談便攜式自動化網(wǎng)絡測試系統(tǒng)設計

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摘要：針對便攜式自動化網(wǎng)絡測試系統(tǒng)在完成網(wǎng)絡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。故文中應用ARM平臺，開發(fā)了一套用于網(wǎng)絡測試和模擬主/子站的便攜式自動化網(wǎng)絡測試系統(tǒng)，并對涉及的硬件、軟件進行了詳細介紹。測試結果表明，所設計的測試系統(tǒng)能實現(xiàn)響應的功能，且人機界面良好，使用方便。

關鍵詞：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，已基本實現(xiàn)傳輸媒介光纖化，業(yè)務承載網(wǎng)絡化，運行監(jiān)視、管理自動化和信息化。隨著技術的發(fā)展，電力系統(tǒng)網(wǎng)絡終端的復雜程度也在隨著電網(wǎng)結構、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)絡中監(jiān)測信息混亂、通信協(xié)議不統(tǒng)一[1]、設備多樣化等問題，增大了發(fā)生故障的概率。因此，需要設計一種高效便攜的電力系統(tǒng)自動化網(wǎng)絡測試系統(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)服務器功能進行劃分，設計實現(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上，對其應用場景進行分析。文獻[4]在分析智能配電系統(tǒng)概念內(nèi)涵的基礎上，對智能配電系統(tǒng)中涉及的關鍵技術進行了系統(tǒng)分析。文獻[5]設計了基于S3C2440的電能質量檢測系統(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)絡通信性能基礎上[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)復雜軟件平臺。本文在分析IEC104通信規(guī)約的基礎上，基于ARM平臺設計開發(fā)了一種便攜式自動化網(wǎng)絡測試系統(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)硬件設計

圖1給出了便攜式自動化網(wǎng)絡測試系統(tǒng)硬件組成結構，主要包括嵌入式CPU（ARM9、S3C2416）、網(wǎng)絡模塊、顯示器、電源開關等外設。

1.1網(wǎng)絡接口設計

圖2給出了由DM9000和HR9110SA組成的網(wǎng)絡模塊。其中，DM9000是一款高速以太網(wǎng)驅動芯片，與S3C2416進行數(shù)據(jù)交互；HR9110SA為網(wǎng)絡隔離芯片，實現(xiàn)對處理器的保護，輸出至RJ45接口。

1.2USB接口設計

為滿足設備接入鼠標和鍵盤，或者外接U盤等一些其他USB設備，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)軟件設計

2.1軟件開發(fā)平臺構建

根據(jù)WinCE自身的優(yōu)點，以及系統(tǒng)對數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?，在WinCE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)境下屏幕驅動開發(fā)流程圖。通過修改相應的變量（例如：解析度、像素時鐘和工作同步等），實現(xiàn)屏幕驅動程序的開發(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、遙調子程序等。測試系統(tǒng)主要功能包括：IP地址設定和測試功能、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、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，單點遙控測試結果如圖7所示，其余結果見表1所列。

3結語

本文基于嵌入式開發(fā)平臺，在WinCE環(huán)境下開發(fā)了一套應用于電力系統(tǒng)的便攜式自動化網(wǎng)絡測試系統(tǒng)，在實現(xiàn)IEC104規(guī)約通信的基礎上，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)絡運行狀態(tài)檢測提供良好的平臺。

參考文獻

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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