H9000监控系统及水调系统数据通信的二次开发应用

ＫＥ　ＪＩ　ＺＯＮＧ　ＳＨＵ科技综述　

Ｈ９０００￣控系统及水调系统数据通信的二次开发应用　

瞿富强，杨启龙　

（安康水力发电厂，陕西安康７２５０００）　

的过程，所以其通信效率高，但也正因此，其可靠性　

０引言　

不如ＴＣＰ协议。　

ＴＣＰ协议能为应用程序提供可靠的通信连接，　

Ｈ９０００水电站监控系统是中国水科院自动化所　使一台计算机发出的字节流无差错地发往网络上的　

开发的新一代分布式大型机组监控应用平台，具有　

其他计算机．因此对可靠性要求高的数据通信系统　

强大的功能。主要有：数据采集处理、综合参数统计　

往往使用ＴＣＰ协议传输数据。　

计算分析、实时运行与安全监视、语音报警、电话自　

ＴＣＰ协议和ＵＤＰ协议各有所长，适用于不同要　

动报警及查询等，包括梯调经济运行、电站设备的指　求的通信环境。重要的状态信息通过ＴＣＰ连接发送，　

令操作控制、生产统计与管理、系统授权管理、系统　

而主数据流通过ＵＤＰ发送。　

时钟管理、数据库管理、运行指导、ＰＬＣ网络接入、报　

１．１　实时数据库及网络数据包　

表查询管理、ＷｅｂＪ］￣务等。　

在Ｈ９０００机组监控系统网络中．数据通信异常　

Ｈ９０００水电站监控系统的应用十分广泛，安康　

繁忙，下位机向上位机发送的上行数据包有２５种，双　

水电厂机组监控系统采用的版本为Ｖ４．０。　

向数据包有１８种，下行数据包有４９种，每秒钟都有大　

量数据在网上流动。在下位机向上位机传送数据及　

１　Ｈ９０００￣据通信在安康水电厂的应用　

上位机之间的数据通信中，采用ＵＤＰ数据通信；在机　

组监控系统的网络通信中，应用实时数据库技术，实　

安康水电厂水调自动化系统建成了Ｃｌｉｅｎｔ／　时数据库驻留在内存中，响应速度相当快，用户访问　

Ｓｅｒｖｅｒ体系结构、Ｗｉｎｄｏｗｓ　２０００操作系统、ＳＹＢＡＳＥ数　数据时不用和硬盘打交道。实时数据库主要存放　

据库的水调局域网系统，实现了各种信息（水文、机　ＬＣＵ采集的所有实时数据，采用按ＬＣＵ单元存储的　

组、闸门信息）的自动接收和处理、报表制作、安全报　结构。用户可以采用多种方式访问数据库如：ＳＱＬ、　

警、数据交换等功能。　ＤＭＡ等　网络上所有节点的数据共享都通过网络通　

在网络数据通信中。主要采用ＵＤＰ与ＴＣＰ数据　信来实现．即用ＵＤＰ广播数据节点的即时数据或从　

通信，命名管道也是一种网络数据通信方式，但是由　

实时数据库中读取数据定时发送　。实时数据库的　

于其结构复杂，故应用较少。ＵＤＰ协议是一种无连　

结构如图１所示。　

接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息　

１．２数据通信规约　

传送服务，它不与对方建立连接，而是直接把数据包　

１．２．１数据包格式　

发送过去。ＵＤＰ协议适用于一次传送数据量大、对可　

Ｈ９０００系统数据格式可分为上行数据格式和下　

靠性要求不高的应用环境，由于ＵＤＰ协议没有连接　行数据格式，上行数据格式主要用于ＬＣＵ采集数据　

收稿日期：２０１０—０４—３０　

作者简介：瞿富强（１９６３一），男，高级工程师，从事水库调度及自动化方面的工作。　

ｌｌ　霪　誊　《　麓　技缘迹　贬ＪＩ　ＺＯＮＧ　ＳＨＵ　

实时数据库　

１号发电机　

ＬＣＵ　

ｌ　

２号发电机　

Ｉ　ＣＵ　

２　３　

ｎ号发电机　

ＬＣＵ　

４　

ＧＩＳ　

ＬＣＵ　

５　

ＣＭＭ　

Ｉ　ＣＵ　

６　

ｓＹｓ（虚拟１　

ＬＣＵ　

９　ｌ２　１３　

模拟量　

Ｐｏｉｎｔ　０　

Ｐ

ｏｉｎｔ　１　

Ｐ０ｉ

ｎｔ　Ａ　

数字量　

Ｐｏｉｎｔ　０　

Ｐｏｉｎｔ　１　

●ｆｆ　

脉冲量　

Ｐｏｉｎｔ　０　

中断开人量　

Ｐｏｉｎｔ　０　

扫查开入量　

Ｐｏｉｎｔ　０　

综合信息量　

Ｐｏｉｎｔ　０　

计算点　

Ｐｏｉｎｔ　０　

整定值　

Ｐｏｉｎｔ　０　

温度特征值　

Ｐ

ｏｉｎｔ　０　

…ＰｏｉｎｔＩ　

●ｆ　●＿　

…

Ｐｏｉｎｔ　Ｂ　Ｐｏｉｎｔ　Ｃ　Ｐｏｉｎｌ　Ｄ　Ｐｏｉｎｔ　Ｅ　

Ｐｏｉｎｔ　Ｆ　

ＰｏｉｎｔＧ　Ｐｏｉｎｔ　Ｈ　

图１　实时数据库的结构　

的随机和定时传送，下行数据格式主要用于控制命　

令和参数设置。上下行数据格式均由包头和用户数　

据组成。　

上行数据格式：　

包头６字节　Ｉ用户数据８￣２　ＯＯＯ字节　　ｌ

下行数据格式：　

包头６字节　ｌ用户数据　１０字节　

上下行数据包头格式如下：　

Ｌｅｎｇｔｈ　用户数据长度ｆ字节数）：２字节　

Ｄｐ　ｔｙｐｅ　包类型：　１字节　

Ｄｅｓｔ　ｉｄ　目的设备号：　１字节　

Ｓｒｃ　ｉｄ　源设备号：　１字节　

Ｔｅｍｐ　保留　１字节　

１．２．２　Ｈ９０００网络数据来源　

（１）ＰＬＣ上行数据　

ＰＬＣ上行数据包括３种：正常数据、报警数据及　

定时全送量。正常数据２　ｓ送一次，采用ＵＤＰ广播通　

讯方式：语音数据报警采用广播发送，只在发生故障　

时随即报警：定时送数，每５～１０　ｎｆｉｎ送一次全部数　

据，采用ＵＤＰ广播方式。　

（２）上位机下行数据　

利用ＴＣＰ通信协议，采用点对点（ｐｏｉｎｔ　ｔｏ　ｐｏｉｎｔ）　

通信方式。　

（３）上位机至上位机数据信息　

采用ＵＤＰ广播方式。　

１．３　ＵＤＰ、ＴＣＰ数据通信在水调自动化系统中的应用　

在水调自动化系统网络通信中，由于数据量大　

大减少和数据通信频繁度减小，网络中的数据通信　

远没有机组监控中繁忙。水调系统的特点是天晴时　

数据量少，下雨时数据量特别大。在水调系统中，通　

信机利用各种接１３（２３２，４８５，ＲＪ４５）获取原始数据。　

通过ＵＤＰ方式在局域网中广播数据，局域网中各个　

节点均可以接收到广播数据包。数据的类别只有模　

拟量和开关量２种。　

２基于ＵＤＰ、ＴＣＰ数据通信进行的二　

次开发　

由于机组监控系统、水调自动化系统都将实时　

数据在各自的局域网上实时广播，对于用户来说，只　

需接收对方广播数据。安康水电厂的机组监控自动　

化系统和水调自动化系统属于２套独立的系统，二者　

之间没有硬件连接。然而，由于生产需要，机组监控　

系统需要水调自动化系统中的水位、流量等信息，水　

调自动化系统需要机组监控系统中的开停机、有功、　

电量等数据。因此，机组监控系统及时了解水调水　

位、流量、雨量信息，水调自动化系统及时了解发电　

信息，将会大大提高安康水电厂的安全增发电效益　

和防汛安全。　

安康水电厂通过对水调自动化系统及机组监控　

系统的硬件连接，编制了相应软件，经过多次试验，　

实现了两系统的互相通信［３１。　

两系统之间通信软件流程：水调自动化系统接　

收机组监控数据．先通过广播方式接收监控数据，再　

将收到的数据组成ＴＣＰＪ］￣务包通过通信线路发送到　

水调系统，解数据包后写入水调系统数据库。完成　

写数据库后。再将数据按广播方式向水调局域网发　

送．使连接在局域网上的任意一台计算机都能按照　

广播地址进行数据接收，从而达到数据的共享。水　

调自动化系统也按同样的方式向机组监控系统传送　

数据。　

２。１　水调、电调的数据交换硬件构成　

安康水电厂水调、电调数据交换硬件构成如图２　

所示。　

２．２水调、电调的数据交换软件流程　

安康水电厂水调、电调数据交换软件流程如图３　

所示。　

２．３开发环境与开发工具　

本系统运行于Ｗｉｎｄｏｗｓ环境下，两侧的通信软　

ＫＥ　ＪＩ　ＺＯＮＧ　ＳＨＵ科技综述　§　ｉ爱　ｉ囊　≯　§　

（２）定时全送　

监控自动化系统中定时全送数据包格式见表２。　

图２水调、电调数据交换硬件构成　

水调网　机组监控网　

组成　

接收　

ＵＤＰ　机组　

．　

数据　

包　・　

一　ＵＤＰ　

广播　

水调　数据　

读播

实

量

广网

取数

时

等

播

流据

｝光

：　

　团　—昏　包监发

数

网

组ＵＤ

在控上送

据成Ｐ

　懂　

数据　

图３水调、电调数据交换软件流程　

Ｍ　ｌ三　㈨．－　‰‰

件放置在水调侧及机组监控侧的通信网关机上，

ｅ）Ｓ慨　　０　Ｓ　

软　

件采用ｖｂ６．０进行开发，通信控件采用Ｗｉｎｓｏｃｋ，技术　

＿彗　ｅ　ｅ

关键在于用二进制方式接收特殊端口广播数据及解　

数据包，并在水调侧的数据库中建立临时数据表及　

转换表。　

２．４实现功能与代码示例　

通过对Ｈ９０００机组监控系统的分析。安康水电　

厂水调技术人员与中国水科院自动化所技术人员共　

３　５　７　９　７　９　

同开发了水调、监控系统联网数据通信软件。于２００２　

年及２００４年分别应用于安康水电站及蔺河口水电　

站，该系统数据通信顺畅，效果良好。安康水电站网　

络安全要求标准提高但不允许联网。安康水调系统　

与监控联网系统通信硬件线路断开．但蔺河口水电　

站监控系统与水调通信系统运行正常。　

机组监控及水调自动化系统中的原始ＵＤＰ广播　

数据包属于水科院的标准规约，其他ＵＤＰ、ＴＣＰ数据　

服务包由水调技术人员利用ｖｂ编程自行开发．能实　

现随机发送、定时全送、报警数据包功能。　

（１）随机发送　

对水调网及机组监控网上实时接收的数据实现　

随时接收随时广播，组包方式按单个站点组包。格　

式见表１。　

表１　随机发送格式　

字节　

Ｄａｔａｔ

１　

＿

ｙｐｅ：ＡＮＡ／ＮＵＭ　

Ｐｏｉｎｔ

＿

ｉｄ（２　ｂｙｔｅｓ）　

２～３　

Ｓｔａｔｕｓ　

４～５　

Ｄａｔａ　

６～７　

表２定时全送数据包格式　

Ｄｅｖ　ｉｄ　字节　

Ｄａｔａ［Ｎ－１］（４　ｂｙｔｅｓ）Ⅳ＝模拟量个数＋数字量个数＋脉冲量个数　

水调自动化系统的ＴＣＰ数据服务包也按模拟量／　

数字量／脉冲量定时全送格式进行组包，只是数据类　

型分为实时数据、计算数据、洪水预报数据等。　

（３）报警数据包　

模拟量／数字量越复限时的报警及记录格式如　

表３所示　

表３报警及记录格式　

Ｄｅｖ　ｉｄ　字节　

３　５　７　

Ｄａｔａ

¨８　９

ｔｙｐｅ：　

ＡＮＡ

—

ＡＬＭ／ＮＵＭ

—

ＡＬＭ　

Ｐｏｉｎｔ

＿

ｉｄ（２　ｂｙｔｅｓ）　

Ｓｔａｔｕｓ（２　ｂｙｔｅｓ）　

Ｄａｔａ（２　ｂｙｔｅｓ）　

ｓｅｃｏｎｄ　

ｍｉｎｕｔｅ　

ｈｏｕｒ　

ｄａｙ　

ｍｏｎｔｈ　

ｙｅａｒ（２　ｂｙｔｅｓ）　

用ｖｂ进行组数据包、分解数据包，及实现数据包　

的连接和发送非常简单，这里示出数据通信的一小　

段代码：　

Ｐｒｉｖａｔｅ　Ｓｕｂ　Ｆｏｒｍ

＿

Ｌｏａｄ（）　

‘数据包初始化　

Ｃａｌｌ　ｐａｃｋ

ｉｎｉｔ　

’接收水调口广播数据ｓｏｃｋｅｔ　

Ｗｉｔｈ　ｕｄｐ

ｒｅｃ

————

ｓｄ　

．

ＲｅｍｏｔｅＨｏｓｔ＝”２．２５５．２５５．２５５’’　

＊０ｉ＿　ｆ　＃　＊　ｊ　

ｌｌｌ　ｌｌ　ｌ髯　科技综述　ＫＥ　ＪＩ　ＺＯＮＧ　ＳＨＵ　

．

ＲｅｍｏｔｅＰｏｒｔ＝３３６６’连接的端口号。　

Ｂｉｎｄ　３３５５，”２．２．２．２３３”’绑定到本地的端口。　

ｂｙｔｅｓＴｏｔａｌ　Ａｓ　Ｌｏｎｇ）　

ｔｃｐ—ｒｅｃ＿ｊｋ．ＧｅｔＤａｔａ　ｖａｒ＿ｐａｃｋ．ｐａｃｋ—ｓｔｒ　

．

Ｅｎｄ　Ｗｉｔｈ　

’解数据包　

Ｃａｌｌ　ｐａｃｋ

ｔｒａｎｓｌａｔｅ　

’向水调网广播数据　

Ｗｉｔｈ　ｕｄｐ

ｂｒｏａｄｓｄ　

————

’写数据库　

Ｃａｌｌ　ｗｒｉｔｅ

ｄａｔａｂａｓｅ　

—

．

ＲｅｍｏｔｅＨｏｓｔ＝”２．２５５．２５５．２５５”　

．

ＲｅｍｏｔｅＰｏｒｔ＝３３６０’连接的端口号。　

Ｂｉｎｄ　５５５５　’绑定到本地的端口。　

Ｅｎｄ　Ｓｕｂ　

．

Ｅｎｄ　Ｗｉｔｈ　

３结语　

Ｈ９０００系统庞大，功能丰富．本文利用Ｈ９０００　

’接收机组监控发送的数据ｓｏｃｋｅｔ一客户机　

ｔｃｐ—ｒｅｃ　ｊｋ．ＲｅｍｏｔｅＨｏｓｔ＝”１０．２１．１．１”　

ｔｃｐ—ｒｅｃ＿ｊｋ．ＲｅｍｏｔｅＰｏｒｔ＝６　１　１　１　

ｔｃｐ——ｒｅｃ　ｊｋ．Ｃｏｎｎｅｃｔ　

ＵＤＰ、ＴＣＰ数据通信应用的特点。进行二次开发．简　

化了水调、监控系统网络设备，节省了系统投资；通　

过将各种数据整合在一起，建立ＵＤＰ、ＴＣＰ数据服务　

’接收水调遥测机发送的数据ｓｏｃｋｅｔ一客户机　

ｔｃｐ＿ｒｅｃ～ｗ１．ＲｅｍｏｔｅＨｏｓｔ＝”２．２１．１．８”　

ｔｅｐ—Ｆｅｅ—ｗ１．ＲｅｍｏｔｅＰｏｒｔ＝８８８８　

ｔｅｐ——ｒｅｅ—　ｗ１．Ｃｏｎｎｅｃｔ　

包，给需要共享数据的用户提供了非常大的方便，这　

种方式对于其他各种通信应用，具有借鉴意义。　

参考文献　

［１】王德宽，袁宏，王峥瀛，等．Ｈ９０００　Ｖ４．０计算机监控系统技　

术特点概要ｌＪＪ＿水电厂自动化，２００７（１）：４４—４６．　

【２】王德宽，王桂平．Ｈ９０００分布开放式水电厂计算机监控系　

统『Ｊ１．水利水电技术，１　９９６（５）：６—８．　

’发往机组监控的数据ｓｏｃｋｅｔ一服务器　

ｔｃｐ—ｓｅｎｄ　ｊ　ｋｆ０）．ＬｏｃａｌＰｏｒｔ＝６５　１　１　

ｔｃｐ＿ｓｅｎｄ

ｊ；ｋｆ０１．Ｌｉｓｔｅｎ　

＿

Ｅｎｄ　Ｓｕｂ　

’数据包到来时用事件自动响应，利用其　

ＧｅｔＤａｔａ方法可以自动接收。　

Ｐｒｉｖａｔｅ　Ｓｕｂ　ｔｃｐ

——

［３】王德宽．从Ｈ９０００谈水电站计算机监控系统国产化问题　

ｌＪ１．水电厂自动化，１９９８（３）：１６—１９．　

ｒｅｃ　ｊｋ——ＤａｔａＡｒｒｉｖａｌ（ＢｙＶａｌ　

（责任编辑韩小宁）　

Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｄａｔａ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｈ９０００　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　

Ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ　Ｄｉｓｐａｔｃｈ　Ｓｙｓｔｅｍ　

ＱＵ　Ｆｕ－ｑｉａｎｇ，ＹＡＮＧ　Ｑｉ－ｌｏｎｇ　

（Ａｎｋａｎｇ　Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ　Ｐｌａｎｔ，Ａｎｋａｎｇ　７２５０００，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈ９０００　ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｏｂｊｅｃｔ—ｏｒｉｅｎｔｅｄ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗｈｉｃｈ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ　ｏｆ　

ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ　ｓｔａｔｉｏｎ．Ｓｙｓｔｅｍ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｉｓ　ｍａｄｅ　ｆｏｒ　ｄａｔａ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｐｒｏｔｏｃｏｌ，ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｔｈｏｕｇｈｔ　ｏｆ　Ｈ９０００　ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　

ｄａｔａ　ｃｏｎｎｎｕｎｉｅａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ　ｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｓｙｓｔｅｍ＆ｕｎｉｔ　ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　

ｎｅｔｗｏｒｋ　ｉｎ　Ａｎｋａｎｇ　ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ　ｐｌａｎｔ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ　ｓｔａｔｉｏｎ；ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ　ｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ；Ｈ９０００　ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ；ｄａｔａ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ