5.2.3.交流模拟量
交流工频信号采用交流采样方式。 额定交流输入：电流，电压，频率 允许基本误差极限
— I、U不大于0.2%； — P、Q、CosΦ不大于0.5%； — 工频频率不大于0.01Hz。以上各项误差的基准值为额定值。
功率消耗
工频交流电量每一电流输入回路的功率消耗小于0.75VA，每一电压输入回路的功率消耗小于0.5VA。装置整机正常运行功率小于25W。
5.2.4.直流模拟量
非电气量信号采用直流采样。
模拟量输入：0V～5V、0V～10V、1V～5V、4mA～20mA、0mA～10mA、0V～220V。
直流模拟量输入总误差不大于0.2％。
5.2.5.状态量（包括BCD码）
输入回路采用光电隔离。
闭合对应二进制码“1”，断开对应二进制码“0”。 事件顺序记录站内分辨率≤2ms。 状态量电压开入值DC110 V或DC220V。
5.2.6.遥控输出
遥控输出额定电压250V AC/DC，接通电流8A。
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5.3.网络设备
网络设备包括网络的通信介质、通信接口、网络交换机、路由器等。 网络介质可采用超五类以上屏蔽双绞线或光纤。
5.4.屏柜
柜内所安装的元器件均有型式试验报告和合格证。屏柜包括所有安装在屏上的插件、插箱及单个组件，满足防震要求。插件、插箱有明显的接地标志。所有元器件和布线排列整齐，层次分明，便于运行、调试、维修和拆装。
柜体下方应设有接地铜排和接地端子，屏间铜排应方便互连。 柜体防护等级IP30级，选用高强度钢组合结构，无风扇散热，保证柜内温度低于45℃。
所有电流端子的额定值为1000V、10A，压接型端子。电流回路的端子能接入不小于4mm2的电缆芯线。CT、PT的二次回路提供标准的试验端子，便于断开或短接各装置的输入与输出回路。端子排间有足够的绝缘，端子排根据间隔和功能（模拟量、开关量输入、开关量输出、电源、通讯和时间同步等）分段排列（由端子头隔开），并留有10％～15％的备用端子。直流电源的正负极和交流电源的输入端子布置在不相邻的端子上。
屏柜须有足够的支撑强度，提供说明书，以保证能够正确起吊、运输、存放和安装设备，且提供地脚螺栓孔。
屏上的所有设备均有铭牌或标签框，便于识别。 屏上的所有设备单元分别配置独立的电源空气开关。 测控装置的工作电源与遥信电源分开。
PT回路有快速空气开关保护回路；CT回路有短路压板和串接回路。 屏柜或测控单元面板有测控单元远方/就地操作选择开关、经五防闭锁的断路器手动应急分/合按钮、自动同期检测投入/退出选择压板、以及闭锁投入/退出选择压板。
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6.监控后台软件功能
6.1.软件总体要求
6.1.1.可靠性要求
系统的开发遵循软件工程的方法，经过充分测试，程序运行稳定可靠，系统软件平台选择可靠和安全的版本。
系统的重要单元或单元的重要部件为冗余配置，保证整个系统功能的可靠性不受单个故障的影响。
系统能够隔离故障，切除故障不影响其它各节点的正常运行，并保证故障恢复过程快速而平稳。
系统遵循共同的国际或国内标准，以保证不同产品组合一起能可靠地协调工作。
6.1.2.开放性要求
系统遵循国际标准，满足开放性要求，选用通用的或者标准化的软硬件产品，包括计算机产品、网络设备、操作系统、网络协议、商用数据库等均遵循国际标准和电力行业标准。
系统采用开放式体系结构，提供开放式环境，能支持多种硬件平台。支撑平台采用国际标准开发，所有功能模块之间的接口标准统一。支持用户应用软件程序的开发，保证能和其它系统互联和集成一体，或者很方便的实现与其他系统间的接口。
系统具有良好的可扩展性，可以逐步建设、逐步扩充、逐步升级，以满足电网监控与运行管理不断发展的要求。
6.1.3.可维护性要求
系统具备图模库一体化技术，方便系统维护人员画图、建模、建库，保证三者数据的同步性和一致性。
系统具备简便、易用的维护诊断工具，使系统维护人员可以迅速、准确地确定异常和故障发生的位置及发生的原因。
软件产品有完整详细的使用和维护手册。
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6.1.4.安全性要求
满足全国电力二次系统安全防护总体框架对厂站自动化系统的安全要求。
系统具有高度的安全保障特性，能保证数据的安全、信息的安全和具备一定的保密措施，执行重要功能的设备可冗余备份双机运行。
6.2.软件结构
光伏发电实时监控与信息采集系统软件由系统软件和应用软件组成。软件采用模块式结构，以便于修改和维护。
6.2.1.系统软件
系统软件包括操作系统软件和数据库相关软件等。
6.2.1.1.操作系统软件
符合开放性标准，支持多用户、多任务和多进程。 具有优先级中断处理，提供按优先级调度的机制。 具有虚拟存储管理。
提供丰富的进程间通信手段，提供良好的网络通信管理功能，支持TCP/IP通讯协议。
采用UNIX和Windows的主流成熟版本。 具有标准的测试、诊断实用程序。
操作系统能有效管理各种外部设备，外部设备的故障不会导致系统的崩溃。
操作系统软件包括系统生成包、编译系统、诊断系统和各种软件维护、开发工具。
全面的跨平台解决方案，使系统具有更高的可移植性。强大的UNIX平台系统和出色的Windows平台系统有机结合，最大程度的满足了用户对系统灵活性和可伸缩性的要求。
6.2.1.2.数据库及数据库管理系统
数据库一般分实时数据库和历史数据库，其内容包括系统所采集的实时数 分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案
据、厂站主要电气设备的参数、作为历史资料长期保存的数据、经程序处理和修改的数据。
数据库管理系统必须满足以下要求：
实时性: 能对数据库快速访问，在多个用户同时访问数据库时也能满足实时功能要求。
灵活性：可提供多种访问数据库的方式。
可维护性：提供数据库维护工具，以便监视和修改数据库内的各种数据。 一致性：在任一工作站上对数据库中数据的修改，系统可自动修改所有工作站中的相关数据，保证数据的一致性。
并发操作：历史数据库中的数据可共享，当多个应用程序同时访问数据库时，不会影响数据库中数据的完整性和正确性。
6.2.2.应用层
应用层主要完成对厂站的各种监控应用，如：实时监视、异常报警、控制操作、统计计算、报表打印、网络拓扑着色、电压无功自动调节等。 所有应用软件均采用模块化结构，具有良好的实时响应速度和可扩充性，具有出错检测能力。当某个应用软件出错时，除有错误信息提示外，不影响其它软件的正常运行。
所有应用软件在统一的支撑软件平台上，有较好的统一风格的数据库及人机界面，并能够共享公共电力系统模型及数据库。
6.3.光伏发电监控中心系统平台功能 6.3.1.系统平台
6.3.1.1.通用平台功能
通用平台系统要求以Client/Server机制为核心，具有良好的开放性、易扩展性、分布性，能满足系统各种应用,尤其支持超大规模、海量实时数据处理，适合大规模光伏发电实时监控与信息采集系统的要求。
支撑平台包括支持订阅和发布的网络管理系统、面向对象的分布式实时数据库管理系统、多现场的系统管理和任务管理系统、分布式的人机管理系统、通用的事件和告警管理系统、历史数据管理和报表系统等。可以支持企业各种应用不断发展的需要。
具备服务器字典功能
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Client/Server 模式的监控 系统在网络结构上是一种基于链接的非透明的分布式系统。它有两层含义。第一，Client 在和Server 交换数据以前，必须先同它建立数据链路；第二，Client 只有事先知道了Server 的逻辑位置（如机器名、IP 地址等）才能和它建立链路。Client/Server 的这一结构特点，保证了数据传输的高效和安全可靠。
通过为每一台客户机预先设置一张能提供某一功能所对应的服务器逻辑位置的信息表，即服务器字典，这样数据源的物理地址和功能服务器的逻辑位置对客户机来说是透明的。服务器字典可以存放在配置文件中，或数据库表中。
Client/Server 网络模型
平台设计的网络模型中，每一台客户机都有一个网络服务程序，由它负责从服务器字典中获取服务器逻辑位置的信息并建立链路，而客户机的每一个应用只和本地的网络服务程序打交道。每一客户机和服务器之间只有一条数据链路。这是一个两级结构的Client/Server 网络模型。客户机本地网络服务器程序是所有本地客户应用的Server 端，相对于整个系统它又是系统Server 的Client 端。
两级结构的Client/Server 网络模型，不但减少了Server 和Client 之间的网络链路的数量，同时也使网络管理变得容易：
客户应用不直接和系统Server 打交道，从而实现了应用角度数据的透明访问；
本地网络服务程序根据需要随时建立或删除和Server 之间的链路，以提高网络效率，降低网络负担；
双服务器热备份系统中，客户端应用可不关心客户机和服务器之间数据链路的切换，做到切换不仅是无缝的，而且是透明的。
分组﹑分层﹑分布式通用平台设计
C/S 机制目前在调度自动化和配网自动化的实时处理系统中，得到了广泛的应用。但通用平台设计不能采用传统C/S设计模式，应该采用分组、分层的系统设计模式，即采用SuperOpen平台。从设计上，着力克服以上缺点，不仅在应用上分布，还采取分组、分层的设计模式，真正实现全系统的服务、应用的分布式处理。
应用与服务按组分类，每组应用或分类依然采用主备双机热备用的体系，不同应用组分别与不同服务器组对应实现数据交换，这样无论是应用、服务器上的运行负荷，网络的数据流量都较传统的集中控制方式，有相当大的优化与提高，体现了分布式控制的核心。
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6.3.1.2.采用分布式的系统运行管理环境
系统要求采用分布式运行管理系统的设计，遵循开放性系统标准，具有以下几大功能：
网络配置功能；
网络冗余、动态控制功能：
系统支持采用分流/冗余的双网机制，以提高系统的可靠性。系统支持双网运行，通过网络配置及分布式管理系统对网络运行状态及流量的实时监控，可保持双网系统并发接收实时数据，在正常状态下，数据传输节点按照预先配置的路径将信息传送到目的节点，当某个网络发生故障时，传输节点将改变传输路径，通过冗余的网络将数据传输到目的节点。
系统预先把数据流分为两种，一种是控制流，一种是数据流。在数据传输之前，网络平台判断该数据流的属性，决定通过那一个网段的端口进行数据的传送，这样在预先的判断中就能够决定数据的流程方向。当该网段出现故障时，系统网络平台将提出警报，并记录，以后再有申请从此网段传送的文件时，系统将强制其从健康的网段传送数据。
进程管理功能； 运行组态监视功能； 网络通信管理： 软总线访问。
在主站系统中运行的实时节点，按以下方式进行工作： 服务器端与客户端之间建立实时通信的数据链路； 通信链路维护由客户端、服务器端双方共同完成； 按标准协议，实现服务器与各客户端节点之间的数据通信；
系统提供带有安全性措施的成组广播通信机制和使用TCP/IP 进行通信的点对点通信机制；
客户端将服务请求的变化，通知服务器； 数据刷新周期由客户端定义；
服务器端根据客户请求周期性的刷新数据；
有告警信息发送时，服务器端根据客户端的注册需要主动发送；
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每个链路可以对多个数据请求流进行服务。 数据追赶功能：
数据追赶功能是在两台历史数据库服务器全部退出运行极端情况下，实时系统在24小时或者更长的一段时间内依然能保持运行，并在历史库服务器恢复正常后，能恢复停机时间段的历史数据。 通过数据追赶，能大大提高系统稳定运行的可靠性。 软总线访问
标准网络通信协议的广义软总线接口规范化, 针对逻辑通信对象,透明支持各种内部应用及外部应用。
系统将所有的访问请求按照数据库能够提供的服务归纳为统一形式的逻辑客户。基于通用的数据管理机制，实时数据库采用问答（POLL）方式、流（STREAM）方式、SQL 方式等三类软总线访问接口供逻辑客户使用。
6.3.1.3.采用分布式数据库管理系统 方便、友好的数据库查询工具
利用系统人机交互访问界面，可方便地生成和查询数据;可单个或成组增加数据记录；可单个或成组删除数据记录；可按照单个或成组数据项复制单个或成组数据记录（复制数据表中多个记录和多个数据项所形成的区域）；可修改数据项。
数据库的一致性维护
在正常运行情况下，对数据库的修改，无论来自应用程序的访问，还是来自任何工作站商用人机交互访问界面修改数据库，系统均自动维护主数据库和备用数据库的一致性。
在单机运行情况下，只要备用机重新恢复运行，通过两台服务器之间日志文件的相互比较，实现备用系统的数据恢复，以实现双服务器的数据一致性。
实时数据库的自动恢复
实时数据库服务器离线后, 再次在线时, 系统首先自动依据关系库使离线服务器实现基础同步(描述参数，状态值等), 再进一步依据主服务器实现精确同步(累计/统计值)。
实时数据库的复制
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实时数据库的启动可以有两种方式，一种是从数据库加载，第二种是实时数据库的复制。这两种方式在系统中均得到采用，在主服务器启动的时候从数据库加载，备服务器启动时从主服务器实时库中进行复制，这样不仅减少的数据库服务器的负担，也使得主备服务器的数据一致。
实时数据库的镜像
镜像实时数据库是非常必要的。系统通过实时数据库的优化复制来实现实时数据库的镜像，适合任意服务器。我们提供正向型的物理隔离设备，将Web服务器隔离在监控系统外。在满足实时监控系统安全性的同时，对外网访问数据进行隔离。MIS等安全等级较低的网络只能通过IE浏览器访问镜像数据，任何病毒和黒客攻击都无法感染实时监控系统，保证了电力调度的安全性和稳定性。
系统管理
系统能量管理系统具有分布式系统管理工具，可实现对整个系统中设备、应用功能及权限等的分布式管理，具有系统运行状态监控、查看调试信息、远程调试、进程管理、网络管理等便利手段。
服务进程管理与监视
系统能量管理系统具有服务进程管理工具，方便用户定制服务器分工及任务分配，如服务器进程、节点进程等，并可查询进程信息如：ID、运行时间、运行状态等及进程调试信息。系统能对所有进程进行分级分类管理，用户可以定义、增改、启／停、转移实时任务作业，如AVC、网络分析等，并清晰地提供显示和修改各实时任务作业逻辑关系的画面。一个实时任务不能在多台服务器或工作站上同时运行(均衡处理方式除外)，以保证结果的一致性：一台服务器／工作站上可同时分配多个实时任务。
系统设计为多服务器热备方式，支持自动切换和手动切换，便于故障过程中系统的无扰切换。值班机宕机时系统支持热备、温备和冷备等多种备用模式。在正常情况下，用户可以手动切换各节点及应用的备用状态(主<-> 辅，热<->冷)。在异常情况下，系统管理服务会自动进行故障切换，保证系统内任一节点故障不至引起主要功能的丧失及导致系统响应灵敏度低于系统性能要求。对于软件模块非正常退出的情况，如果是主用模块退出，系统会自动将备用模块切为主用模块，并尝试重启异常退出的模块；如果是备用模块退出，则直接尝试重启该模块。如果异常退出的模块不能在指定的时间内(由系统配置参数决定)成功重启，则系统将自动启动冷备用节点上的相应模块。在此过程中，系统会发出相应的事件通知用户进行必要的处理。冗余配置的计算机实现无扰动切换。
在服务运行过程中，光伏发电实时监控与信息采集系统的服务管理功能可以 分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案
监视所有服务进程信息(如：ID、时间、运行状态等)、服务中各个工作线程信息(如：运行情况、锁使用状况、客户连接情况以及系统中各个服务的应答时间)。通过及早识别工作线程的死锁情况和服务应答时间的降级情况，能立即警告系统维护人员以避免潜在的服务故障。
系统网络及通信管理
光伏发电实时监控与信息采集系统提供计算机网络及通信管理功能。采用新的网络技术，协调整个计算机网络及通讯系统，能够充分利用双网带宽，在容错的同时实现网络的负载平衡功能，提高系统的可靠性。具有分布式系统中各节点、各任务间通讯状态监视功能，能够监视网络是否正常、网络负载率、各节点网络通信状况统计(发包数、收包数、丢包数)等信息。同时，提供一个观察和控制计算机网络系统的用户界面。
每台机器配置两块网卡(对于前置服务器和监控服务器配置四块网卡分为两组进行双网段分流)，各自连接到一台网络交换机上。在正常情况下，系统同时使用两块网卡进行网络通讯，通过负载平衡技术充分利用两块网卡的网络带宽。当出现其中一块网卡失效、网线断开或交换机故障时，系统可以自动地对它隔离，自动将所有的网络通讯通过正常的网络传输。在故障排除后，系统又可以恢复同时使用双网卡进行通讯。
网络管理系统对于网络通信的容错及负载平衡对上层应用是完全透明的，上层通信应用可以简单地将网络当作单网处理，简化上层应用的复杂性，提高系统的可靠性。
此外，系统的支撑平台中，还可根据不同数据的重要性和实时性定义不同的网络传输级别。可以确保重要的实时数据得到优先传送，而报表文件等相对次要的数据则以较低的优先级传送。但即使是低优先级传送的数据，在网络通讯正常的情况下(即使是单网)也须完全满足系统关于网络性能的要求。
具有必要的网络通讯测试程序。
支持远程调用，支持终端服务，支持打印服务，支持网络打印机，支持窗口服务，支持网络文件共享，支持远方用户访问系统，访问用户受到安全控制。
系统配置管理
系统提供的管理工具使用户可以配置系统各节点承担的任务和运行方式，配置各逻辑服务器所需启动的服务及其启动模式等：各服务模块运行于何处、热／冷备用配置、自启动协调和监视、故障时的切换策略等。
系统资源监视
分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案
提供系统资源监视功能，用以监视和记录系统中计算、存储和内部通信资源的关键性能参数及使用情况，包括：
计算机系统的监视：
对于各个计算机监视其处理器(CPU)、内存、磁盘、外设、操作系统和内部通信资源的使用情况。并在磁盘空间过低、CPU利用率过高或服务程序发生内存泄漏等情况下主动警告系统管理员，有助于避免服务器故障停机。
系统网络设备的监视：
监视网络交换机、网络支持协议、网络适配器及网络互连性及网络服务设施等的状态。并在发现异常错误时发出分类的、预定义严重级别的告警信息。用户工作人员可以用它跟踪系统负载情况、找出瓶颈所在。
实时运行环境的监视：
监视分布式实时运行环境中各节点连接通道的状态，确定运行环境中各进程的运行状态。视故障进程的重要程度，可能会引起局部重启动、局部切换、乃至整个节点的切换。
性能监视：
通过性能监视可以了解分布式系统中各计算机的资源状况、负荷、通信流量等，及早发现潜在的瓶颈效应，提高分布式系统的综合性能。
系统诊断
提供系统所有交付使用硬件部分的在线和离线诊断程序。启动诊断并检测和报告这样一些错误：配置错误、磁盘损坏、内存访问失败、网络访问失败，及外围设备访问出错。当设备加电及运行后，将持续运行错误检测程序。如主备机切换、网络运行状况等在线监视告警存档，并可方便查询或打印输出，或通过电子值班模块发送到维护人员。具有进程自诊断和自恢复功能。
当系统完全投入运行时，将对检测出处于离线状态的设备进行离线设备诊断，应能对冗余结构中的备用单元维持进行离线诊断。该备用单元应能在需要时进行故障切换，投入在线运行。
诊断软件应具有如下功能：
能在线和离线诊断各主要设备和部件，包括服务器和工作站、交换机和路由器和其它外设等。
诊断过程可以在操作系统的控制下自动执行，诊断报告可以显示、记录在磁盘上，可以打印输出，并产生故障告警，将报警信息发送到电子值 分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案
班系统。
在线诊断应不影响系统正常运行。
支持远方诊断，可以授权通过电话线和调制解调器对系统进行远方维护和故障检查。
在用户授权和认可下，还可通过远程PPP拨号方式进行远程维护。 系统时间和日历管理
系统能够支持多种GPS时钟，接收GPS的标准时间，在通讯规约支持情况下可对各种通信异常情况如GPS未收到卫星信号等情况进行告警。只有当GPS通信完全正常且收到的时钟符合校验规则时才对全系统进行校时，保证全网时钟的一致性。
系统具有与光伏发电信息采集设备周期性时钟同步的功能，可以以广播方式或点对点通信方式同步。当收到分站的时间与主站的时间大于指定的偏差时报警。
系统时间可以人工设置。
分布式系统中每台工作站和服务器的时间应一致。
系统提供一个时间/日历程序，采用GPS自动同步系统时间。该程序把时间和日期传送到所有服务器和用户工作站，显示年的数据用4位数表示。时间/日历程序应检测系统在一段时间间隔内不起作用的情况。当这种情况发生、或是时间与GPS不同步及被人工调整，所有设定将在这个间隔内运行的程序都应被执行。由于有这段时间间隔造成历史数据库记录丢失应标上“故障”质量标志。
监视数据的处理
系统提供的光伏发电实时监控与信息采集系统管理，对检测出的各种性能参数能发送给实时数据服务。比如系统各服务CPU负荷率可以在人机界面以图型、表格等方式进行显示。
系统管理对产生的告警信息能通过通用的事项处理机制进行记录和分发。这使得这些告警信息可以像开关变位等生产事项一样进行检索、统计、显示和打印，并可根据错误类别、严重等级按可配置的方式以屏显、音响、语音等方式进行告警，通过电子值班功能将关心的告警信息以电话通知、手机短信、电子邮件等手段及时通知用户。用这种系统统一的事件处理机制消除多头管理带来的复杂性。
系统系统对检测出的各种性能参数放入实时库中，使得这些数据的展示非常方便和灵活。
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系统管理类的告警信息也能通过通用的事项处理机制进行记录和分发，只在配置为需要显示的节点上发布该报警信息，并可按照查询条件检索归档的记录。
6.3.1.4.用户高级语言
系统提供给用户的语言包括：计算语言和控制语言，它们能做到： 定时启动； 周期启动；
事件触发(含: 状态变化, 来自本分布系统中任何任务的事件等)。
6.3.1.5.计算功能
系统提供面向电力调度应用的计算处理、预定义公式和自定义公式等计算功能。由 P或Q 绝对值积分，由 P或Q 正值积分，由 P或Q 负值积分，由 P或Q 积分，逻辑与运算，逻辑或运算，逻辑非运算，逻辑异或运算，晚峰超计划值积分，早峰超计划值积分，日峰超计划值积分，计算分段功率因数，总加旁代运算, 逻辑运算，备用量总加，运行量总加，检修量总加，投运率计算等。
系统还自定义公式进行各种计算处理。能对数据库中所有数据，所有域作为条件参与运算。系统包含总加计算、限值计算、平衡率计算、累加计算、功率因数、统计计算、代路自动替换等常规计算功能。
派生计算量
对所采集的所有量(遥测、遥信、电度)能进行综合计算，以派生出新的模拟量、状态量、计算量，派生计算量能像采集量一样进行数据库定义、处理、存档和计算等。
公用计算服务功能
对各个应用都是通用的。计算公式可以通过图形工具自由定义，或简单用户编程。计算公式的各个分量数据可以是实时数据，也可以是历史数据，还可以是其它公式的计算结果。
提供方便、友好的界面供用户离线和在线定义、修改计算量、计算公式、计算逻辑，不同类型的操作数可以被用在同一计算表达式中，公式中的操作数的数量不应有限制。
支持下列类型的自动计算：周期启动、数据变化启动、定时启动和人工启动四种。对于周期启动方式，计算周期可由用户方便的分别定义，对不同的对象可设置不同的周期间隔，周期间隔可调。数据变化启动是指当数据源值变化后，所 分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案
有与之相关的计算立即进行。对于定时启动方式，启动时间可由用户方便的分别定义，对不同的对象可设置不同的启动时间，启动时间可调。
根据电网对象的包容层次关系，不需用户定制计算公式，自动生成计算量。如：由单台发电机的发电功率派生全厂的发电功率，进而派生区域发电总加等。
系统支持各种运算，可实现下列各类计算功能，并具有很高的运算速度： 代数运算：包括加、减、乘、除。
指数、对数运算：包括整数指数、分数指数、自然对数、以10为底的对数。
三角运算和反三角运算。 最大值、最小值和平均值运算。 绝对值运算。
布尔运算：与、或、否、异或等。 条件判断运算：if、else等。 求补。
循环运算：do…while、for等。 自身函数引用。
比较运算：>、>=、=、<>、<=、<。 统计计算。
常用的计算库
为免去用户输入大批量相同类型的公式，系统应提供常用的标准计算公式供用户选择使用。包括：
周波及电压合格率计算；
最大值、最小值、最大值出现时间、最小值出现时间、平均值统计； 负荷率计算； 总加计算；
有载调压变压器档位计算(包括BCD码或其它方式档位计算)； 负荷超欠值计算；
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功率因数计算； 功率平衡率计算； 电流有效值计算；
发电机正／负旋转备用计算。
系统在进行其它计算和统计时，能自动考虑旁路代结果。
6.3.1.6.图模一体化功能
专门的图形服务器保持全网图形的统一与唯一性； 提供跨平台，跨应用的统一图形平台； 提供节点透明，位置透明的跨应用显示访问；
可无级缩放，可变焦，可漫游，可分层分级的图形画面； 支持多显示器，多窗口，多画面，多模式的操作； 无限可选的彩虹颜色；
可定义的客户化图片（静态/动态），显示形象化； 可在线生成的客户化动画； 数据库任意域全开放上画面； 图元显示属性客户化； 快速简洁的绘图模板；
可基于图形的数据库参数录入； 多种图象格式的支持（BMP,GIF 等）； 支持动态着色；
支持图形与网络拓扑维护的一致性与一体化功能。
6.3.1.7.设备参数管理功能
系统设有专门权限对电网设备参数进行管理。
电网设备参数可以分类批量录入，可以按设备对象综合录入。 电网设备参数须有严格完善的合理校验功能，严禁非法参数入库。 系统中可随时在图形上调用设备参数，供操作员随时查阅使用，同时亦 分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案
能提供分类汇总表。
电网设备参数库应能按标准转换为文件导入／导出，并提供与其它系统的标准接口。
6.3.2.软件开发功能
系统能够为用户提供开发应用软件的平台，以方便开发功能，以及其标准的系统API，用户能在原有软件、硬件的基础上开发自己的应用软件，用户应用软件的加入应不影响系统原来的功能：
提供的数据库规模和数据类型满足用户扩展应用软件的需要。 用户可根据需要生成新的数据库模式和新的数据库。
提供访问数据库的API接口，用户可用前面提到编程语言编写应用软件，能方便地读写数据库数据而不影响系统原有功能和性能。
提供用户应用程序与人机对话处理程序的API接口，此接口详细、完整，以便用户应用程序处理的数据和用户数据库的数据，能方便地在任何画面上显示和以任何形式打印，而不影响系统原有的功能和性能。 提供各个功能模块相互间的应用联接、调用的接口(定时启动、事件启动、用户启动)以便用户在需要时加入新开发的功能模块。
提供改变有关功能模块的运行周期和运行时间的方法，以便用户根据需要，改变有关功能模块的运行周期(如屏幕刷新，响应时间等)和某些功能模块的运行时间。
6.4.监控系统实时监控功能
系统采用面向对象的设计方法, 能够为用户提供以下主要功能： 收集站端采集系统的实时数据，实现基本五遥功能； 接收上级监控系统转发的实时数据； 实时网络拓扑和动态网络着色； 画面显示与操作；
用直观的图形方式显示实时数据、统计数据、事件和报警； 提供交互式操作和控制设备的手段； 为其他应用软件提供网络模型；
分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案
为其他应用软件提供应用程序接口； 报表管理与打印； 系统远程维护； 自动化设备状态监视； 丰富的通信规约功能； 数据的存储和追踪； 事故追忆；
与模拟屏/大屏幕接口； 系统校时。
6.4.1.数据采集
数据采集系统的设计特点：
采用面向对象技术，分组、分层的设计原则；
通信规约类库和通信设备类库设计的开放性和可扩展性； 基于事件驱动的程序设计流程； 同组主备系统任务分流机制的实现。
6.4.2.数据处理
6.4.2.1.模拟量数据处理
具有数据的合理性检查，对数据进行合理性检验，删除不合理的实时数据；
滤波处理：对于通道瞬间干扰或设备故障造成的数据突变能可靠滤除； 允许人工封锁，并在图表上有相应标志；
允许人工置数或由计算量代替，并在图表上有相应标志； 遥测值工程量转换及在线修改；
可进行多级限值检查及变化速率检查，具有零值死区处理，限值可调整； 实时更新数据；
分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案
可进行人工或自动替换；
可人工设定遥测值并加入相应标志，人工设置的遥测值自动加入相应的计算中。
6.4.2.2.状态量数据处理 变位处理：
确认值的类型（开关、保护、刀闸、事故、预告等）；
根据开关的变化、保护及事故总信号等判断是正常变位还是事故变位；能区分开关跳闸的类型，并分别统计。
报警处理
对人工设置状态量类的报警，包括：
封锁/解锁标志，用于禁止/允许对被设置状态量进行操作时报警； 设置各种标志牌，表示相应设备正在进行电气维修等工作时报警； 对无实时状态的设备进行人工设置报警。 状态条件应用类的报警，包括：
系统内的所有状态量都可以参加各种条件运算和判断，通过这些条件达到禁止、检出、告警等目的；
对于有置位标志的设备不允许操作，并报警； 能够过滤出检修引起的变位报警； 对某些设备的同时操作提出报警；
能够旁路手动和自动替代，在接线图上手动或由状态量及模拟量共同确定母线旁路状态，自动进行旁路开关替代，并报警。
设定状态量标志类通过颜色和显示的状态起到警示作用，包括： 人工设置运行设备状态，并在图上设置明确的图符及颜色标志。 对旁路替代标志（人工计算或自动计算）能在图上或报表上明显标出。 状态量统计报警，包括：
可对开关变位次数自动进行统计，分类存入数据库，供调度管理功能使用，对应检修的开关自动提示。
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累积量数据处理
进行限值检查、增量检查及丢失数据处理。具有积分累积及分时间段处理的功能，可以进行运行时间统计及操作统计。
计算量的处理
标准处理：如求最大值、最小值、平均值、总加值、合格率等均以表格方式定义。
定义处理：为用计算语言编写的公式，公式编译加载后系统自动定时或以事件触发的方式进行计算。
完成电压合格率和具有超限时间累计计算。
完成开关动作次数统计，按照预定次数到时，进行检修报警，开关检修时，不报警，可人工设定开关状态。 完成日总供电量，网供电量等计算。 统计开关运行时间，电容器投运时间。 报表生成、数据整理。 趋势曲线的生成。
异常情况和操作记录等提示告警、打印。 历史文档归档保存、整理。
定期计算处理
存贮的历史数据，在计算公式修改的情况下，可通过维护工具作出相应修改。历史数据库设置在后台服务器的商用数据库内，但在各个结点上可以直接访问它。历史数据库内保存的历史数据按数据性质及存贮的时间间隔分类。例如：5 分、10 分、30 分、1小时、日等。根据系统的需要确定保存的数据。
历史数据处理进程：
运行在后台服务器上，它根据定义的原则，定时启动或周期启动，将需要的数据及图表记录存入历史数据库内。
历史数据库的访问：
在系统的各个结点上都可以用标准的SQL 语言、ODBC 技术透明地直接访问历史数据库，MIS 网上的工作站能对WEB服务器的历史数据进行访问，但 分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案
不能修改或删除。
历史数据库的操作：
历史数据可以文件形式转贮和保存。转贮的历史数据文件可调入历史库显示或打印及修改。
6.4.3.控制功能
系统具有强大的系统控制功能，可以对所有可遥控设备进行远方控制操作。选择控制点、遥控预置、选择的返送校核正确后，发出执行命令。校核回报的结果能够显示出来，控制命令执行后，设备状态能显示出来，同时能够清除所选的点。
具有遥控、升降功能，对满足互联闭锁约束条件并允许遥控的开关、刀闸进行遥控，对主变分接头进行升降操作。并生成操作过程的全部记录（操作人员、操作时间、操作内容等），所有遥控闭锁条件能自动判定。
可以进行批次遥控操作。在紧急情况下根据预先确定的操作方案或临时形成的操作方案自动完成对成批设备的分/合闸操作。
具备限制不同类型用户应用系统功能的权限，各类型用户只能使用已限定的系统应用功能。
对于赋权操作人员只能对某一电压等级的开关或某一些开关刀闸等进行操作。具有遥控操作的安全性检查和防误功能，有正常安全操作和非正常安全操作的辨别处理。
遥控/升降操作可以分为操作和审批（监护）两项。操作人选择遥控对象后，经审批人审批确认后，方可进行遥控执行或撤消操作。可根据实际需要对系统重新配置后选用该功能。
操作时应有安全资格口令验证、使用对话框形式进行。每步操作均要经过确认方可进行下一步操作。操作过程中应随时有汉字提示和语音复述，并可随时退出操作。操作有返校倒计时和执行倒计时，并要具有限时失效功能，时限可调。
可自动统计遥控次数、遥控成功次数等，并将统计结果存入数据库。能对继保装置进行投切或信号复归操作，可召唤并修改继保定值。 控制和调节内容包括：断路器开/合、调节变压器抽头、设定值控制、无功补偿装置投切及调节、保护复归。 支持批次遥控功能。
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系统中应采用有效措施保证控制操作的安全可靠，以防止发生误操作情况，主要包括：
控制和调节必须从具有控制权限的工作站上才能进行。
控制和调节应有操作人员、监护人员口令，遥控操作复核应输入开关编号或复选确认，以防误选点。
遥控、遥调必须有返送校核，同时按选点、校验、执行三个步骤进行。 不同工作站同时对一个设备进行控制的情况将被闭锁。
支持采用遥控操作的异机监护。即遥控操作时操作人员在一台机上选点，必须得到另一监护机上监护人员对同一对象的监护确认，才能进行下一步的操作。监控中心单机运行时，遥控操作必须进行操作和监护的独立选点和开关编号输入确认，不能将操作和监护合并在一个操作界面上。 操作中每一步的起始都有相应的提示，每一步的结果也有相应的响应。控制正确执行后，画面上将反映控制操作后设备的状态，并清除本次选点。
可以远方或当地设定设备禁止控制挂牌。 遥控命令下发时，应可选择带站号标志。
必须有严格的权限控制，登陆后具有时效管理，可通过退出机制终止操作时效。
所有操作记录要采用“数字签名技术”，记录操作人员的姓名、操作对象、操作时间、操作节点、操作结果等，确保其有不可变性和唯一性，并可供调阅和打印。
应具备满足电网实时运行要求的时间响应特性：
6.4.4.人机界面功能
6.4.4.1.窗口系统及画面显示系统
系统的图形管理系统是一个多层的图形系统，支持可变焦(面积缩放、步进式缩放、均匀缩放)、漫游(均匀漫游、橡皮带式漫游)、分层的图形、可滚动的固定尺寸图形。
人机接口符合X-Window和OSF／Motif等国际标准。图形系统框架基于QT跨平台技术。满足不同操作系统下得到一致显示效果的要求。图形系统功能强大，已实现上述要求。
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支持全图形、高分辨率、多窗口、快速响应的图形显示。图形画面采用浮点坐标体系，真正支持平滑移动、无级缩放、无限漫游。图形应有显示全景又有显示细节的功能。可以将Arclnfo、Maplnfo、AutoCAD等格式的地图导入到系统中。系统支持用户定义的画面分层显示(≥8层)，支持将地理背景作为画面的一层，支持将多个缩放等级的图形无缝的融合到一个画面中，达到类似“画中画”的显示效果。画面显示自动删繁，并且支持报警窗口自动弹出功能。
能用鼠标进行多屏幕选择，以及显示多层结构的图形。
图形系统中应有丰富的电力图元供用户选用，并且用户可自行定义生成各种图元、特殊字符和图符，用于生成电力系统所需的字符(如断路器、隔离刀闸等)和图符(如变压器、发电机等)，字符状态可动态链接，与电力系统实际状态相符。
单位状态信息和多位状态信息在画面上能够以任意用户定义的字符、字符串或图标表示。
图形系统设计所有动作及状态都由用户进行定制。 数据符号可通过正负号、箭头、数字颜色等多种形势表示。
支撑软件提供一、二级汉字库，支持光栅、矢量和描述字体，具有支持动态和静态显示的功能。
能在线的、方便直观的在人机界面上定义、生成和修改报表格式，按用户要求打印实时和整点数据，支持报表上拼接曲线图形的打印。 人机界面系统应全部汉化。
人机界面系统具有方便的鼠标操作，用鼠标键调出的窗口画面不能随鼠标键的放开自动消失。
在一定的权限下，能在画面(包括单线图、表格等)上在线修改任一对象的记录属性(如限值、告警级别、参数等)。
图形设计图库一体化，作图的同时能方便的修改数据库中任一对象的记录属性。
能在人机界面上在线注释或做笔记。
具有系统笔记本功能。系统笔记本的内容可在线定义，系统笔记本内容弹出的触发条件可为时间、事件等。触发条件的定义应方便、灵活。 系统显示除提供一般的总索引图、分级索引图、分类索引图、厂站单线 分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案
图、棒形图、扇形图、曲线图、配置图、电网潮流图、地理接线图、系统运行工况图、网络状态监视图、表格图、计算过程控制图、数据流程图、光示牌图、菜单图、设备参数图外，还提供其它多种显示图形，如实时/历史数据报表、表盘显示、模拟量填充显示、饼形图显示、温度计式显示、动态字符显示、动态图元显示、用户定义的各类画面等。 显示内容主要包括：遥测(有功、无功、电压、电流、功角、变压器档位信号、水情、环境参数等)、遥信(断路器、隔离刀闸、保护信号、变压器档位信号等)、电度量、频率等系统实时或置入的数据和状态，计划值，计算量(功率总加，电度量总加，开机时间总加，峰、谷、平电量累计值，计划负荷与实际负荷的差值、功率因素等)，时钟等。 在单线图上可方便查询各物理设备的参数。
在单线图上能查询物理设备的参数，设备的参数提供录入工具。 单线图可用于所有应用功能，既可用于各种计算结果显示，也可作为各种计算的操作输入界面。在厂站一次接线图上可提供如下几种显示方式：计算值显示；
-混合显示。正常显示量测值，对坏数据自动由状态估计值进行替代并以标识加以区分。该显示模式是否作为缺省模式可设置。
全开放显示对象：实时数据库所有对象的任何字段均可上画面显示。 在同一幅电力系统的单线图、曲线、报表上，支持历史数据、计划值、实时值、模型数值的对比显示，可方便地进行时间的定位和移动。 画面的调阅、画面上可进行的操作、有效的菜单内容等须设置权限，以用户的不同而不同。
操作员登录成功后应在窗口上方或下方显示操作员的用户名。 操作简便易行，操作员所有操作(包括应用软件)的操作步骤不大于3。用户可方便地定义热键。
支持可视化技术，如三维立体图、三维平面图，颜色作为数据量的特征等。
系统的图形数目不应受限制。提供分类图形目录树管理功能，方便用户 分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案
对图形的查询和调用。
各种图形应能转换成标准格式输出。如可转换成SVG图形规范的XML文件格式。
图形实现SVG图形格式的导出功能。
能根据厂站单线图自动拼接生成电网结线潮流图，并能打印输出。
6.4.4.2.操作管理
系统对用户的所有操作都可通过人机界面进行，基本的操作主要有： 冗余系统的人工切换。 控制系统设备的停用与恢复。
调图，包括热键、菜单、图名三种方式。 在线进行数据修改。
遥控操作(包括单遥控和顺序控制)。 遥调操作。
人工置数(包括模拟量和开关量)。 告警及事件禁止与恢复。 挂/撤操作牌。
全网恢复固定连接、厂站恢复固定连接。 拷屏功能。
6.4.4.3.报警及事件处理
当电网运行发生状态变化或产生越限报警、操作员对电力系统资源的操作以及其它一些重要操作、系统自身的软硬件模块发生故障或发生状态变化时，系统都会产生事项及报警并记录和打印相关信息。事项、报警有不同的窗口。
警报类别
能够对系统的报警进行分类管理，如：
电力设备的状态变化：状态量分断路器、隔离开关、继电保护信息的状态改变；对于电力系统中的断路器、隔离开关由合到分，能结合事故总信号或继电保护动作信号来确定是否为事故跳闸。
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主站设备的运行异常和故障； 数据传送错误和有效性检查出错； 设备异常运行和故障； 远动或网络通道故障： 应用模块运行异常； 各应用需要的报警。 用户定义的组合告警。
报警、预警要根据事件严重程度分级
对模拟量提供2级报警： I级报警(一般报警)，II级报警(严重报警)。 报警优先权： 1～10(同一报警级的不同设备优先级可以不同，用于智能筛选。) 报警方式
报警窗口：根据事项级别显示不同的颜色，对一些比较重要的事项可以使用醒目的颜色显示。到达的报警会按照产生时间顺序排列，用户也可以采用其它方式排序，例如按照级别、按事项类型排序。并且会自动滚动到新来报警，在用户不看最新报警而查看以前的报警时停止自动滚动。按照事项类型和事项来源等条件对实时事项进行过滤。用户可以自行决定哪些事项显示哪些不显示。显示的各个字段可以由用户决定显示顺序和是否显示，满足不同用户关心事项内容不同的需求。
设备或数据闪烁(拓扑着色设备：事故停电闪烁，正常停电不闪)。 语音、声响报警。配置TTS语音转换服务，将事项简短内容转换为语音报警。可以根据需求灵活配置那些类型的事项需要语音报警，而那些类型不需要语音报警；还可以配置不同类型的事项对应的铃音。
事故自动推图。系统可以在用户指定的工作站自动推出事故相关的画面，画面中能显示开关、重合闸状态、保护动作情况等相关故障信息。该功能还可被配置成只形成“推图列表”，而不是立即弹出画面，以免影响正在进行的操作。 召唤打印报警信息。 警报确认、禁止与恢复
可以对整个系统、厂站内所有报警进行选择、确认，也可对单个报警进 分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案
行选择、确认，可在报警列表上选择、确认，也可在厂站单线图上选择、确认。
经操作员确认的报警信息，相关的音响报警消除，在报警画面中显示；报警事件消除后报警信息转历史报警信息画面。 可实现对单对象、全站告警的禁止与恢复。
采用明显的标记区别确认和未确认的事项，同时也可以按照是否确认来对事项排序。 警报查询
可按报警类别查询。
警报的查询可根据所属的分区、站、状态、模拟或应用分类进行。 可按时间段分类检索警报信息； 可采用指定字符串进行查询。 以上的组合查询。
查询的结果可以以文本文件输出。 事件处理
事件包含所有警报信息外，还包含所有关于电网设备、系统设备的动作信息，如：各种设备由故障转正常、人工数据置入、数据采集闭锁、警报处理闭锁、控制闭锁、挂牌操作、遥控、遥调操作、控制系统的双机切换等等。当事件记录将到达指定的存储的容量时，自动将事件表的内容用文件方式进行转存。
可以利用事件窗口查询事件，可以在厂站单线图上，对全站或选定的对象进行相关事件的查询。要求如下：
可按事件类别查询。
可根据所属的分区、站、电压等级、设备或应用分类进行事件查询。 可按时间段分类检索事件信息(依据所输入的时间自动访问实时数据库或转存的事件文件)。 可采用指定字符串进行查询。 以上的组合查询。
查询的结果可以以文本输出。
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6.4.4.4.曲线
人机界面能显示实时趋势曲线、计划曲线和历史趋势曲线。平台提供两种曲线显示方式：曲线画面文件、即时曲线查看工具。曲线画面文件是人工(通过画面编辑工具)或自动(数据库存库时按预定义策略)编辑生成的画面文件，可象单线图一样调阅：即时曲线查看工具可在画面上针对任意模拟量及时查看其实时趋势曲线、计划曲线和历史趋势曲线，即时曲线查看工具调阅曲线的速度要求与普通画面相同。
趋势曲线的基本要求
提供方便的工具来编辑和生成曲线／棒图／饼图，有三维和二维画面供选择。绘图系统能够提供曲线/棒图/饼图的编辑；即时曲线查看工具，历史曲线查看工具提供曲线的自动生成。
一幅曲线图上可以显示历史、实时、计划、预报等多条数据曲线(至少支持8条)，同一幅图的多条曲线采用不同的颜色区分。一幅曲线图上显示多条曲线时，不同曲线可采用不同的坐标刻度，可支持不同对象、同一段时间的对比显示，也可支持同一对象、不同时段的对比显示。 数据来源：实时数据、历史数据、PAS应用数据、每日计划及预报数据等。
可在线定义、修改数据采样周期和数据点。
趋势曲线的显示比例(纵、横坐标)、时间间隔，可在线人工定义和修改，也可以自适应调整。
具有对趋势曲线数据记录、显示及打印的功能，打印可分定时和召唤两种。
支持曲线的拖曳功能，支持曲线随显示时段移动。
当鼠标移动时，可动态显示各曲线的值和对应的时间，可方便地进行时间的定位和移动。
应能在单线图界面上对对象的趋势曲线进行浏览、打印。 曲线模板
人机系统提供一组曲线显示模板。每一个显示模板定义一种曲线显示样式，用户通过曲线编辑器选择不同的曲线显示模板。
时间轴和数值轴
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时间轴和数值轴的位置由系统缺省定义，但用户可重定义和修改。定义的内容如下：
数据保持时间 采样周期 时间轴大刻度 时间轴小刻度 采样点数值的单位
采样点数值的最大值(至少支持人工设定、自适应调整两种方式) 采样点数值的最小值(至少支持人工设定、自适应调整两种方式) 数值轴的大刻度 数值轴的小刻度 曲线背景颜色 曲线颜色 采样点数据库描述 限值
当显示曲线超过限值时，将以不同的颜色显示提醒操作员。提供以下几种可供定义的限值：
最大最小限值 报警限值 无效数据
当在采样时出现无效数据时，用中间差值拟合出合理数值。 曲线显示功能
将提供下列交互式动态操作，以改变曲线显示功能：
一条或多条曲线显示选择：在一幅画面上有多条趋势曲线的情况下，用户可以选择是显示一条还是多条曲线。
网线选择：为了更直观、准确地观察曲线，用户可以选择是否在背景上加水平和竖直相交的网状线。
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同一幅画面上可调同类型时间间隔的任意同期的多条曲线，用户可自定每条曲线的颜色、水平和垂直标尺。 趋势曲线窗口背景颜色。
可在任一台工作站上对曲线进行修改，修改的结果对所有工作站是公用的。
每一条曲线的自适应刻度能自动调整。
对于频率趋势曲线，可定义为每一秒采集一次，1～10秒(人工可调)更新一次．整条频率曲线窗口覆盖的时间间隔为30分钟～24小时(人工可调)，窗口具有前／后时间滚动条。
6.4.4.5.数据查询服务工具
人机界面提供数据查询服务工具，可以即时查看实时数据库、历史数据库的各种数据。该服务工具至少提供两种数据查询方式：根据预定义查询模板查询、即时数据查询。预定义查询模板是人工或自动(数据库存库时按预定义策略)编辑生成的，可在数据查询服务工具中通过菜单选择方式调阅；即时数据查询可人工在数据查询服务工具上即时选择要查询的数据范围(数据类型、显示属性、时间区间等)及其显示格式等对数据及时查阅。
数据查询服务工具调阅数据的速度要求与普通画面相同。数据查询服务工具支持多窗口(至少支持8个)。
实时数据查询主要以表格的形势显示数据，可以基本替代传统人机界面的表格类画面。
历史数据查询以表格和曲线的形势显示，支持时标信息显示。当显示数据超过限值时(预警限值、报警限值等)，将以不同的颜色显示提醒操作员。
数据查询服务工具查询的数据可以按预定义的模板打印输出。
数据查询服务工具查询的数据可以转存为数据文件(文本文件或EXCEL文件)。
系统要能提供工具查询历史和实时数据，并以表格、曲线等多种形式表现，查询方式简单、易用。
6.4.4.6.打印
系统的人机界面为画面、事件记录、曲线和报表等提供打印功能。对于系统事件，系统须至少支持两种打印方式：一是在预先定义的事件发生 分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案
时随时跟踪打印，这种情况下打印机一般选用针式打印机，系统中支持使用两台打印机(一台为主，一台备用)，当一台发生故障时，自动切换到另一台；另一种是随时将检索得到的各类事件由人工进行手动打印，这种情况下打印机一般使用激光打印机、喷墨打印机。
所有屏幕上显示的画面，全部可以在MMI上用简单的选择方式打印出来，也可转换为通用的图形格式(如GIF、JPEG、BMP等)保存。系统支持对图形画面进行全图打印、分页打印功能。可实现图纸化打印(添加边线、脚注等特殊打印元素)，要求能够利用用户自定义图纸模板。对待打印部分能通过打印预览查看、调整打印效果，保证所见即所得。
除了系统画面外，系统也支持将显示器屏幕画面进行全拷贝，拷贝得到的内容可以保存成BMP、JPG、PNG等多种图形文件格式，也可以直接打印拷贝得到的图形画面。
对系统各类报表的打印支持两种方式，一种是周期自动打印，打印周期可以由人工进行调整；另一种是随时召唤打印。
文字的打印支持中文，打印支持高分辨率和屏幕分辨率两种模式，提供打印任务管理工具，尚未开始的打印机任务可以人工删除。
6.4.4.7.可视化技术
图形系统将传统的用数字、表格等方式表达的信息转换为通过先进的图形技术、显示技术表达的图形信息，其中数字与表格被先进的曲线、棒图、饼图、表盘等代替，使得用户可视化层度更加直观，对数据的分析更加有效。潮流采用实时按潮流的方向动态滚动的方式，用户可直观的观察到潮流的方向。厂站一次接线以及带电状态可视化、供电范围可视化。
负荷预测的可视化技术、安全分析的可视化技术、电压稳定的可视化技术、暂态稳定安全域的可视化技术等，将电力系统的监控数据、潮流、电压稳定域、暂态稳定域用形象直观的可视图形表达，能够更加满足运行人员监视、控制的需要。
6.4.5.图形编辑功能
系统提供图库模一体化编辑软件，同时还应提供数据库维护查询软件。图模编辑一体化软件以及数据库编辑软件应以定义任务的模式进行工作。每一维护工作均对应一个任务，先定义任务后开始工作，每一个任务可以定义有多个子任务。任务有编辑态、执行态、活动态。可以对任务和子任务进行增加、删除。任务处于编辑态时不写入运行系统数据库中，任务执行后所有该任务对数据库的修改内 分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案
容写入运行系统数据库中，但不影响运行系统的网络拓扑和设备参数等数据。任务激活后处于活动态，该任务下所修改的数据投入实际运行系统使用。所有任务在未删除以前都可以往前一个态恢复。
6.4.5.1.图库模一体化编辑软件
系统具有完善的图模库一体化技术，基于面向对象的方法，提供先进的图形制导工具，作图、录库、建模一次完成，所见即所得，快速生成系统。同时，系统特有的图形应用切换技术，使一幅图形可以适应多个应用状态，降低图形维护工作量。只要把一次主接线图作好，就可以根据电力设备之间的连接关系把系统的网络模型建立好，绘图、建模和建库同步进行，既提高了工作效率，又可以以图形的方式显示参数录入中的错误。
智能化的图形拓扑
系统图形包有自动捕捉功能。当图形中设备图元的连接点与其它设备的连接端点碰触在一起时即可自动建立连接关系，在图形中移动设备图元时连接线自动进行布局调整。当设备图元与母线图元连接时，系统自动在母线图元上生成交汇点。
6.4.5.2.数据库编辑软件
系统提供可视化数据库编辑工具，具有以下功能：
具有友好的数据显示和编辑界面。系统提供层次化树形视图和表格视图。在显示电力系统的资源属性时，尽管数据库内部是以ID、枚举值等形式进行存储，但显示给用户的是对应的资源名称、枚举内容等用户可读的信息。利用编辑工具可直接在表格中编辑修改相应的属性，编辑方式根据属性的不同可以是编辑框、下拉选择列表、单选按钮、复选按钮以及高级的弹出对话框等。
具有快速查询定位的功能，用户可通过输入查询条件查询定位符合条件的记录，支持以通配符和正则表达式进行模糊查询，可定义复合查询条件。
具有过滤功能。界面自动根据用户当前显示和编辑的内容提供可用的过滤条件及选择列表。通过过滤条件的使用，可以使用户只关注于其所关心的内容，避免多余信息的干扰。
用户可自定义数据视图的编辑查询界面。对于树形视图，用户可定义视图中要显示的资源类型以及显示到哪一层次；对于表格视图，用户可定义要进行显示和，或编辑的资源属性，只对数据对象的指定数据属性进 分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案
行编辑查询，其余数据属性保留缺省值不在界面中显示。用户的定义可以保存为模板，以后可直接选择使用保存的模板而无需每次进行定义。 编辑查询界面具有方便快捷的数据排序按钮。用户可通过点击树形视图或表格视图的标题栏方便地对内容进行排序显示，用户可白定义某些属性字段的排列顺序。例如按用户指定的厂站名称顺序而不是默认的拼音顺序对厂站进行排序，按P、Q、I、…对量测进行排序等。
数据库编辑软件与绘图建模软件一样提供了自动校核功能，确保模型数据库的正确性。数据库编辑软件在编辑界面的设计过程中即充分考虑了如何尽量减少或避免操作者的失误，包括但不限于：输入参数合法性校核(非法字符、有效范围、名称冲突等)；引用合法性校核(引用的对象是否存在、是否满足电网拓扑约束、是否有意义等)。未能通过校核的修改系统拒绝执行，并给出相应的提示信息和修正建议，将错误从源头堵住。
6.4.6.事件及事故报警处理
6.4.6.1.事件及事故报警的内容：
电力设备的运行状态改变；
模拟量及累积量：量值越一、二级限值； 主站设备、站端设备不正常操作和设备故障； 通道故障报警； 设备及程序运行事件； 综合自动化保护事件；
操作事件，包括库操作，人工置数，遥控、遥调操作等； 用户定义的其它报警。
6.4.6.2.报警处理方式：
所有报警均登录于报警表中，可即时在报警行中显示，事项的显示格式可由用户定义。报警表分为实时报警表和历史报警表，它和报警项同时产生。实时报警表可在画面上确认，当报警项不再需要时，可在CRT 上进行清除，即不再在实时报警表中保留，而历史报警表不可进行消除。支持事项的即时打印和召唤打印。
报警限值及报警死区均可在控制台上进行修改。报警项由用户在线逐点 分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案
定义，打开或屏蔽报警。
支持语音报警（在线多媒体语音功能），语音报警格式由用户自由定义。 重要报警可启动事故追忆，可自动推出相关画面。 故障事项可以启动调度工作站中故障处理与自动处理界面。
6.4.6.3.报警类型包括：
越限告警；变位告警；事故报警；保护故障信息；自动化系统故障告警。 所有事故和保护信号分为不同的类型并有不同的优先级。报警分类和优先级可以由用户定义，事件是否报警由用户根据事件的性质确定及改变。
6.4.7.安全子系统
系统提供可靠的安全管理机制。采用多层、分级的管理模式。主站系统的各个节点可设置不同的功能，不同的人员配置，即每台机器所能完成的任务、进行的操作可在线设置，每个操作员只能在自己指定的机器上完成调度操作。人员根据工作性质分为不同的级别，对应于不同的操作权限。人员级别可分为：系统维护员、维护员、操作员和一般用户。
操作员的登录需要身份认证。
操作员的任何操作（遥控、人工置数、修改数据参数、修改历史数据等）均要经过人员与坐席的双重权限认证。系统对每一个重要操作均可形成操作记录。
系统主备机都有启动、故障切换和监视其他计算机运行的功能。除非主机发生致命故障，否则不做故障切换。允许操作员做人工切换。如果后备计算机发生故障，系统能够发出报警信号。主备计算机的切换可以独立运行，不影响其他计算机和整个网络的正常运行。当主备计算机故障停运时，所有实时数据/历史数据能够自动拷贝到后备机，保证数据不丢失。
6.4.8.系统的设备管理、监视功能
主站系统在操作员界面上以图形的方式显示全系统的运行情况，包括以下方面：
系统实时运行工况； 各子系统运行情况； 系统配置图及其运行情况；
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各节点CPU 负载； 各个机器参数表；
主机运行监视和故障自动切换； 网络运行状态监视及网络数据传输监视； 各节点系统运行进程状态监视和在线编辑； 提供在线系统维护功能。
6.4.9.报表功能
系统有专门的报表管理系统，定制灵活，功能丰富。是跨平台的报表系统，与EXCEL兼容。具有全图形的人机界面、所见即所得的功能、电子制表功能，能方便生成各种表格。
报表的数据来源：实时数据、历史数据(包括链接的商用关系数据库中的历史数据)、应用数据、用户自定义数据、其它报表输出数据、以上数据的运算结果。报表表面计算结果应能存入数据库，并能作为报表数据的数据源。
报表种类包括时报、日报、周报、旬报、月报、季报及年报等。报表的生成时间、内容、格式和打印时间可以灵活定义。
报表的内容包括：运行和计划数据、主要趋势曲线、电网设备运行状态、对电网设备的操作命令、各级各类报警信息等。
报表管理应有计算功能、编辑功能、显示功能、打印功能、安全机制和日志管理。
计算功能应具备丰富的运算符、运算函数以及可白定义函数、公式，计算包括数学计算、逻辑计算、统计计算、任意组合的计算公式、时间转换子例程等。
可在线简单、方便建立和修改报表的各种格式及数据；可定义各种运算、函数、表达式，任意插入、删除表格各项目，具有剪贴板功能；可以图文混编，有专用的图形编辑器，用以生成曲线、棒图、饼图等并嵌入报表，还可以嵌入位图，图形可以任意移动，变化大小(位图除外)；可以方便选择各种常用字体、大小、修饰；能生成各种与数据库有关的前景。具有汉字编辑、显示和打印功能。
可在线从画面系统中调出所需的报表并可修改数据，对人工修改过的报 分布式光伏发电的实时监控与信息采集系统设计方案
表数据应加以标识。
支持常用的各种针式、喷墨、激光打印机，具有打印预览、定时及召唤打印、指定打印机打印输出的功能。 报表建立、修改、浏览应有用户口令保护。
系统保留一个月的报表打印日志文件，包含时间、打印请求、打印过程、用户所运行的控制命令，可作为历史文件保留。 可从系统中任意节点上检索和使用报表。
在PC工作站上系统报表应能用EXCEI。工具打开和生成。
6.4.10.系统和数据的备份
提供备份与恢复界面工具，根据预定的策略自动对于系统中所有主机的操作系统、应用程序和数据库，能以“全部”、“增量”方式持续备份，保证在系统崩溃后重新启动时，所有的操作系统、应用程序和业务数据能迅速恢复到故障前的指定时段。同时，支持手工备份操作。便于实现系统全黑启动过程的断面无扰恢复。
6.4.11.与其他系统的数据交换及接口功能
系统针对国家最新发布的电力安全防护要求，采用电力专用的正向物理隔离装置。保证外网的物理隔离，彻底屏蔽安全等级低的系统所可能的侵害。最新的web镜相服务器技术是该系统的技术先进性的体现，具有国内领先的技术水平。将Web服务器隔离在监控系统外，在满足实时监控系统安全性的同时，对外网访问数据进行隔离。全厂信息系统等安全等级较低的网络只能通过IE浏览器访问镜像数据，任何病毒和黒客攻击都无法感染实时监控系统，保证了电力调度的安全性和稳定性。
篇2：图像采集系统设计方案
1.1 32位嵌入式系统概述
嵌入式系统是后PC时代的主导，当低端的嵌入式系统无法满足信息化、智能化、网络化时代的更高要求时，32位嵌入式系统应运而生。32位嵌入式系统是电脑硬件与软件的有机结合。嵌入式设计的目的在于满足某种特殊的功能。嵌入式系统的大体构架可分为五部分：处理器、内存、输入与输出、操作系统与应用软件。32位嵌入式系统可分为硬件和软件两个平台。硬件平台的设计包括处理器电路、网络功能、无线通信及使用接口等的设计。嵌入式软件为信息、通信网络或消费性电子产品等系统中的必备软件，为硬件产品的驱动程序、控制处理和基本接口功能服务，以提高硬件产品的价值。嵌入式软件为该硬件产品不可缺少的重要组成部分。
1.2 32位嵌入式系统的应用现状
嵌入式系统把微处理器（CPU）或者微控制器（MCU）的系统电路与其专用的软件平台相结合，以此来达到系统操作的最高效率。目前的移动电话、手表、电子游戏机、PDA、电视、冰箱等民用电子与通信设备，电动汽车、电动机车等电动产品的控制核心，无不与32位嵌入式系统息息相关。32位嵌入式系统早已融入了人们的日常生活，嵌入式系统的产品主要集中在信息家电、通信产品、工业控制器、掌上电脑（PDA）领域。家电、玩具、汽车、新一代手机、数码相机等设备也都采用了32位嵌入式系统的核心技术。随着后PC时代的到来，有理由相位32位嵌入式系统会呈现出蓬勃发展的趋势。
2 实时图像采集的重要性和存在的问题
实时图像的采集和处理在现代多媒体技术中占有极其重要的.地位。日常生活中所见到的数码相机、可视电话、多媒体IP电话和电话会议等产品，实时图像采集是最核心的技术。图像采集的速度、质量直接影响到产品的整体效果。众所周知，视频图像数字化后数据量非常庞大，对如此大量高速的数据进行实时处理是计算机应用领域中技术难度最大的部分。例如，一幅大小为352×288、彩色深度为16的图像，其数据量为0.5MB。而依据人的视觉特性，25幅图像连续播放才能使人感到一幅动态的画面，这意味着必须要有5MB的原始数据量才能保证画面的连续。可见如何实现视频图像的高保真数字化并且采取科学合理的方法实现数据的高速传输是该领域必须解决首要问题。
目前大多数视频图像采集采用摄像头传感器，再通过视霸卡或实时图像采集（压缩）卡对视频图像进行采集（或压缩）后送入计算机进行处理。由于摄像机的输出已转换成模拟NTSC或PAL制式并以Svideo或混合视
篇3：井下胶带接头图像采集系统设计
井下运输胶带承担着煤矿的运输任务, 胶带断裂会造成很大的经济损失, 严重时将导致重大安全事故。由于胶带断裂或故障多发生在胶带接头处, 因此, 及时排除胶带接头可能出现的撕裂、脱扣等隐患, 保证胶带的安全运行十分重要。
目前, 煤矿针对胶带接头隐患的主要检测方法有钢芯胶带接头断裂在线检测仪[1]以及强力输送带横向断裂预警装置[2]。钢芯胶带接头断裂在线检测仪采用在胶带接头前后预埋橡胶磁块的方法, 通过霍尔传感器检测橡胶磁块产生的脉冲信号, 单片机采集该信号并进行计算分析, 实现实时监测和预警, 但该方法需要预埋橡胶磁块, 对胶带有小范围内的损伤, 容易缩短胶带的服务年限;强力输送带横向断裂预警装置采用X光射线源使X光射线穿过胶带并照射到X光射线接收板上, 获取胶带热硫化接头处的钢芯映射图像, 通过分析图像信息, 实现对胶带接头的监测和预警, 但该方法使现场工作人员易受到X光射线辐射, 对身体健康有一定危害。除此之外, 国内大多数煤矿仍采用人工肉眼观察的方法, 该方法工作量大, 而且容易造成漏检、误判。针对上述几种方法存在的缺陷, 设计了一种用于监测井下胶带接头的图像采集系统, 系统能准确检测出存在隐患的胶带接头并进行预警提示, 实时提醒现场工作人员及时更换胶带接头, 保证胶带安全、可靠运行。
1 系统硬件组成及设计
井下胶带接头图像采集系统由图像采集和图像传输2个部分组成, 如图1所示。
1.1 图像采集设计
1.1.1 电感式接近开关
电感式接近开关与运输胶带处于非接触状态, 能准确检测到金属接头, 并将信息反馈给检测分站, 具有抗干扰能力强、使用寿命长的优点。为滤除偶发性干扰信号, 采用3个电感式接近开关同时检测的方法, 增加了系统的可靠性。3个电感式接近开关等间隔水平安装于振动较小的胶带上方 (2个改向滚筒之间) , 该安装方法能避免因电感式接近开关与胶带接触而造成的磨损。在运输胶带反面选择一个胶带接头, 在其前方涂上黄色荧光漆, 宽约5cm, 成矩形状, 作为1号胶带接头的标志。监控主机分析采集的图像信息, 图像中含有此标志的, 判断为1号胶带接头, 并依次计算出各胶带接头编号。
胶带运行过程中, 每个电感式接近开关检测到金属胶带接头时产生1个脉冲信号。当检测分站同时采集到2个以上的脉冲信号时, 判断为胶带接头即将到来, 此时, 检测分站控制数字摄像机以12~15fps的速度抓拍胶带接头处的图像。在保证采集到胶带接头图像的前提下, 此方式最大限度地减少了数据的采集量, 降低了井下环网的数据流负载。
1.1.2 速度传感器
速度传感器可实时检测胶带运行速度, 监控主机可根据检测结果修正图像采集速度。速度传感器与胶带面滚动摩擦接触, 减少了与胶带面的磨损。在速度传感器信号输出端与供电电源之间上拉一个10kΩ的电阻, 可输出200~1 000Hz的频率信号, 对应0~6m/s的胶带运行速度。200 Hz频率是胶带速度为零时的输出, 可作为判断速度传感器是否正常运行的标准。当速度传感器输出频率信号低于200Hz时, 可判断信号线断开或速度传感器损坏, 增强了系统的自检测能力[3]。
1.1.3 数字摄像机
数字摄像机可在检测分站的控制下抓拍胶带图像, 图像分辨率为1 392×1 040, 最大帧率可达15fps, 可编程设置曝光时间为20μs~60ms, 支持百兆以太网。选用空间分辨率为120lp/mm, 焦距为5mm的镜头, 拍摄范围能覆盖1.2m宽的胶带接头。
数字摄像机有3种图像采集方式:连续采集、触发采集、单张采集。该系统采用触发采集方式, 相比连续采集方式 (数字摄像机不间断地采集胶带图像) , 该方式只在电感式接近开关检测到金属接头时, 才连续2s采集胶带接头处的图像, 大大减少了采集图像的数据量, 也减轻了监控主机处理图像数据的负担。胶带接头撕裂、脱扣等情况发生时, 胶带正反面断裂程度相差不大, 但胶带正面煤渣较多, 易对抓拍的图像造成干扰, 因此, 该系统选择拍摄运输胶带的反面图像。在带式输送机机头处, 改向滚筒将胶带面翻转 (反面向上) , 数字摄像机镜头正好向下拍摄胶带反面, 同时可防止煤渣掉落遮挡镜头。
1.1.4 检测分站
检测分站可显示当前所采集胶带接头的编号、胶带实时速度以及时间等信息, 同时可在检测出胶带接头隐患时进行声光报警。检测分站主要包括检测模块、数字摄像机控制模块、电源模块、CPU模块、通信模块、显示模块以及声光报警模块[4], 结构如图2所示。检测分站的CPU选用STM32F103VET6。
(1) 检测模块。检测模块包括电感式接近开关和速度传感器2个部分。检测分站CPU获取电感式接近开关以及速度传感器的信号时, 都采用光耦进行隔离处理。
(2) 数字摄像机控制模块。检测分站与数字摄像机的距离较远, 选用12V的电压信号增加其驱动能力, 并采用光耦对电压信号的电平进行转换。
(3) 通信模块。设计的通信电路需完成检测分站与监控主机之间的数据交换, 通信的信息吞吐量不高, 因此, 采用在工业领域广泛应用的RS485通信接口。
设计选用具有瞬变电压抑制功能的差分收发器SN75LBC184作为RS485的驱动接口芯片。采用3个高速光耦6N137分别对RS485的接收、发送信号以及接收/发送控制信号进行隔离, 提高了通信的可靠性[5]。
(4) 电源模块。设计了3个等级的直流电压:12, 5, 3.3V。本系统采用本安电源将AC127V转换为DC12V, 直接为电感式接近开关、速度传感器以及数字摄像机供电。DC12V经过7805转换为DC5V, 为检测分站的显示模块、声光报警模块供电;采用DC-DC电源模块B0505S-1W对DC5 V电源隔离后, 为通信模块供电。DC5 V电源经过AMS1117-33转换为DC3.3V, 为CPU供电。
(5) 显示模块。为简化设计, 显示模块采用串行接口的专用LED智能芯片HD7279来驱动LED数码管。HD7279外接6个LED数码管动态显示胶带接头信息。
(6) 声光报警模块。声光报警模块是检测分站的一个重要部分, 其采用双路光电继电器AQW214驱动报警。通过图像分析, 监控主机检测到胶带接头存在隐患时, 检测分站接收到故障信息后进行声光报警。现场工作人员可通过观察显示模块确定存在隐患的胶带接头编号, 便于查找、更换胶带接头。
1.2 图像传输设计
1.2.1 光端机
系统选用光端机完成图像信号和RS485信号的调制与解调[6]。系统在图像采集处和井下环网接入点各安装一个光端机, 井下图像采集处的数字摄像机将采集的RAW8格式的图像数据转换成JPEG格式, 传输到1号光端机中。1号光端机把图像信号和RS485信号调制成单模单芯传输的光信号。该光信号远距离传输至位于井下环网接入点处的2号光端机中, 再被解调成图像信号和RS485信号。
1.2.2 以太网光电转换器
以太网光电转换器能把图像信号调制成单模双芯传输的光信号。由于现场百兆以太网图像接口为单模双芯接口, 因此, 2号光端机解调出的图像信号需经过光电转换器转换后, 接入到井下环网交换机中。2号光端机解调出的RS485信号则直接接入井下环网交换机的RS485模块, 利用井下环网将2类信号传输到井上的交换机中, 实现与监控主机的通信。
图像传输示意如图3所示。
2 监控主机软件设计
针对远程控制、图像显示以及信息记录等功能, 系统监控软件采用C++编程设计[7], 胶带接头监控界面如图4所示。
监控界面的菜单栏分为文件、历史图片、设置以及帮助4个部分。文件菜单用于选择图像打印、页面设置等功能;设置菜单用于更改数字摄像机的曝光时间、光圈以及增益等参数, 使采集的图像效果达到最佳, 也可选择数字摄像机的采集方式;历史图片菜单用于设置图像的保存路径以及图像的保存时间;帮助菜单用于查询软件说明。
监控界面的窗口分为当前图像、历史信息、信号检测分站以及故障信息4个部分。当前图像部分用于显示胶带接头图像;信号检测分站部分用于控制检测分站的开启/关闭以及时间设置等;历史信息与故障信息部分用于记录故障胶带接头编号以及故障状态等信息。
3 结语
井下胶带接头图像采集系统采用电感式接近开关与数字摄像机自动抓拍相结合的方法, 可实时监测胶带接头可能出现的撕裂、脱扣等隐患。系统具有安装方便、操作简单、维护量小等特点, 有效地提高了煤矿运输系统的安全可靠性, 减轻了胶带检修人员的工作量。该系统现已在山东能源集团某煤矿运行, 实际应用结果表明, 该系统能准确地检测出胶带接头隐患, 同时最大限度地减少了图像数据的采集量, 降低了井下环网的数据流负载。
参考文献
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[6]刘富强.数字视频图像处理与通信[M].北京:机械工业出版社, 2010:78-80.
篇4：图像采集系统设计方案
关键词： DSP芯片； 解码芯片； 编码芯片； 图像处理
中图分类号： TP29 文献标志码： A doi： 10.3969/j.issn.1005-5630.2016.03.003
文章编号： 1005-5630（2016）03-0205-04
Abstract： To process with the image acquired by the analogy camera， and display the image which is processed in both local and remote places， this paper gives a solution which contains image acquisition， processing， displaying. This design uses TV decoder to decode the image acquired by analogy camera， and uses DSP to process the image. The processed image would be displayed in both local and remote places. At last， the result of the test shows that this design can realize those requirements.
Keywords： DSP chip； decoding chip； encoding chip； image processing
引 言
随着信息技术的高速发展，图像采集、处理技术在交通、安防、工业控制等方面变得越来越重要。然而应用环境的复杂化，使得早期的由摄像头采集数据并交由PC进行图像处理的方式已经无法满足需求。嵌入式技术的高速发展使得图像处理方案多元化，DSP芯片由于其强大的浮点运算能力继而担任了嵌入式图像处理的主流载体。在某些危险环境中，由于人们无法对环境进行直接观察，且传统的电脑在这些场合中也受到诸多限制，所以对于基于嵌入式平台的图像前端采集处理方案的需求变得更加迫切[1]。为此，本文提出了一种针对模拟摄像头且集图像采集、处理、传输于一体的方案。
1 方案设计
1.1 总体结构设计
为了进行图像处理，必须拥有足够的存储空间来存放图像，由此本文采用BF533作为DSP处理芯片。BF533拥有EBIU（external bus interface unit，外部总线接口）接口，通过该接口可进行外部存储（同步、异步存储）扩展[2-3]。本设计采用了256 MB SDRAM作为图像临时存储空间，并使用16 MB Flash作为系统程序存放空间，使用SPI Flash方式启动。
由于BF533时钟资源有限，而图像传输时同步信号较多，所以在设计时要尽量减少时钟资源的利用。采用ITU-R BT.656（国际电信联盟定义的数字图像传输协议）格式传输图像可以不用外部行场同步信号，在节省系统资源的同时又避免了高频时钟信号之间的干扰，降低了印刷电路板（PCB）布线的难度。
本文采用的BF533，其外部IO（input/output）管脚资源较少，所以必须对其进行扩展。通常是采用复杂可编程逻辑器件（CPLD）进行外部IO扩展，但考虑到编程的复杂性、资源的有效利用率以及硬件电路所需元件数，本设计利用串行总线（I2C）转通用输入输出（GPIO）口的方式扩展IO口。
由于ADV7180解码芯片、CH7024编码芯片、LCD屏三者与DSP进行数据交互时，都是通过PPI（point to point interface）接口，但是BF533的PPI接口资源较少，有且仅有一个，所以为了实现模拟摄像头的前端解码、图像的本地处理及显示、图像的本地编码远程传输功能，必须要对PPI口进行充分的利用。本设计通过采用锁存缓冲芯片配合扩展IO口对PPI进行复用，设计的系统结构如图1所示，数据控制模块如图2所示。
1.2 ADV7180解码芯片
ADV7180作为一款常用的解码芯片，被广泛地用于视频采集中[4-7]，它能够自动识别输入的基带信号制式（PAL、NTSC、SECAM），并将其转换为ITU-R BT.656标准或YCbCr4∶2∶2格式的视频数据流。ADV7180内部拥有3个86MHz 10位模数转换器，可以接收CVBS（复合视频广播信号）、YCbCr（色差分量接口信号）、YC（分量视频信号）等格式的视频输入，通过I2C总线对其内部寄存器配置输出视频数据流。本文ADV7180被配置为PAL输入，ITU-R BT.656输出，寄存器配置如表1所示。
1.3 CH7024编码芯片
CH7024作为一款编码芯片支持8～24位的RGB＼＼YUV4∶2∶2输入，可输出CVBS或YC分量视频信号[8-9]。虽然可以接收ITU-R BT.656输入，但仅限于标准的ITU-R BT.656，其对输入图像分辨率及扫描方式有严格要求，具体要求如表2所示。
CH7024的优势在于，常规模式输入时，其输入图像的分辨率在一定范围内任意，通过寄存器配置可对图像的尺寸进行调整以达到正常的输出。本文CH7024被配置为输入格式ITU656，输入图像分辨率720×576逐行输入，输出CVBS信号，工作于Slave模式。为此在设计硬件时需要注意以下几点：
（1） 将37管脚P-OUT管脚不接，XCLK接外部像素时钟信号，在CH7024工作时，由PF2管脚控制使能12.5 MHz有源晶振作为像素时钟信号。
（2） 外部晶振频率最好大于像素时钟信号。
（3） HS、VS时钟信号由BF533的TIMER1、TIMER2提供。
（4） 由于只用16位输入，为防止干扰，将D0～D2、D8～D9、D16～D18这8个输入管脚接地。
1.4 YCbCr数据到RGB格式的转换
由于从ADV7180得到的图像数据是YCbCr4∶2∶2格式，而CH7024的输入数据为RGB565格式，所以必须对图像数据格式进行转换。首先需要将数据转换成YUV4∶4∶4格式，然后将其转换成RGB格式，其转换公式如下：
2 程序设计
在视频采集前先初始化SDRAM，然后利用模拟I2C对ADV7180进行初始化，成功后进行PCA9557初始化，打开ADV7180连接的缓冲器，配置PPI和DMA为接收ITU-R BT.656数据，打开PPI中断进行图像采集。采集完一帧后进入中断，然后关闭PPI中断，打开MDMA中断，配置MDMA开始内存搬运，完成后进入MDMA中断开始图像处理。处理完后利用I2C进行CH7024配置，设置PCA9557打开LCD及CH7024的缓冲器，打开PPI中断，配置PPI与DMA为输出模式，设置PCA9557，打开有源晶振使能作为CH7024的像素时钟信号，开始传输，传输结束后进行图像采集。如此循环，直至采集图像或者输出图像出现错误，则程序终止。程序框图见图3。
3 测试过程与分析
根据方案设计制作出相应的电路板并进行测试。测试过程分四步：
（1） 对BF533最小电路的调试，通过JTAG对时钟进行初始化。由于采用的外部时钟源晶振为25 MHz，在程序中执行语句Set_PLL（16，4），从而实现16倍的倍频和4分频，在CLKOUT管脚测量的时钟频率应该为100 MHz。
（2） 对ADV7180模块进行测试。利用BF533对其初始化，在VDSP软件中的Image viewer窗口中可查看采集到的图像。
（3） 对CH7024模块进行调试。CH7024输出为基带信号，通过BF533对其初始化后，读出一幅图像，利用模拟屏接收CH7024输出的图像并查看是否正确。
（4） 对LCD模块进行调试。通过BF533读出一副图像并进行观察，当所有测试都正常后，进行模块组合，并烧入程序进行测试。测试结果见图4。
4 结 论
通过测试可知，该方案可以在IO口、PPI接口以及时钟资源较少的BF533上实现针对模拟摄像头的前端解码、图像处理、本地显示以及编码，并通过无线模块进行远距离图像传输。采集的图像可在BF533内进行处理，利用LCD屏进行本地显示，同时通过编码芯片转换为基带信号，该信号能通过2.4 GHz的无线模块实现图像的远距离传输。当图像处理不是非常复杂时，该方案实时性较好，且可以适应不同环境，尤其是在某些特殊环境中，其灵活性较传统电脑具有更大的优势。
参考文献：
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篇5：图像采集系统设计方案
一、教材分析
采集的三种主要途径：数码相机、扫描仪、下载等，要和学生探讨什么情况下，使用什么采集图像的途径。数码相机以及扫描仪的使用，由于数量不足，主要采取操作示范教学，也可以让学生代表模仿操作，进行指导来教学。
图像的加工和合成使用了Photoshop软件，按照教学范例，Photoshop的一般功能都在学生应该掌握之中。教学中首先应该让学生了解采集的图像存在哪些问。
二、学生分析:
大部分学生在初中学习过画图、金山画王等图像制作工具，具备一定的图像编辑能力；还具备一些基本的美术素养。通过对“图像的加工”一节的学习，掌握Photoshop的打开、选择、移动、色彩调整、旋转、滤镜、关闭等操作。让学生学习解决某个问题的某些步骤，最后让学生对加工前后图像进行比较。
三、教学目标
知识、技能目标：掌握获取图形、图像的采集工具类型，能合理地选择图像加工工具进行图像设计，体验利用图形、图像表现主题意义。初步掌握对图像信息的一些基本处理技能。
过程、方法目标：能通过问题分析确定信息需求。熟练运用信息技术，通过有计划、合理的信息加工进行创造性探索或解决实际问题。通过自学和互助获得新知识,任务驱动与评价贯穿整个学习过程。
情感态度与价值观：学生从丰富多彩的现实生活中感受体验生活的美，设计加工图像，增强审美能力,充分认识图像信息在信息交流中的价值.四、教学重点：掌握Photoshop中图像加工的一般方法
五、教学难点：利用软件工具设计表达信息的图像
六、课时：1节课
七、教学方法：
讲解法,演示法、上机实践。采用有趣的情境，导入课题，激发学生的学习兴趣;课堂教学的过程中，采取分层教学；在指导巡视过程中注意发现问题并及时解决，同时要发掘典型便于评价。
八、教学过程
（一）、获取数字化图像的途径：
1、数码照相机
优点：无需胶卷、冲印、即拍即见、便于编辑传输。
数码照相机可以与计算机连接，将照片影像输入电脑保存，这样不用担心时间长了会变色，而且还能使用专门的照片图像处理软件对照片中不满意的地方进行修补，使照片更加趋于完美。
2、将传统照片数字化
传统照片的工作原理：通过感光材料的化学反应来产生影像，通过光学原理来编辑图片的。
扫描仪的工作原理：在计算机中，图像都是以数字的形式来记录、处理和保存的。
3、从网络或其他数字化资源库中获取需要的图像素材
（二）、图像的加工
用多媒体工具获取的图形、图像并不能表达主题内容，必须用适当的工具进行加工处理，方可获得符合要求、贴近主题的图形、图像。简介photoshop CS：
photoshop CS是由美国Adobe公司开发功能强大的图像编辑工具，最早产生于苹果公司的Macintosh平台上，后被移植到PC机的Windows平台上。它将选择工具、绘画和编辑工具、颜色校正工具及特殊效果功能结合起来，使用多种彩色模式对图像进行编辑处理。强大的图形处理功能受到广大用户的欢迎，目前是蓝苹果机和PC机上最流行的专业图像处理工具。Photoshop的工作界面：
菜单栏、选项栏、工具箱、工作区、调板、选择工具：套索工具、魔术棒工具 绘画工具：画各种图形工具
如果需要对保存过的图像进行修改，必须保存为“*.psd”格式，这样可以保留多个图层。（注：psd的存储空间很大，大者一般是几十兆）。
如果想把图片的存储空间设置很小时，一般选择“gif”或“jpeg”格式。(当图像处以这种格式下，所有图层被合并成一层，并且锁住，不能再进行修改)。
（三）、师生活动：
实践体验在操作过程中理解 Photoshop 的合成数字化图像的原理，掌握Photoshop 常用的选择工具、文字工具、滤镜的使用。
1、引入—修复图像----并直接导入新课.演示操作：学生示范如何利用Photoshop对图像进行加工。
2、学生练习操作一公益广告：
步骤：（1）、在 Photoshop中打开采集到的图片
（2）、利用剪切组制作出水纹质地的文字，与沙漠背景形式强烈的对比，提醒人们节约用水。
老师对学生的图片处理操作进行指导，并对学生提出的新想法或制作方法给予解答，以便及时发现问题和解决问题。
3、学生创作练习：
从服务器上下载图片素材，任意挑选3幅(或以上)图片，,注意要用Photoshop中合适的工具，加工图像。创作
一、奥运 创作
二、学校
参考课本中“图像的加工”部分，实践其中的操作 遇到问题:互助+询问老师
问题解决：结合美术学的虚实、空间等概念,使合成图像达到最佳效果.问题发现：大小比例、布局、色彩处理不完美 自我评价：学生对自己作品的评价
作品互评：展示三幅学生作品,由全体学生进行作品评价 精品赏析：部分优秀作品 优秀作品的特点：(1)、主题明确,内容健康向上,贴近时代
(2)、作品具有美感,大小比例适合,色彩搭配融合,布局合理(3)、构思新颖,有创意.【教学反思】
1、“任务驱动”教学模式
“教师提出目标要求、学生互助探索完成任务、评价完成效果”——这种“任务驱动”教学模式是现在较为常见、也是较有成效的教学模式，对于“实验操作课”中培养学生探索能力与动手能力，更是必不可少的方式。所以在设置任务时，需充分考虑学生的学习能力与任务难易程度是否匹配。
2、示范操作过程，引发学生的学习兴趣，使大部分学生能够自主地去探究学习。
3、教学评价方式
篇6：温度采集系统课程设计
1.1 单片机概述
单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。
单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），常用英文字母的缩写MCU表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。
单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统，因此它得到了最多的应用。它又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。1.2 温度采集设计背景
随着科技的不断发展，现代社会对各种信息参数的准确度和精确度的要求都有了几何级的增长，而如何准确而又迅速的获得这些参数就需要受制于现代信息基础的发展水平。在三大信息信息采集(即传感器技术)、信息传输(通信技术)和信息处理(计算机技构中，传感器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度传感器技术，在我国各领域己经引用的非常广泛，可以说是渗透到社会的每一个领域，人民的生活与环境的温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度的测量，因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。
测量温度的关键是温度传感器，温度传感器的发展经历了三个发展阶段: ①传统的分立式温度传感器
②模拟集成温度传感器
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图（9）系统流程图 软件程序设计
PORTA EQU 020H
；定义端口地址 PORTB EQU 021H PORTC EQU 022H
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PORTD EQU 023H DATA SEGMENT
TABLE DB 40H
DB 4FH
DB 24H
DB 30H
DB 19H
DB 12H
DB 02H
DB 78H
DB 00H
DB 10H
BUFDA1 DB ?
BUFDA2 DB ?
BUFDA3 DB ? DATA ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATA START: MOV AX,DATA
MOV DS,AX
MOV AL,98H
OUT PORTD,AL
；8255的初始化
;*****************************
MOV AL,01
OUT PORTC,AL
MOV AL,00
OUT PORTC,AL
；PC0 为0，启动A/D转换 FIND: IN AL,PORTC
TEST AL,010H
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JNZ FIND
；读PC4的值，如为1则继续查询
MOV AL,01
OUT PORTC,AL
；使PC0为1，撤消启动信号
IN AL,PORTA
；读取转换数据
;******************************
MOV CL,100
；计算百位，十位，个位
DIV CL
MOV BUFDA1,AL
XOR AL,AL
MOV CL,10
MOV BL,AH
MOV AL,BL
MOV AH,0
DIV CL
MOV BUFDA2,AL
MOV BUFDA3,AH
;****************************** DISPLAY:MOV BX,OFFSET TABLE
MOV AL,[DI+0]
XLAT
；换码
MOV DX,PORTB
OUT DX,AL
MOV CX,30H
；延迟程序 DELAY: LOOP DELAY
RET
;**********************************
MOV CX,30H DISPLAY1:MOV AL,06H
OUT PORTD,AL
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MOV AL,05H
OUT PORTD,AL
MOV AL,03H
OUT PORTD,AL
MOV DI,OFFSET BUFDA1
CALL DISPLAY ；使LED0工作
MOV AL,07H
OUT PORTD,AL
MOV AL,04H
OUT PORTD,AL
MOV AL,03H
OUT PORTD,AL
MOV DI,OFFSET BUFDA2
CALL DISPLAY ；使LED1工作
MOV AL,07H
OUT PORTD,AL
MOV AL,05H
OUT PORTD,AL
MOV AL,02H
OUT PORTD,AL
MOV DI,OFFSET BUFDA3
CALL DISPLAY ；使LED2工作
LOOP DISPLAY1；延迟
;***********************************
MOV AH,4CH
INT 21H CODE ENDS
END START
中北大学计算机控制课程设计说明书 总结心得
本课程设计是基于AT89C51单片机的温室检测系统。该课程是以单片机8051为核心，以热敏电阻为测温元件对温度进行有效的测量,通过ADC0809芯片将电压信号转化为数字信号，经过单片机处理后通过8255芯片扩展的I/O以动态方式显示，再加上相应的时钟电路、复位电路、分频电路，最后编写程序，温度采集系统的设计就完成了。
在做课程设计的过程中，除了了解相关设计的硬件原理电路图外，还要了解具体的型号，熟悉相关软件的使用，如AutoCAD、Protel、Word等，虽然在实际操作过程中遇到了很多困难，但经过不懈努力还是完成了本课程的设计。
在这一周的设计中，不仅使我增长了很多课堂上所学不到的知识，而且还让我对A/D转换和扩展I/O有了更深入的了解。对一些单片机原理及应用有了更加深刻的认识。
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附图 电路接线仿真图
256912151619Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7U374LS373OELE3478***C11nFD0D1D2D3D4D5D6D7U2VREF(-)VREF(+)***21282726U1X1CRYSTAL19XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD*********617C21nF18XTAL2RST1nF293031PSENALEEA22232425ALEADD CADD BADD AADC0809R1100k12345678P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C51U5NORU4NOR第 14 页
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27.0C39***192021GND2-8LSB2-72-62-52-42-32-22-1MSBVCCCLOCKOUTPUT ENABLEEOCSTARTIN7IN6IN5IN4IN3IN2IN1IN03U6VOUTLM351中北大学计算机控制课程设计说明书
参考文献
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