光纤测温系统的集控及通讯方案

厦门伏力特科技股份有限公司

200７年８月１７日

1. 概论

1．1概述

光纤测温集控系统的通讯网络系统负责整个系统的各个部分之间相互信息交换和互联，通讯网络系统配置方式遵循分散、分层、分布式思想，主要分为三个层次：

1. 集控中心层 2. 集控站层 3. 变电站层

为保证数据通讯的高容量、高可靠性，光纤测温集控系统的通讯网络通讯采用2M/10M/100M总线型以太网。

通讯网络系统的典型结构图如下所示：

1．2设计对象

本次方案设计的对象是光纤测温集控系统的通讯接口。包括光纤测温系统与变电站SCADA系统的接口，光纤测温系统与集控站的数据通讯、集控站与集控中心的通讯。

2．通讯接口功能设计

光纤测温集控系统的通讯网络系统负责在各个通讯层控制系统之间建立起稳定、可靠、安全、高效的信息交换通路。其各个通讯网络层的具体接口介绍如下：

2．1光纤测温系统变电站级的通讯接口

光纤测温系统自身的通讯接口

光纤测温的控制通讯系统由ＯＴＳ控制器和本地工控PC共同组成，温度测量系统的控制器ＯＴＳ提供RS-232、USB、以太网等硬件通讯接口，可以有效地与其他计算机或计算机网络进行物理连接。

ＯＴＳ控制器与本地ＰＣ的基本连接方式

变电站级的光纤测温系统的通讯

变电站级的光纤测温系统位于整个集控通讯系统的最底层，主要通讯功能如下：

1. 接收集控站和集控中心的控制命令，并作出相应的应答 2. 向集控站和集控中心传输基础的测温数据和报警数据

3. 与变电站的RTU以IO方式连接，及时将报警信号传送给变电站的SCADA

系统

4. 提供与集控站的以太网通讯接口

光纤测温系统与变电站SCADA系统的接口：

2．2集控站的通讯接口

集控站处在整个通讯系统的中间层，起着承上启下的通讯衔接功能： 协议解释功能：

集控站负责从变电站级的光纤测温系统接收基础的温度数据和报警数据，光纤测温系统传输的数据是按标准的通讯协议格式（或自定义通讯格式）发送的，集控站负责提取有用的数据，完成数据的规约格式的转换和过滤工作，并传送给上层的集控中心。 数据传输功能：

集控站可以接收集控中心的操作命令，并把与变电站级的光纤测温系统相关的指令转发给底层通讯控制系统，同时向集控中心提供变电站级光纤测温系统系统的应答数据或状态。

2．3集控中心的通讯接口

集控中心层位于整个集控系统的最顶层，主要通讯功能如下： 向集控站和变电站级光纤测温系统发送其控制和操作命令 接收集控站的测量数据和状态

3．通讯的具体实现及流程

光纤测温系统的数据量分析

原始数据：

单通道10千米的光纤测温温度数据为40，000字节，报警、状态数据小于100字节 传输时间： 如果通讯带宽为0.2M bps,完成一次传送单通道的光纤测温温度数据和报警数据的时间为2.005秒 数据处理

光纤测温系统负责采集、存储、显示原始的电缆表面温度，以及分区数据、报警数据等，并将温度、报警数据传送给集控站。集控站负责计算电缆芯温度、负载率等相关数据，并进行数据的备份、存储，同时经过筛选后，将必要的数据上传到集控中心。

注：如果数据采用压缩或整型化处理，数据量可以减少三分之一以上

常见的通讯模式：

主从式

系统通讯网络上的设备单元有主从之分，主单元所在的通讯节点为主节点，从单元所在的通讯节点为从节点。数据交换只在主节点和一个从节点之间进行，从节点之间不进行数据交换。从节点发送数据是被动的，只有主节点发送召唤命令时，相应的从节点才发送相关数据。 多用于轮询式、问答式的通讯规约。 优点：

1. 逻辑清晰、简单 2. 易于编程实现 3. 不存在总线竞争 缺点：

1. 通讯的数据量较大时，对报警节点的信息显示和处理会有延时 多主式

系统通讯网络上的设备单元没有主从之分，所有的通讯节点都可主动发送数据。

多用于触发式的通讯规约。 优点：

1. 对报警节点的信息显示和处理会较及时 缺点：

1. 逻辑相对复杂

2. 编程、维护相对难度较大 3. 存在总线竞争

问答通讯方式的基本形式

基本问答方式（无错收情形） 1、主站发送应用层命令 2、子站响应ACK或NAK 3、主站发送查询命令

4、子站发送数据或响应操作

实现方案一：

方案一通讯模式：

轮询，报警触发相结合（主从式与多主式并用）

方案一实现策略：

1. 集控站相对于变电站级测温系统是主节点，变电站级测温系统是从节点 2. 集控中心相对于集控站是主节点，集控站是从节点

3. 平时采用定时主节点对从节点进行问答式轮循，从节点根据主节点的命令回

传相应的数据或响应操作

4. 当从节点有报警产生时，从节点可及时主动向主节点发送报警信息，而不再

等主节点的轮循命令

方案一特点：

报警响应及时

逻辑实现复杂，维护难度大，继承扩展性差

实现方案二：

方案二通讯模式：

轮询，状态问询相结合（主从式）

方案二实现策略：

1. 集控站相对于变电站级测温系统是主节点，变电站级测温系统是从节点 2. 集控中心相对于集控站是主节点，集控站是从节点

3. 平时主节点一边以相对较快的频率召唤从节点的平安报文，一边定时对从节

点进行问答式轮循

4. 主节点平时采用召唤平安报文的形式，是为了提高对报警节点的处理效率，

对每个从节点进行小数据量的轮循，每个从节点只回传相应的微量状态数据，主节点可根据从节点的运行状况（报警状态），决定是否立即查询相应从节点的基础数据，从而达到提高报警数据及时显示和处理

5. 主节点对从节点的轮循顺序不是固定不变的，主节点可根据从节点的重要性

和报警状态，及时调整轮循顺序，以达到及时评估整个监测系统（高压电缆线路、电力隧道）的安全性和工作负荷状况。

方案二特点：

报警响应速度相对提高

逻辑简单，易维护，继承性、扩展性较好

数据传输的流程：

的各通讯层只能相邻层之间相互通讯，不能实现隔层通讯。只能是集控中心和集控站之间相互交换数据，或者是集控站和变电站之间相互交换数据，而集控中心和变电站之间不能直接交换数据。

集控通讯系统的数据传输的基本流程程如下所示：

数据/指令下传流程：

数据上传流程：

光纤测温系统的软件平台配置

光纤测温系统的运行环境：

运行操作系统为： Windows 2000 / WindowsXP

光纤测温系统的应用软件： Windows 环境 鼠标和键盘操作 操作提示

详细的帮助系统

标准、通用的人机对话界面

多种在线连接

串行接口RS232/RS485 USB 网络

光纤测温系统系统配置特点

光纤测温系统的本地PC采用性能较高的工业计算机，特点主要表现为： 系统的高速响应

定性的多任务分时操作系统 编程语言的高级化

较大的应用程序存储空间 系统的开放性和兼容性 可靠性与冗余的概念

附录：

数据传输报文格式（参考）

下行查询命令格式

STN为站号。

上行发送数据格式

其中，应用层数据APP DATA格式数据相同。

下行应用层命令格式

STN为站号。

READ命令

该命令负责读取所有数据表。

CODE = 0XA2

SIZE = 请求数据字节数 FILE NUMBER：在各表中定义

FILE TYPE：整数0X89，浮点数：0X8A。 ELE NUMBER：0X00

SUB-ELE NUMBER：0X00。

WRITE命令

CODE = 0XAA

SIZE = 请求数据字节数 FILE NUMBER：在各表中定义

FILE TYPE：整数0X89，浮点数：0X8A。 ELE NUMBER：0X00

SUB-ELE NUMBER：0X00。