智能化小型水电站监控系统的设计与实现

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1、Master'sDissertationofChongqingUniversityofTechnologyTheDesignandImplementationofintelligentmonitoringsystemonsmallhydropowerstationPostgraduate:DiJiaSupervisor：Prof.LiuZhengSpecialty:ComputerResearchDirection:EmbeddedsystemTrainingUnit:ComputerSchoolThesisDeadline:April10,2013O

2、ralDefenseDate:May30,2013重庆理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果、作品。对本文的研究做出重要贡献的集体和个人，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律后果。作者签名：日期：年月日学位论文使用授权声明本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权重庆理工大学可以将本学位论文的全

3、部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于（请在以下相应方框内打“√”）：1.保密□，在年解密后适用本授权书。2.不保密□。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要摘要我国水能资源蕴藏丰富，方便开发水电工程，其中小型水电资源的分布最为广泛。现在低碳环保的发展理念深入人心，对清洁能源的使用逐渐受到重视，尤其在面对治理城市发展中遇到的环保问题时，深刻认识到环保发展重要性。水能资源的开发是清洁能源使用的一种重要类型，国家大力扶持对农村小水电的建设，于2011年正式启动农村水电增效扩容改造

4、试点工程，涉及重庆、浙江、湖北等多个省市地区，对1995年底前建成的单站装机容量在5万千瓦以下的农村水电站实施改造。2011年，陕西已有60个县开发了农村小水电站，建成小水电站610处；在2012年底重庆完成对434座农村老旧水电站的改造工作；2013年3月安徽省获得国家4017万元的对农村小水电进行扩容改造的预算投资。通过建立小型水电站监控系统是实现小型水电站有效运行、生产高质量电能、综合自动化控制的一条有效途径。在计算机技术快速发展的背景下，小型水电站计算机监控系统迅速发展，成为当下小型水电站监控系统研究的主要发展方向。该课题以重庆綦江皂角林小型水

5、电站为背景研究对象，针对小型水电站的特征和需求，利用组态王软件设计平台完成电站计算机监控系统的设计开发。首先，论文对小型水电站的网络通讯进行介绍和分析，在此基础之上通过对RS-485、CAN和以太网等网络连接方式以及Modbus等协议的对比研究，设计了本课题采用的多种协议网络连接方式。在数据远传中使用光纤和3G公用网络互为备用的冗余连接方式，提出一种新的适用于传送工控数据的基于差值和Huffman编码压缩算法互为结合的数据压缩方式，提高网络数据传输的实时性，该网络连接方式同时可为扩展智能手机浏览水电监控系统提供必要的接口，为小水电全方位立体监控研究打下

6、基础。其次，给出小型水电站计算机监控系统的总体设计。以綦江皂角林小型水电站为背景，对建设小型水电站监控系统的需求分析、设计原则进行了研究阐述，针对小型水电站的实际情况，研究设计了小型水电站计算机监控系统的结构组成和任务功能，并对设计计算机监控系统的设备选取进行了举例介绍和分析说明。然后，以提高监控系统中数据传送的效率为研究目标，研究了数据压缩对数据传输的优化作用，设计了一种基于差值数据相关性的Huffman编码压缩方法。对本系统数据进行分析比较，总结出其在传输中存在的特征，再通过对比分析几种成熟的压缩编码方式，针对本系统数据特征，提出一种能够有效提高本

7、系统数据传送效率的基于数据相关性的Huffman编码压缩算法，并对该算法进一步论证研究，说明了其I摘要在本系统中的可行性、有效性。最后，本课题以组态王为软件设计平台，在其上完成了系统的信息通讯，工程的创建，设计了运行画面、趋势曲线、系统管理等界面，并在綦江皂角林小型水电站现场进行了实地的调试运行，效果良好，得到了电站的好评。关键词：小型水电站；计算机监控系统；工控网络；数据压缩；组态王IIAbstractAbstractTherearerichhydropowerresourcesinChina,soitisconvenienttodevelophyd

8、ropowerproject,oneofthesmallhydropowerresources