談便攜式自動化網(wǎng)絡(luò)測試系統(tǒng)設(shè)計
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摘要：針對便攜式自動化網(wǎng)絡(luò)測試系統(tǒng)在完成網(wǎng)絡(luò)通信能力測試的同時，可實現(xiàn)模擬主/子站功能以及報文解析等功能，對電力系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)運行狀態(tài)進行檢測具有重要意義。故文中應(yīng)用ARM平臺，開發(fā)了一套用于網(wǎng)絡(luò)測試和模擬主/子站的便攜式自動化網(wǎng)絡(luò)測試系統(tǒng)，并對涉及的硬件、軟件進行了詳細介紹。測試結(jié)果表明，所設(shè)計的測試系統(tǒng)能實現(xiàn)響應(yīng)的功能，且人機界面良好，使用方便。
關(guān)鍵詞：電力物聯(lián)網(wǎng)；智能化；嵌入式；實時操作系統(tǒng)；WinCE；報文
引言
為響應(yīng)2010年電力物聯(lián)網(wǎng)的國家戰(zhàn)略—對新興產(chǎn)業(yè)加以培育和發(fā)展，國家電網(wǎng)公司經(jīng)過多年建設(shè)，已基本實現(xiàn)傳輸媒介光纖化，業(yè)務(wù)承載網(wǎng)絡(luò)化，運行監(jiān)視、管理自動化和信息化。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，同時也造成電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中監(jiān)測信息混亂、通信協(xié)議不統(tǒng)一[1]、設(shè)備多樣化等問題，增大了發(fā)生故障的概率。因此，需要設(shè)計一種高效便攜的電力系統(tǒng)自動化網(wǎng)絡(luò)測試系統(tǒng)，實現(xiàn)對系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行進行監(jiān)控和分析。文獻[2]根據(jù)配電網(wǎng)監(jiān)控需求，對監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器功能進行劃分，設(shè)計實現(xiàn)了配電物聯(lián)網(wǎng)的智能配電管理。文獻[3]在提出配電物聯(lián)網(wǎng)智能終端概念的基礎(chǔ)上，對其應(yīng)用場景進行分析。文獻[4]在分析智能配電系統(tǒng)概念內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，對智能配電系統(tǒng)中涉及的關(guān)鍵技術(shù)進行了系統(tǒng)分析。文獻[5]設(shè)計了基于S3C2440的電能質(zhì)量檢測系統(tǒng)。文獻[6]在WinCE6.0平臺進行系統(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發(fā)和實時操作系統(tǒng)復(fù)雜軟件平臺。本文在分析IEC104通信規(guī)約的基礎(chǔ)上，基于ARM平臺設(shè)計開發(fā)了一種便攜式自動化網(wǎng)絡(luò)測試系統(tǒng)，實現(xiàn)了基于104規(guī)約通信協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸、報文發(fā)送和解析、信道測試、主/子站模擬等功能。
1系統(tǒng)硬件設(shè)計
圖1給出了便攜式自動化網(wǎng)絡(luò)測試系統(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、電源開關(guān)等外設(shè)。
1.1網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計
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)動芯片，與S3C2416進行數(shù)據(jù)交互；HR9110SA為網(wǎng)絡(luò)隔離芯片，實現(xiàn)對處理器的保護，輸出至RJ45接口。
1.2USB接口設(shè)計
為滿足設(shè)備接入鼠標和鍵盤，或者外接U盤等一些其他USB設(shè)備，本文使用AU9254A21擴展USB接口。AU9254A21整合了樞紐控制器，最多可擴展4個USB端口，每個端口支持用串行總線版本1.1規(guī)范，且4個子端口均具有控制電源開關(guān)以及檢測過電流的功能。USB接口電路圖如圖3所示。
2系統(tǒng)軟件設(shè)計
2.1軟件開發(fā)平臺構(gòu)建
根據(jù)WinCE自身的優(yōu)點，以及系統(tǒng)對數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊螅赪inCE下對系統(tǒng)進行實時的更新和系統(tǒng)功能的組建和添加。下面以屏幕控制為例進行介紹，圖4為WinCE環(huán)境下屏幕驅(qū)動開發(fā)流程圖。通過修改相應(yīng)的變量（例如：解析度、像素時鐘和工作同步等），實現(xiàn)屏幕驅(qū)動程序的開發(fā)。WinCE系統(tǒng)桌面如圖5所示。
2.2測試系統(tǒng)軟件
便攜式自動化網(wǎng)絡(luò)測試系統(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，時鐘同步子程序以及遙信、遙控、遙調(diào)子程序等。測試系統(tǒng)主要功能包括：IP地址設(shè)定和測試功能、實時通信測試功能、模擬主站功能、模擬子站功能。
2.3系統(tǒng)測試
系統(tǒng)測試以模擬主站功能為例，對模擬主站的應(yīng)用功能進行測試，包括總召喚、時鐘同步、電度總召喚、讀取遙信量、讀取遙測量、遙控、遙調(diào)、讀取功圖數(shù)據(jù)、讀取歷史數(shù)據(jù)等功能的實現(xiàn)情況。其中，單點遙控測試結(jié)果如圖7所示，其余結(jié)果見表1所列。
3結(jié)語
本文基于嵌入式開發(fā)平臺，在WinCE環(huán)境下開發(fā)了一套應(yīng)用于電力系統(tǒng)的便攜式自動化網(wǎng)絡(luò)測試系統(tǒng)，在實現(xiàn)IEC104規(guī)約通信的基礎(chǔ)上，完成了系統(tǒng)模擬主/子站、報文解析等功能，可為電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)檢測提供良好的平臺。
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作者：江星華 周立中 何鋒 單位：國網(wǎng)浙江省安吉縣供電公司