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關鍵詞：GPS建筑變形，監控
近年來，伴隨著國民經濟建設的高速發展，高層建筑在形體和結構上顯得日益復雜，加之施工工藝不斷改進，這就對建筑物的變形監測提出了很多新的要求。由于高層建筑物有很多不利的監測環境，而施工工藝的改進又對形變監測工作提出了快速、高精度的要求，這些都讓傳統監測方法工作時顯得力不從心，所以利用新的技術手段和研究新的監測方法尤顯重要。GPS系統由衛星星座、接受機和地面控制站三大部分組成。作為20世紀一項高新技術，它因速度快、全天候、自動化、測站間無需通視、可同時測定點的三維坐標及精度高等優點，而獲得了廣泛應用。
1 GPS與傳統測定方法的比較
1.1傳統方法測定高層建筑動態變形的特點
在測定高層建筑變形量時，傳統的測定方法有加速度傳感器法、激光鉛直儀法、全站儀法、近景攝影測量技術等。論文寫作，GPS建筑變形。
加速度傳感器法所測得的位移誤差較大。激光鉛直儀法只能提供建筑物局部的、相對的變形信息，測量精度較低，易受氣候、風等因素影響。對較低的建筑物較為適用，對于高大建筑物(高度300 m以上)，精度會受到較大的影響。全站儀法測定的是建筑物的絕對變形信息，可用于各類建筑物，但在惡劣氣候條件(如臺風、大雨等)下，因激光跟蹤目標困難，所以使用受到限制。近景攝影測量技術由于攝影距離不能過遠，大多數的測量部門不具備攝影測量所需的儀器設備，因此，尚不能普及應用。
所以不難看出，加速度傳感器法、激光鉛直儀法、全站儀法、近景攝影測量技術等觀測技術，在精確度、自動化程度等方面，已不能滿足高層建筑的動態監測要求。
1.2 GPS測定高層建筑動態變形的優勢
隨著軍用技術轉民用的限制逐漸降低和高速發展的硬件和軟件技術，GPS技術的優勢已經越來越明顯。
(1)可以全天候觀測。實時動態(簡稱RTK)測量技術是以載波相位觀測量為根據的實時差分GPS(RTD GPS)測量技術。可通過實時計算定位結果，便可監測基準站與用戶站觀測成果的質量和解算結果的收斂情況，從而可實時地判定解算結果是否成功。
(2)儀器精度高。GPS相對定位精度在50 km內達； 100～500 km達，1000km以上可達。且獨立布點不會有誤差積累，測量過程自動進行，不會有人為因素造成的錯誤，測量數據穩定可靠。
(3)自動化程度高。用GPS接收機進行測量時，僅需一人將天線準確地安置在測站上，量測天線高，接通電源，啟動接收機，儀器即自動開始工作。在結束測量時，只需關閉電源，收起接收機，便完成野外數據采集。
(4)可減少誤差。在變形監測中，只要天線在監測過程中能保持固定不動，接收機天線的對中誤差、整平誤差、定向誤差、量取天線高的誤差等并不會影響變形監測的結果。
(5) 操作方便。儀器體積小，重量輕，容易攜帶搬運，勞動強度小，外業工作量小。
(6)應用前景廣。GPS技術具有全球、無誤差積累等優點。使觀測工作效率大大提高，同時也節省了大量的人力和物力。
2GPS變形監測技術
2.1 GPS變形監測模式
GPS用于變形監測的作業模式可概括為周期性和連續性兩種。當變形體的變形速率相當緩慢，在局部時間域和空間域內可以認為穩定不動時，可利用GPS進行周期性變形監測，監測頻率可為數月、一年或甚至更長時間。連續性變形監測采用固定監測儀器進行長時間的數據采集，獲得變形數據系列，此時監測數據是連續的，具有較高的時間分辨率。周期性監測模式一般采用靜態相對定位測量方法。論文寫作，GPS建筑變形。連續性監測模式，適用于對自動化要求高，數據采集周期短的監測項目。在數據處理方法上，可選擇靜態相對定位和動態相對定位兩種方法。在一些高層建筑物等工程的動態監測中，可運用GPS連續監測模式。論文寫作，GPS建筑變形。該模式實現24小時的連續觀測，使監測、監控、決策實現遠距離控制，但該模式要求GPS接受設備必須永久固定在變形點上成本較高。
2.2 GPS在變形監測中的測量方法
按監測對象及要求不同，GPS在變形監測中可選擇靜態測量法，快速靜態測量法和動態測量法三種。
1)靜態測量法：靜態測量法，就是把多于3臺GPS接收機同時安置在觀測點上同步觀測一定時段，一般為1小時至2小時不等，用邊連接方法構網，用后處理軟件解算基線，經平差計算求定觀測點三維坐標。這種方法定位精度高，適用于長邊，測邊相對精度可達。論文寫作，GPS建筑變形。論文寫作，GPS建筑變形。
2)快速靜態測量法：這種方法尤其適用于對監測點的觀測。其工作原理是：把兩臺GPS接收機安置在基準點上固定不動連續觀測，另1～4臺接收機在監測點上移動，每次觀測5～10分鐘(采樣間隔為2秒)，經事后處理，解算出各監測點的三維坐標。
3)動態測量法：該方法又分準動態測量方法和實時動態測量法。實時動態測量方法原理是：在基準站上安置一臺GPS接收機，對所有可見GPS衛星進行連續觀測，并將觀測數據通過無線電傳輸設備，實時地發送給在各監測點上移動觀測(1～3秒鐘)的GPS接收機，移動GPS接收機在接收GPS信號的同時，通過無線電接收設備基準的觀測數據，再根據差分定位原理，實時計算出監測點三維坐標及精度。
一般基準網應采用靜態測量方法，當基準網的邊長超過10 km，要考慮基準網的起算點與國際IGS站聯測，基線向量解算時采用精密星歷，保證基線解算的精度。對監測點進行測量時，可采用快速靜態測量法。在橋梁監測時，可選擇實時動態測量，如果距離近，基準點與監測點有5顆以上共視GPS衛星時，精度可達1～2 cm。
3 GPS測量數據處理
GPS數據處理過程可劃分為基線解算和網平差兩個階段。
GPS基準網的基線解算，應采用GAMIT或Bernese軟件和IGS精密星歷。平差計算應采用PowerADJ科研辦軟件。對高精度GPS的數據處理分為兩個主要方面：一是對GPS原始數據進行處理獲得同步觀測網的基線解；二是對各同步網進行整體平差和分析，獲得GPS網的整體解。這些軟件數據處理的重點都在于同步網的基線處理，而在網平差分析方面，特別是多個子網的系統誤差分析、粗差分析及隨機誤差處理方面，暫無好的處理方法。
4 結語
GPS這種全新的定位手段，在工程實踐中已逐步得到認同。目前，我國正處于經濟發展的歷史性的發展時期，各種基礎設施的大量建設，各種新材料、新技術的采用，使建筑工程這一傳統產業呈現勃勃生機。論文寫作，GPS建筑變形。隨著GPS技術的進一步開發，特別是有關高層建筑施工領域的應用技術包括基礎理論的研究、實踐方法的探索、信號接受手段的更新、信號處理方法和軟件的開發等的發展，再加上若干工程的應用、積累和提高，GPS技術將成為在高層及超高層建筑方面廣泛使用的方法。
參考文獻
[1]劉大杰等.全球定位系統GPS的原理與數據處理[M].上海：同濟大學出版社，2008：40-55.
[2]余紹銓等.GPS測量原理及應用[M].武漢：武漢測繪科技大學出版社，2007：60-65.
[3]羅志才等.GPS用于監測高層建筑物動態特征的模擬研究[J].武漢測繪科技大學學報，2007（8）：20-22.
【關鍵詞】隔河巖大壩 自動化監測 系統
1 GPS自動化監測系統的結構
由于當前我國隔河巖大壩運用自動化監測系統是根據綜合有線傳輸網絡、無線傳輸網絡以及光纖通訊的方式進行信息的傳送和采集。而GPS自動化的結構通常有數據采集、相關信息傳輸，最后經過系統對信息進行處理。關于數據采集通常是根據7臺雙頻GPS接收器來完成的，先是將2臺接收器放置在大壩下游的相關設施上面，通過接收相應的信息，對隔河巖大壩的外形變形進行水平勘測。在數據采集的過程中，通常采用擴頻無線通訊技術，對于數據的采集通常由兩個GPS接收器作為基準站，再通過其他五個GPS自動化接收器進行大壩外部的外觀監測并同時采集數據。對于GPS自動化系統數據傳輸方面主要來說就是根據基準點收集的各種數據利用無線登陸網點的設施進行傳輸，除了兩個GPS基準點，其他五臺接收器都是可以通過智能多串口卡和光隔離器對收集的資料進行有序的輸送，并且將所有數據全部輸送至大壩結構管理系統。最后，將所有的數據信息全部傳送至控制中心，把所有的接收器和基準點設施都應該安裝監控進行勘測，把收集的全部信息集合整理、分析，通過控制中心進行處理。
2 GPS自動化監測系統的特點
關于GPS自動化監測系統的特點主要有以下幾個特點：
（1）擁有時性，能夠24小時不間斷的進行監控和自動工作；
（2）系統軟件的類型雖然很多，但是操作簡單易懂，能夠讓監測人員上手較快，精度高，錯誤率小；
（3）控制中心能夠快速的了解7個GPS接收器的工作狀況和接收信息的情況。
（4）能夠在GPS系統出現任何狀況的情況下快速做出反應，提供報警任務，對于顯示的故障自動進行記錄。
（5）對于突發性的狀況比如停電，自動化監測的內部系統仍然可以繼續運作，因為有足夠的備用電量繼續工作。
（6）在重大水災出現的情況下，泄洪任務的出現時，合格解比例仍然在96%。
3 系統精度和系統響應速度
根據我國2016年某月進行的隔河巖大壩相關系統輸出變形量的精度進行數據的檢查，監測系統的相關數據表明，根據客觀的評價水平位移的輸出數據是滿足我國大壩安全的相應規范的精度范圍的。我們可以將相同的一段時間內關于系統的精度進行測試，右拱座點和拱冠點精密水準所測垂直向位移與GPS自動化監測系統進行結果的對比，兩者的測試結果分別計算，并且得出兩者之間的差額。根據兩種結果的結局對比圖可以看出，兩者的精度對比幾乎在同一范圍內，可以看出GPS自動化監測系統的精度高。另外對于系統的響應速度也是非常快的，隔河巖大壩在勘測的地區都會根據相應的地形而設置接收器，并且通過整體系統的不斷自動化，而且數據的傳播是根據光纖通訊等手段進行的，對于部分的局域網絡的實時性要求很高，通常七個監測站都是能夠全天監測，并把監測結果的數據處理在10分鐘內完成，在其他領域比如：坐標轉換的分析、警報的處理問題上都是可以在5分鐘內解決。
4 GPS自動化監測系統造價和性能
對于GPS的自動化監測系統的造價，關于采用高精度處理合成數據的GPS接收器，按照我國2012年的制造相應的系統報價是4780萬元人民幣，然而98年的時候，是我國第一次將GPS自動化的檢測系統用于實際項目，雖然在建造的過程中，也會產生很多費用。但是根據相應的自動化監測系統的性能來看，這筆金額花的非常值得。根據GPS自動化檢測系統的性能在沒有突發性的斷點情況出現時，用綜合有線傳輸網絡、無線傳輸網絡以及光纖通訊方式以及其他方式進行信息的傳送和采集，可以每年連續工作8497.2個小時，占全年總比的97%。在這段時間內，接收器和基準點設施都應該安裝監控進行勘測，把收集的全部信息集合整理、分析，通過控制中心的管理進行處理。
5 關于GPS自動化監測系統的問題和建議
5.1 關于GPS自動化監測系統的問題
關于GPS自動化的監測系統的建議，首先就是GPS自動化監測系統要經過定期的電量檢查，對于發生的突然狀況和相關的斷電事項要給予充分的鑒定，隔河巖大壩的作用不僅僅是為了保障我國的泄洪水災的防護，更重要的是在發生災難面前能夠更好地為人們服務，減少人們財產損失，保護人們的安全生活。所以對于這種現象一定不能只根據GPS自動化監測系統的相關緊急應用成分而減少戒心，很多工作人員在隔河巖大壩的突發性事件發生的情況下，態度輕慢，并且對發生的現象顯得非常淡定，認為隔河巖大壩有緊急的防護措施應該沒什么問題，這是非常錯誤的觀念。
5.2 關于GPS自動化監測系統相關的建議
首先，應該定期的對大壩的外觀變形情況進行適當的檢測，測試整體系統的靈敏度，并且根據技術人員的建議，對整體的GPS自動化監測系統進行定期的更新。其次，與當地的政府有所溝通，一旦隔河巖大壩內部系統發生問題，請妥善的及時處理，并且對隔河巖大壩的相應設備給予資金上的支持，在建設隔河巖大壩的自動化監測上才能更好的傳輸和處理相應的數據。雖然目前隔河巖大壩的超高速度以及超高效率上，能夠24小時不停運作，并且快速處理相關的數據應用，但是如何進行防范隔河巖大壩的GPS應用系統的管理措施確是必不可少，只有對自動化監測系統不斷的完善和更新，才能更好的保障我國人民在水災泄洪安全的問題上給予充分的保障。
6 結論
我國近年來運用大壩外觀變形的勘測技術越來越成熟，本文以隔河巖大壩的勘測系統規模龐建設為研究對象，根據隔河巖大壩的GPS自動化監測系統應用，可以看出隔河巖大壩的速度之快，效率之高，能夠24小時不停運作，為大壩的外形變形的現象進行勘測。從GPS自動化監測系統整體的結構規模入手，對數據采集的情況進行分析處理流程進行闡述，針對隔河巖大壩目前的相關作用和GPS自動化監測系統進行合理解釋，從而能夠更好地為我國社會建設和安全防范作出貢獻。
參考文獻
[1]徐紹銓，程溫鳴，李征航.GPS在大壩和滑坡安全監測中應用的研究[J].水力發電，2003（01）：61-64.
[2]王永弟.GPS多天線陣列變形監測系統研究[D].武漢：武漢大學，2005.
[3]王利.公路邊坡監測理論與GPS一機多天線系統研究[D].西安：長安大學，2006.
[4]李征航.GPS定位技術在變形監測中的應用[J].全球定位系統，2001（02）：18-25.
[5]何金平，施玉群，廖文來，唐敏.基于GPS技術的大壩位移監測系統[A].中國儀器儀表學會.第二屆全國信息獲取與處理學術會議論文集[C].中國儀器儀表學會，2004：3.
關鍵詞：機械制造；自動化；信息化；智能化
機械自動化是指將機械制造技術與自動化技術相結合，進而在利用機械制造產品的過程中實現自動化生產。從而有效提高機械設備的生產作業效率。隨著機械制造業技術的不斷發展，機械自動化技術已經成為現階段機械制造產業技術升級與改造的主要內容。實現機械制造領域的自動化技術，也是提高生產力的有效手段。
1、我國機械自動化的現狀
機械自動化技術從上個世紀20年代開始發展應用以來，已經得到了迅速的發展，特別是近年來計算機的高度集成化，開始采用了計算機集成制造系統，大大加快了機械自動化的發展，但我國仍處于初級操作階段的自動化。目前，世界各國的機械自動化水準除少數工業發達國家的某些生產部門外，大多數還處于操作階段的自動化。我國也不例外，我國的產業結構層次低。當前，我國還處在社會主義初級階段，經濟、財力、生產力水準、國民素質等，與世界主要國家的差距是很大的；我國有豐富的勞動力資源，每年城鎮新增就業人口達兩千多萬，且今后每年的就業人數還會增加。機械自動化最大限度地提高勞動生產率，勞動力的過剩和分工的轉移就是一個現實問題。
2、機械自動化技術優勢分析
（1）提高機械生產的能力與產品質量。通過自動化以及信息化的控制系統，保證了生產加工過程中全自動化流水作業，生產力得到大幅度提高。此外機械設備的自動處理以及自動控制可以有效避免人為因素造成的質量問題，有利于控制質量。
（2）機械設備工作狀態下的安全性得到保障。由于機械自動化技術通常具有自動監視、保護以及問題分析診斷功能，因此對于由于電力、操作失誤等造成的故障可以采取自動保護措施，避免故障的發生對于設備以及機械操作管理人員造成威脅。
（3）節約原材料以及能耗。機械自動化技術可以在較低的能耗狀態下調整機械設備處于正常工作狀態，同時將機械設備的工作條件自動調整，因而有助于節約原材料的投入，具有較好的節能原材料的效果。
（4）機械自動化技術適用范圍較廣。將機械自動化技術與數控技術等有效整合，可以全面的提高生產加工的自動化水平。同時具有集控制、監測、調節以及診斷于一體的功能，適用范圍較廣，對于工業、農業以及國防軍用等領域，均可以適用。
3、機械自動化技術的系統構成
機械自動化技術作為一項繁瑣的系統工程，融合了多門學科多種技術。實現機械設備的自動化生產加工，通常需要以下幾個單元協調工作：
（1）自動化程序設定單元。程序設定單元主要是通過寫入程序，決定機械的自動工作步驟以及工作方法。
（2）作用施加單元。這主要是對自動化控制系統提供能量，并進行工作狀態的準確定位。
（3）傳感傳遞單元。傳感單元主要是通過各種傳感器，對機械工作狀態進行監測，并及時將各項信息傳遞給控制系統。
4、我國自動化技術發展過程中存在的問題
（1）自動化技術相比發達國家仍處于落后水平。由于受到我國基礎工業的限制，我國的機械自動化仍處于較低水平。尤其是在關鍵部件與核心控制元件等，仍處于傳統落后的單機自動化，用戶對于自動化水平進行提升的要求非常迫切。
（2）機械制造加工方法落后。制造工藝粗糙，新興技術推廣應用不到位，傳統低產能工藝仍在使用，產品質量水平低是目前我國機械制造自動化存在的主要問題，改進加工方法，提升控制技術已經成為機械自動化技術的發展重點。
（3）機械設計未能實現自動化。發達國家已經在機械設計等領域采取計算機輔助系統，大幅提高了機械設計的自動化水平，改善機械設計方法，推動工業生產進步這也是我國機械自動化水平面臨的問題
（4）機械生產加工自動化控制實現程度較低。我國大部分機械自動化控制仍未能落實，只有少數企業采用了先進的計算機輔助管理系統，對于機械控制管理技術的革新認識不足。
5、機械自動化技術在機械制造業中的發展應用技術研究
對于機械自動化技術的應用，應結合機械設備的具體情況以及生產與技術條件，制定自動化的生產方式，才能保證自動化技術可以產生較好的經濟效益。現階段我國機械制造業正逐步向集成化以及智能化不斷發展，并將自動化技術與信息集成、輔助控制技術等結合使用，為機械制造自動化發展提供動力。
（1）智能化的機械制造控制
隨著自動化技術水平的不斷發展，機械制造自動化技術已經與系統工程、智能系統控制等相互交織，形成了綜合性較強的機械制造技術產業。智能化的機械制造技術，作為機械自動化技術發展的分支，通過將人工智能控制系統滲透到機械制造系統中的各個部分，通過智能系統模擬專家的分析判斷，對于機械制造過程中的工作狀態進行監視，并及時發現系統在工作過程中的問題，通過對自身工作參數的及時調整適應工作環境或者是自動采取糾正措施，保持工作狀態的穩定。
（2）柔性化的機械自動化技術
隨著機械制造技術的不斷發展，應變能力強，反應快速的柔性化機械制造加工技術已經成為市場需要，對機械制造進行優化設計調整，實現柔性化的自動系統控制，也成為機械自動化技術的發展趨勢之一。柔性化的機械自動化技術是指在保證生產柔性化基礎上，通過對于機械控制系統人機界面的合理調整，并建立完善可靠的信息控制系統，實現計算機全程管理。柔性化的機械自動化技術的特點在于，將自動設備與普通的機械同時配置，在允許自動化生產加工的前提下，允許人工對于其工作狀態進行外部調整，以及時更改工作狀態或者工作參數，達到機械控制內部組織方式的改良優化。
（3）虛擬化的機械自動化技術
虛擬化的機械自動化技術是指將現代花的機械制造技術與仿真技術相聯系，結合自動化技術、人工智能技術、數控技術以及計算機建模技術，對機械加工制造過程進行科學合理的仿真，進而可以及時預測實際工作狀態下可能發生的問題，并通過仿真過程不斷調整各個控制系統及工作參數。進而實現原材料以及能耗較低、加工制造能力高的機械制造狀態，最終實現降低機械加工制造成本，加快機械產品研發周期的目的。
（4）集成化技術
實現機械加工制造自動化技術的升級改造，必須通過對于整個系統的集成化改造。由于電子技術以及計算機技術的不斷發展，各種能夠改善機械自動化技術的新技術不斷發展，這對于提高機械加工制造生產能力具有重要的意義。集成化技術主要是集成了計算機輔助設計、信息控制以及智能管理等方面的技術。以系統工程作為整體的理論指導，對于機械自動化系統進行必要的重組與升級，將影響機械加工工作的各種因素綜合考慮，最終實現自動化水平高、生產能力強的有機整體。
（5）微型化的機械自動化產品
在軍事、通訊、信息以及醫藥等領域，需要機械產品具有規格小、能耗低、易于控制、使用壽命長的特點。因此對于機械自動化技術的革新升級，應側重于自動化產品的微型化處理方面，實現微型化的機械自動化產品。對于促進相關技術領域的發展也具有重要的作用。
結語：
機械自動化技術對于提高生產加工效率。降低勞動強度，實現接卸制造業的產業升級意義重大，同時對于國民經濟、國防軍事等也有重要的影響。發展生機機械自動化技術，必須充分認識到我國現階段技術缺陷，并獨立自主的開展技術研究，不斷構建以信息化、智能化為主導的機械自動化技術，推動我國機械制造產業的進一步發展。
參考文獻：
[1] 韓忠山，機械自動化技術發展趨勢的分析[期刊論文]一中國對外貿易
（英文版）2010（14），
[2] 孫志學，機械制造業中事故原因的分析與控制[期刊論文]一工業安全
與環保2oo6（08），
關鍵詞：數字電視；自動化；TCP/IP協議；實時監控
隨著地面數字電視技術的普及與推廣，我國將全面的構建地面數字電視廣播網，各地將廣泛采用越來越多的地面數字電視發射機。為了確保整個地面數字電視廣播網絡的穩定性和安全性，必須構建一個數字電視自動化監控系統，對所有的地面數字電視發射機實現實時、有效地管理。
在過去的工作中，值班人員對發射機進行監控，需要定時在發射機房內通過巡機來檢查發射機的工作狀態，對發射機進行操作時需要在機房內對發射機的控制面板手動操作。為了進一步提高系統工作效率，必須要有一套自動化遠程控制和監測發射機的系統，替代傳統的人力手動操作。
目前，國內包括地面數字電視發射機監控系統在內的廣播電視發射機監控系統還不夠完善，主要存在以下問題：第一，各發射臺站的地面數字電視發射機型號各異，各類型號的發射機硬件接口各不相同，相互之間又難以兼容，很難實現統一監控。第二，大多數發射臺站發射機監控系統是專門為過去模擬電視廣播發射機設計使用的，無法實現對新一代數字電視廣播發射機的監控，并且監控系統的自動化程度比較低，無法滿足現在的需求。
1 數字電視自動化監控系統需求及目標
為了克服上述問題并提高節目播出的可靠性，地面數字電視播出系統必須是一套集自動開關機、節目監控、功率告警、故障設備自動監測和切換于一體的自動化監控系統。該系統詳細需求如下：（1）實時接收顯示發射機的狀態信息，可隨時查詢處理接收到的相關監測數據。（2）實時的聲光報警系統，可以根據不同的突發狀況，自設定報警提示值班人員。（3）系統應具有完善的安全防范措施，有記錄操作任務的功能，能對發射機狀態變化進行查詢、統計。
2 數字電視自動化監控系統方案設計
基于上述需求及目標，我們通過采用統一數據傳輸協議設計了一種地面數字電視自動化監控系統，同時保證了該系統的通用性和未來的可擴展性。目前，TCP/IP是一種應用成熟的雙向通信協議，而且基于此協議的各種應用設備和技術可供選擇的很多，最終我們選擇TCP/IP協議作為我們設計數字電視自動化系統的核心協議。
基于TCP/IP協議的數字電視自動化監控系統結構如圖1所示。由圖1可知：我們首先通過接口協議轉換器將不同的硬件協議接口統一轉換為支持TCP/IP協議的以太網接口，然后通過基于TCP/IP協議開發的軟件實現對所有發射機統一的監控，在一個監控終端下實現對多個不同類型的地面數字電視廣播發射機的集中控制，并最終形成高集成度的自動化監控系統。
3 數字電視自動化監控系統組成
發射機監控系統是發射機日常工作中的核心系統。它必須具備實時監測發射機各部件工作狀態，數據指標，具備簡單的遠程操作功能，可以自動或者手動的開關機，切換主備機，切換主備信號源，切換發射機主備激勵器，調節輸出功率，對故障狀態可以有效報警和記錄等。由圖1可知，基于TCP/IP協議的地面數字電視自動化監控系統主要包括：被監控的數字電視發射機、監控接口、接口協議轉換器、網絡交換機和監控終端等。
3.1 被監控設備
發射機是地面數字電視自動化監控系統的主要監控對象。通常情況下，地面數字電視發射機和遠程監控終端是通過相應的監控接口來通信的，雙方實時傳輸監控數據。
3.2 接口協議轉換器
地面數字電視自動化監控系統的目標是通過統一的監控終端實現對所有發射機的監控。可是監控終端的接口有限，通常還采用了不同的網絡交換協議，很難保證通訊接口能夠直接連接所有發射機。為此我們在地面數字電視自動化監控系統的設計過程中利用接口協議轉換器將不同的硬件協議接口統一轉換為支持TCP/IP協議的以太網接口。
3.3 網絡交換機
地面數字電視自動化監控系統采用了TCP/IP協議，該系統把以太網集線器作為整個遠程監控系統的網絡交換機，這樣就可以方便地把監控終端與各發射機連接起來，同時實現了遠程監控系統的可擴展性。
3.4 監控終端
為了提高系統的兼容性、便利性，通常采用計算機或服務器作為地面數字電視自動化監控系統的監控終端。工程技術人員通過監控終端觀察分析系統反饋的發射機狀態信息，隨時掌握發射機工作情況，及時應對各種突發狀況，并且可以通過監控終端對地面數字電視系統進行遠程控制。
數字電視發射系統硬件結構復雜，設備型號繁多，不同通訊協議的指令、數據很難兼容，為此首先需要通過集成監控系統軟件解析各種通信協議，將各種不同的數據傳輸協議重新包裝在TCP/IP協議之上，這個過程又叫作協議包裝，從而把不同發射機的監控數據統一用以太網網絡進行傳輸。
當今數字電視發射機本身都具備遙控遙測接口，用于遠程或本地模式下對發射機工作模式進行設置、控制、實時狀態監測。通過網絡，操作人員可以實時監測發射設備的工作狀態，通過接收到的功率、駐波比、反射功率、工作溫度等數據判斷設備運行情況，并可以設計參數報警門限；可以訪問設備的控制器來遠程操作發射機，發出開關機、復位、切換等指令；可以訪問記錄數據，掌握發射機故障信息，操作日志，自動抄表等。
此外，為了保障地面數字電視自動化監控系統的可擴展性，可以預留一些可擴展的協議實現接口。當需要接入新的發射機時，通過監控系統軟件的擴展接口解析新的通信協議，就可以實現對新接入的發射機進行監控。該系統的投入使用將以往以人為主的監聽監測管理方式轉變為以技術為主，以人為輔，人機結合的方式，極大地提高了安全播出保障能力，同時也增強了值班過程中應對電視節目出現停播等突發事件的能力，確保了安全播出，不斷地把安全播出工作推向前進。
該系統通過對發射機的實時監控，極大地提高了發射臺工作效率，同時也增強了工作中應對發射機故障等突發事件的應急處理能力，確保了安全播出。該系統可以供各個發射臺站借鑒。
參考文獻
[1]劉文開，劉遠航.地面廣播數字電視技術[M].人民郵電出版社，2003，12.
[2]楊知行.地面數字電視傳輸技術與系統[M].人民郵電出版社，2009.
[3]周春來.廣播電視自動監控技術[M].中國廣播電視出版社，2009.
[4]畢愛波.基于TCP/IP協議的嵌入式Internet技術的研究與應用[D].中國海洋大學，2005.
論文摘要：本文主要分析了配電自動化系統的組成、技術現狀、存在的問題以及發展方向。
1 配電自動化系統的組成
配電自動化是指利用現代電子計算機、通信及網絡技術，將配電網在線數據和離線數據、配電網數據和用戶數據、電網結構和地理圖形進行信息集成，構成完整的自動化系統，實現配電網及其設備正常運行及事故狀態下的監測、保護、控制、用電和配電管理的現代化。配電自動化系統包含以下四個方面：
變電站自動化系統：指應用自動控制技術和信息處理與傳輸技術，通過計算機硬軟件系統或自動裝置代替人工對變電站進行監控、測量和運行操作的一種自動化系統。
10kV饋線自動化系統：完成10kV饋電線路的監測、控制、故障診斷、故障隔離和網絡重構。
配電管理系統：是指用現代計算機、信息處理及通信等技術，并在GIS平臺支持下對配電網的運行進行監視、管理和控制。主要功能有：數據采集和監控(SCADA)、配電網運行管理、用戶管理和控制、自動繪圖設備管理地理信息系統(AM／FM/GIS)。
用戶自動化系統：用戶自動化即需求側管理，主要包括負荷管理、用電管理、需方發電管理等。
2 配電自動化系統現狀分析
2．1 配電自動化技術現狀
配電自動化的發展大致分為三個階段：
第一階段是基于自動化開關設備相互配合的配電自動化階段，主要設備為重合器和分段器等，不需要建設通信網絡和計算機系統。其主要功能是在故障時通過自動化開關設備相互配合實現故障隔離和健全區域恢復供電。這一階段的配電自動化系統局限在自動重合器和備用電源自動投入裝置。自動化程度較低，具體表現在：①僅在故障時起作用，正常運行時不能起監控作用，不能優化運行方式；②調整運行方式后，需要到現場修改定值；③恢復健全區域供電時，無法采取安全和最佳措施；④隔離故障時需要經過多次重合，對設備沖擊很大。這些系統目前仍大量應用。
第二階段的配電自動化系統是基于通信網絡、饋線終端單元和后臺計算機網絡的配電自動化系統，在配電網正常運行時也能起到監視配電網運行狀況和遙控改變運行方式的作用，故障時能及時察覺。并由調度員通過遙控隔離故障區域和恢復健全區域供電。
隨著計算機技術的發展，產生了第三階段的配電自動化系統。它在第二階段的配電自動化系統的基礎上增加了自動控制功能。形成了集配電網SCADA系統、配電地理信息系統、需方管理(DSM)、調度員仿真調度、故障呼叫服務系統和工作管理等一體化的綜合自動化系統，形成了集變電所自動化、饋線分段開關測控、電容器組調節控制、用戶負荷控制和遠方抄表等系統于一體的配電網管理系統(DMS)，功能多達140余種。現階段的配電自動化以此為目標建設和完善。
2．2 配電自動化面臨的問題
電力市場環境下的配電自動化系統必須在以下幾方面加以提高和改進。
高度可靠和快速反應的變電站、饋線自動化系統。在電力市場環境下，為了保障終端用戶的供電可靠性，自動化系統不僅要求能夠正確判斷故障、隔離及恢復故障，而且要求加大對自動化系統的投資，增加快速、可靠的開關及控制裝置，盡量減少對用戶的停電次數和停電時間。同時，因配電網故障必須中斷部分負荷供電時，應能快速自動識別重要用戶，優先保障其供電。
為了適應市場環境下的競爭需要，SCADA(系統監控和數據采集)系統的功能應該是強大的，特別是對重要用戶的監控更應該作到準確、可靠、靈敏。否則會給配電公司帶來較大的損失，這種損失包括對用戶的真接停電和造成社會影響的間接損失。 轉貼于
實現SCADA與GIS(配電地理信息系統)一體化設計，達到SCADA和GIS數據一體化、功能一體化、界面；體化，實現從GIS中自動提取SCADA需要的網絡結構和屬性數據及由SCADA系統向GIS提供配電實時運行數據。
采用可擴展綜合型的配電自動化終端(CDAU)。為滿足電力市場對電能質量的監測及實時電價信息的要求，實現綜合信息的采集及控制，盡可能減少現場終端的數量及降低系的復雜性，應考慮采用可擴展功能的綜合型配電自動化終端。該終端除了具有通常的功能外，還具有電能質量監測、實時電價信息、故障錄波及部分儀表功能。
3 配電自動化系統的發展展望
3．1 現代配電自動化系統
采用分層集結策略大城市配電自動化系統一般分四個層，第一層為現場設備層。主要由饋線終端單元(FTU)、配變終端單元(TYU)、遠動終端單元(RTU)和電量集抄器等構成，統稱為配電自動化終端設備。第二層為區域集結層。以110kV變電站或重要配電開閉所為中心，將配電網劃分成若干區域，在各區域中心設置配電子站，又稱“區域工作站”，用于集結所在區域內大量分散的配電終端設備，如饋線終端單元(Fru)、配變終端單元(TI’U)和電量采集器。第三層為配電自動化子控制中心層。建設在城市的區域供電分局，一般配備基于交換式以太網的中檔配電自動化后臺系統。往往還包括配電地理信息系統、需方管理和客戶呼叫服務系統等功能。用于管理供電分局范圍內的配電網。第四層為配電自動化總控制中心層。建設在城市的供電局，一般配備基于交換式以太網的高檔配電自動化后臺系統和大型數據庫，用于管理整個城市范圍內的配電網。中小型城市的配電自動化系統一般只有前三層設備，不需要第四層。
3．2 集成化、智能化和綜合化是發展趨勢
配電自動化系統作為一個龐大復雜的、綜合性很高的系統性工程，包含眾多的設備和子系統，各功能、子系統之間存在著不同程度的關聯，其本身及其所用技術又處于不斷發展之中，這就要求配電自動化系統采用全面解決的方案，走系統集成之路，使得各種應用之間可共享投資和運行費用，最大限度保護用戶原有的投資。
在饋線自動化方面，現有饋線終端設備不僅具有常規的遙測、遙信和遙控功能，且還集成了自動重合閘、饋線故障檢測和電能質量的一些參數的檢測功能，甚至集成了斷路器的監視功能，且有進一步與斷路器相結合，機電一體化，發展成為智能化開關的趨勢。顯著地降低了建設、運行和維護的綜合成本，為提高供電可靠性，創造了有利的條件。在電壓無功控制方面，國內已經提出基于人工神經元網絡的無功預測和優化決策相結合的變電站電壓無功控制策略，該策略以無功變化趨勢為指導，充分發揮了電容器的經濟技術效益，能在無功基本平衡和保證電壓合格的前提下，使變壓器分接頭的調節次數降至最小，消除了盲目調節，降低了變壓器故障幾率和減少了維護量。
3．3 配電自動化新技術
配電線路載波通信技術。對低壓配電網，由于終端設備數量非常多，采用光纖通信無論從成本或可行性看均不現實，為實現配電系統綜合自動化的實時電價信息及遠程讀表功能，研究具有較高可靠性和通信速率的配電線路載波通信技術，不僅可作為實現上述功能的通信手段，還可以為客戶提供其他的綜合通信月盼。
用戶電力技術。用戶電力技術是將電力電子技術、微處理機技術、控制技術等高新技術運用于中、低壓配、用電系統，以減少諧波畸變，消除電壓波動和閃變、各相電壓的不對稱和供電的短時中斷，從而提高供電可靠性和電能質量的新型綜合技術。用戶電力技術獨立工作時可滿足特殊負荷對供電量的嚴格要求，與配網自動化技術相結合時，將實現無瞬時停電、實時控制的柔性化配電、滿足用戶對電能質量更高層次的要求。
智能分布式FA。在該體系中，將要研究建立智能體(agent)與區域協調器的協調機制。為了考慮全網的運行方式以及拓撲結構的變化影響，需要研究在配單自動化主站建立協調服務器，通過定義智能體之間的通信與規范構成完整的智能分布式FA實現方式。
參考文獻
[1]董軍.淺談我國配電自動化的發展．發展，2008年2期.
[2]謝華．配電自動化的現狀和發展趨勢．水利科技，2007年1期．
【關鍵詞】變壓器；故障診斷；核向量機；檢測
1.引言
變壓器是電力系統中重要是設備，其運行狀態影響著整個系統的安全運行，而歷史數據顯示變壓器是容易出故障的設備，基于此，對變壓器的故障進行合理而準確的診斷是當前面臨的重要任務，文章就這個問題進行了分析。
2.算法介紹
文章采用分層貝葉斯模型結構，通過引入多項概率似然函數（Multinomial Probit Likelihood）[1-4]，實現了非同構的多信息數據或多特征信息的有機融合以及多分類問題，MKL-RVM原理示意圖如圖1所示，圖中S為信息數據的種類，為組合核參數。
圖1 MKL-RVM原理示意圖
Fig.1 MKL-RVM schematic diagram
設信息數據（一類信息數據或多類信息數據）經特征提取獲得個特征空間。來自特征空間的樣本數據集記為，，，，其中為樣本數，為特征向量的維數，為類別數。當給定核函數時，可得基核矩陣，，定義組合核矩陣，組合核矩陣的元素可由式（1）得到。
（1）
其中：——核函數；
——組合核函數。
引入輔助回歸目標變量和權重參數，可得標準噪音回歸模型如式（2）。
（2）
其中：——的第行列的元素；
——的第的列；
——的第行；
——代表服從均值為方差為的正態分布。
引入多項概率聯系函數如式（3），將回歸目標轉化為類別標簽。
（3）
由此可以得到多項概率似然函數如式（4）。
（4）
其中：——標準正態分布的期望；
——高斯累計分布函數。
為了確保模型的稀疏性，為權重向量引入零均值[5]，方差為標準正態先驗分布。為先驗參數矩陣中的元素，服從超參數為，的Gamma分布。
由此可見MKL-RVM同樣采用的是分層貝葉斯模型結構，模型結構示意圖如圖2所示。
圖2 分層貝葉斯模型
Fig.4-2 Hierarchical Bayesian model
圖3 CV數據集劃分示意圖
3.算法改進
鑒于K折交叉驗證可以確保所有的樣本數據都參與模型的訓練和驗證[6-8]，而遺傳算法則具有較好的全局尋優能力，提出了基于K折交叉驗證和遺傳算法相結合的核函數參數優化方法，以提高MKL-RVM的性能。該方法采用K折交叉驗證來評估待選擇的核函數參數，采用遺傳算法選取核函數參數。
數據挖掘和機器學習中，關鍵任務是在獲取的數據集上進行模型學習、模型性能評估和模型選擇，該模型可能是回歸模型或分類器模型。交叉驗證（Cross Validation，CV）起源于20世紀30年代，起初僅是用于模型性能評估，20世紀70年代Stone and Geisser將其用于模型參數選擇，現今CV已成為數據挖掘和機器學習中模型性能評估和模型選擇的有效方法[9]。
常見CV的方法有：Hold-Out Method，K-fold Cross Validation（記為：K-CV）和Leave-One-Out Cross Validation（記為：LOO-CV）。
（1）Hold-Out Method
Hold-Out Method：是將樣本數據按一定的比例隨機地分為訓練集和驗證集，訓練集用于模型學習，驗證集用于模型的驗證。
（2）K-fold Cross Validation
K-CV方法：設樣本數據集為，，X為輸入向量空間，Y為類別向量空間。K-CV方法首先將數據集D隨機地分成元素個數近似相等的K個相互獨立的子集。然后用D-Dt（“-”為集合差運算，）對模型進行訓練，用Dt對模型進行驗證，數據集劃分示意圖如圖3所示。該方法將得到K個模型，可以通過計算K個模型的平均正判率對模型性能進行評估（Model Performance Estimation）。Duan等人建議采用5-CV。
4.結論
（1）該方法采用K個MKL-RVM分類器模型的平均正判率評估模型性能，作為選擇MKL-RVM分類器核函數參數的標準，可以使優化得到的MKL-RVM分類器參數具有很好的推廣性；
（2）K-CV方法可以確保所有的樣本數據都參與MKL-RVM分類器模型的訓練和驗證，能夠充分利用有限的樣本數據；
（3）MKL-RVM分類器核函數參數選取過程中，訓練集與驗證集也是不斷改變的，可以在整個樣本空間尋優。
參考文獻
[1]彭席漢.變壓器DGA智能在線監測儀的研究與開發[D].浙江：浙江大學博士論文，2007：1-5.
[2]鄭含博.電力變壓器狀態評估及故障診斷方法研究[D].重慶：重慶大學博士論文，2012.
[3]程鵬，佟來生，吳廣寧等.大型變壓器油中溶解氣體在線監測技術進展[J].電力自動化設備，2004，24（11）： 90-93.
[4]鄧敏.變壓器在線監測技術的新突破[J].電網技術， 2001，25（9）：81-83.
[5]李娟，蔡暉，丁曉群.電力變壓器狀態在線監測和故障診斷的新方法[J].電力自動化設備，2002，22（12）：60-63.
[6]肖燕彩，朱衡君，張霄元等.基于溶解氣體分析的電力變壓器在線監測與診斷技術[J].電力自動化設備，2006，26（6）：93-96.
[7]李中，苑津莎，張利偉.基于自組織抗體網絡的電力變壓器故障診斷[J].電工技術學報，2010，25（10）：200-206.
關鍵詞：發電廠；電氣綜合；自動化技術；發展；
中圖分類號：TM6 文獻標識碼：A 文章編號：
引言
發電廠裝機容量受熱負荷大小、性質等制約，機組規模要比目前火電廠的主力機組小很多，但是其生產原理及系統組成與火電廠是一致的。隨著電力技術的不斷發展，發電廠的電力自動化控制水平也隨之提高。所謂電氣自動化，是一項集計算機技術、數據傳輸技術、控制技術、現代化設備及管理于一身的綜合信息管理系統，旨在改進供電的可靠性、安全性和服務質量，提高工作效率，減輕運行人員的勞動強度，降低運行和管理費用，是電力投資的重點。
1．電廠電氣綜合自動化技術的現狀分析
自20世紀90年代起，我國確定火電廠電氣系統使用接人DCS系統的計算機控制，由人工監控到計算機自動化的監控的過渡，這就是電廠電氣綜合自動化技術的開端。接入DCS系統的電廠系統設備，具有廣闊的發展空間，研究方案、成果也較多。其中分為集中式和分層式的兩種不同技術實現方式。集中式是通過硬接線方式，模擬電氣量和開關量信號，并通過硬接線電纜各自分別接人DCS系統的輸入、輸出通道。分層式則是采用數字通信的總線技術，在DCS系統內接入各微機型智能保護測控裝置來實現，這種方法是電廠電氣綜合自動化技術發展的總趨勢，設備都采用分層式的實現方式，因其真正實現了電氣系統監控自動化的功能。下面分別對集中式設計電氣自動化方式與分層式自動化設計方式作個闡述。
1．1集中式電氣自動化設計分析。集中式是通過硬接線的方式，相對較為傳統、落后。通過轉化了強電信號為弱電信號，在空接點和直流信號下，模擬電氣量和開關量在硬接線電纜下，與DSC系統的輸入、輸出設備相連接，由此可發揮DCS系統監控電氣設備的功能。DCS系統的輸入、輸出設備的連接又可分為兩種方式，即直接接入方式和遠程接人方式。直接接入方式通過電纜連接電子間集中阻屏，遠程接入方式則通過現場設遠程采集柜實現數據集中處和設備相距較遠情況下的連接，DCS控制系統的連接是在通信方式下完成。也就是，直接接人方式、遠程接入方式是兩種在本質上沒有區別的連接方式。
1．2集中式的特點。電氣量的的采集集中組屏，易于管理，設備運行環境好，硬接線方式簡易，響應速度快等。但同時也有不完善的地方，由于通過電纜硬接線連接，電纜使用量較大，所占空間較大，長電纜容易相互干擾、電能損耗量大，又影響DCS系統的穩定性、可靠性。DCS系統的費用高，投資成本高，限制了接入DCS系統的設備數量，僅有幾個重要的設備是連接DCS系統，而其他設備沒能
實現自動化，實際電廠內電氣綜合自動化的水平較低。再加上所有信息采集量都基于DCS系統下進行處理，工作量大會影響系統的風險系數，系統使用的可靠程度也隨之降低。并且，DCS系統的調試環節靠后，而根據集中式的技術實現方式，難以滿足倒送廠用電要求。缺少電氣監控的主設備系統，稍微復雜的電氣系統運行的管理較難把握，綜合自動化監控技術尚未達到。
1.3分層式電氣自動化設計分析。電氣綜合自動化技術的分層式技術使用，由3層組成，分別是站級監控層、通信層、間隔層。其中，站級監控層則是在通信技術，實現對間隔層的數據管理及信息交換。信管理機、光纖或電纜網絡構成網絡層，在現場總線技術下實現了各種功能，如數據匯總、規約轉換、轉送數據及傳控制命令等。終端保護測控單元組成間隔層，設計時使用電氣一次回路或電氣間隔方法完成，在各個開關柜或其他一次設備附近分布安裝各測控單元和保護單元。
1．4分層式技術的特點。就地安裝間隔層測控終端，在較少的占地面上，提高各裝置的獨立性、靈活性、可靠性。交流采樣的方式得到的模擬量數據，節約電纜使用，從而減少了成本支出。又由于分層技術較好的抗干擾能力，使得采集數據的精確性上升。這樣，有較廣的空間采集更多數據，監測的分析數據較為完善，遠距離修改保護定值和復歸信號得以實現，檢修維護工作較為簡單。分層式技術在原有的基礎上，具有較為廣闊的發展空間，體現在對系統的擴展和維護上。依據分層式技術特點，單個故障不影響周邊設備的運行，維修成本降低。電氣監控主站的設立，能獨立的進行調試和投運工作，就能實現倒送電，同時還具備其他的有利條件，提高了系統的監測規模和水平。
1.5分層式技術的關鍵。(1)間隔層終端測控保護單元。以間隔層一次設備為單位，分層式技術得以發揮，設立配置測控保護單元。配置測控保護單元是用于保障電廠的用電系統發揮的關鍵技術，該單元有較高的靈敏性、可靠性、速動性和選擇性要求，而集中式所使用的DCS系統操作不適用，而一般采用專用保護裝置。電廠用電系統的保護裝置由線路、電廠中的電動機綜合保護測控裝置和其他裝置構成。能提高實時數據采集、計算機保護、遠程數據控制和故障的記錄功能。(2)通信網絡。基于ECS系統的操作環境較差，所以通信網絡是一項關鍵技術，能直接影響電氣自動化監控系統的整體發揮。現階段使用較多仍是電纜現場總線網絡方式，而光纖通信則逐漸被使用。通信網絡通過通信管理機雙機熱備用或雙通道備用原則配置，一旦數據通信網絡有問題出現，系統能自動切換至冗余裝置或通道，增強系統的可靠性。(3)設立監控主站。監控主站能監控和管理將電廠用電
系統，配置成單機或雙機或多機系統，由發電機機組的容量和運行管理要求而定。配置的軟件有前置機軟件、實時數據庫軟件、人機界面軟件和圖形建模軟件等組成，實現了監控系統、管理系統、管理數據、應用及分析等功能。
1．6電廠電氣綜合自動化技術的發展趨勢。以太網能快速傳輸數據、成本低廉、容量大、網絡技術靈活等優勢成為電氣綜合自動化的網絡通信技術的最佳選擇。嵌入式技術實現工業化的以太網，具有強大的功能和廣闊的發展空間，因此嵌入式以太網是電氣綜合自動化系統絡通信的主要發展方向。
2 對發電廠電氣自動化改造的幾點意見
第一，事先要規劃好發電廠電氣自動化的改造，把握科學、合理，節約的原則，提前準備好需要改造和更新的設備。同時，要綜合考慮諸如繼電保護裝置，斷路器、五防系統等設備在型號、盤位布置、預留接口方面將來接入綜合自動化系統的問題。只有這樣，對電氣自動化的改造才能合理又節省了人力物力。
第二，在設計電氣自動化的過程中要把握實用的原則。由于發電廠現有的監控、遠動、五防、保護等設備裝置其原理和性能的不同，在進行改造時要整體上把握，綜合考慮，避免出現功能重復的設備并列運行。
第三，改造的目的是為了發電廠將來更好的高效運行，因此，電氣自動化改造要
注重遠期目標。比如，有的發電廠由于老化或廠房實際條件的限制，不可能所有的監控設備都可以納入電氣綜合自動化系統的改造中。就需要在改造時，把這些不具備改造的設備考慮到，在整體框架下，預留接口，便于后期的改造。
結束語
在科學技術日新月異的今天，發電廠電氣部分的綜合自動化是一種趨勢，對于它的成功改造，將會大大的提高發電廠的自動化水平。同時，采用電氣綜合自動化技術，能夠節約大量的成本，提高電氣系統的可靠性。
參考文獻
[1]武成龍 數字化變電站自動化系統探討[期刊論文]-中小企業管理與科技2009(6)
[2]王海東.楊楠.張國龍發電廠直流系統淺析[期刊論文]-山東煤炭科技2008(4)
關鍵詞：嵌入式系統開發，Matlab/Stateflow/RTW，系統建模，自動代碼生成，代碼測試
0 本文意義
傳統的手寫代碼式嵌入式系統開發方法不夠直觀，開發周期長，測試和維護困難。圖形化編程和自動代碼生成技術將成為本世紀嵌入式系統開發的趨勢和主流。科技論文。本文結合車載智能能源分配器的開發，利用Matlab/Stateflow/RTW工具包完成系統建模和代碼生成。完成測試后自動燒錄到微型控制器中，從而起到降低成本和縮短開發周期的作用。
1 系統建模及代碼生成
根據廠方要求編輯技術規范并劃分子系統，使其成為通用的兩種模式：真值表（TrueTable），有限狀態機（StateMachine）。子系統獨立建模可以使得單個模型容易測試和維護，通常完成建模后應該有自動生成的以下4個文件作為分析備份：
1)測試通過報告（SubSystem_Report.txt）
2)MCDC測試報告（SubSystem_cov.html）
3)Test Case VS Requirment報告（SubSystem_tseq.xls）
4)系統模型 （SubSystem_Report.mdl）
所有的模型都使用模型庫進行維護，TLC將保證生成子系統代碼只包含.h和.c文件（腳本和TLC只對庫進行操作，不對模型進行操作）。這樣可以保證代碼的唯一性和方便管理。所有模型完成后必須通過功能整合測試。
以下是能源分配器中短路監測中的一個模塊為例子：
短路監測功能是輸出處理（Output Process）庫中的一個子模塊，針對不同的控制功能對應不同的監測方案，控制功能包括：前后燈，轉向燈，中央控制鎖，喇叭，頂棚折疊，座椅折疊等。
Figure 1 RETRY/NO_RETRY Controller State Transition Diagram
如果考慮到大量短路檢測和繼電器控制，短路檢控就變得非常困難。RETRY/NO_RETRY模塊將自動控制是否繼續對晶閘管進行供電，如果僅依賴硬件過載自動復位將嚴重影響硬件的壽命。軟件控制的原理是短時間內連續檢測其短路次數（FETShort_Cnt[n]），如果在極短時間內達到伐值就判斷系統確實短路，不再供電。
一旦一個晶閘管達到短路次數達到其壽命的1/3，2/3或者3/3伐值，控制器也將永久關閉對它的供電（NO_RETRY），只有測試工具才能再將其激活。RETRY/NO_RETRY模塊的執行順序永遠在Short DetectionController 模塊之前。
Figure 2 Short Detection Controller State Transition Diagram
Short DetectionController內部是兩個平行的狀態機，執行順序為AàB。科技論文。A狀態機用來追蹤是否有電流輸出及讀取晶閘管的反饋以判斷是否存在一個短路。B狀態機則追蹤A狀態機的狀態并與A前一狀態的比對。在算法上A狀態機會將短路次數累加Intergrate[n]直到255（不同模塊配置不同的累加速率），然后B狀態機立刻捕捉到短路情況并終止電流輸出。
Figure 3 Short Detect Process Integration
值得一提的是Matlab/Stateflow中提供的計時函數編譯完成后有一個機器時鐘的延時，對高速信號處理狀態機有影響。必須手寫嵌入式代碼并在編譯目標中內嵌手寫代碼。
Figure 4 Configure Embed Code forComplier Target
自動代碼生成腳本中應該注意：
1) 自動腳本的編寫應該先驗證所有模型變量和數據字典的兼容性并自動生成錯誤報告；
2) 自動修改模型中的變量類型并選擇適合的芯片類型及相關時鐘配置設置；
3) TLC的編寫和引用并設置代碼類型（GRT或者ERT）；
4 )數據類型別名的定義應該和代碼測試中所用到的一致。
2 代碼測試
由于數據截斷和可能存在的實際代碼和行為模型的不一致將導致自動生成的代碼在實際運行中發生錯誤。如何才能有效地檢測自動生成代碼，是一個亟需解決的問題。本文給出了在VC++2005編譯環境下使用MxVDev作為測試工具的嵌入式系統高效測試機制。
具體操作步驟如下：
1) 將要測試的模型在Matlab中完成系統整合并通過測試，在Signal Builder中保留所有的Test Case。這一步至關重要，開發人員必須保證Test Case的質量，否則將直接影響軟件在環測試，硬件在環測試以及最后代碼的質量。
2) 完成之后通過Matlab腳本自動將所有的Test Case轉化為.xmc文件供測試工具調用（通用機器建模語言）。自動化腳本轉換工具可以避免手寫代碼的失誤并大大減少開發時間，特別對于包含大量Test Case的系統開發非常有益。
Figure 5 M-Script Convert tool and VC++ Environment Setup
3) 把驅動層代碼，應用層代碼，任務調用函數，自動生成的代碼，數據流定義（DFA）等文件(所有的代碼除了驅動層以外都均可通過Matlab操作API函數完成)在VC++2005環境下配置好，并將調試器設置為MxVDev而不是VC++2005。完成編譯后系統會自動啟動MxVDev。
4) 啟動MxVDev后導入已經完成的.xmc文件，就可以進行軟件在環測試，代碼級測試非常嚴格，所有潛在問題均可以顯現出來。科技論文。如果測試不通過MxVDev會自動生成測試報告，用于問題分析和方案修改。如果測試通過就可以導出.asv文件進行硬件在環測試。
Figure 6 Software In Loop and HardwareIn Loop Test
3 結束語
本文介紹的嵌入式系統開發和測試機制具有極高的實用價值，有利于整個項目可以有序，分階段地開展，獨創的代碼測試機制并使代碼質量得到極大的提高。整套開發機制依靠Matlab為核心，過程嚴謹縝密，為實現嵌入式系統的自動化開發提供了一條新方案。
參考文獻：
[1] Robert Bosch GmbH. Autoelektrik, Autoelektronik [M].Braun-schweig: Vieweg Verlag, 2002.
[2] 楊滌.系統實時仿真開發環境與應用[M].北京:清華大學出版社, 2002.
[3] 蘇濤,等.DSP 實用技術[M].西安:西安電子科技大學出版社, 2001.
[論文摘要]分析電力系統中故障數據分析系統的功能、現狀和特點，提出故障數據分析平臺的概念并對其進行研究。介紹平臺的主要特點，給出平臺設計的整體架構，并說明各組成模塊的功能劃分，還對模塊間的關系等相關問題進行了闡述。
一、引言
電力工業是為國民經濟和社會發展提供能源的重要基礎產業，也是關系國計民生的公用事業。但日益復雜的電力系統，發生故障的幾率也在不斷增加，某些擾動可能導致大面積停電和穩定性問題尖銳化，嚴重時系統可能失去穩定。
目前電力系統中的常用的故障分析系統有故障錄波系統、輸電線路行波測距系統、小電流接地選線系統和電能質量監測系統等，這些系統為分析電網故障、確定電力系統在特定情況下的運行狀況提供了強有力的支持。這一類應用的共同點是都要對某些模擬量數據進行記錄、分析和計算，從而實現不同故障分析系統的功能。但目前處理錄波數據的系統一般只針對具體的應用而開發，相互之間盡管在數據處理方面有許多共性，卻是由不同公司各自開發的，系統的開放性差，只適用于某一種特定的應用，缺少平臺化的設計思想。這樣就形成了所謂的“自動化孤島”現象。
二、故障數據分析平臺的功能分析
目前電力系統中常用的故障數據分析系統有以下幾種：
（一）故障錄波分析系統
故障錄波系統是電力系統發生故障及振蕩時能自動記錄的一種系統，它可以記錄因短路故障、系統振蕩、頻率崩潰、電壓崩潰等大擾動引起的系統電流、電壓及其導出量，如有功、無功及系統頻率的全過程變化現象。主要用于檢測繼電保護與安全自動裝置的動作行為，了解系統暫態過程中系統各電參量的變化規律，校核電力系統計算程序及模型參數的正確性，故障錄波已成為分析系統故障的重要依據。
系統主要由電流(電壓)智能監視模塊、通信鏈路、監視微機和分析軟件四部分組成，該系統將多個智能監視模塊統一編址，通過通信網與分析主機相連，組成故障錄波系統。每一個智能監視模塊相當于一個獨立的微型故障錄波器，在線監視一條線路的運行狀況，連續采集數據。當該線路發生異常時，相應模塊連續采集一段設定時間段的線路運行數據，然后，將異常出現時刻前后各一段設定時間的數據作為故障錄波信息保存，并上傳給分析主機；分析主機將模塊上傳的數據加以保存、遠傳和處理，并可將異常波形顯示并打印出來。
（二）輸電線路行波測距系統
當輸電線路發生故障后，必須通過尋線找出故障點，并根據故障造成的損壞程度判斷線路能否繼續運行還是須停電檢修。行波測距是目前應用廣泛的故障測距方法，其基本原理是：在電力系統發生故障后，在故障點將產生向兩端運行的暫態行波，暫態行波在傳播過程中遇到不均勻介質時，將發生折射和反射，因此在故障點和母線檢測處暫態行波會發生反射和透射，這樣就可以利用兩個波頭之間的時間差來完成故障定位。
行波采集與處理系統安裝在廠站端，采用集中組屏式結構，一般包括行波采集裝置、T－GPS電力系統同步時鐘以及當地處理機三部分。行波采集裝置主要負責暫態電流信號的采集、緩存以及暫態啟動，并生成啟動報告；T－GPS負責提供精確同步脈沖信號及全球統一時間信息；當地處理機由一臺工控機構成，負責接收、存儲來自裝置的暫態啟動報告，并與安裝在線路對端所在變電所內的行波采集與處理系統交換啟動數據，從而自動給出雙端行波故障測距結果。
（三）小電流接地選線系統
電力系統配電網故障中絕大部分是單相接地故障。由于故障電流小，系統可帶故障繼續運行一定時間，小電流接地方式可顯著提高供電可靠性，同時也具有提高對設備和人身安全性、降低對通訊系統電磁干擾等優點。但長時間帶故障運行，特別是間歇性弧光接地故障時，過電壓容易使電力設備出現新的接地點使事故擴大；同時故障電流可能使故障點永久燒壞，最終引短路故障。因此故障后快速選擇故障線路就顯得十分重要，在發生故障時須準確選出故障線路，以便及時切除故障。
由以上分析可以得出故障處理系統的共性：首先進行數據的采集和存儲，再由數據處理模塊進行數據的分析、計算及各種特征的提取等操作，最后對所得結果進行保存、顯示和打印等。但目前不同的故障處理系統只針對具體應用開發，缺少通用平臺的概念。
三、平臺的主要功能模塊與工作流程
參數設置模塊可以對平臺運行的參數進行設置，使平臺在合適的狀態下運行。前置機通過規約處理模塊與站端裝置進行通信，接收不同監測裝置上傳的各種錄波數據，包括對不同通信規約傳輸數據的打包與解規約。數據通訊模塊負責與后臺機交換信息，若從裝置收到的錄波數據格式不符合Comtrade標準則先調用數據格式轉換模塊然后再將轉換后的數據交給數據通訊模塊。
故障處理模塊負責把接收到的數據進行分析處理，將數據分析后通過數據庫管理模塊送入數據庫服務器中，故障處理模塊還提供與高級應用程序的接口。報表管理模塊從數據庫中取得數據生成各種報表，裝置參數整定模塊在后臺機上發送參數整定命令，通過前置機發到裝置以調整裝置的運行狀態。裝置運行監控模塊實現監測與控制裝置運行狀況的功能，告警模塊處理裝置上報或是系統操作所產生的各種告警信息。
當用戶要查看錄波數據曲線時調用錄波查詢模塊查找到滿足要求的數據，再通過錄波曲線顯示模塊對要分析的數據進行查看。用戶權限設置模塊設定用戶的使用權限，以提高平臺的安全性。
四、結束語
本文提出的電力系統故障數據分析平臺，遵循標準化、模塊化、分布式、分層次的設計原則，具有良好的通用性和可擴展性，為開發故障錄波系統、行波測距、小電流接地故障監測和電能質量監測等以處理錄波數據為主的信息管理系統提供全面的底層支持。平臺的使用可以提高軟件的重復利用率，避免重復開發，減少電力企業的投資，有利于提高電網的運行和管理自動化水平。
參考文獻
[1]劉念、謝馳、滕福生，電力系統安全穩定問題研究[J].四川電力技術. 2004.（1）：1－6.
[2]王洪濤、王劍、朱誠，電力系統信息管理自動化的研究[J].電力自動化設備.2001.21（2）：20－23.