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基于嵌入式Internet技术的检测系统是怎样的

跟着当前社会的赓续进步和科学技巧的飞速成长,为电力系统的成长和进步供给了广阔的空间和新的技巧手段,对付电网的监测也提出了新的寻衅。以往的电网监测装配普遍是基于单片机开拓的,在特准光阴或地点进行电网的监测操作,精度较低,实时性不高。跟着电网赓续扩大年夜,蓝本的监测装配己很难满意实际必要。

本系统基于近年来新兴的嵌入式Internet技巧将嵌入式系统与Internet结合,把PHILIPS公司临盆的ARM7微处置惩罚器作为系统实现的核心器件,同时使用以太网接口芯片构建一个嵌入式收集系统并将其运用到电网远程监测中。全部设计相符电网远程监测的要求,并降服了传统模式的监测要领,以其优良的机能利用于电网远程监测系统中。

1. 系统总体设计

基于嵌入式Internet技巧的电网远程监测系统是电网监测钻研领域的一个崭新的偏向。今朝为了将嵌入式系统与Internet结合常用的嵌入式Internet技巧实现规划主要有以下几种:[1]

第一种规划是单片机利用系统内部支持TCP/IP协议,它实质上由MCU及内部固化TCP/IP协议的芯片组成利用系统的核心。此规划中,因为单片机应用了TCP/IP协议芯片,是以[1]必要大年夜容量的法度榜样存储器,而且要求MCU有较高的运行速率。利用系统的设计工程师还必须认识TCP/IP协讲和相关的接口,软件设计繁杂,事情量大年夜。

第二种规划是采纳嵌入衰落节制器结合通用的收集接口芯片的措施,办理以微节制器为核心的嵌入式系统接入Internet的问题。

本系统将第二种规划利用于电网远程监测系统的开拓与实现,把监测装配作为以太网中的一个自力的节点,使其拥有自己的IP地址,而任何授权的事情站都可以经由过程Internet实时浏览在线信息。全部电网远程监测系统的布局如图1,此顶用户层是远程监测主机,认真实时监测电网运行参数确保电网运行安然。利用层为采纳嵌入式Internet技巧设计开拓的电网远程监测系统,每个监测设备分配一个自力的IP,方便用户层进行数据监测。数据层则为散播在各地的待监测的电网,供给电网运行参数。

2. 系统的硬件平台

硬件平台是实现嵌入式Internet接入的根基,本文提出的电网远程监测系统的硬件平台采纳ARM7代替了传统的CPU,同时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、以及收集通信模块,全部系统的硬件平台布局图如图2。此中微处置惩罚器部分采纳基于ARM7TDMI内核的LPC2290,它拥有16 kB 片内静态RAM,32 位准时器、8 路10 位ADC,并且拥有多个串行接口,包括2个UART、高速I2C 接口和2个SPI接口,经由过程设置设置设备摆设摆设总线,LPC2290 最多可供给76个GPIO。因为LPC2290内置了宽范围的串行通信接口,是以在通信网关、协议转换器,远程监测以及其它各类类型的利用中异常得当。

收集通信模块是实现嵌入式系统与Internet互联的关键,本系统采纳的是通用的以太网节制芯片DM9000E,它是MAC、PHY、MMU三合一的收集芯片,精度高、速率快,具有10M/100M自适应、16KB大年夜容量FIFO、4路多功能GPIO、掉落电特点、全双工事情等功能。因为它拥有3种等级的掉落电模式,所所以作为收集设备的抱负选择,在全双工模式下,假如连接到一个同样是全双工的互换机或集线器,则可以实现同时接管和发送。经由过程该芯片可实现嵌入式系统与Internet的互联。

2.1 嵌入式操作系统的选择

嵌入式操作系统是全部嵌入式系统的核心,它具有实时性强、靠得住性高等特征,在嵌入式系统中利用广泛。商用的嵌入式实时操作系统比如Vxworks、Nucleaus、QNX等价格对照昂贵,一样平常不合适广泛利用。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治理单元(MMU)的处置惩罚器,它在标准的Linux根基长进行了适当的裁剪和优化,体积很小,而且保留了Linux的大年夜多半的优点:稳定、优越的移植性、优秀的收集功能,并内嵌了TCP/ IP 协议。斟酌到嵌入式μCLinux的以上优点,本系统选择采纳嵌入式μCLinux作为嵌入式的实时操作系统。

2.2 Web办事器的实现

在电网远程监测系统中,嵌入式Web办事器技巧将有效低落系统运行掩护用度,前进系统治理水平 [3]。本系统将嵌入式Web办事器以及B/S布局模型相结合。此中B/S布局中最底层为数据层,认真从采集电网数据;中心层为信息处置惩罚系统,认真将电网中的实时参数写入挂接在这一层的Web办事器中,然后对数据进行统计、阐发等处置惩罚,着末将处置惩罚过的数据实时的以网页的形式发送到第三层客户端,客户端可以经由过程浏览器直接监测电网运行参数,实现了电网远程监测系统。

嵌入式Web办事器(Embedded Web Server,简称EWS)是实现电网远程监测的紧张组成部分和关键技巧,使用嵌入式Web办事器可对电网进行监测和实时参数的传输[4]。嵌入式web办事器经由过程CGI接口或其他措施,可以在HTML文件或表单中运行代码,供RAM读/写数据。在μCLinux下,本系统选择应用一个支持CGI的、异常得当于嵌入式系统的Boa Web Server。在Boa Web Server应用时必要对与Boa相关的文件做一些设置设置设备摆设摆设和改动:

1) 建立寄放目录

因为μClinux默认的根文件系统romfs是只读的,不能用mkdir等敕令来新建目录,故应在编译内核前先建好要用到的目录,这经由过程改动。。/μClinux-dist/vendors/Philips/LPC2200/Makefile文件来实现。在ROMFS_DIRS=bin dev etc home lib mnt proc usr var的后边增添home/cgi-bin,这样改动后编译内核,编译好的根文件系统romfs中就包孕这些目录了。

2) 指定Web办事器的根目录路径。

进入。。/μClinux-dist/user/boa/src/目录,经由过程改动defines.h文件中#define SERVER ROOT “/home/”语句来指定SERVER ROOT。

3) 改动boa.conf文件。改动。。/μClinux-dist/user/boa/examples/boa.conf主要内容如下:

Part 80

User 0

Group 0

ServerName μClinux

DocumentRoot /home/ /*设定寄放路径*/

Directoryindex index.html

MimeType /home/mime.types

ScriptAlias /cgi-bin/ /home/cgi-bin/

AddType text/plain.txt /*可支持的文件类型*/

AddType image/gif.gif

AddType text/html.html

AddType text/html.htm

AddType image/jpeg.jpeg

这样指定后,index.html为远程浏览客户造访Web Server所看到的首页默认值。把C编写的CGI法度榜样编译成二进制文件,寄放到。。 /home/cgi-bin/目录下。Boa.conf和mime.types文件必须放到Web办事器根目录下,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里改动,在“inet:unknown:/bin/inetd”后加“boa:unknown: /bin/boa /home/”。

设置设置设备摆设摆设完成后,从新编译内核。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设置设置设备摆设摆设,运行Boa Web Server,然后就可以经由过程浏览器造访网页了。

2.3 用户与主机间安然交互的实现

为了在μCLinux系统中实现网页的实时刷新,获得实时电网参数,实现客户端与电网监测系统之间的交互,本系统采纳了CGI的措施。当客户端采纳FORM POST形式向Boa办事器发出CGI哀求时,办事器守护进程启动响应的CGI法度榜样,CGI法度榜样经由过程CONTENT—LENGTH获取客户端传输数据的字节数,经由过程STDIN读取客户端传输数据,这些数据一样平常是客户端在表单中输入的简单的监控信息。CGI获取这些信息后经由过程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,着末天生网页文件,并且将返回结果嵌入到网页文件中,经由过程cgi—send—string函数将此网页发送给客户端浏览器。一段光阴后客户端浏览器会再次向办事器发送一个CGI哀求,响应的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,从而包管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。客户端经由过程CGI接口与电网监测系统之间交互的关系

滥觞:中国电子网

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