便攜式自動化網絡測試系統設計

江星華，周立中，何 鋒

（國網浙江省安吉縣供電公司，浙江 湖州 313300）

0 引 言

為響應2010年電力物聯網的國家戰略—對新興產業加以培育和發展，國家電網公司經過多年建設，已基本實現傳輸媒介光纖化，業務承載網絡化，運行監視、管理自動化和信息化。隨著技術的發展，電力系統網絡終端的復雜程度也在隨著電網結構、覆蓋范圍、區域和地理位置的變化而加劇，同時也造成電力系統網絡中監測信息混亂、通信協議不統一[1]、設備多樣化等問題，增大了發生故障的概率。因此，需要設計一種高效便攜的電力系統自動化網絡測試系統，實現對系統的安全、穩定運行進行監控和分析。

文獻[2]根據配電網監控需求，對監控系統服務器功能進行劃分，設計實現了配電物聯網的智能配電管理。文獻[3]在提出配電物聯網智能終端概念的基礎上，對其應用場景進行分析。文獻[4]在分析智能配電系統概念內涵的基礎上，對智能配電系統中涉及的關鍵技術進行了系統分析。文獻[5]設計了基于S3C2440的電能質量檢測系統。文獻[6]在WinCE 6.0平臺進行系統移植，可知接入電力系統的電力物聯網的智能化運行需建立在良好的網絡通信性能基礎上[5]。ARM系列處理器提供了極好的便攜式硬件開發和實時操作系統復雜軟件平臺。本文在分析IEC104通信規約的基礎上，基于ARM平臺設計開發了一種便攜式自動化網絡測試系統，實現了基于104規約通信協議的數據傳輸、報文發送和解析、信道測試、主/子站模擬等功能。

1 系統硬件設計

圖1給出了便攜式自動化網絡測試系統硬件組成結構，主要包括嵌入式CPU（ARM9、S3C2416）、網絡模塊、顯示器、電源開關等外設。

圖1 系統組成結構

1.1 網絡接口設計

圖2給出了由DM9000和HR9110SA組成的網絡模塊。其中，DM9000是一款高速以太網驅動芯片，與S3C2416進行數據交互；HR9110SA為網絡隔離芯片，實現對處理器的保護，輸出至RJ45接口。

圖2 以太網接口電路

1.2 USB接口設計

為滿足設備接入鼠標和鍵盤，或者外接U盤等一些其他USB設備，本文使用AU9254A21擴展USB接口。AU9254A21整合了樞紐控制器，最多可擴展4個USB端口，每個端口支持用串行總線版本1.1規范，且4個子端口均具有控制電源開關以及檢測過電流的功能。USB接口電路圖如圖3所示。

圖3 USB接口電路

2 系統軟件設計

2.1 軟件開發平臺構建

根據WinCE自身的優點，以及系統對數據傳輸的要求，在WinCE下對系統進行實時的更新和系統功能的組建和添加。下面以屏幕控制為例進行介紹，圖4為WinCE環境下屏幕驅動開發流程圖。通過修改相應的變量（例如：解析度、像素時鐘和工作同步等），實現屏幕驅動程序的開發。WinCE系統桌面如圖5所示。

圖4 WinCE下屏幕驅動開發流程

圖5 WinCE系統桌面

2.2 測試系統軟件

便攜式自動化網絡測試系統軟件流程如圖6所示，主要包括：數據傳輸子程序，SOE子程序，TEST子程序，主/子站子程序，總召喚子程序，時鐘同步子程序以及遙信、遙控、遙調子程序等。測試系統主要功能包括：IP地址設定和測試功能、實時通信測試功能、模擬主站功能、模擬子站功能。

圖6 測試軟件流程

2.3 系統測試

系統測試以模擬主站功能為例，對模擬主站的應用功能進行測試，包括總召喚、時鐘同步、電度總召喚、讀取遙信量、讀取遙測量、遙控、遙調、讀取功圖數據、讀取歷史數據等功能的實現情況。其中，單點遙控測試結果如圖7所示，其余結果見表1所列。

圖7 單點遙控主站控制消息界面

表1 系統性能測試結果

3 結 語

本文基于嵌入式開發平臺，在WinCE環境下開發了一套應用于電力系統的便攜式自動化網絡測試系統，在實現IEC104規約通信的基礎上，完成了系統模擬主/子站、報文解析等功能，可為電力系統網絡運行狀態檢測提供良好的平臺。