分布式系統(tǒng)設計原則
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分布式系統(tǒng)設計原則范文第1篇
【關鍵詞】集中供熱;分布式系統(tǒng);變頻調速
1.分布式變頻調節(jié)方案的研究意義
我國目前實行的供熱按面積收費體制，違背了市場經(jīng)濟的客觀規(guī)律，使得供熱企業(yè)難以生存，無法保證供熱的舒適要求，也嚴重阻礙了供熱企業(yè)的發(fā)展。同時由于用戶對供熱能耗不關心，這種體制抑制了供熱節(jié)能的實現(xiàn)。為了改變這種不良現(xiàn)狀，我國正在積極摸索研究供熱系統(tǒng)計量和收費技術。讓用戶按需用熱，自行調節(jié)。
因此，采暖系統(tǒng)的形式勢必要發(fā)生變化。由過去的定流量質調節(jié)變成變流量系統(tǒng)，其水力、熱力工況和調節(jié)方法都會具有獨特的特點。無論是舊系統(tǒng)的改造還是新系統(tǒng)的建造，分布式變頻調節(jié)方式都可以較好的滿足熱計量改革對系統(tǒng)的種種要求。所以分布式變頻系統(tǒng)的研究對于推動熱改的順利進行具有重要意義。
如上所述，供熱系統(tǒng)作為城市的一項基本市政設施，不僅投資驚人，其動力消耗也非常巨大。作為建筑能耗最主要部分的采暖能耗，是浪費最為嚴重和節(jié)能潛力最大的部分。因此，選用和推廣最優(yōu)化的采暖方式、對系統(tǒng)進行有效地管理和調節(jié)等寥降低采暖能耗，對實現(xiàn)建筑節(jié)能至為關鍵，對我國整體的高效用能也有重大影響。
2.分布式系統(tǒng)特性的理論分析
分布式系統(tǒng)相對其它運行方式，有著明顯的節(jié)能、穩(wěn)定運行的優(yōu)勢，但合理地設計分布式變頻系統(tǒng)是實行最佳經(jīng)濟性和可靠運行的保證。分布式變頻系統(tǒng)中，當系統(tǒng)工況改變時，采用變頻器來調節(jié)主循環(huán)泵的轉速以保持熱網(wǎng)干管某一位置供回水壓力相等，該位置定義為零壓點。在分布式系統(tǒng)的應用中，存在以下幾個有待解決的問題：
(1)如何選擇零壓點的位置，如果選取的零壓點靠近熱源，可能導致各用戶泵過大，降低節(jié)能效果。
(2)如何選擇設計主循環(huán)泵及各用戶變頻泵的大小和泵型，以及在系統(tǒng)工況變化時，如何進行調節(jié)控制。
(3)如何進行技術經(jīng)濟性分析，使得分布式系統(tǒng)的設計能實現(xiàn)初投資和運行的最佳經(jīng)濟性以及系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定性。
在常規(guī)運行方案中采用變頻調速達不到理想效果的主要原因是要求的泵揚程不是與要求的流量的平方成正比。但管網(wǎng)系統(tǒng)中，主干管的壓降是與流量平方成正比的，而用戶部分的壓降則要求為常數(shù)。
3.分布式變頻系統(tǒng)的優(yōu)化設計思想
系統(tǒng)優(yōu)化設計的目的是使系統(tǒng)的運行達到最佳的經(jīng)濟性、可靠性和穩(wěn)定性，雖然從理論上分析分布式變頻系統(tǒng)相對傳統(tǒng)方式具有很大的優(yōu)越性和良好的節(jié)能效果，但仍需要從經(jīng)濟和技術的角度來對分布式系統(tǒng)的設計應用進行細致的分析，使得系統(tǒng)的運行能達到預期的理想效果。
高效節(jié)能的分布式系統(tǒng)的設計以合理的管網(wǎng)設計為基礎，包括以下幾方面內容：零壓控制點位置的選擇，這決定了系統(tǒng)的初投資和管網(wǎng)運行費用；主循環(huán)泵和各用戶泵的選擇，要能保證在系統(tǒng)動態(tài)運行時變頻泵的安全和高效；系統(tǒng)的可調節(jié)性和穩(wěn)定性等。基于此，提出分布式系統(tǒng)的優(yōu)化設計方法，在滿足最佳經(jīng)濟性的同時，盡量實現(xiàn)系統(tǒng)運行的穩(wěn)定、可靠。其方法為：以分布式理論特性理論分析為基本指導原則，以系統(tǒng)平均年計算費用為目標函數(shù)，通過HACNet軟件模擬分析和總結零壓點位置的確定方法和變頻泵的優(yōu)化選型，進而分析各影響因素來明確系統(tǒng)的調節(jié)控制方法，以及確定系統(tǒng)的適用范圍。
4.分布式系統(tǒng)穩(wěn)定性分析
對于傳統(tǒng)的單熱糠枝狀網(wǎng)，某一末端用戶的水力穩(wěn)定性定義為當其他用戶支路的閥門調整時詼用戶的流量保持不變的能力。但隨著系統(tǒng)形式的不斷發(fā)展，這種方法無法對相對復雜的系統(tǒng)進行評價。
4．1水力穩(wěn)定性的定義
將輸配系統(tǒng)中的所有水力參數(shù)控制回路分為兩個集合：D和F。 D為要分析考察的奉個回路，P是所有其他控制回路的集合。為保持指標的一致性，假設F中所有回路的兩個過程為均不控制和全部理想控制，從而定義某一情況下回路D對F中所有回路的水力穩(wěn)定性為:
KS(D,f)=-
其意義為：在某一工況下，若F中的回路全為開環(huán)，調整回路D的調節(jié)量MD使該回路被調量CD的變化為CDF；相應地，F(xiàn)中各回路的被調量也發(fā)生變化，此時假定回路D開環(huán)，式中的回路全部采用理想閉環(huán)控制，則各回路通過調整其調節(jié)量來恢復各回路的被調量，這一調整同時將導致CDR．發(fā)生變化，變化量即為AC＇DF。二者的比值就是該工況下回路D對F的水力穩(wěn)定度。
4．2分布式變頻系統(tǒng)的水力穩(wěn)定性
由于某些用戶支路的啟停，導致系統(tǒng)干管流量發(fā)生變化時，其它用戶支路的流量變化很小。假設取零壓控制點在熱網(wǎng)系統(tǒng)最近和最遠用戶之間干管壓降為一半的位置。則當干管流量變化時，用戶壓差的變化比傳境方式降低一半，即使用戶支路不作任何調節(jié)，其流量變化也極其有限。
以一個六個用戶的簡單熱源枝狀網(wǎng)為例，定量分析比較傳統(tǒng)系統(tǒng)形式下和分布式變頻泵系境的水力穩(wěn)定性特性，并分析了分布式系統(tǒng)的泵型選擇對水力穩(wěn)定性的影響，進一步指導系統(tǒng)的優(yōu)化設計。
如下圖所示，為一個簡單常規(guī)方式的異程供熱系統(tǒng)，共有葉由閥門控制用戶流量的流量控制回路，在圖上按順序排列為1至6，熱源水泵調節(jié)控制流量為第7回路。
5.分布式系統(tǒng)的特點總結
綜上所述，與傳統(tǒng)閥門調節(jié)系統(tǒng)形式相比，分布式變頻系統(tǒng)具有如下特點：
(1)由于分布式變頻系統(tǒng)減少了閥門能耗浪費，使得系統(tǒng)動力功耗大大降低，尤其在部分流量下，節(jié)能優(yōu)勢顯著。經(jīng)過合理分析和設計，可以達到系統(tǒng)只有理想能耗的狀態(tài)。所謂理想能耗是指系統(tǒng)采用理想控制時的能耗，反映了輸配系統(tǒng)本身的屬性。
(2)采用零壓點壓差控制主循環(huán)泵轉速的方法，可有效改善系統(tǒng)的水力穩(wěn)定性。根據(jù)零壓點位置選在系統(tǒng)負荷集中處的原則，當干管流量變化時，各用戶的壓差變化比僅在熱源處設有循環(huán)泵的傳統(tǒng)方式大大降低，因此即使用戶不作調整，干管流量的變化對用戶支路的流量變化影響也不大。
(3)主循環(huán)泵僅克服零壓點位置前的干管壓降，這不僅可以準確確定主循環(huán)泵揚程大小，而且可以保證主循環(huán)泵的工作點效率在轉速變化時保持不變，通過合理分析和適當選擇，可一直在效率最高點工作。
(4)分布式變頻系統(tǒng)干管壓降變化范圍減小，有利于避免水泵的氣蝕現(xiàn)象。且管道和管件的壓力降低，可延長管網(wǎng)使用壽命并降低管網(wǎng)投資。
6.總結
隨著變頻技術的發(fā)展，變頻器在供熱系統(tǒng)中的應用逐漸推廣和普及，提出了采用變頻泵代替末端閥門進行調節(jié)的分布式變頻泵系統(tǒng)。這種新的系統(tǒng)形式為節(jié)約供熱系統(tǒng)的輸配能耗帶來了新的途徑，同時能改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可調性，但對于這種新系統(tǒng)的特性研究還只局限于針對一般問題的討論，沒有形成相應系統(tǒng)理論，無法指導實際的工程應用。基于這樣現(xiàn)狀和問題，本文分析了分布式系統(tǒng)設計中需要解決的幾個問題，并且提出了分布式變頻系統(tǒng)的優(yōu)化設計方法。
【參考文獻】
［1］徐忠堂，發(fā)展中的中國城市集中供熱，城市發(fā)展研究，2004.
分布式系統(tǒng)設計原則范文第2篇
關鍵詞：JavaEE框架 分布式系統(tǒng) 遺留信息系統(tǒng)
中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）09-0092-01
1 前言
企業(yè)遺留信息系統(tǒng)是軟件信息工程領域一個重要的研究課題，遺留信息系統(tǒng)存有大量可用信息和功能可用性，取代摒棄和重新開發(fā)系統(tǒng)，將陳舊的遺留信息系統(tǒng)再工程到新的系統(tǒng)平臺，可以發(fā)揮遺留系統(tǒng)的更高可用性等。此模型是針對物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下大信息量的數(shù)據(jù)處理，具有較好的研究前景。
2 框架組成及實施技術
基于JavaEE框架基礎的，要創(chuàng)建一個遺留信息系統(tǒng)向目標系統(tǒng)再工程業(yè)務提取的框架，應當包括以下功能組成部分：遺留系統(tǒng)的原代碼向目標系統(tǒng)的語言代碼轉換、對遺留信息系統(tǒng)中各模塊信息的提取功能、遺留信息系統(tǒng)與目標系統(tǒng)模塊之間的接口模型、JavaEE分布式環(huán)境下目標系統(tǒng)模塊部署功能等組成部分。
對遺留系統(tǒng)再工程，要創(chuàng)建再工程框架的分割模型，并對遺留代碼的模塊細化成代碼段片段，動態(tài)識別遺留系統(tǒng)的主域變量，分析和驗證業(yè)務邏輯片段的信息，框架集成策略。本遺留系統(tǒng)再工程采用軟件聚類技術來形成聚類實體，利用凝聚算法合并軟件中的各實體，DDG算法來動態(tài)識別系統(tǒng)的主域變量。
3 框架模塊功能設計及實現(xiàn)
（1）代碼轉換部分：代碼轉換的功能包括對遺留系統(tǒng)所語言的語法、語義、庫函數(shù)、系統(tǒng)設計轉換。代碼轉換方式包括手動轉換和自動轉換兩種；其中，手動修改包括對轉換后的代碼的添加、取舍和修改，使轉換后的代碼能夠編譯運行，這里的目標系統(tǒng)語言以Java語言為例，系統(tǒng)轉換框架如（圖1）所示。
（2）遺留系統(tǒng)模塊信息提取模塊：此處，遺留系統(tǒng)模塊信息的提取技術要用到軟件聚類技術，要能夠選擇聚類實體，設置聚類尺度，選擇所采用的聚類算法。面向對象Java語言實體包括類、包、成員方法、成員變量等內容。本模型聚類實體的選擇主要根據(jù)本系統(tǒng)的規(guī)模而定制較小，用于實驗測試。聚類尺度體現(xiàn)的是實體連接強度以及遺留系統(tǒng)中的組件復雜度。類聚算法不僅要對遺留系統(tǒng)采用分裂算法進行功能代碼劃分，還要采用凝聚算法進行在工程的功能代碼組合。
（3）遺留系統(tǒng)和目標系統(tǒng)模塊間接口設計。模塊間的信息傳遞，要利用之間的接口即組件間函數(shù)調用來實現(xiàn)。按照Facade設計模式的理論，在JavaEE分布式環(huán)境下，這里采用實體Java Bean做為系統(tǒng)持久層，通過實體Java Bean管理持久性（BMP）和對容器（Container）管理持久性（CMP）的方法來提取模塊間的公共接口，由于二者管理持久性的方式采用相同的接口實現(xiàn)，可支持互相替換使用，通過設置可以交換Hibernate數(shù)據(jù)實體，提高系統(tǒng)轉換的靈活性。另外，接口的設計原則是依賴于具體的接口，而不能依賴具體的Java實體，本系統(tǒng)的公共接口定義如（圖2）所示。
（4）JavaEE分布式下的模塊部署：在JavaEE環(huán)境的組件部署模型（圖3）中，采用企業(yè)級的EJB做為可分割的有效實體Bean，中央控制器負責分配物理節(jié)點上的EJB實例，JMS服務器負責組件間訂閱服務請求，JMS還能根據(jù)不同物理節(jié)點上的訂閱服務的內容，將各種服務請求轉發(fā)到各對應的服務器上，以此來完成負載均衡調配工作。另外該分布模型還能夠完成以下功能：組件部署策略、動態(tài)負載均衡策略、任務隊列和線程池操作策略、模型中數(shù)據(jù)恢復策略等內容。
4 結語
此模型能夠完成在JavaEE環(huán)境下，實現(xiàn)遺留代碼向目標語言代碼的轉換，提取遺留系統(tǒng)的模塊數(shù)學信息，部署目標系統(tǒng)中的各模塊，動態(tài)識別主域變量。系統(tǒng)架構后，模擬使用面向對象C++語言 向Java語音進行模擬轉換，轉換過程時要對組件進行封裝遷移，并能實現(xiàn)新系統(tǒng)平臺上進行提取對象信息、自動和手動進行錯誤修改并整合。
參考文獻
分布式系統(tǒng)設計原則范文第3篇
[關鍵詞] 分布式認知 異步網(wǎng)絡化 學生社團管理
1、高校社團管理中存在的問題。
學生社團作為高校的重要組成部分，對于高校各方面的發(fā)展和提高有著特殊的作用。在對于提高學生科學文化素質和創(chuàng)新能力及培養(yǎng)學生的團隊合作精神和提高社會適應能力等方面都發(fā)揮出了重要的功能；同時，在協(xié)助學校進行管理與教學，也做出了重大的貢獻；而在發(fā)揮學生的特長，增強實踐機會與平衡學生的情感，增強社交能力及鍛煉學生的才干，豐富課余生活，更是起到了其他高校職能部門所不具備的作用。但是，在當前的高校社團管理過程中，還是存在著一系列的問題，主要包括以下幾個方面：[1]
1） 社團的管理機制存在嚴重“真空”問題。
2）對社團的發(fā)展具有重要的意義的老師指導制，各類高校的情況不盡相同。
3）社團的檔案資料保存不完整。由此造成社團活動成果不易保存，特色優(yōu)勢得不到保持。更談不上總結、積累、沉淀優(yōu)秀的社團文化。
2、分布式認知理論。
“認知規(guī)律”是指人們認識客觀事物的性質與規(guī)律，它包括注意、感覺、知覺、記憶、思維、想象，以及人們認識客觀事物時，還會產(chǎn)生的情感與意志。高校的學生社團開展工作本身就是一種學習認知過程，其主要表現(xiàn)在：獨立性與依存性、沖動性與沉思性、輻合性與發(fā)散性等方面。因此，高校開展的社團活動既要符合學生（團體）之間個體間差異的認知規(guī)律，又要符合學生（社團）個體間相互協(xié)助的影響，才能取得良好的效果，而這正是分布式認知中的重要觀點。
3、基于分布式認知的高校社團管理系統(tǒng)的結構與關系分析：
3.1 系統(tǒng)的維度結構。
3.2 系統(tǒng)關系分析。
4、基于多種理論建構的高校社團管理系統(tǒng)模型。
目前的網(wǎng)絡理論中出現(xiàn)了眾多的新思想和新理論，本系統(tǒng)在開發(fā)過程中除了結合上述的分布式認知的相關理論，還采用了基于Browser/Server的分布式系統(tǒng)，從而使得本管理系統(tǒng)能夠異步地（當然也能同步）為各參與社團活動的團體和學生提供相同或不同的活動資源服務；不僅能保持對學生所關注社團活動過程的記錄；還能夠感知學生在完成或開展社團活動過程中的狀態(tài)與遇到的困難，并能對常見的問題進行分析、引導、提示。 異步化管理系統(tǒng)模型的設計，主要包括以下幾個方面：管理策略的設計、支撐環(huán)境的設計、管理模式的設計、活動情境的設計等。
5、社團管理系統(tǒng)的設計。
本管理系統(tǒng)采用“任務驅動機制”（此處的任務即：各社團負責人與團委根據(jù)學校規(guī)定并結合自身情況所指定的本社團工作任務），為了幫助各社團成員更好地完成其任務，基于以上分布式認知理論及異步網(wǎng)絡化模型和系統(tǒng)結構與關系分析，設計完成了如下“高校社團管理系統(tǒng)”[5]。
5.1 系統(tǒng)設計的目標。
本系統(tǒng)主要以網(wǎng)站形式為本單位（山東大學軟件學院）的社團管理工作提供服務，通過互聯(lián)網(wǎng)也為其他教學與管理提供示范、資源共享、評價、交流和協(xié)作學習等教學輔助手段和環(huán)境。考慮到使用本系統(tǒng)學生群體不同，將整個學生群體分為：注冊和非注冊兩個不同的部分，其主要的區(qū)別在于享受的服務范圍不同；
5.2 系統(tǒng)建設原則。
易用性: 針對最終用戶的應用水平，系統(tǒng)應具有簡單清晰的操作流程、友好的界面和恰當?shù)闹敢?/p>
擴展性: 系統(tǒng)的設計既能滿足當前教學課程的教學培訓，同時為使系統(tǒng)可以應用于在將來其他教學培訓課程，系統(tǒng)設計應具有一定的靈活性，使得系統(tǒng)在以后應用擴展以及系統(tǒng)升級容易實現(xiàn)；
遷移性: 由于系統(tǒng)需要在不同應用環(huán)境中進行使用，所以系統(tǒng)的安裝和部署應該提供自動化的手段，同時對于系統(tǒng)的配置和維護應該相對簡單；
統(tǒng)一性: 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)層、應用層和表示層都統(tǒng)一設計，系統(tǒng)不同的應用模塊下的用戶制度統(tǒng)一。
5.3 開發(fā)平臺介紹。
本系統(tǒng)首先采用了B/S結構，提高了系統(tǒng)的跨平臺性；其次是采用了JSP＋Macromedia Dreamweaver＋Tomcat與MSSQLserver技術平臺，其中JSP用于實現(xiàn)本管理系統(tǒng)的腳本編寫；而Macromedia Dreamweaver 用于實現(xiàn)系統(tǒng)的前臺，而Tomcat與MSSQLserver則用來實現(xiàn)系統(tǒng)后臺數(shù)據(jù)庫處理部分。
6、結論
如今，隨著高校學生對于自我的認識加深，其社團管理工作已經(jīng)成為各高校管理工作的重點之一，但是由于各團委負責此方面的教師和社團負責人普遍存在：管理人員少工作任務重等原因，在其實際工作過程中存在很多的難度。而分布式認知規(guī)律和異步網(wǎng)絡化系統(tǒng)則由于首先尊重參與社團活動的主體的主動性，并強調個人認知之間的差異和相互協(xié)調等，從而會極大地增強其參與活動的主動性；其次，也注重社團活動的指導者和幫助者的重要作用，因此，根據(jù)分布式認知規(guī)律和異步網(wǎng)絡化模型建構的高校社團管理系統(tǒng)更能符合目前的社團管理工作要求。本管理系統(tǒng)利用社團活動進行績效考核，能夠在促進社團成員自身積極性的同時，也能夠幫助學生通過該系統(tǒng)建立一種相互分享、共同進步的關系。
分布式系統(tǒng)設計原則范文第4篇
關鍵詞：計算機監(jiān)控系統(tǒng)；無人值班；控制單元；設計
隨著我國科技水平和綜合國力的大力提高，水力資源在國民經(jīng)濟建設中體現(xiàn)出其越來越重要的地位，我國對水利工程建設上也加大了投資力度，合理充分地利用水力資源顯得越來越重要。泵站作為水利資源調動中不可缺少的一個重要部分，但目前國內大部分的泵站的控制和管理還處于相當落后的狀況，與國外相比具有很大的差異，所以必須對現(xiàn)有泵站電氣自動化提出更高要求。
1泵站的控制對象
1）對機組的控制。水泵機組分電動機、水泵以及傳動機構3部分，控制系統(tǒng)應根據(jù)要求調整水泵抽水葉片角度，加大或減少抽水量，調整機組的運行狀態(tài)，使機組工作在預定的工作狀態(tài)。系統(tǒng)應不斷監(jiān)視機組的各部分工作點，以便及時調整和報警。
2）對公用輔機系統(tǒng)的控制。所謂公用輔機系統(tǒng)是指為水泵機組運行提供所需運行條件的設備系統(tǒng)，具體指泵站內的油、氣、水系統(tǒng)。控制系統(tǒng)對這些設備的控制是一種自動的閉環(huán)控制，即油、氣、水3個動態(tài)量在正常運行狀態(tài)下不斷檢測，當缺少任何一項時系統(tǒng)自動啟動進行補給，當加到標準值時，自動停止。
3）對勵磁系統(tǒng)的控制。大型泵站一般使用的是同步電動機，勵磁是同步電動機運行的必要條件。勵磁電流調節(jié)在最佳狀態(tài)，即其功率因數(shù)為最佳值，所以控制系統(tǒng)應對勵磁系統(tǒng)進行自動調節(jié)使勵磁系統(tǒng)工作在恒功率因數(shù)狀態(tài)、恒電流狀態(tài)、恒電壓工作狀態(tài)和恒角度工作狀態(tài)。
4）對保護系統(tǒng)的控制。泵站設有各種保護裝置，變壓器保護、電動機保護、非電量保護等。且是一套獨立的閉環(huán)保護控制系統(tǒng)，它的各種電參數(shù)和非電量參數(shù)都是自己采集判斷動作，只有這樣才能保證不會因被控制系統(tǒng)的誤指令而發(fā)生誤動作。
2泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)設計原則
1）滿足安全可靠運行的需要，實現(xiàn)“無人值班”（少人值守）既可實現(xiàn)站內監(jiān)控，又能實現(xiàn)富平調度中心的遠程監(jiān)控。
2）泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)采用成熟、可靠、標準化的硬件、軟件、網(wǎng)絡結構，確保響應速度快，可靠性和可利用率高，可維護性好，先進、經(jīng)濟、靈活和便于擴充，且有長期的備品和技術服務支持。泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)采用開放分布式系統(tǒng)結構。
3）為提高監(jiān)控系統(tǒng)可靠性，系統(tǒng)具有冗余容錯設計，重要的單元或模件采取冗余配置的方式。對于每臺機組，各LCU監(jiān)控范圍明確且相對獨立，不會因主控級發(fā)生故障而影響各LCU承擔的監(jiān)控功能。各LCU以可編程控制器（PLC）為基礎構成，與現(xiàn)地各儀器儀表采用D/A輸入、輸出及成熟的現(xiàn)場總線方式進行通信。
4）泵站自動化監(jiān)控技術具有功能綜合化、設備操作監(jiān)視微機化、結構分布分層化、通信網(wǎng)絡光纜化及運行管理智能化等特點。
3泵站系統(tǒng)計算機監(jiān)控系統(tǒng)的設計
該工程計算機監(jiān)控系統(tǒng)兼做該工程調度中心，其計算機系統(tǒng)采用開放式分層分布式系統(tǒng)，系統(tǒng)分為調度與泵站集中控制層、現(xiàn)地控制單元層和網(wǎng)絡層3層。泵站內部采用以太網(wǎng)進行數(shù)據(jù)的傳輸，保證傳輸?shù)目煽啃裕槐谜局g采用廣域網(wǎng)連接，滿足開放式分布系統(tǒng)標準，網(wǎng)絡介質采用光纖電纜，通信規(guī)約采用TCP/IP，網(wǎng)絡的傳輸速率為10/100Mb/ps。
該工程的計算機監(jiān)控系統(tǒng)應具有以下控制方式：LCU、RTU現(xiàn)地控制、中央控制室集中控制（調度控制中心）、富平調度中心遠方控制。
此時，該工程計算機監(jiān)控系統(tǒng)主要承擔系統(tǒng)的監(jiān)控任務，同時采集其他3個泵站LCU（包括遠方RTU）的信息，進行數(shù)據(jù)處理，同時負責與富平調度控制中心進行通信及通道監(jiān)視。當富平調度控制中心由于通道中斷或設備故障失去功能時，該工程計算機監(jiān)控系統(tǒng)可在脫離調度端的情況下，自主完成對系統(tǒng)的實時監(jiān)控、輸水調度和運行管理功能。集控（調度中心）/現(xiàn)地方式轉換開關設在LCU、RTU處。富平調度中心遠方/集中控制方式轉換開關設在中控室。
計算機監(jiān)控系統(tǒng)各LCU設有“現(xiàn)地/遠方”切換開關。在現(xiàn)地控制方式下，各LCU只接受通過現(xiàn)地層人機界面、現(xiàn)地操作開關、按鈕等的控制及調節(jié)命令，泵站層設備及遠方調度中心只能采集、監(jiān)視來自現(xiàn)地的運行信息和數(shù)據(jù)，而不能直接對各LCU的受控對象進行遠方控制與調節(jié)。
在泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)廠站層應能進行“泵站控制調節(jié)/調度中心控制調節(jié)”軟切換操作。當計算機監(jiān)控系統(tǒng)處于“電站調節(jié)”方式且相應LCU處于“遠方控制”方式時，廠站層可對泵站主輔設備下發(fā)控制和調節(jié)命令，上級調度中心則處于監(jiān)視狀態(tài)；當計算機監(jiān)控系統(tǒng)處于“調度中心調節(jié)”方式且相應LCU處于“遠方控制”方式時，泵站層可作為上級調度中心的子單元根據(jù)調度中心的調節(jié)指令對電站主輔設備控制和調節(jié)命令。控制、調節(jié)方式的優(yōu)先級依次為現(xiàn)地層、廠站層和調度中心。
3.1該工程主控級
該工程主控級既是劉集系統(tǒng)的調度中心，又作為該工程計算機監(jiān)控系統(tǒng)的中樞，負責執(zhí)行統(tǒng)一控制操作。主控級設備主要包括操作員工作站、工程師工作站、通訊員工作站、GPS衛(wèi)星對時裝置、UPS電源以及打印機等設備。
3.2現(xiàn)地控制（LCU）級
監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)地控制層在分布式控制系統(tǒng)中是非常重要的環(huán)節(jié)之一，是針對某一特定的控制對象而設置的LCU，負責完成現(xiàn)場設備各種數(shù)據(jù)的采集、處理及事件的記錄，信息傳輸，設備控制、保護等工作，并通過以太網(wǎng)通訊協(xié)議與主控級計算機相連，傳送運行設備的實時數(shù)據(jù)。考慮到泵站需要監(jiān)控的對象以及泵站的規(guī)模，因此在泵站內部不設置計算機，只運用可編程控制器實現(xiàn)對泵站的控制。
3.3網(wǎng)絡層
網(wǎng)絡層負責傳輸“現(xiàn)地控制單元（LCU）”層和“主控級”層之間的數(shù)據(jù)及控制信息。網(wǎng)絡層主要由交換機、光纖等數(shù)據(jù)傳輸設備組成，網(wǎng)絡采用雙總線交換式光纖工業(yè)以太網(wǎng)，構成高可靠的網(wǎng)絡結構。系統(tǒng)軟硬件均采用模塊化、結構化設計，具有高度的可靠性、安全性、實時性、實用性、靈活性和便于擴充。另外，通信網(wǎng)絡傳輸層協(xié)議采用TCP/IP協(xié)議，保證了系統(tǒng)的開放性和通用性，并具有更強的系統(tǒng)擴展和功能分布性。
4系統(tǒng)計算機監(jiān)控系統(tǒng)的特點
該工程計算機監(jiān)控系統(tǒng)按“無人值班”的原則設計。既可實現(xiàn)泵站集中監(jiān)視控制，又能實現(xiàn)調度中心遠程監(jiān)控。泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)可以保證泵站安全、可靠和經(jīng)濟運行，滿足泵站防洪、灌溉等的調度要求，改善運行人員工作條件，提高泵站的運行管理水平。
該工程采用全計算機控制的分層分布開放式系統(tǒng)結構。系統(tǒng)由主控層、現(xiàn)地控制（LCU）層及連接它們的網(wǎng)絡層組成。系統(tǒng)整體安全可靠、實用經(jīng)濟、技術先進，易于維護。具體設計特點說明如下。
4.1系統(tǒng)的可靠性
為達到“無人值班”，監(jiān)控系統(tǒng)具有極高的可靠性，采用成熟可靠的、標準化的硬件、軟件、網(wǎng)絡結構以及漢化操作系統(tǒng)。各單元相互獨立，不互相影響，功能上不依賴于監(jiān)控計算機，增強了整個系統(tǒng)的可靠性和可用性。
4.2系統(tǒng)的開放性與可擴性
系統(tǒng)主要硬件設備選型符合計算機技術發(fā)展迅速的特點，采用全分布開放式系統(tǒng)，網(wǎng)絡通信上均采用開放的TCP/IP以太網(wǎng)協(xié)議，能在泵站環(huán)境下長期連續(xù)穩(wěn)定運行。系統(tǒng)中的各工作站計算機及其系統(tǒng)軟件均符合開放系統(tǒng)要求，便于功能和硬件的擴充和升級。
4.3功能的完善性
本系統(tǒng)按“無人值班及少人值守”的原則設計，整個系統(tǒng)配備完善的應用功能，特別是泵站遠方調度控制功能，能穩(wěn)定可靠地與上級調度中心進行數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)上級調度自動化系統(tǒng)對泵站的遙測、遙信、遙控、遙調功能，實現(xiàn)遠方調度控制功能。
監(jiān)控系統(tǒng)能與泵站水情測報系統(tǒng)、水質監(jiān)測系統(tǒng)、火災消防報警系統(tǒng)、工業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)、泵站信息管理系統(tǒng)、綜合保護自動化系統(tǒng)及將來可能出現(xiàn)的其他系統(tǒng)進行可靠的通信。
4.4系統(tǒng)的安全性
該系統(tǒng)功能完善并按照模塊化進行設計，具有確保硬件及軟件的安全性措施，防止監(jiān)控系統(tǒng)硬件或軟件的故障或缺陷對現(xiàn)場設備的危害。針對泵站集中監(jiān)控的特點，在保證安全的操作和通訊方面也采用了一定的可靠性措施。
4.5現(xiàn)場手動操作與控制
為滿足與機組檢修后同步投運的安全、可靠要求。機組現(xiàn)地控制單元具有部分設備狀態(tài)現(xiàn)地顯示及必要的常規(guī)操作功能，使運行人員在機旁能完成機組投運或調試中的操作。
4.6良好的通信功能
泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)通過廣域網(wǎng)實現(xiàn)與全線泵站監(jiān)控系統(tǒng)進行通信，完成全線調度中心對泵站的監(jiān)測與控制等功能。計算機與各設備之間的數(shù)據(jù)通信，其原則是速度快、數(shù)據(jù)處理能力強、安全可靠性高。
5結語
綜上所述，泵站自動化監(jiān)控是利用現(xiàn)代科學技術武裝泵站大幅度提高泵站現(xiàn)代化管理水平的重要舉措。如何將泵站自動化工作做好，真正發(fā)揮現(xiàn)代科學技術的作用是擺在我們面前的一個重要的現(xiàn)實問題。相信在不久的將來，隨著我國對水利建設的大力投資和調水工程的逐步展開，泵站的計算機自動化監(jiān)控系統(tǒng)會被廣泛使用。
參考文獻
分布式系統(tǒng)設計原則范文第5篇
【關鍵詞】 變電站 自動化系
Abstract ： The paper mainly analyses the function of the substation automation system.
1.變電站自動化系統(tǒng)的特點
變電站綜合自動化是指利用先進的計算機技術、現(xiàn)代電子技術、通信技術和數(shù)字信號處理（DSP）等技術，實現(xiàn)對變電站主要設備和輸、配電線路的自動監(jiān)視、測量、控制、保護以及與調度通信等綜合性自動化功能。
1.1集中式系統(tǒng)結構 集中式一般采用功能較強的計算機并擴展其I/O接口，集中采集變電站的模擬量和數(shù)量等信息，集中進行計算和處理，分別完成微機監(jiān)控、微機保護和自動控制等功能。由前置機完成數(shù)據(jù)輸入輸出、保護、控制及監(jiān)測等功能，后臺機完成數(shù)據(jù)處理、顯示、打印及遠方通訊等功能。此類結構對監(jiān)控主機的性能要求較高，且系統(tǒng)處理能力有限，開發(fā)手段少，系統(tǒng)在開放性、擴展性和可維護性等方面較差，抗干擾能力不強，該結構在早期自動化系統(tǒng)中應用較多，目前國內許多的廠家尚屬于這種結構方式。
1.2分布式系統(tǒng)結構 按變電站被監(jiān)控對象或系統(tǒng)功能分布的多臺計算機單功能設備，將它們連接到能共享資源的網(wǎng)絡上實現(xiàn)分布式處理。其結構的最大特點是采用主、從CPU協(xié)同工作方式，各功能模塊如智能電子設備（Intelligent Electronic Device，IED）之間采用網(wǎng)絡技術或串行方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，將變電站自動化系統(tǒng)的功能分散給多臺計算機來完成。各功能模塊（通常是多個CPU）之間采用網(wǎng)絡技術或串行方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，選用具有優(yōu)先級的網(wǎng)絡系統(tǒng)較好地解決了數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i問題，提高了系統(tǒng)的實時性。
其結構方便系統(tǒng)擴展和維護，局部故障不影響其他模塊正常運行。該模式在安裝上可以形成集中組屏或分層組屏兩種系統(tǒng)組態(tài)結構，較多地使用于中、低壓變電站。分布式變電站綜合自動化系統(tǒng)自問世以來，顯示出強大的生命力。但目前，還存在在抗電磁干擾、信息傳輸途徑及可靠性保證上的問題等。
1.3分散（層）分布式結構 分散（層）分布式結構采用“面向對象”設計。所謂面向對象，就是面向電氣一次回路設備或電氣間隔設備，間隔層中數(shù)據(jù)、采集、控制單元（I/O單元）和保護單元就地分散安裝在開關柜上或其他一次設備附近，相互間通過通信網(wǎng)絡相連，與監(jiān)控主機通信。目前，此種系統(tǒng)結構在自動化系統(tǒng)中較為流行，主要原因是：
1.3.1現(xiàn)在的IED設備大多是按面向對象設計的，如專門的線路保護單元、主變保護單元、小電流接地選線單元等，雖然有將所有保護功能綜合為一體的趨勢，但具體在保護安裝接線中仍是面向對象的。
1.3.2利用了現(xiàn)場總線的技術優(yōu)勢，省去了大量二次接線，控制設備之間僅通過雙絞線或光纖連接，設計規(guī)范，設備布置整齊，調整擴建也很簡單，成本低，運行維護方便；③系統(tǒng)裝置及網(wǎng)絡魯棒性強，不依賴于通信網(wǎng)和主機，主機或1臺IED設備損壞并不影響其它設備的正常工作，運行可靠性有保證。系統(tǒng)結構的特點是功能分散，管理集中。
2.變電站自動化系統(tǒng)功能分析
2.1微機保護：是對站內所有的電氣設備進行保護，包括線路保護，變壓器保護，母線保護，電容器保護及備自投，低頻減載等安全自動裝置。各類保護實現(xiàn)故障記錄、存儲多套定值、適合當?shù)匦薷亩ㄖ档裙δ堋?/p>
2.2數(shù)據(jù)采集
2.2.1狀態(tài)量采集：狀態(tài)量包括：斷路器狀態(tài)，隔離開關狀態(tài)，變壓器分接頭信號及變電站一次設備告警信號等。目前這些信號大部分采用光電隔離方式輸入系統(tǒng)，也可通過通信方式獲得。保護動作信號則采用串行口（RS-232或RS485）或計算機局域網(wǎng)通過通信方式獲得。
2.2.2模擬量采集：常規(guī)變電站采集的典型模擬量包括：各段母線電壓，線路電壓，電流和功率值。饋線電流，電壓和功率值，頻率，相位等。此外還有變壓器油溫，變電站室溫等非電量的采集。模擬量采集精度應能滿足SCADA系統(tǒng)的需要。
2.2.3脈沖量：脈沖量主要是脈沖電度表的輸出脈沖，也采用光電隔離方式與系統(tǒng)連接，內部用計數(shù)器統(tǒng)計脈沖個數(shù)，實現(xiàn)電能測量。
2.3事件記錄和故障錄波測距 事件記錄應包含保護動作序列記錄，開關跳合記錄。其SOE分辨率一般在1～10ms之間，以滿足不同電壓等級對SOE的要求。變電站故障錄波可根據(jù)需要采用兩種方式實現(xiàn)，一是集中式配置專用故障錄波器，并能與監(jiān)控系統(tǒng)通信。另一種是分散型，即由微機保護裝置兼作記錄及測距計算，再將數(shù)字化的波型及測距結果送監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控系統(tǒng)存儲和分析。
2.4控制和操作閉鎖 操作人員可通過CRT屏幕對斷路器，隔離開關，變壓器分接頭，電容器組投切進行遠方操作。為了防止系統(tǒng)故障時無法操作被控設備，在系統(tǒng)設計時應保留人工直接跳合閘手段。操作閉鎖應具有以下內容：
2.4.1電腦五防及閉鎖系統(tǒng)。
2.4.2根據(jù)實時狀態(tài)信息，自動實現(xiàn)斷路器，刀閘的操作閉鎖功能。
2.4.3操作出口應具有同時操作閉鎖功能。
2.4.3操作出口應具有跳合閉鎖功能。
2.5同期檢測和同期合閘 該功能可以分為手動和自動兩種方式實現(xiàn)。可選擇獨立的同期設備實現(xiàn)，也可以由微機保護軟件模塊實現(xiàn)。
2.6電壓和無功的就地控制 無功和電壓控制一般采用調整變壓器分接頭，投切電容器組，電抗器組，同步調相機等方式實現(xiàn)。操作方式可手動可自動，人工操作可就地控制或遠方控制。
無功控制可由專門的無功控制設備實現(xiàn)，也可由監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)保護裝置測量的電壓，無功和變壓器抽頭信號通過專用軟件實現(xiàn)。
2.7數(shù)據(jù)處理和記錄歷史數(shù)據(jù)的形成和存儲是數(shù)據(jù)處理的主要內容，它包括上一級調度中心，變電管理和保護專業(yè)要求的數(shù)據(jù)，主要有：
2.7.1斷路器動作次數(shù)。
2.7.2斷路器切除故障時截斷容量和跳閘操作次數(shù)的累計數(shù)。
2.7.3輸電線路的有功、無功，變壓器的有功、無功、母線電壓定時記錄的最大，最小值及其時間。
2.7.4獨立負荷有功、無功，每天的峰谷值及其時間。
2.7.5控制操作及修改整定值的記錄，根據(jù)需要，該功能可在變電站當?shù)厝繉崿F(xiàn)，也可在遠動操作中心或調度中心實現(xiàn)。
2.8系統(tǒng)的自診斷功能：系統(tǒng)內各插件應具有自診斷功能，自診斷信息也象被采集的數(shù)據(jù)一樣周期性地送往后臺機和遠方調度中心或操作控制中心。
2.9與遠方控制中心的通信 本功能在常規(guī)遠動‘四遙’的基礎上增加了遠方修改整定保護定值、故障錄波與測距信號的遠傳等，其信息量遠大于傳統(tǒng)的遠動系統(tǒng)。根據(jù)現(xiàn)場的要求，系統(tǒng)應具有通信通道的備用及切換功能，保證通信的可靠性，同時應具備同多個調度中心不同方式的通信接口，且各通信口及MODEM應相互獨立。保護和故障錄波信息可采用獨立的通信與調度中心連接，通信規(guī)約應適應調度中心的要求，符合國標及IEC標準。
2.10防火、保安系統(tǒng)。從設計原則而言，無人值班變電站應具有防火、保安措施。
小結
