远动系统SCADA系统概述

1、1 概述 1.1 SCADA系统的定义系统的定义 n远动系统国际上通称 SCADA系统 nSCADA （Supervisory Control and Data Acquisition System）-数据采集与监视控制系统 nTelecontrol equipment and system -远 动设备及系统 远远-远距离远距离, ,广域广域 动动-控制控制, (, (开环的开环的, ,由人控制由人控制) ) 1.2 远动系统的构成远动系统的构成 n调度端(主站 master station) n执行端（RTU Remote Terminal Unit) n通道： 有线、无线、网络 简单远动

2、系统示意图 1.3远动系统基本功能 n集中监视：监视变电所变配电情况，掌握电压、电流等情 况。 n集中控制：遥控操作断路器、隔离开关等。控制断电和送电。 n事件顺序记录：开关、保护等信号变化按时间顺序记录 n数据记录：记录电压电流数据，生成曲线和报表。 从技术实现上分从技术实现上分 基本功能基本功能: 四遥四遥1遥遥 n遥信YX n遥控YK n遥测YC n遥调YT n遥视（ 视频监控系统） 电气化铁道牵引供电远动系统 西安电调中心 电力贯通线电动隔离开关 1.4 应用领域应用领域 n电气化铁道牵引供电系统 n铁路水电系统 n电力系统 n自来水系统 n交通监控系统 1.5远动发展趋势：综合主控系

3、 统 各种独立的监控系统，有机地综合在一个 主控中心 n牵引供电调度系统 n水电调度系统 n安全视频监控系统 n防火防灾监控系统 n门禁系统 广州地铁主控中心 广州地铁供电系统主控中心 广州地铁主控中心 北京轻轨八通线电调中心北京轻轨八通线电调中心 2.远动调度端远动调度端(主站主站)构成原理构成原理 n调度端的硬件拓扑结构 n调度端的软件结构 n监控画面的构成 n实时数据库的构成 2.1 调度端的硬件拓扑结构 n调度端的结构发展变化 n1. 单机结构 n2. 双机结构（一主一备） n3.局域网结构（分布式结构） 分布式调度端网络拓扑结构 分布式结构说明 n双网冗余互备以太网双网冗余互备以太网

4、： n所有工作站、服务器可靠地连结在一起。 n系统服务器系统服务器： n双机热备，存储和管理实时数据、历史数据。 n调度工作站：调度工作站： n完成监视与控制调度工作。两台管一群，一主一 备。提供1+N冗余 功能。 n系统维护工作站系统维护工作站： n完成系统的维护、数据分析等工作。 n模拟屏工作站模拟屏工作站： n驱动模拟屏显示。 Modem池 SUN服务器 2.2调度端软件结构 1. 系统软件：操作系统 2. 支撑软件：数据库、编程语言工具 3. 远动应用软件： 调度操作软件 监控画面生成软件 通信软件 实时数据库软件 软件结构 3.远动通道与数据传输规约远动通道与数据传输规约 n远动通道

5、的概念： n是调度端与RTU间，命令和 数据传输的途径。 n通道性能的好坏，直接影响 系统的性能，是系统瓶颈。 n远动通道的组成： n信号调制（MODEM) n传输线路 4.1远动通道的分类 n从通信介质分： l有线：同轴电缆、光纤、双绞线、电力载波 l无线：微波、无线电、移动通信网 n从通信连接方式分： l点对点星型结构 l环形 l链形 n铁路上一般由铁通公司提供远动通道 n通道组成： n主干通道：可能是微波、光缆 n站所间：可能是电缆、光缆、无线 通道实例 通道的用户接口 n音频话路： n64K宽模拟接口 n专线MODEM调制 n1200/2400/4800/9600波特 nE1接口： n

6、2M数字接口，可以转换成以太网。 4.2 远动通信规约 n远动规约的作用： n规定SCADA中主站（调度端）和子站（RTU）之间 以问答方式进行数据交换的格式。 n规定的内容包括： n数据传输的帧格式、 n链路层的传输规则、 n服务原语、 n应用数据结构、 n应用数据编码、 n应用功能和报文格式。 国际标准规约 uIEC 60870-5-101 远动规约 uIEC 60870-5-102 电量规约 uIEC 60870-5-103 继电保护规约 uIEC 60870-5-104 基于以太网的远动规约 uDNP3.0 4.视频监控系统 n远动系统实现了四遥远动系统实现了四遥： n遥测、遥信、遥控

7、、遥调 n远程图像监控远程图像监控：对四遥的进一步补充“遥视遥视”， n安全监视：防火、防盗 n设备运行情况 n视频监控系统已成新的热点视频监控系统已成新的热点： n视频处理技术 n网络技术 4.1视频监控系统的发展历程 n本地模拟信号监控系统 n基于PC插卡的数字监控系统 n基于网络的数字监控系统 本地模拟信号监控系统介绍 n本地图像监控系统构成： 摄像机、视频矩阵、监视器、录像机等 n远距离图象传输采用模拟光纤，利用光端机进行视频 数据传输 基于网络的数字监控系统 n摄像机 数字化 压缩编码 数据 复合 信道接口 信道 4.2基于网络的监控系统的构成 4. 3视频监控系统组成 n分为两级监

8、控体系：监控站点监控站点和监控中心监控中心 n监控中心： n（1)中央监控电脑 n（2)中央监控软件 n监控站点 l（1）网络视频服务器（或硬盘录像机） l（2）多台 摄像机 l（3） 云台(可选) l（4） 云台解码器(可选、控制云台用) l（5） 报警装置（可选） l视频信号经过MPEG-4或H.264方式压缩后通过网络接 口传送到监控中心。 变电站监控内容 n设备监视： n主要包括主变压器、断路器、电压互感器、电流互感器、 高压室开关、主控室的电源盘及控制盘盘面等。 n防火防盗 n高压室和主控室装设一批烟感或温感探头 n在围墙四周安装对射式红外线探头 n当探头感测到烟雾、高温或有人闯入时

9、，就会向后台发出告警信息， 同时连动切换摄像机画面，并记录下当时现场的情况 n灯光及智能化设备的控制 n变电站的灯光应具有定时开关或远方控制的功能； n而一些智能化的设备，如探头、门禁等也可做到远方控制。 4.4变电站视频监控系统的功能 n1多路监控 对任意多路的视频图像同时进行监控（受限于网 络带宽） 也可多幅监控画面循环显示 n2视频录像 n采用硬盘实时记录多路监控信号 nMPEG-4、H.264压缩格式。 n监控中心的用户可以通过总控软件，对全局的场景 进行视频录像设置。 n3视频检索与回放 可查询录制在硬盘上的数据，并显示回放，供事 后调查取证使用。回放时可以进行快进、快倒、慢进、 慢

10、倒、单帧步进等控制，图像可整图放大。 n4云台及镜头控制 摄像机一般采用定焦距、定方向的固定方式，在光照 度变化大的场所应选用自动光圈镜头并配备防护罩， 大范围监控区域宜选用带有转动云台和变焦镜头的摄 像机。 监控中心通过监控软件，能够控制远端摄像机镜头和 云台的转动。 n5警视连动功能。在发生报警时，监控主机上的图像 应能自动切换到相应的摄像机，有预置功能的摄像机 还能自动转到预置点，同时自动启动数字录像； 4.5视频压缩技术 na. 静止图像压缩技术： JPEG，M-JPEG， nb. 运动图像压缩技术： MPEG-1，MPEG-2， H.263，MPEG-4 H.264 MPEG nMP

11、EG于1998年制定了第二阶段解码方案 MPEG-4，其开放的编码系统，可随时扩 展丰富的基于内容的编码算法，采用了 包括小波变换等多种变换，可获得更小 的硬盘空间，更高的清晰度。特别是其 对象分离的控制，交互性、重用性更强， 基于内容的分级扩展，保证了同时在低 高带宽下的最佳画面质量。 4.6视频监控系统组网形式 n通道的选择 电话线、ISDN网、专线电缆、光纤等 n普通电话网传送分辨率为 352288象素的图 象每秒只能送12帧，ISDN 网有10帧， n光纤的E1通道可达 2530帧，速度和质量已 基本满足监控的要求，也不会占用太多光纤资 源，可以说是最佳选择 n若采用宽带的数字微波及卫

12、星传送，其图象质 量更可上到电视广播级的水平。 1 概述 1.1 SCADA系统的定义系统的定义 n远动系统国际上通称 SCADA系统 nSCADA （Supervisory Control and Data Acquisition System）-数据采集与监视控制系统 nTelecontrol equipment and system -远 动设备及系统 远远-远距离远距离, ,广域广域 动动-控制控制, (, (开环的开环的, ,由人控制由人控制) ) 1.2 远动系统的构成远动系统的构成 n调度端(主站 master station) n执行端（RTU Remote Terminal Unit) n通道： 有线、无线、网络 西安电调中心 1.4 应用领域应用领域 n电气化铁道牵引供电系统