谈便携式自动化网络测试系统设计

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摘要：针对便携式自动化网络测试系统在完成网络通信能力测试的同时，可实现模拟主/子站功能以及报文解析等功能，对电力系统物联网运行状态进行检测具有重要意义。故文中应用ARM平台，开发了一套用于网络测试和模拟主/子站的便携式自动化网络测试系统，并对涉及的硬件、软件进行了详细介绍。测试结果表明，所设计的测试系统能实现响应的功能，且人机界面良好，使用方便。

关键词：电力物联网；智能化；嵌入式；实时操作系统；WinCE；报文

引言

为响应2010年电力物联网的国家战略—对新兴产业加以培育和发展，国家电网公司经过多年建设，已基本实现传输媒介光纤化，业务承载网络化，运行监视、管理自动化和信息化。随着技术的发展，电力系统网络终端的复杂程度也在随着电网结构、覆盖范围、区域和地理位置的变化而加剧，同时也造成电力系统网络中监测信息混乱、通信协议不统一[1]、设备多样化等问题，增大了发生故障的概率。因此，需要设计一种高效便携的电力系统自动化网络测试系统，实现对系统的安全、稳定运行进行监控和分析。文献[2]根据配电网监控需求，对监控系统服务器功能进行划分，设计实现了配电物联网的智能配电管理。文献[3]在提出配电物联网智能终端概念的基础上，对其应用场景进行分析。文献[4]在分析智能配电系统概念内涵的基础上，对智能配电系统中涉及的关键技术进行了系统分析。文献[5]设计了基于S3C2440的电能质量检测系统。文献[6]在WinCE6.0平台进行系统移植，可知接入电力系统的电力物联网的智能化运行需建立在良好的网络通信性能基础上[5]。ARM系列处理器提供了极好的便携式硬件开发和实时操作系统复杂软件平台。本文在分析IEC104通信规约的基础上，基于ARM平台设计开发了一种便携式自动化网络测试系统，实现了基于104规约通信协议的数据传输、报文发送和解析、信道测试、主/子站模拟等功能。

1系统硬件设计

图1给出了便携式自动化网络测试系统硬件组成结构，主要包括嵌入式CPU（ARM9、S3C2416）、网络模块、显示器、电源开关等外设。

1.1网络接口设计

图2给出了由DM9000和HR9110SA组成的网络模块。其中，DM9000是一款高速以太网驱动芯片，与S3C2416进行数据交互；HR9110SA为网络隔离芯片，实现对处理器的保护，输出至RJ45接口。

1.2USB接口设计

为满足设备接入鼠标和键盘，或者外接U盘等一些其他USB设备，本文使用AU9254A21扩展USB接口。AU9254A21整合了枢纽控制器，最多可扩展4个USB端口，每个端口支持用串行总线版本1.1规范，且4个子端口均具有控制电源开关以及检测过电流的功能。USB接口电路图如图3所示。

2系统软件设计

2.1软件开发平台构建

根据WinCE自身的优点，以及系统对数据传输的要求，在WinCE下对系统进行实时的更新和系统功能的组建和添加。下面以屏幕控制为例进行介绍，图4为WinCE环境下屏幕驱动开发流程图。通过修改相应的变量（例如：解析度、像素时钟和工作同步等），实现屏幕驱动程序的开发。WinCE系统桌面如图5所示。

2.2测试系统软件

便携式自动化网络测试系统软件流程如图6所示，主要包括：数据传输子程序，SOE子程序，TEST子程序，主/子站子程序，总召唤子程序，时钟同步子程序以及遥信、遥控、遥调子程序等。测试系统主要功能包括：IP地址设定和测试功能、实时通信测试功能、模拟主站功能、模拟子站功能。

2.3系统测试

系统测试以模拟主站功能为例，对模拟主站的应用功能进行测试，包括总召唤、时钟同步、电度总召唤、读取遥信量、读取遥测量、遥控、遥调、读取功图数据、读取历史数据等功能的实现情况。其中，单点遥控测试结果如图7所示，其余结果见表1所列。

3结语

本文基于嵌入式开发平台，在WinCE环境下开发了一套应用于电力系统的便携式自动化网络测试系统，在实现IEC104规约通信的基础上，完成了系统模拟主/子站、报文解析等功能，可为电力系统网络运行状态检测提供良好的平台。

参考文献

[1]杨士昉，杨仕友，费章君.基于IEC104规约的配电房运行状态监控系统开发[J].电工技术，2020（13）：110-112.

[2]吴晓宇.基于IEC104规约的配网监控服务器的设计与实现[D].北京：华北电力大学，2018.

[3]张冀川，陈蕾，张明宇，等.配电物联网智能终端的概念及应用[J].高电压技术，2019，45（6）：1729-1736.

[4]王守相，葛磊蛟，王凯.智能配电系统的内涵及其关键技术[J].电力自动化设备，2016，36（6）：1-6.

[5]江星华，周立中，何锋.智能电网设备网络通信性能的便携式测试装置研究[J].物联网技术，2019，9（7）：41-42.

[6]黄涌涛.基于S3C2440的电能质量检测系统的设计[D].马鞍山：安徽工业大学，2016.

[7]张腾.基于WinCE6.0的导航硬件平台BSP开发与系统移植[D].石家庄：河北科技大学，2014.

[8]滕德虎.基于单片机的家居智能配电系统设计与实现[J].物联网技术，2021，11（2）：78-80.

[9]刘捷.基于物联网技术的配电自动化系统设计方案[J].物联网技术，2016，6（7）：83-85.

[10]葛世伟，高平，潘传佑.基于泛在电力物联网LoRa通信技术的研究[J].物联网技术，2020，10（6）：33-35.

作者：江星华 周立中 何锋 单位：国网浙江省安吉县供电公司