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引言
社会的不断进步和科学技术的飞速发展，为电力系统的发展和进步提供了广阔的空间和新的技术手段，对于电网的监测也提出了新的挑战。以往的电网监测装置普遍是基于单片机开发的，在特定时间或地点进行电网的监测操作，精度较低，实时性不高。随着电网不断扩大，原本的监测装置己很难满足实际需要。
本系统基于近年来新兴的嵌入式Internet技术将嵌入式系统与Internet结合，把PHILIPS公司生产的ARM7微处理器作为系统实现的核心器件，同时利用以太网接口芯片构建一个嵌入式网络系统并将其运用到电网远程监测中。整个设计符合电网远程监测的要求，并克服了传统模式的监测方式，以其优异的性能应用于电网远程监测系统中。
1. 系统总体设计
基于嵌入式Internet技术的电网远程监测系统是电网监测研究领域的一个崭新的方向。目前为了将嵌入式系统与Internet结合常用的嵌入式Internet技术实现方案主要有以下几种:[1]
第一种方案是单片机应用系统内部支持TCP／IP协议，它实质上由MCU及内部固化TCP／IP协议的芯片组成应用系统的核心。此方案中，由于单片机使用了TCP／IP协议芯片，因此 需要大容量的程序存储器，而且要求MCU有较高的运行速度。应用系统的设计工程师还必须熟悉TCP／IP协议和相关的接口，软件设计复杂，工作量大。
第二种方案是采用嵌入式微控制器结合通用的网络接口芯片的方法，解决以微控制器为核心的嵌入式系统接入Internet的问题。
本系统将第二种方案应用于电网远程监测系统的开发与实现，把监测装置作为以太网中的一个独立的节点，使其拥有自己的IP地址，而任何授权的工作站都可以通过Internet实时浏览在线信息。整个电网远程监测系统的结构如图1，其中用户层是远程监测主机，负责实时监测电网运行参数确保电网运行安全。应用层为采用嵌入式Internet技术设计开发的电网远程监测系统，每个监测设备分配一个独立的IP，方便用户层进行数据监测。数据层则为分布在各地的待监测的电网，提供电网运行参数。
l为远程浏览客户访问Web Server所看到的首页默认值。把C编写的CGI程序编译成二进制文件，存放到.. /home/cgi-bin/目录下。Boa.conf和mime.types文件必须放到Web服务器根目录下，也就是把bao.conf和mime.types复制到“../μClinux-dist/romfs/home/”目录下。然后在../μClinux-dist/Vendors/Philip/LPC2200/inittab里修改，在“inet:unknown:/bin/inetd”后加“boa:unknown: /bin/boa /home/”。
配置完成后，重新编译内核。把编译好的内核下载到ARM硬件平台，启动μClinux操作系统，完成IP配置，运行Boa Web Server，然后就可以通过浏览器访问网页了。
3.3 用户与主机间安全交互的实现
为了在μCLinux系统中实现网页的实时刷新，得到实时电网参数，实现客户端与电网监测系统之间的交互，本系统采用了CGI的方法。当客户端采用FORM POST形式向Boa服务器发出CGI请求时，服务器守护进程启动相应的CGI程序，CGI程序通过CONTENT—LENGTH获取客户端传输数据的字节数，通过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单的监控信息。CGI获取这些信息后通过串行通信将这些信息发送到电网监测系统中，等待监测系统模块的应答消息，最后生成网页文件，并且将返回结果嵌入到网页文件中，通过cgi—send—string函数将此网页发送给客户端浏览器。一段时间后客户端浏览器会再次向服务器发送一个CGI请求，相应的CGI函数会查询最新的数据，刷新后将新数据发送给客户端浏览器。这样周而复始，实现了网页的刷新功能，从而保证了远程监测数据的实时性，实现客户端与电网监测系统之间的交互。客户端通过CGI接口与电网监测系统之间交互的关系如图3所示[5]。
图3 用户通过CGI与目标板交互
同时为了保证远程监测的安全性不被非法侵入，通常嵌入式Internet可以采用：加密和解密(Encryption andde—eryption)、数字签名(Digitalsignatures)、信息摘要(Message digests)、公共密钥基本架构(Public—keyinfiastrueture)、证书(Certifieates)等方法确保网络通讯的安全。本系统采用了用命令识别的方法来保证系统数据传输的安全性,即客户端计算机首先向监测系统发送命令代码，由监测系统分析，确定为请求数据发送命令码再向客户端计算机端发送数据，发送命令代码即相当于发送了身份验证码，从而保证电网数据传输的安全性。
4．系统的应用
本系统在成都某电厂的局域网(以太网)的环境里做调试，通过IE浏览器完全实现了电网参数的监测功能：在客户端IE浏览器中输入主网页的地址，进入电网监测系统的主网页，如图4；输入正确的用户名和密码后登陆电网远程监测系统的参数监测网页。在参数监测网页可以监测到电网运行的实时参数。整个系统具有良好的人机界面，操作简单，有效的保证了电网运行安全，大幅提高了电网监测的实时性和有效性。
图4 主网页
5.结束语
本文提出了将嵌入式Internet技术应用于电网远程监测系统的开发与实现，研究了基于嵌入式实时操作系统μＣLinux下嵌入式Internet的接入方案以及Boa Web服务器的参数配置，并提出了利用CGI技术实现网页的实时刷新以及客户端与主机间交互的方法 ，开发实现了电网远程监测系统并将该系统应用于成都某电厂。实践表明，该系统可以实时监测电网参数，保证了电网的安全运行。本系统的构建代表了新一代监测网络发展的必然趋势，在不久的未来必将具有十分广阔的应用前景。
参考文献：
[1] 张艳伟，刘涤尘， 管保安，曾 楠. 基于嵌入式Internet设备远程控制系统设计[J] 电工技术杂志 2004年第6期
[2] 杨建新，窦林卿. 《Red Hat Linux9 入门与提高》[M ] 清华大学出版社
[3] 彭洲红,马国强,吴金勇,徐健健. 嵌入式电网监控系统的设计[J] 电气应用2OO5年第24卷第7期
[4] 许胜礼,郭兵 .嵌入式Internet及嵌入式Internet技术[J] 微计算机信息 2004年第20卷第2期
[5] 陈春,郭其一,胡景泰,朱文灏. 一种基于嵌入式Internet技术的远程监控系统[J]
低压电器 2004 No5
创新点：
本文首先将嵌入式系统与Internet结合，提出了适合本系统的嵌入式Internet接入方案；其次提出了在LPC2200中配置BOA服务器的方法；最后，在电网监测页面的设计中采用了CGI技术实现动态刷新的方法，以获取实时电网参数，确保电网运行安全。本系统的构建代表了新一代监测网络发展的必然趋势，在不久的未来必将具有十分广阔的应用前景。
作者：陈蓉芳王海滨胡振华郑平 转贴自：微计算机信息
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