[發明專利]一種電力測控嵌入式系統通用支撐平臺

無效

• 申請號: 200810243659.4
• 申請日: 2008-12-11
• 公開（公告）號: CN101424922A
• 公開（公告）日: 2009-05-06
• 發明（設計）人: 郭經紅;黃輝;馬媛媛;鮑興川;喻強;于海;鄧輝;徐建松;于鵬飛
• 申請（專利權）人: 國網電力科學研究院;南京南瑞集團公司
• 主分類號: G05B19/02
• 分類號: G05B19/02
• 代理公司: 南京知識律師事務所
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明涉及一種嵌入式系統，特別是涉及一種電力測控嵌入式系統通用支撐平臺，適用于電力、交通、能源等行業的自動化監測和控制，屬計算機技術領域。

背景技術

嵌入式技術已廣泛地用于調度自動化、變電站自動化、配電網自動化、水文預報和水火電優化調度、抽水蓄能電站監控和運行等電力自動化系統的各個領域。傳統的電力測控嵌入式系統平臺通常基于PC104等并行數據總線，采用工控機或工業PC實現，平臺結構通用性、可擴充性較好，易于系統升級，但由于采用PCI并行數據總線結構，使系統有較多的冗余。PCI的數據傳輸速度只有133Mbit/s，根本不能滿足現在復雜多媒體數據實時傳輸的需求。此外PCI總線在電路板上需布大量的數據線(PCI使用32或64條平行線傳輸數據)，相互之間的串擾大，可靠性差，PCI總線慢慢成為了整個系統的瓶頸。隨著計算機軟硬件技術的快速發展，網絡通信技術的廣泛應用，傳統構架的電力測控嵌入式系統無論是在性能上還是在擴展性上都不能滿足電力自動化系統的發展需要，迫切需要一種全新的設計技術和方法。

目前，國際上已經提出了一些串行工業總線標準，例如PCI?Express、RapidIO、ATA、Fibre?Channel、infiniBand、Advanced?TCA等，串行數據總線標準可工作于各種不同的物理媒介上，從通用的銅線連接到光纖連接。采用點對點技術，能夠為每一塊設備分配獨享通道帶寬，不需要在設備之間共享資源，這樣充分保障了各設備的寬帶資源，提高數據傳輸速率。串行數據總線的結構具有靈活擴展性，與PCI不同，總線能夠延伸到系統之外，采用專用線纜可將各種外設直接與系統內的總線連接在一起。此外，串行數據總線不需要像PCI總線那樣在主板上布大量的數據線，與PCI相比，串行數據總線的導線數量減少了將近75％，速度會加快而且數據不需要同步。同時因為主板上走線少了，從而可以使通過增加走線數量提升總線寬度的方法就更容易實現，同時各走線之間的間隔就可以更寬，減少了相互之間的串擾。

發明內容

1、發明目的

本發明的目的是在于發明一種基于高速串行數據總線的電力測控嵌入式系統通用支撐平臺的實現方法。系統平臺各模塊具備“即插即用”功能，可增強系統實時性、提高系統可靠性，支持調度自動化系統、變電站自動化系統、配電自動化系統等應用。

2、技術方案

平臺為模塊化結構，各個系統模塊內部通過交換模塊采用高速數據總線(如Serial?RapidIO或高速以太網)進行互聯和數據交換，可“即插即用”。各個系統模塊具有相同的硬件結構，采用可重構嵌入式系統來實現，每個模塊由核心控制板和可重構接口板組成，通過軟件配置方式實現不同的模塊功能；各個系統模塊具有相同的核心控制板，通過配置核心控制板為可重構接口板提供服務接口。其中，通信模塊對外部提供10Mbps/100Mbps/1000Mbps的以太網通信接口，支持主備用熱備份。主控管理模塊實現平臺的各模塊的控制和應用程序運行；數據庫管理模塊用于存儲系統的實時數據或歷史數據；本地監視管理模塊用于配置系統參數和監視系統運行，提供標準的TFT?LCD和標準的PS2鍵盤鼠標等用戶操作接口；根據具體應用需求，可靈活配置其它應用模塊。系統各模塊根據具體應用需求可以合并為一，簡化系統架構，降低成本。

3、有益效果

本發明的電力測控嵌入式系統通用支撐平臺硬件體系架構可采用千兆以太網、Serial?RapidIO高速串行數據總線標準或自定義協議的高速串行數據總線標準，平臺內各模塊通過串行數據總線進行互聯，實現“即插即用”。平臺具有的如下顯著特點：

●雙通道，高帶寬，傳輸速度快

在數據傳輸模式上，總線采用獨特的雙通道傳輸模式，類似于全雙工模式，

大大提高了數據速度。

●靈活擴展性

與PCI不同，總線能夠延伸到系統之外，采用專用線纜可將各種外設直接與

系統內的總線連接在一起。

●低電源消耗，并有電源管理功能

這主要得益于總線采用比PCI總線少得多的物理結構，實際上是每個通道只需4根線，發送和接收數據的信號線各一根，另外各一根獨立的地線。由于減少了數據傳輸芯線數量，所以它的電源消耗也就大大降低了。

●具有數據包和層協議架構

它采用類似于網絡通信中的OSI分層模式，各層使用專門的協議架構，所以可以很方便地在其它領域得到廣泛應用。

●使用小型連接，節約空間，減少串擾