1、遠動系統（遠動系統（SCADA)基本原理基本原理1 概述1.1 SCADA系統的定義系統的定義n遠動系統國際上通稱 SCADA系統nSCADA （Supervisory Control and Data Acquisition System）-數據采集與監(jiān)視控制系統nTelecontrol equipment and system -遠動設備及系統 遠遠-遠距離遠距離, ,廣域廣域 動動-控制控制, (, (開環(huán)的開環(huán)的, ,由人控制由人控制) )1.2 遠動系統的構成遠動系統的構成n調度端(主站 master station)n執(zhí)行端（RTU Remote Terminal Unit)n通道

2、： 有線、無線、網絡簡單遠動系統示意圖1.3遠動系統基本功能n集中監(jiān)視：監(jiān)視變電所變配電情況，掌握電壓、電流等情 況。n集中控制：遙控操作斷路器、隔離開關等。控制斷電和送電。n事件順序記錄：開關、保護等信號變化按時間順序記錄n數據記錄：記錄電壓電流數據，生成曲線和報表。從技術實現上分從技術實現上分基本功能基本功能: 四遙四遙1遙遙n遙信YXn遙控YKn遙測YCn遙調YTn遙視（ 視頻監(jiān)控系統）電氣化鐵道牽引供電遠動系統西安電調中心電力貫通線電動隔離開關1.4 應用領域應用領域n電氣化鐵道牽引供電系統n鐵路水電系統n電力系統n自來水系統n交通監(jiān)控系統1.5遠動發(fā)展趨勢：綜合主控系統各種獨立的監(jiān)控

3、系統，有機地綜合在一個主控中心n牽引供電調度系統n水電調度系統n安全視頻監(jiān)控系統n防火防災監(jiān)控系統n門禁系統廣州地鐵主控中心廣州地鐵供電系統主控中心廣州地鐵主控中心北京輕軌八通線電調中心北京輕軌八通線電調中心2.遠動調度端遠動調度端(主站主站)構成原理構成原理n調度端的硬件拓撲結構n調度端的軟件結構n監(jiān)控畫面的構成n實時數據庫的構成2.1 調度端的硬件拓撲結構n調度端的結構發(fā)展變化n1. 單機結構n2. 雙機結構（一主一備）n3.局域網結構（分布式結構）分布式調度端網絡拓撲結構分布式結構說明n雙網冗余互備以太網雙網冗余互備以太網：n所有工作站、服務器可靠地連結在一起。n系統服務器系統服務器：n

4、雙機熱備，存儲和管理實時數據、歷史數據。n調度工作站：調度工作站：n完成監(jiān)視與控制調度工作。兩臺管一群，一主一 備。提供1+N冗余功能。n系統維護工作站系統維護工作站：n完成系統的維護、數據分析等工作。n模擬屏工作站模擬屏工作站：n驅動模擬屏顯示。Modem池SUN服務器2.2調度端軟件結構1. 系統軟件：操作系統 2. 支撐軟件：數據庫、編程語言工具 3. 遠動應用軟件： 調度操作軟件 監(jiān)控畫面生成軟件 通信軟件 實時數據庫軟件軟件結構3.遠動通道與數據傳輸規(guī)約遠動通道與數據傳輸規(guī)約n遠動通道的概念：n是調度端與RTU間，命令和數據傳輸的途徑。n通道性能的好壞，直接影響系統的性能，是系統瓶頸

5、。n遠動通道的組成：n信號調制（MODEM)n傳輸線路4.1遠動通道的分類n從通信介質分：l有線：同軸電纜、光纖、雙絞線、電力載波l無線：微波、無線電、移動通信網n從通信連接方式分：l點對點星型結構 l環(huán)形l鏈形n鐵路上一般由鐵通公司提供遠動通道n通道組成：n主干通道：可能是微波、光纜n站所間：可能是電纜、光纜、無線通道實例通道的用戶接口n音頻話路：n64K寬模擬接口n專線MODEM調制n1200/2400/4800/9600波特nE1接口：n2M數字接口，可以轉換成以太網。4.2 遠動通信規(guī)約n遠動規(guī)約的作用：n規(guī)定SCADA中主站（調度端）和子站（RTU）之間以問答方式進行數據交換的格式。

6、n規(guī)定的內容包括：n數據傳輸的幀格式、n鏈路層的傳輸規(guī)則、n服務原語、n應用數據結構、n應用數據編碼、n應用功能和報文格式。 國際標準規(guī)約uIEC 60870-5-101 遠動規(guī)約uIEC 60870-5-102 電量規(guī)約uIEC 60870-5-103 繼電保護規(guī)約uIEC 60870-5-104 基于以太網的遠動規(guī)約uDNP3.0 4.視頻監(jiān)控系統n遠動系統實現了四遙遠動系統實現了四遙：n遙測、遙信、遙控、遙調n遠程圖像監(jiān)控遠程圖像監(jiān)控：對四遙的進一步補充“遙視遙視”，n安全監(jiān)視：防火、防盜 n設備運行情況n視頻監(jiān)控系統已成新的熱點視頻監(jiān)控系統已成新的熱點：n視頻處理技術n網絡技術4.1視

7、頻監(jiān)控系統的發(fā)展歷程n本地模擬信號監(jiān)控系統n基于PC插卡的數字監(jiān)控系統n基于網絡的數字監(jiān)控系統 本地模擬信號監(jiān)控系統介紹n本地圖像監(jiān)控系統構成： 攝像機、視頻矩陣、監(jiān)視器、錄像機等n遠距離圖象傳輸采用模擬光纖，利用光端機進行視頻數據傳輸 基于網絡的數字監(jiān)控系統 n攝像機 數字化 壓縮編碼 數據復合 信道接口 信道4.2基于網絡的監(jiān)控系統的構成4. 3視頻監(jiān)控系統組成 n分為兩級監(jiān)控體系：監(jiān)控站點監(jiān)控站點和監(jiān)控中心監(jiān)控中心 n監(jiān)控中心：n（1)中央監(jiān)控電腦n（2)中央監(jiān)控軟件n監(jiān)控站點l（1）網絡視頻服務器（或硬盤錄像機）l（2）多臺 攝像機l（3） 云臺(可選)l（4） 云臺解碼器(可選、控制

8、云臺用)l（5） 報警裝置（可選）l視頻信號經過MPEG-4或H.264方式壓縮后通過網絡接口傳送到監(jiān)控中心。 變電站監(jiān)控內容n設備監(jiān)視：n主要包括主變壓器、斷路器、電壓互感器、電流互感器、高壓室開關、主控室的電源盤及控制盤盤面等。n防火防盜n高壓室和主控室裝設一批煙感或溫感探頭n在圍墻四周安裝對射式紅外線探頭n當探頭感測到煙霧、高溫或有人闖入時，就會向后臺發(fā)出告警信息，同時連動切換攝像機畫面，并記錄下當時現場的情況 n燈光及智能化設備的控制n變電站的燈光應具有定時開關或遠方控制的功能；n而一些智能化的設備，如探頭、門禁等也可做到遠方控制。 4.4變電站視頻監(jiān)控系統的功能n1多路監(jiān)控對任意多路

9、的視頻圖像同時進行監(jiān)控（受限于網絡帶寬） 也可多幅監(jiān)控畫面循環(huán)顯示n2視頻錄像n采用硬盤實時記錄多路監(jiān)控信號nMPEG-4、H.264壓縮格式。n監(jiān)控中心的用戶可以通過總控軟件，對全局的場景進行視頻錄像設置。n3視頻檢索與回放可查詢錄制在硬盤上的數據，并顯示回放，供事后調查取證使用。回放時可以進行快進、快倒、慢進、慢倒、單幀步進等控制，圖像可整圖放大。n4云臺及鏡頭控制攝像機一般采用定焦距、定方向的固定方式，在光照度變化大的場所應選用自動光圈鏡頭并配備防護罩，大范圍監(jiān)控區(qū)域宜選用帶有轉動云臺和變焦鏡頭的攝像機。監(jiān)控中心通過監(jiān)控軟件，能夠控制遠端攝像機鏡頭和云臺的轉動。n5警視連動功能。在發(fā)生報警時，監(jiān)控主機上的圖像應能自動切換到相應的攝像機，有預置功能的攝像機還能自動轉到預置點，同時自動啟動數字錄像； 4.5視頻壓縮技術 na. 靜止圖像壓縮技術： JPEG，M-JPEG，nb. 運動圖像壓縮技術： MPEG-1，MPEG-2， H.263，MPEG-4 H.264MPEGnMPEG于1998年制定了第二階段解碼方案MPEG-4，其開放的編碼系統，可隨時擴展豐富的基于內容的編碼算法，采用了包括小波變換等多種變換，可獲得更小的硬盤空間，更高的清晰度。特別是其對象分離的控制，交互性、重用性更強，基于內容的分級擴展，保證了同時在低高帶寬下的最佳畫面質量。 4.6視頻監(jiān)控系統組網形