导言
社会的不断前进和科学技能的飞速开展，为电力体系的开展和前进供给了宽广的空间和新的技能手段，关于电网的监测也提出了新的应战。以往的电网监测设备遍及是根据单片机开发的，在特定时间或地址进行电网的监测操作，精度较低，实时性不高。跟着电网不断扩大，本来的监测设备己很难满意实际需求。
本体系根据近年来新式的嵌入式Internet技能将嵌入式体系与Internet结合，把PHILIPS公司出产的ARM7微处理器作为体系完结的中心器材，一起运用以太网接口芯片构建一个嵌入式网络体系并将其运用到电网长途监测中。整个规划契合电网长途监测的要求，并克服了传统方式的监测办法，以其优异的功用运用于电网长途监测体系中。
1. 体系总体规划
根据嵌入式Internet技能的电网长途监测体系是电网监测研讨范畴的一个簇新的方向。现在为了将嵌入式体系与Internet结合常用的嵌入式Internet技能完结计划主要有以下几种:[1]
第一种计划是单片机运用体系内部支撑TCP／IP协议，它实质上由MCU及内部固化TCP／IP协议的芯片组成运用体系的中心。此计划中，因为单片机运用了TCP／IP协议芯片，因而 需求大容量的程序存储器，而且要求MCU有较高的运转速度。运用体系的规划工程师还有必要了解TCP／IP协议和相关的接口，软件规划杂乱，作业量大。
第二种计划是选用嵌入式微操控器结合通用的网络接口芯片的办法，处理以微操控器为中心的嵌入式体系接入Internet的问题。
本体系将第二种计划运用于电网长途监测体系的开发与完结，把监测设备作为以太网中的一个独立的节点，使其具有自己的IP地址，而任何授权的作业站都能够经过Internet实时阅读在线信息。整个电网长途监测体系的结构如图1，其间用户层是长途监测主机，担任实时监测电网运转参数保证电网运转安全。运用层为选用嵌入式Internet技能规划开发的电网长途监测体系，每个监测设备分配一个独立的IP，便运用户层进行数据监测。数据层则为散布在各地的待监测的电网，供给电网运转参数。
图1 电网长途监测体系结构图
2. 体系的硬件渠道
硬件渠道是完结嵌入式Internet接入的根底，本文提出的电网长途监测体系的硬件渠道选用ARM7替代了传统的CPU,一起在外围接入电流电压监测模块、功率因数监测模块、键盘输入模块、以及网络通讯模块，整个体系的硬件渠道结构图如图2。其间微处理器部分选用根据ARM7TDMI内核的LPC2290，它具有16 kB 片内静态RAM，32 位定时器、8 路10 位ADC，而且具有多个串行接口，包括2个UART、高速I2C 接口和2个SPI接口，经过装备总线，LPC2290 最多可供给76个GPIO。因为LPC2290内置了宽规模的串行通讯接口，因而在通讯网关、协议转换器，长途监测以及其它各种类型的运用中非常合适。
网络通讯模块是完结嵌入式体系与Internet互联的要害，本体系选用的是通用的以太网操控芯片DM9000E，它是MAC、PHY、MMU三合一的网络芯片，精度高、速度快，具有10M/100M自适应、16KB大容量FIFO、4路多功用GPIO、掉电特性、全双作业业等功用。因为它具有3种等级的掉电方式，所以是作为网络设备的抱负挑选，在全双工方式下，假如连接到一个同样是全双工的交换机或集线器，则能够完结一起接纳和发送。经过该芯片可完结嵌入式体系与Internet的互联。
图2 体系的硬件渠道
3. 体系的软件完结
3.1 嵌入式操作体系的挑选
嵌入式操作体系是整个嵌入式体系的中心，它具有实时性强、可靠性高级特色，在嵌入式体系中运用广泛。商用的嵌入式实时操作体系比方Vxworks、Nucleaus、QNX等价格比较贵重，一般不适宜广泛运用。μC Linux是从Linux 2.0/2.4内核派生而来[2]，适用于没有虚拟内存或内存办理单元(MMU)的处理器，它在规范的Linux根底上进行了恰当的裁剪和优化，体积很小，而且保留了Linux的大多数的长处:安稳、杰出的移植性、优异的网络功用，并内嵌了TCP/ IP 协议。考虑到嵌入式μＣLinux的以上长处，本体系挑选选用嵌入式μＣLinux作为嵌入式的实时操作体系。
3.2 Web服务器的完结
在电网长途监测体系中，嵌入式Web服务器技能将有用下降体系运转维护费用，进步体系办理水平 [3]。本体系将嵌入式Web服务器以及B/S结构模型相结合。其间B/S结构中最底层为数据层，担任从收集电网数据；中间层为信息处理体系，担任将电网中的实时参数写入挂接在这一层的Web服务器中，然后对数据进行核算、剖析等处理，最终将处理过的数据实时的以网页的方式发送到第三层客户端，客户端能够经过阅读器直接监测电网运转参数，完结了电网长途监测体系。
嵌入式Web服务器(Embedded Web Server，简称EWS)是完结电网长途监测的重要组成部分和要害技能，运用嵌入式Web服务器可对电网进行监测和实时参数的传输[4]。嵌入式web服务器经过CGI接口或其他办法，能够在HTML文件或表单中运转代码，供RAM读/写数据。在μＣLinux下，本体系挑选运用一个支撑CGI的、非常合适于嵌入式体系的Boa Web Server。在Boa Web Server运用时需求对与Boa相关的文件做一些装备和修正：
1) 树立寄存目录
因为μClinux默许的根文件体系romfs是只读的，不能用mkdir等指令来新建目录，故应在编译内核前先建好要用到的目录，这经过修正../μClinux-dist/vendors/Philips/LPC2200/Makefile文件来完结。在ROMFS_DIRS=bin dev etc home lib mnt proc usr var的后边添加home/cgi-bin，这样修正后编译内核，编译好的根文件体系romfs中就包括这些目录了。
2) 指定Web服务器的根目录途径
进入../μClinux-dist/user/boa/src/目录，经过修正defines.h文件中#define SERVER ROOT “/home/”句子来指定SERVER ROOT。
3) 修正boa.conf文件
修正../μClinux-
dist/user/boa/examples/boa.conf主要内容如下：
Part 80
User 0
Group 0
ServerName μClinux
DocumentRoot /home/ /*设定寄存途径*/
Directoryindex index.html
MimeType /home/mime.types
ScriptAlias /cgi-bin/ /home/cgi-bin/
AddType text/plain.txt /*可支撑的文件类型*/
AddType image/gif.gif
AddType text/html.html
AddType text/html.htm
AddType image/jpeg.jpeg
这样指定后，index.html为长途阅读客户拜访Web Server所看到的主页默许值。把C编写的CGI程序编译成二进制文件，寄存到.. /home/cgi-bin/目录下。Boa.conf和mime.types文件有必要放到Web服务器根目录下，也便是把bao.conf和mime.types复制到“../μClinux-dist/romfs/home/”目录下。然后在../μClinux-dist/Vendors/Philip/LPC2200/inittab里修正，在“inet:unknown:/bin/inetd”后加“boa:unknown: /bin/boa /home/”。
装备完结后，从头编译内核。把编译好的内核下载到ARM硬件渠道，发动μClinux操作体系，完结IP装备，运转Boa Web Server，然后就能够经过阅读器拜访网页了。
3.3 用户与主机间安全交互的完结
为了在μCLinux体系中完结网页的实时改写，得到实时电网参数，完结客户端与电网监测体系之间的交互，本体系选用了CGI的办法。当客户端选用FORM POST方式向Boa服务器宣布CGI恳求时，服务器看护进程发动相应的CGI程序，CGI程序经过CONTENT—LENGTH获取客户端传输数据的字节数，经过STDIN读取客户端传输数据，这些数据一般是客户端在表单中输入的简略的监控信息。CGI获取这些信息后经过串行通讯将这些信息发送到电网监测体系中，等候监测体系模块的应对音讯，最终生成网页文件，而且将回来成果嵌入到网页文件中，经过cgi—send—string函数将此网页发送给客户端阅读器。一段时间后客户端阅读器会再次向服务器发送一个CGI恳求，相应的CGI函数会查询最新的数据，改写后将新数据发送给客户端阅读器。这样循环往复，完结了网页的改写功用，然后保证了长途监测数据的实时性，完结客户端与电网监测体系之间的交互。客户端经过CGI接口与电网监测体系之间交互的联系如图3所示[5]。
图3 用户经过CGI与方针板交互
一起为了保证长途监测的安全性不被不合法侵入，一般嵌入式Internet能够选用：加密和解密(Encryption andde—eryption)、数字签名(Digitalsignatures)、信息摘要(Message digests)、公共密钥根本架构(Public—keyinfiastrueture)、证书(Certifieates)等办法保证网络通讯的安全。本体系选用了用指令辨认的办法来保证体系数据传输的安全性,即客户端核算机首先向监测体系发送指令代码，由监测体系剖析，确定为恳求数据发送指令码再向客户端核算机端发送数据，发送指令代码即相当于发送了身份验证码，然后保证电网数据传输的安全性。
4．体系的运用
本体系在成都某电厂的局域网(以太网)的环境里做调试，经过IE阅读器彻底完结了电网参数的监测功用：在客户端IE阅读器中输入主网页的地址，进入电网监测体系的主网页，如图4；输入正确的用户名和暗码后登陆电网长途监测体系的参数监测网页。在参数监测网页能够监测到电网运转的实时参数。整个体系具有杰出的人机界面，操作简略，有用的保证了电网运转安全，大幅进步了电网监测的实时性和有用性。
图4 主网页
5.结束语
本文提出了将嵌入式Internet技能运用于电网长途监测体系的开发与完结，研讨了根据嵌入式实时操作体系μＣLinux下嵌入式Internet的接入计划以及Boa Web服务器的参数装备，并提出了运用CGI技能完结网页的实时改写以及客户端与主机间交互的办法 ，开发完结了电网长途监测体系并将该体系运用于成都某电厂。实践标明，该体系能够实时监测电网参数，保证了电网的安全运转。本体系的构建代表了新一代监测网络开展的必然趋势，在不久的未来必将具有非常宽广的运用远景。
参考文献：
[1] 张艳伟，刘涤尘， 管保安，曾 楠. 根据嵌入式Internet设备长途操控体系规划[J] 电工技能杂志 2004年第6期
[2] 杨建新，窦林卿. 《Red Hat Linux9 入门与进步》[M ] 清华大学出版社
[3] 彭洲红,马国强,吴金勇,徐健健. 嵌入式电网监控体系的规划[J] 电气运用2OO5年第24卷第7期
[4] 许胜礼,郭兵 .嵌入式Internet及嵌入式Internet技能[J] 微核算机信息 2004年第20卷第2期
[5] 陈春,郭其一,胡景泰,朱文灏. 一种根据嵌入式Internet技能的长途监控体系[J]
低压电器 2004 No5
立异点：
本文首先将嵌入式体系与Internet结合，提出了合适本体系的嵌入式Internet接入计划；其次提出了在LPC2200中装备BOA服务器的办法；最终，在电网监测页面的规划中选用了CGI技能完结动态改写的办法，以获取实时电网参数，保证电网运转安全。本体系的构建代表了新一代监测网络开展的必然趋势，在不久的未来必将具有非常宽广的运用远景。
作者：陈蓉芳 王海边 胡振华 郑平 转贴自：微核算机信息
