電子系統設計與實踐精選(九篇)
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第1篇：電子系統設計與實踐范文
關鍵詞 數字電視；檢測系統；系統設計
中圖分類號TN94 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）37-0005-02
0 引言
目前，數字電視平移已經漸入尾聲，數字化、網絡化、高清化是廣播電視行業的發展趨勢，數字時代與傳統模擬時代的廣播影視技術體系相比，在傳播方式、服務方式、技術系統以及運行方式上都發生了根本性的變化。傳統的依靠值班員對播出情況進行監測的模式已經無法滿足需求,因此,對數字電視播出質量、傳輸質量和播出內容進行準確、快速的自動監測技術的發展成為廣播電視監測業務的當務之急。本文本著從當前廣電技術飛速發展的實際出發主要探討了如何組建數字電視監測系統設計的相關問題。
1 監測系統組成及功能
監測系統由監測監管中心平臺、存儲系統、顯示系統3部分組成。監測監管中心平臺是系統的核心管理平臺，負責總體協調、管理各監測前端設備，下達監測任務，對監測前端回傳的數據進行綜合處理和匯總分析，按要求定期向相關部門提交報表和分析報告。存儲系統主要用于各種監測數據、告警信息、故障時段的音視頻內容的存儲。顯示系統將有線前端任意一套有線電視節目（或組合多畫面）和無線廣播的音柱顯示在電視墻上。
1.1 監測監管中心平臺
在監測監管中心平臺設置6臺高端服務器，其具體分工如下：:1）WEB服務器。在監測中心局域網內，任意主機可以通過瀏覽器訪問WEB服務器，WEB服務器通過權限認證后提供相應顯示界面，完成對數據庫服務器、流媒體服務器、存儲的錄像文件的查詢、訪問，以及通過應用服務器對監管分前端下達指令的任務；2）流媒體服務器（2臺）。為滿足監測中心對64個以上回傳視音頻的實施監聽監看，使用2套惠普服務器作為流媒體服務器，完成對監測前端網傳視音頻的分發和點播。多個網絡用戶可以觀看同一回傳節目，對于節目的選擇是按照訪問用戶的級別高低進行控制，在通過媒體播放器進行播放的時候，可以對視音頻畫面進行錄制。流媒體服務器支持30個以上的訪問用戶；3）數據庫服務器（2臺）。在監測中心采用HP ProLiant DL580 G4作為數據庫服務器，完成監測前端回傳的質量監測參數、異態報警、門限報警、節目運行起止時間、報表的分析結果等等。數據庫使用Oracle 10G標準版；4）應用服務器。監測中心前端設備的控制、監測門限參數設置、監測時段任務下達、錄像數據回傳設置、質量測量任務、實時視音頻回傳等操作，并且接收前端監管主機發回的數據與應答指令。
1.2 存儲系統功能及組成
監測中心存儲系統主要用于各種監測數據、告警信息、故障時段的錄音錄像的存儲，保證各種數據和碼流能快速準確地被監測監管中心平臺檢索和提取。監測中心存儲系統采用IP SAN結構，采用雙64位存儲處理器、64位硬件體系和64位專用存儲操作系統，配置企業級SATAII硬盤，在采用RAID5保護機制情況下，有效存儲空間達到36TB。
監測中心存儲系統性能為每臺IP SAN設備可提供410MB/s的帶寬吞吐量和54，000 IOPS的處理能力，4G緩存，1個以太網管理接口，4個千兆以太網業務接口，64個主機連接數量，可支持16塊SATAII的磁盤；具備鏈路聚合和故障切換；雙冗余電源，具備電源自動故障切換，支持多種型號的外接UPS，避免電源故障帶來的系統異常；支持RAID容量的在線動態擴展、在線RAID級別轉換和熱備盤（Hotspare Disk）等多種數據安全保護機制。另外，在監測中心配置磁帶機作為監測中心存儲系統的日常數據備份使用，配置4T存儲空間的磁帶。
2.3 顯示系統功能及組成
1）通過監測監管中心平臺對各監測前端設備的控制，可以選擇任意1套電視節目組成的多畫面圖像進行實時回傳。在不大于2M帶寬的前提下，保證滿足高質量、清晰的回傳畫面質量。在監測中心的電視墻上，通過顯示系統，能同時監看多個監測前端實時回傳的節目畫面；2）監測監管中心平臺實現對多個頻道無線廣播節目監測的信號音柱顯示，通過顯示系統，輸出到監測中心的電視墻上；3）顯示系統與電視墻之間采用VGA接口連接。
3 系統涉及的關鍵技術及難點問題
1）合理的體系結構。針對監測網規模大、覆蓋范圍廣的特點，系統選用基于HTTP協議的B/S體系結構構建，監測中心與監測前端設備之間使用開放的XML接口進行通信，XML接口格式標準、規范、可擴展。B/S架構的監測網系統是現在監測網系統發展的新形態。由于在通訊上采用HTTP協議，并采用了成熟的WEB服務器和中間件軟件，使得系統的性能和穩定性大大提高，可同時控制多臺監測前端和多個客戶端并發，克服了以前數量限制的缺點。
2）高效壓縮。目前，廣電系統的網絡帶寬有限，分配到每個監測前端的帶寬為4M。采用H．264的壓縮方式對數字化的視音頻數據進行壓縮，壓縮后的數據傳輸時只占用約1M的帶寬，保證了文件能清晰、順暢地傳輸。
3）應用層多播技術。在有限帶寬的網絡條件下，不足夠讓每個需要接收監測前端流媒體的客戶端都向監測前端請求一路實時視頻。為滿足監測中心同時多用戶觀看實時流媒體的需求，需要使用多播技術。采用應用層多播技術后，監測中心的多個用戶可以同時接收監測前端播出的流媒體，又將多播限制在局域網內，不會造成全網的廣播風暴。
4）錄像文件的無縫拼接技術。在系統中，使用了順序流的方式進行歷史錄像的回放。在Web Server上開發錄像點播Filter程序，重新解析了HTTP傳輸協議，將對多個錄像文件的查詢操作虛擬為對一個大錄像文件的查詢操作，在后臺實現了各個錄像文件之間的剪切和拼接，保證了數據的安全性，可以準確定位錄像查詢時間，保證各文件間無接縫。
5）系統遠程維護。監測網系統設備24h不問斷運行，設備始終要保持高穩定狀態，并且監測設備多，遍布地域廣，因此，系統維護成為重點解決的難題。所以必須使用多種手段保證遠程的監測設備做到真正的無人值守。遠程維護功能的應用，在保證高穩定性的前提下，極大地減少了監測網系統的維護費用。
4 結論
廣播電視監測網是一個復雜、龐大的應用軟件平臺系統，最關鍵的是如何對各種新技術進行深度的整合，充分發揮每一種技術的先進性，同時兼顧系統的穩定性，為其它監測系統的建設探索了新的道路并積累了經驗，實現對有線電視和無線廣播的監測。
參考文獻
第2篇：電子系統設計與實踐范文
關鍵詞 變電站；視頻監控體系；系統設計與分析
中圖分類號：TM732 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）17-0016-01
現階段我國的電力網絡規模越來越大，并且呈逐漸增長的趨勢。用電量的增加提示著我們要盡快的提升自動化的電力系統，將電力系統構筑成為自動運行的智能化體系。在諸多的電力企業已有集中式的遠程圖像監控系統的設立，這能夠極大的提升電力生產的安全以及可靠性。在諸多的組件基礎上多加了遙視的功能，呈現了電力系統的諸多極為重要的監測點。
1 數字視頻監控系統
利用數字視頻處理為核心的技術，即數字視頻監控系統，它將光電傳感器以及計算機與自動控制、人工智能等諸多的技術形成新型的監控體系。該體系運用嵌入式網絡視頻的編碼儀器，實現全程化的系統處理。系統運行有六大特點，運用當下的網絡資源，不用重新構筑監控系統的光纜以及設備，就可以進行遠程視頻的監控；并且系統的拓展功能極強，在有網絡的區域增加監控的設施設備就能夠拓展新監控點；網絡的提供商會維護網絡，前端的設備隨插就可以運用以及免維護，維護系統的費用很低；系統的功能非常的大，運用很靈活，全數字化的錄像，保存以及檢索就很方便；任何的一臺計算機，安裝了客戶端的軟件并且授權，就能夠形成監控的工作站；Web Server視頻散布為基準，利用IE瀏覽器及時的實施監控，操作的界面非常友好，客戶的接受程度也很高。
2 數字視頻監控系統的構筑目的
近年來電網建設業快速的發展，各大部門之間協調統一以及管理統一的需求逐漸的顯現，大監控成為了變電站的監控網絡的首要條件。大監控就是將變電站的諸多系統統一的監控，各大變電站以及消防系統、管理系統都采用開放的監控平臺來進行各個目標的實時監控，同一個監控點的諸多信息都可以共享的。及時的監控變電站之內的各個類型設施設備，控制屏的顯示、儀表顯示數、開關室的設施設備等系統的運行狀態；及時的監測變壓器的油位以及火災的警報體系，周邊的環境情況，調節適合的溫度以及濕度，空調機的啟停以及瓦斯是否泄漏等諸多的危險情況；隨時的將變電站的大門以及主要的通行道進行監控；及時的接受各個部門的紅外警報以及門禁的狀態信號；進行追憶事故，輔助技術人員查探故障的原因以及變電站的狀態，最終找到最根本的事故原因；運用遠程監測功能，進行及時的遠程監控，調度中心的技術人員，對遠方任何一處的變電站操作人員進行及時的技術、操作指導；運用遠程教育實行檢修的標準化作業并進行實時的培訓，及時的存儲錄像并作為以后的多媒體培訓的教材。以上都是變電站數字視頻監控體系應實現的目標，這樣才能更好的做好監控作業。
3 數字視頻監控體系的設計要求與結構
3.1 兼容性要求
系統要可以支持諸多的設施設備，不同類型以及不同的編碼方法等的變電站設施都可以接入系統，降低前端設施的更換次數以及改造。若是必要的設備變更，就要盡量的降低更換的數目，一定要避免前端攝像機以及警報器的變更。
3.2 帶寬適應性的要求
當下的變電站可以將諸多的2Mbits帶寬實行合并，供給用戶高度的帶寬傳輸通道，所以，系統必須要有非常強大的帶寬適應性能，可以依據不一樣的帶寬自行的實行調節，利用有限的帶寬來傳輸最大限度多的圖像。
3.3 安全性的要求
硬件的安全性以及網絡的安全性都是較為重要的，集中的管理方式，讓系統的管理中心成了極為重要的階段，管理中心的諸多運行數據都要進行相應的硬件備份，主要的設施設備之間要可以實行隨時的自動切換。視頻監控體系以及電力的區域網絡要實行鏈接，所以，這就有很多的病毒以及網絡的攻擊，這嚴重的威脅到了視頻的監控系統，系統要及時的采取隔離保護的方式，保障體系的安全性。
3.4 系統的結構
系統的規模大小要依據電網的區域范圍以及變電站的數目進行自合與定義，構筑視頻工作站點在集控中心，各個部門的工作都利用此工作站點獲取授權以及實行遠程監控。各個變電站的流媒體的服務儀器都承載諸多的音頻、視頻以及警報數據等轉發，呈現系統的負載均衡性能。集控中心對所有的監控端、各個服務儀器等實行統一的協調管理，并能夠在沒有技術人員值班時實行遠程控制，并構筑本地的監控終端在各個變電站。
4 數字視頻監控體系構建中應注意的問題
4.1 系統的集成
變電站數字視頻監控系統應依據實情設立綜合的管理體系，將站內諸多的子系統進行集成，如環境的監測、火災的警報、視頻的監視等等，對站內的一系列數據以及傳感器的開關、設施的狀態實行綜合的判定，利用諸多的識別技術并與別的系統一起運行實行數據的智能化處理。綜合運行的管理系統管理的信息區非常大，并且數據量也極度的多，不適宜直接跟生產控制大區位的監控連接，設立單獨的綜合運行管理體系，并且利用隔離設施裝置和計算機的監控體系進行信息的互換。
4.2 自動化系統的終端接口
依據不一樣的變電站自動化體系，構筑通信的接口程序，讓數據能夠實時共享，運用變電站已有的自動化設施等，多加視頻設施，將監控系統的軟件實行第二次的開發利用，如通信的接口、數據的組織形態以及畫面的組織形態，體現無縫的接入，為建設節省投資。
5 結束語
網絡視頻監控體系是一種集諸多的高端技術以及計算機技術為一體的現代集成系統。將當下所有的變電站監控體系進行有效的整合，呈現遠方的遠程監控，包含防火、防盜、監控等功能，從而很好的解決變電站的可視化現場監控以及周邊環境的監控，為建設智能化的變電站監控系統打下堅實的基礎。
參考文獻
第3篇：電子系統設計與實踐范文
關鍵詞：數字電視 條件接收系統 加解密 加解擾
中圖分類號：TN9 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2012）09-0170-01
隨著科學技術的發展，特別是數字技術的日趨成熟，人們渴望看到更清晰的電視圖像，更逼真的色彩，更優美的伴音，更具有身臨其境的感覺，更強互動能力，能夠滿足人們這種需求的就是高清晰度數字電視。數字信號具有傳輸距離遠，信號質量高，數字設備體積小便于攜帶維修，頻道利用率高，便于實現條件接收系統，實現了終端設備智能化等優點。其中對數字電視信號控制的條件接收系統是最為重要的突破。
數字電視是數字電視系統的簡稱，通過在平時工作中的摸索和理解，數字電視就是將模擬圖像和聲音信號轉變為數字信號并進行數字信號處理、存儲、控制、傳輸和顯示的系統。
1、條件接收系統的含義
隨著計算機網絡技術和多媒體技術的發展，在數字電視廣播網絡中上，除傳統的電視廣播業務外，增加了很多的增值業務。為了確保這些新業務的實現，要有一個安全、開房的條件接收（Conditional Access）系統，簡稱CA系統。CA系統是用來控制用戶接收電視廣播業務的系統。即用戶只能收看經過授權的電視廣播業務和增值服務。CA系統包括系統管理、網絡技術、加解擾技術、加解密技術、復用技術、調制技術、智能卡技術等，是一個綜合的系統，同時還涉及用戶管理、節目管理、收費管理等多項數據庫的應用技術。
2、條件接收系統的歷史
隨著技術不斷的發展，CA技術不斷發展，大致經歷了如下過程。
模擬電視的CA系統。
第一代CA系統，是模擬信號CA系統。在模擬電視時期，為實現用戶的通斷控制，就通過可尋址網絡的方式來實現。但是通過日常的工作，我們發現，可尋址系統，對信號質量損傷很大，影響用戶收看，設備成本高，維護難度大。慢慢地就被淘汰了。
第二代CA系統，是數字機頂盒嵌入CA系統，將加解擾模塊固化在機頂盒主板上。用戶機頂盒出現問題，需要更換主板，就必須將用戶的系統信息同步更改。這樣操作起來十分麻煩。
第三代CA系統，是分離式CA系統，隨著智能卡技術的不斷發展，將原有安模塊從主板上分離出來，集成在可插拔的獨立單元中。這樣就為數字電視大規模的商業化推廣提供了前提。用戶手中擁有自己的用戶智能卡，就能自由的選擇集成該CA方案的各種機頂盒設備，也為不同檔次的收視要求，提供了可選擇的機會。
第四代CA系統，是軟CA系統。隨著網絡技術和加密技術的不斷發展，軟CA的概念在不斷豐滿。CA系統不再是固化在智能卡或者芯片上的程序，而是通過加密算法和密鑰時時更新來實現的。
對于網絡運營商的廣電部門來說，選擇合適的條件接收系統是至關重要的。因為現在CA廠出于網絡安全性和自身商業利益考慮。不會公開技術，技術修改也是通過廠商自己完成，就會造成技術上壟斷的風險。
3、條件接收系統的構成及功能
在前端CA系統主要是由條件接收子系統、用戶管理系統、控制字發生器、用戶授權系統、加解擾器，加解密器。條件接收系統分為發送端和接收端。發送端包括用戶管理、加密器，控制字發生器、加擾器、授權控制系統。接收端包括解密器，解擾器。
（1）條件接收子系統主要功能是為即將播出的節目建立節目表，其中包括將要播出的各個節目的CA信息。SI生成器將節目管理信息生成SI和PSI信息，生成控制節目的播出，被CA系統用來加擾生成ECM，進入用戶管理系統。
（2）用戶管理系統主要功能是對用戶和智能卡進行管理，管理和編輯用戶信息，對用戶購買節目的信息進行處理，并將用戶的授權信息生成EMM信息。
（3）加擾器主要功能是通過產生隨機序列，對原有序列進行運算，得到加擾的音視頻信號。解擾器是在接收端用相同的隨機序列對加擾序列進行運算，恢復原有序列，生成解密的音視頻信號。
（4）控制字發生器主要功能是加擾的控制信息，控制字發生器產生的控制字可以說是密鑰，有了控制字就可以恢復加擾時使用的偽隨機序列，對信號進行解擾。
（5）用戶授權系統包括授權控制信息ECM發生器（ECMG）和授權授權管理信息EMM發生器（EMMG）。ECM（Entitlement Control Message）是專用的條件接收信息，它包含對控制字的加密編碼和接收參數等信息。EMM（Entitlement Management Message）是授權用戶對業務的解擾信息，包含訂購節目信息等。ECM在加密端被加密以后與信號一道傳送到接收端，在接收端，ECM被用來控制解擾。在EMM發生器中，這些信息按照一定的編碼格式編碼后生成完整的EMM數據包，經過加密后與信號一起傳送到接收端。
（6）加解密器主要功能是在CA系統中對授權管理信息EMM和對授權控制信息ECM進行加解密處理。
4、條件接收系統的原理
在信號發送端，根據授權要求，由控制字發生器產生控制字，由控制字加擾器對數字信號進行加擾。ECM發生器接收控制字，加密器根據用戶授權系統提供的服務密鑰對控制字和控制信息進行加密，生成ECM信息。用戶端解碼器根據業務密鑰對ECM信息進行解密得到控制字，從而對數字信號進行解擾。EMM發生器接收業務密鑰和用戶管理系統提供的用戶授權信息經過分配密鑰加密運算，生成EMM信息。用戶端解碼器根據分配密鑰，對EMM信息解密，生成業務密鑰，從而實現對控制字的解擾。ECM信息和EMM信息被打包加擾后經網絡傳輸至客戶端，分配密鑰一般通過加密形式存儲，固化在用戶的智能卡芯片上。機頂盒在接收到ECM信息和EMM信息，在智能卡上分配密鑰解密EMM信息得到業務密鑰，然后業務密鑰對ECM信息解密，得到控制字和控制信息，送入解擾器，進行業務數據解擾。
第4篇：電子系統設計與實踐范文
[關鍵詞]PLC;編碼器;MCGS;閘門控制;工業以太網
中圖分類號：TP317 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）22-0008-02
1 工程背景
屈家店樞紐位于天津市北辰區屈家店東北，由永定新河節制閘、北運河節制閘、新引河進洪閘組成，是控制永定河、北運河洪水泄入海河，確保天津市區安全的國家一級水利工程[1]。其中，永定新河進洪閘工作閘門11孔，墩厚1.2m，閘孔總寬119.8m。機架橋面上設輕型啟閉機房，閘室上游布置工作門及上下游檢修槽，閘墩和檢修橋面高程8.9m。下游為凈寬7.0m的交通橋，高程8.2m。
隨著科技發展和社會進步，屈家店閘門自動化控制系統設備落后，智能化水平較低，信息不能快速集成，已不能滿足城市水利發展的需要[2]。因此，對老舊設備進行改造，設計一套新的閘門監視控制系統在國家水利工程建設中具有重要意義。閘門自動化工程設計起點較高，從系統網絡架構到控制器選擇、傳感器設計制造要堅持高可靠性、穩定性原則。
2 閘門監控系統網絡架構
屈家店閘門自動化監控系統由11孔閘門的現地控制單元（LCU―Local Control Unit）組成。采用全網絡化數字化的工業以太網總線架構。11孔閘門的開度由自已設計的采用格雷碼編碼方案的絕對值型編碼器采集，經由現地閘門開度儀轉換成RS485數字信號送至現地控制單元PLC（Schneider Twido TWDLCAE40DRF）帶有以太網接口。最后由11個工業交換機互聯成網，并與監控室的交換機互聯，進一步與閘管處的計算機連接，構成一體化的工業以太網絡總線控制架構。這種架構穩定、可靠、高效;是目前現場總線結構的最高形式。北京昆侖通態的MCGS 10.2英寸觸摸屏（TPC1061Ti）也帶有以太網RJ45接口，網絡組態簡單，效率較高，人機交互更加友好。
3 硬件設計
3.1 PLC控制系統電氣驅動設計
硬件設計主要要完成兩部分的設計：其一、手動控制電氣原理圖設計;其二、自動控制原理圖設計[3]。手動控制由LCU柜上的控制按鈕控制，自動控制由Schneider Twido PLC控制。被控對象為交流電機，其安裝與規格不在此設計范圍之內，在此主要考慮控制電路對電機的正反轉控制實現。包括閘門控制回路與信號指示回路。閘門控制回路包括上升、下降的手動與自動控制。兩電路互鎖，以保證系統安全。KM11、KM12為交流接觸器，控制電機的正反轉。SGP11、SGP12為上限位與下限位機械開關，避免系統極限故障。SA1為系統權限開關，控制面板上的4個位置分別代表“切除”、“現地”、“控制室”、“管理處”4個狀態。權限開關打到不同的位置代表不同的控制權限。
信號回路用于閘門的狀態監視。當閘門處于上升、下降、停止等狀態時，對應的指示燈點亮。
3.2 絕對值型編碼器設計
合理精度的編碼器是閘門開度測量的基礎。本項目設計的編碼器采用絕對值方案，即編碼器具有掉電參數記憶功能[4]。另外，編碼采用格雷碼，相鄰碼位之間僅一位數字不同，誤碼率大大降低，倍數越多，效果越明顯。編碼器采用19線，第1～15線為有效數據位，第19線為公共端。采用19芯航空連接至開度儀表。
碼制轉換流程：
（1）將低位L8～L1轉換為二進制B8～B1（產生低位二進制碼）。
方法：二進制碼的最高位等于格雷碼的最高位，二進制碼的其余位等于高位二進制碼與本格雷碼按位進行異或邏輯運算。
（2）將高位H7～H1轉換為二進制B7/～B1/（產生高位二進制碼）。
方法同（1）。
（3）把二進制B7/～B1/與與由L8產生的7位二進制碼（當L8=0時，7位二進制碼為000 0000，當L8=1時，7位二進制碼為111 1111）進行二進制相加運算，結果表示B15～B9，去掉最末位B9，產生高位二進制B15～B10。
（4）把高位二進制B15～B10.與低位二進制B8～B1拼接組成碼制轉換結果的14位二進制數字量B15～B10 B8～B1。
測試案例：
在原碼顯示時，19芯插頭各腳信號對應數據顯示值：
第1根數據線與公共點短接輸出為1;第2根數據線與公共點短接輸出為3;第3根數據線與公共點短接輸出為7;第4根數據線與公共點短接輸出為15;第5根數據線與公共點短接輸出為31;第6根數據線與公共點短接輸出為63;第7根數據線與公共點短接輸出為127;第8根數據線與公共點短接輸出為16383;第9根數據線與公共點短接輸出為0;第10根數據線與公共點短接輸出為256;第11根數據線與公共點短接輸出為768;第12根數據線與公共點短接輸出為1972;第13根數據線與公共點短接輸出為3840;第14根數據線與公共點短接輸出為7936;第15根數據線與公共點短接輸出為16128。
4 MCGS監視軟件設計
4.1 界面設計
現場11個LCU（Local Control Unit）通過西門子工業交換機與位于監控室內的上位監控主機連接。實現高效數據SCADA（Supervisory Control & Data Access）是閘門控制與水情測報的關鍵。基于此，要求開發出既能實時監控系統運行，又便于快速開發及系統后續升級維護的監控軟件是必須的，而MCGS組態軟件很好的滿足這一要求。采用MCGS設計的軟件主界面如圖2所示。每孔閘門的狀態信息可以實時監測顯示，形象而直觀，觸摸屏與上位機采用一致的設計風格，簡化操作人員的操作，友善的人機界面改善了自動化的操控性能。控制界面的設計與此類同。
根據系統要求，需要完成水情信息記錄，閘門動作記錄，網絡數據傳輸入庫管理，報表打印與記錄。而MCGS組態軟件的策略設計是實現系統高效與實時信息處理的關鍵。數據庫的結構設計是有效管理數據的保證。論文重點從這兩點來論述策略的實現。
4.2 MCGS數據處理策略
高效的MCGS數據處理策略關系到系統的可靠運行，是監控軟件系統設計的關鍵[5]。本設計包括建立數據庫數據變量，系統運行時數據處理策略。
4.2.1 數據庫變量的建立
建立的數據庫為Microsoft Access數據庫，該數據庫簡單而易于維護[6]。表1給出了MCGS實時數據庫數據表格變量，工程有效變量17個，包括操作權限、電機狀態、過載、遠方、閘門狀態等;其余變量如data、test等為調試用的中間變量。由于每孔LCU電氣設計完全相同，所以對應的變量設計也完全一樣。
4.2.2 數據庫變量與PLC變量的通道連接
要完成PLC開度與水情信息的采集或上位監控計算機的控制命令下達，必須要編寫驅動程序。由于驅動程序可以采用MCGS自帶的設備驅動，所以，只要完成數據庫實時變量與PLC變量的通道連接工作即可。
打開MCGS設備驅動工具箱，將“通用TCP/IP父設備”選進工具箱，然后設置通信參數，最小采集周期默認值為1000ms，可以調整該參數，但不能太小，否則系統響應速度跟不上，一般不能低于100ms。網絡類型要選擇：TCP。本機IP地址指的是觸摸屏或上位監控計算機的IP地址，遠方地址指的是所連接的PLC的IP地址。只有正確設備才能保證連接無誤。
然后，將“標準Modbus通信子設備”選進工具箱，并置于“通用TCP/IP父設備”之下。然后設置參數，并完成通道連接。如“手動”對應PLC內部的開關量地址%M0，“現地”對應PLC內部的開關量地址%M1，即MCGS數據庫中的實際地址編號為PLC中M區位地址編號加1。100XX表示只讀開關量，000XX表示讀寫開關量，3DF00XX表示只讀模擬量，4DF00XX表示讀寫模擬量。
4.2.3 實時數據處理策略
水文數據日報表，水文數據月報表，閘門動作報表等信息獲取，必須通過編寫策略來實現。圖4給出了本工程設計的5類策略，屬于MCGS循環策略，周而復始的執行策略行。策略循環時間可任意設置，如設置成500ms，則每500ms執行一次策略行。具體實現不再贅述。
5 結語
屈家店閘門自動化監控系統采用了全新的工業以太網絡架構，高性能的法國Schneider Twido PLC，在MCGS組態軟件開發的監控軟件上實現了實時水文數據采集與閘門升降控制，完成了信息的網絡傳輸，報警報表。現在系統已順利完成調試，投入運用以來，穩定，可靠，實時性能均有突出表現，對閘門控制與信息處理自動化工程建設具有重要的推廣價值。
參考文獻
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[3] 張松濤.屈家店樞紐自動監控系統應用淺析[J].海河水利，2005，01：46-47.
[4] 杜崗，姜偉，于紅.屈家店水利樞紐綜合測量系統設計[J].常州信息職業技術學院學報，2015，06：24-27.
第5篇：電子系統設計與實踐范文
關鍵詞：云計算； 電子郵件安全服務； 面向服務體系結構； 對等網絡； 表述性狀態轉移
中圖分類號：TP393.027； TP393.098 文獻標志碼：A
0引言
電子郵件是互聯網上歷史最為悠久，使用最為廣泛的通信手段。當前，互聯網中各種垃圾郵件泛濫，病毒猖獗，然而傳統的電子郵件安全掃描軟件安裝維護復雜，運行成本高昂，嚴重影響了服務質量。因此，如何提高電子郵件安全掃描軟件的可部署性和優化軟件系統性能成為相關技術研究的熱點問題之一。作為分布式計算技術的最新發展，云計算為有效聚集可用資源、實現動態資源共享提供了商業實現模式，相關技術研究受到學術界及產業界的高度關注[1]。
目前市面上廣泛應用的郵件安全服務系統如IMHS（Interscan Message Hosted Security）系統都是基于傳統網關掃描軟件架構基礎構建而成的。在海量用戶壓力之下，此類系統存在效率低下、擴充困難、魯棒性差、維護困難等一系列問題。
為了從根本上消除上述問題，本文提出了以“松耦合、異步、無狀態”為原則的新型電子郵件安全云服務系統架構方案，設計和實現了基于云計算的電子郵件安全服務系統。該系統以對等化為貫徹上述原則的切入點，在云端引入基于對等網絡（PeertoPeer，P2P）的分布式計算模式的云服務節點資源共享模型，實現了基于面向服務的體系結構（Service Oriented Architecture，SOA）的云服務軟件動態協同機制[2]。
1系統架構設計優化方案
1.1緊耦合同步處理系統存在的問題
目前市場上使用的郵件安全服務系統軟件都不是按照分布式系統的要求設計和實現的，而是在原有網關掃描產品的同步架構的基礎上設計實現的，是一個典型的三明治結構，如圖1所示。整個系統基本上依據傳統的郵件遞送系統的思想，由郵件遞送服務器、內容掃描系統、用戶交互系統等一系列子系統構成。子系統包括接收MTA（Mail Transfer Agent）、掃描服務器（Scaner）、發送MTA、Web用戶界面、策略服務器、日志服務器、郵件隔離服務器、數據庫及其他后臺支撐系統。各子系統之間相互緊密耦合，任何獨立的子系統都不能單獨工作。
這種設計方式具有結構簡單、處理流程直接、單封郵件處理時間短的優點。但它的缺點在于，主要的子系統都是通過簡單郵件傳輸協議（Simple Message Transfer Protocol，SMTP）直接或間接連接在一起，緊耦合同步處理方式造成了在系統整體效能、健壯性、可維護性、可擴充性上存在難以克服的困難。
例如，掃描服務器（Scaner）接收到Inbound MTA的連接請求后立刻發出連接Outbound MTA的請求，只有收到Outbound MTA的回應后，才能返回對應的回應給Inbound MTA。每一個SMTP的命令處理都要經過相同的流程。
這種嚴格同步機制，使整個系統的吞吐率嚴重依賴于模塊的瞬間性能，任何一個模塊的性能瓶頸都會造成這個系統性能的大幅度下降，也導致對系統整體容量的評估異常困難[3]。一旦基礎設施有任何的不穩定，都可能導致系統出現吞吐量下降、響應緩慢等問題。此外，各模塊間的依賴很復雜，也會造成系統出現故障時，無法快速定位故障發生點并進行排除，十分不利于日常維護。
1.2確立解決方案
針對上述問題，本文在優化系統的設計中提出了三個基本設計原則：松耦合、異步和無狀態[4]。
1.2.1松耦合
依據松耦合的原則將系統劃分為多個互相之間耦合度最小的子系統，保證子系統的獨立性和自閉性，既有利于系統的實現和測試，也有利于將來對服務的擴充。
1.2.2異步
整個系統數據流和控制流在各子系統之間的傳輸盡量采用異步模式，提高對硬件的使用效率，減少系統瓶頸，提高系統伸縮性。
1.2.3無狀態
無狀態原則是指系統的各模塊必須盡量做到不保存狀態，這樣當某些服務器軟硬件發生故障時，可以將事務迅速轉移到其他服務器上，不需要做復雜的狀態遷移。這種設計有利于實現計算的虛擬化，無狀態意味著事務在這臺或那臺服務器上完成并無區別，計算并不依賴具體的軟硬件，當需要擴充容量時，只需要向計算資源池內投入更多的服務器就可以實現系統處理能力的無縫伸縮。
基于這三個設計原則，設計并實現了基于云計算的電子郵件安全服務系統。在優化設計中，采用P2P系統架構為系統解耦，通過SOA的軟件架構設計保證系統的異步性和無狀態性。也正是系統的松耦合、無狀態和異步設計使得系統硬件部署上得以借助云計算的平臺技術來實現，使系統性能得到更好的發揮。
2對等化電子郵件安全云服務系統的設計
2.1系統異步處理架構——P2P對等網絡
前面分析了各模塊間的緊耦合和同步處理是造成很多問題的根源。遵循松耦合的原則，首先從優化網絡架構的角度提出了P2P對等網絡架構的解決方案。圖2所示的是我們所采用的基于P2P對等網絡的IMHS分布式處理的設計和實現方案，通過取消原有的集中式IMHS系統的中心節點，以P2P的平行結構取而代之，這種設計可以最大限度地消除系統的瓶頸，提高整個系統的可靠性。重要的是這種設計不依賴特定的軟硬件，可以方便地部署到虛擬化的環境中，特別適合在公有或私有云中部署。
該方案將整個系統按功能分成若干個子系統，每個子系統由一組功能同構的服務器組成。整個系統各個節點都是平等的，沒有中心節點，計算和存儲任務由各個節點自行協調分配到最適合的節點處理；節點不保存狀態，每個任務由某個節點處理；節點之間沒有依賴關系，每個節點都擁有完成自身處理任務所必須的數據和資源[5]。擴展系統處理能力只需要線性地增加服務器就可以做到，并且在添加服務器時，系統的處理能力和存儲能力都同步得到擴充。
2.2系統動態資源共享——云計算技術實現模式
2.2.1云安全服務的實現策略
傳統電子郵件安全服務系統方案允許垃圾郵件和病毒下載到公司內部后再處理，存在潛在威脅，系統需不斷地投入資金和技術人員進行升級和維護。為有效地解決該問題，在P2P對等網系統架構上，將云計算模式和電子郵件安全掃描功能相結合，建立電子郵件安全云。云計算技術可以有效聚集可用資源和實現動態資源共享。如圖3所示，服務采用SaaS（Software as a Service）模式，用戶只需提供郵件服務的請求，并提交服務的輸入，就可以直接得到服務的結果。這樣既可以有效保證系統運行的穩定性、高效性及實時性，還可大大降低用戶的處理成本和管理成本。
在電子郵件云安全服務中，用戶在使用了系統提供的云安全掃描服務以后，通過設置域名服務器（Domain Name Service，DNS）記錄，將自己的郵件流中轉到系統提供的安全云入口。郵件在經過掃描以后轉發給用戶自己的郵件服務器。在這個過程中，大約95%以上的垃圾郵件和病毒郵件在云端被過濾掉，不會下載到用戶端，也不會占用用戶的帶寬和處理資源。用戶所有的配置信息和安全策略以及安全統計信息都保存在云端，用戶還可以通過瀏覽器登錄到系統來修改和配置自己的安全策略，查看統計信息等。
2.2.2云安全服務的部署
本文系統使用的是趨勢科技的云平臺，安全服務部署于分布在北美和歐洲的四個不同的數據中心內，每個數據中心都具有完全獨立的服務器集群提供服務。這些服務器和數據中心對于用戶來說是完全透明的。趨勢科技負責管理所有數據中心的服務器系統，并保證用戶的郵件能夠得到及時有效的處理。
數據中心內的服務器集群采用多租戶冗余設計，當一臺服務器發生故障時，用戶的郵件會被自動切換到正常的服務器上。分別部署在美國東西海岸的兩個數據中心互為備份，用戶的帳戶和配置信息在兩個數據中心之間實時同步，在最壞的情況下，如因為基礎設施的故障，整個數據中心發生問題時，另一個數據中心能夠自動接管所有的郵件流量，保證用戶的電子郵件不受影響。同樣部署于歐洲的數據中心也具有同樣的結構。
系統充分發揮了云計算的優勢，把所有的資源都通過互聯網連接成一個虛擬的云服務系統。通過對服務的虛擬化，云安全系統可以為用戶提供24小時不間斷的可靠服務，保證用戶的業務任何時候都不會因為各種事件和故障而中斷。
2.3基于SOA的軟件構架方案設計
系統的整體設計采用的是SOA軟件架構，它是一種粗粒度、松耦合服務架構，系統以Web Service作為內部的通信接口，運用技術將系統的主被動部分分開[6]，實現異步處理。
2.3.1系統解耦設計方案
只有降低系統各部件之間的耦合度之后，才能把系統有效分割為幾個子系統分別進行調試和優化。從軟件設計角度對傳統IMHS系統詳細分析，發現主要耦合部分在以下三個方面：1）從Inbound MTA到Scaner的SMTP連接；2）從Scaner到Outbound MTA的SMTP連接；3）Scaner內部的一些慢速的處理。
這三個部分形成了一個串行化處理路徑Inbound MTAScanerOutbound MTA，路徑上的部件互相牽制，互相制約，其峰值處理能力在最佳情況下，也遠遠小于路徑中最慢的部件的處理能力。只需將這個路徑上的同步處理通過解耦分成三個獨立的處理過程，并在它們之間建立緩沖隊列以平衡任務的峰值和谷值，那么系統的處理能力應該接近或等于性能最差部件的峰值處理能力。由此可通過提高最慢的子系統的處理能力來消除瓶頸，提高系統整體性能。
因此在三者之間加入異步轉送郵件的模塊，切斷MTA和掃描服務器之間的緊密耦合，將同步過程轉變為異步過程，并通過緩沖隊列來調節數據流的峰谷值之間的平衡，以獲得最大平均性能。
系統的解耦方案如圖4所示。在MTA和掃描服務器（Scaner）之間插入兩個轉發及一個緩沖隊列，同時取消MTA和掃描服務器（Scaner）之間的SMTP連接。系統工作流程將按如下方式進行：Inbound MTA收到郵件之后不再啟動SMTP連接去發送，而是直接保留在自己本地的磁盤里；轉發1檢索到這些文件后，將它們通過網絡轉發到掃描服務器上，郵件被保存在掃描服務器上的緩沖隊列里；掃描服務器的工作進程定期查詢緩沖隊列來檢索新的任務，一旦發現有新的郵件到達，即將新郵件提交；完成掃描的郵件被回送到緩沖隊列中，由轉發2將這些郵件轉發給Outbound MTA，隨后從緩沖隊列中刪除這些郵件，完成處理過程。
IMHS系統內存在多個Agent和Service，需要考慮如何來管理這些動態的組件，讓Agent和Service之間實現直接的P2P通信，這種對等網的軟件架構如圖5所示。完全對等網狀通信結構更有利于負荷的均勻分配[7]，系統的擴充也較為容易。添加新功能時，只需要加入新的 Agent和Web Service；性能不足時，只需添加相應的服務器。P2P的扁平層次結構更適合一個大型動態環境，是可不斷進行動態擴充的系統[8]。
考慮到松耦合和異步通信的設計原則，在接口的設計風格上遵照高負載分布式系統的設計基本原則，通過對流行的SOA的分析，選擇了RESTful（REpresentation State Transfer）式的Web服務[9]。這種以數據為中心的設計架構，服務器盡量保持無狀態的設計，服務器之間的通信通過Agent的異步傳輸來實現，服務器之間沒有直接的耦合關系，較好地解決了擴展性、可靠性以及低成本之間的矛盾，效能也比舊架構有較大的提高[10]。組件之間通過注冊服務器建立邏輯關系，每個注冊服務器都保存一張所有組件的狀態表。組件是在異步模式下工作的，通過HTTP協議，建立輸入輸出隊列來交互數據。
2.3.2系統功能邏輯設計
系統經過解耦后，可以劃分為12個主要組件，每個組件都由一個獨立的Web Service來實現，這些組件可分別駐留在不同服務器上，也可以讓多個組件共享一臺服務器，還可在多個服務器部署同一組件的多個副本來平滑峰值負載。圖6為系統主要部件和子系統關系圖。
2.3.3系統性能的擴展
在用戶大量增加、系統現有容量不敷使用時，需要通過添加新的服務器來擴充系統的容量。本系統的設計可以允許用戶采用即插即用的方式擴充系統，免去了繁瑣的重新配置和調試的過程。首先，需要分析系統的瓶頸在哪里。由于本系統采用了完全異步的處理方式，判斷瓶頸的工作變得非常簡單，只要檢查任務在哪一個服務處堆積，就能找到瓶頸。然后用戶只需購買相應的硬件，安裝軟件后設置好注冊服務器的地址，即可使新服務器自動投入運行。
3系統性能測試與分析
基于“松耦合、異步、無狀態”的原則，依據SOA軟件設計架構設計和實現了基于云計算的對等化電子郵件安全服務系統，并對它和傳統的郵件安全云服務系統進行了性能比較。
3.1測試系統配置
測試服務器采用DELL 2950，操作系統為CentOS 5.3，MTA服務器安裝Postfix 2.3.3。選擇了處理郵件的主要流程和組件，即從輸入MTA到掃描服務器再到輸出MTA的流程。利用思博倫通信的Avalanche 2900測試儀模擬網絡負載，它是目前測試云系統的可靠工具。系統測試持續時間為60min，郵件的測試樣本采用純文本的郵件，其樣本大小分布如表1所示，該分布和實際運行的系統上觀察到的分布基本一致，可以較準確地反映系統在真實環境下的處理能力。
用來進行對比測試的系統是趨勢科技運營的第一代云安全服務產品IMHS 1.0，采用傳統架構設計，該產品應用廣泛，目前已擁有了數百萬的注冊用戶。
3.2測試結果
經對比測試，趨勢科技運IMHS 1.0系統運行結果每秒處理郵件能力在30到60封范圍內，對等化架構的IMHS運行結果是系統每秒處理郵件能力在60到180封范圍內。
傳統架構的IMHS和對等化架構的IMHS兩種系統1h收郵件測試結果匯總如表2所示。
3.3結果分析
從表2可以看出，與傳統架構的IMHS相比，本文提出的對等化架構的IMHS系統對CPU和內存的占用略有上升，但性能卻有100%以上的提高，由于兩個系統中掃描服務器本身的代碼并未改變，這個性能上的提高可以看作是新的體系架構所帶來的。主要原因在于新的異步通信策略解放了掃描服務器，使之不用等待上下游其他組件的響應，可以全力投入對數據的掃描服務。同時，異步的通信要求較少的通信線程，
這部分資源也可以投入到掃描服務中。所以，盡管異步通信
引入了更多的I/O操作，但是服務器的整體效能還是得到了提高。另外，從結果可以看出，整個系統的吞吐速率約等于最慢的部件——掃描服務器的吞吐速率，添加更多的掃描服務器就可以提高系統的吞吐速率。
4結語
本文探討了高負載分布式系統的設計基本原則，確立了松耦合、異步傳輸和無狀態服務器的重要設計原則。基于這些原則，通過對流行的SOA的分析，設計建立了基于云計算的節點資源共享模型的對等化電子郵件安全服務系統。實際性能測試結果表明，新系統設計達到了預期效果。在以后工作中，我們還將進一步完善系統功能，優化性能，對自適應分組和動態調整服務器等方面展開進一步的研究，為優化郵件系統的部署、提供個性化服務提供支持。
參考文獻：
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第6篇：電子系統設計與實踐范文
著名的軟件大師RalphJohnson對框架(Framework)進行了如下的定義:框架是整個系統或系統的一部分的可重用設計,由一組抽象的類及其實例間的相互作用方式組成,框架一般具有即插即用的可重用性、成熟的穩定性以及良好的團隊協作性。JavaEE復雜的多層結構決定了大型的JavaEE項目需要運用框架和設計模式來控制軟件質量。Struts、JPA和Spring是JavaEE開發的3種輕量級開源項目,它們的出現為開發人員提供了極大的便利,將開發人員從簡單而繁瑣的工作中解脫出來,從而去關注業務邏輯模塊的實現,從而降低了開發周期。同時,也為系統的性能和安全性提供了保證,提高了系統的擴展性和可維護性。
1.1Struts
Struts作為Apache組織的子項目,是一個基于MVC(模型—視圖—控制器)設計模式的開源框架,其擺脫了傳統Web應用開發模式的束縛,得到了眾多軟件企業和開發人員的認可,成為MVC模式Web應用的首選框架。Struts的模型(Model)分為Action和ActionForm兩個對象,由ActionForm封裝交互的數據元素,Action完成業務處理。視圖(View)由JSP以及Struts標簽庫等組成,視圖負責前端的頁面及數據顯示。控制器(Control-ler)用于管理模型與視圖的交互,控制組件有struts-con-fig.xml和ActionServlet,控制器主要處理發送到Struts的HTTP請求,把請求分發到相應的Action類,然后通過ActionForward進行鏈接轉向。
1.2Spring
Spring是一個以控制反轉(IOC)和面向切面(AOP)編程為核心的輕量級分層體系結構開發框架。通過控制反轉機制,只需描述哪一個組建需要哪一項服務,而無需在代碼中直接與對象或服務連接,通過IOC容器自動地將其注入。同時運用面向切面編程可以創建“橫切關注點”,可將它們插入到代碼中,使代碼具有良好的可重用性可擴展性。此外,Spring還提供了包括聲明式事務管理,RMI或WebServices遠程訪問業務邏輯,以及可以多種方法進行的持久化數據庫的解決方案。
1.3JPA
JPA(JavaPersistenceAPI)由EJB3.0軟件專家組開發,是JavaEE標準中的ORM規范,它充分吸收了現有Hibernate、TopLink等ORM框架的基礎上發展而來。JPA是一個簡單易用、伸縮性強的ORM規范。任何符合JPA標準的框架都提供相同的訪問API,這確保了利用JPA技術開發的企業級應用可以在任何實現了JPA規范的ORM框架中運行,可移植性很強。目前主流的ORM框架如Hibernate也提供了對JPA的實現。
2系統設計
2.1系統功能模塊設計
電子商務系統是一套面向企業級的商品在線交易平臺,從用戶的角度看系統可分為前臺和后臺兩大模塊,前臺主要負責用戶的產品瀏覽,在線交易,產品評價等商務活動。后臺模塊又可根據超級管理員、普通管理員、部門員工等不同權限對網站的運營實施管理功能。從功能結構上看,系統可包含多個功能子模塊,具體如下:產品管理:網站運營人員可通過該模塊對產品的詳細信息進行管理。產品具有產品類別、品牌、價格、銷量、點擊數、廠商、是否推薦標識等屬性,產品類別具有向下無限級分類功能。產品搜索:根據用戶輸入的關鍵詞對產品信息進行搜索,并可通過產品類別、品牌、價格等屬性進行篩選。產品展示:前臺展示頁面提品類別和品牌的導航,通過導航可以定位到相應類別和品牌下的產品列表;產品頁面顯示產品的詳細信息,并可根據產品價格,產品銷量等屬性對產品進行排序。購物車:購物車是在線交易系統的重要組成部分,類似于現實世界超市中的購物籃。用戶可以將喜愛的產品添加進購物車,而后建立訂單結算,支付方式可通過在線支付(支付寶等)和郵局匯款方式。購物車提品添加、產品刪除、產品數量修改、產品清空、產品總價格計算等功能。訂單管理:訂單管理模塊的主要功能包括訂單查詢、訂單修改、訂單刪除、訂單處理等。訂單處理流程由多個部門協同參與,市場部負責訂單確認,財務部負責訂單支付確認,產品部負責產品的配送。訂單根據處理流程應具有多個處理狀態:未處理、已確認、已支付、已配送等。為避免同一訂單同時被多人進行處理造成的訂單異常,訂單在被處理時其狀態設為鎖定,只允許單人訪問,處理完畢后恢復解鎖。用戶管理:網站的用戶群體可分為前臺客戶和網站運營人員,故用戶管理功能可分為對前臺客戶信息的管理和網站運營人員的管理。對前臺客戶可管理其注冊信息、購買行為、評論回復等;對網站運營人員可管理其員工信息和部門信息等。其中,網站運營人員隸屬于不同的部門之下,每個部門行使不同的責任和權限。權限管理:權限管理針對網站的運營人員設定,超級管理員擁有所有權限,可創建并維護下屬的部門信息,為部門添加員工并分配部門相應的操作權限。數據統計:對產品的銷量、點擊數、訪問來源、個性化用戶購買行為、瀏覽習慣等數據進行統計,為網站商業運營提供決策支持。
2.2分層架構設計
基礎平臺采用JavaEE的三層結構,分為表現層、業務邏輯層和數據服務層(系統架構如圖1所示)。其中表現層主要包括Jsp、Struts標簽和JSTL/EL來完成頁面顯示和數據的呈現。數據服務層由MySQL提供數據存儲服務。中間層通過整合主流的開源框架Struts+Spring+JPA實現,具體又可細分為:①Web層,負責表現層與業務邏輯層的交互,通過調用業務層對象處理業務,并進行鏈接轉向,呈現數據到表現層;②Service層,負責業務邏輯的實現,通過DAO接口的實例對象進行持久化操作;③DAO層,負責與持久化對象進行交互,封裝了基本的數據訪問方法,如增、刪、改、查等;④PO層,負責對象到關系數據庫的映射。整合框架的過程中,通過基于MVC模式的Struts框架,利用ActionForm類封裝與用戶交互的數據元素,Ac-tion類實現控制、調用業務對象處理業務。通過Spring容器進行業務組件的組裝關聯,通過依賴注入、AOP應用、面向接口編程,來降低組件之間的耦合度,提高系統的擴展性和通用性。把ActionObject交由Spring容器進行管理,在Action中可通過依賴注入功能為Action對象注入業務對象;使用Spring容器提供的事務管理功能對業務層對象聲明事務管理。通過JPAAPI對實體bean進行持久化操作。
3系統實現
3.1泛型機制
泛型是JavaSE1.5的新特性,在沒有引入泛型的情況下,往往通過對類型Object的引用來實現參數的“任意化”,“任意化”帶來的缺點是要做顯式的強制類型轉換,導致常常出現運行時的轉型異常。本系統通過引入泛型機制實現參數化類型,所操作的數據類型被指定為一個參數,該參數類型可以用在類、接口和方法的創建中,并且所有的強制轉換都是自動和隱式的。從而提高代碼的重用率和可讀性。
3.2產品分類實現
下面以產品分類為例詳細說明在架構中該模塊的具體實現。產品分類應具類別添加、修改、查詢、刪除、向下無限極分類、分頁查看等功能,由于產品類別之間、類別和具體產品之間有諸多層次性關系,為避免由于刪除產品類別導致的其他數據異常,故刪除功能并不對產品類別的數據進行物理刪除,而是通過一個是否可見標識設定其可見或隱藏。產品分類具有如下屬性:分類ID、類別名稱、是否可見標識、所屬上級分類、子類別等。
3.2.1持久層實現
持久層主要包括持久化類和元注解。通過JPA提供注解方式配置實體的JPA行為,屬性映射可以在持久化類的屬性getter方法上進行標記。JPA與數據庫的連接通過persistence.xml文件進行配置,包括連接數據庫所用的連接池、用戶名和密碼等信息。部分產品類別的實體Bean代碼如下:@Entity//指定為JPA實體publicclassProductTypeimplementsSerializable{privateIntegertypeid;//產品類別idprivateProductTypeparent;//所屬父類privateSet<ProductType>childtypes=newHashSet<ProductType>();//子類別…@Id@GeneratedValue(strategy=GenerationType.AUTO)//注解持久化類的主鍵信息和主鍵的生成策略publicIntegergetTypeid(){returntypeid;}publicvoidsetTypeid(Integertypeid){this.typeid=typeid;}@ManyToOne(cascade=CascadeType.REFRESH)@JoinColumn(name="parentid")//定義外鍵對應關系和級聯publicProductTypegetParent(){returnparent;}publicvoidsetParent(ProductTypeparent){this.parent=parent;}…}
3.2.2業務層實現
(1)DAO層的實現
DAO層包括一個接口DAO及其DaoSupport實現類,通過引入泛型機制實現參數化類型,可對所有實體進行操作。DAO層作為業務邏輯層Service的上層父類,完成和持久層進行交互的,不同的業務邏輯類可根據不同需求對DaoSupport方法進行重載。DaoSupport類部分代碼片斷如下:@Transactional//聲明事務管理publicabstractclassDaoSupport<T>implementsDAO<T>{@PersistenceContextprotectedEntityManagerem;//聲明實體管理器publicvoiddelete(Serializable...entityids){for(Objectid:entityids){em.remove(em.getRef-erence(this.entityClass,id));}}@Transactional(readOnly=true)//聲明事務只讀屬性publicTfind(SerializableentityId){returnem.find(this.entityClass,entityId);}}
(2)Service層實現
業務對象負責處理程序的業務邏輯,包括一個接口及其實現類,需要繼承DaoSupport實現類并將具體的實體作為泛型參數傳入。不同實體的業務類可根據需求重載或增加新的的方法。代碼片斷如下:@Service@Transactional//聲明該類為業務類和聲明事務管理publicclassProductTypeServiceBeanextendsDao-Support<ProductType>implementsProductTypeService{@Override//重載實體的刪除方法publicvoiddelete(Serializable...entityids){更改可見標識代碼;}…}
(3)業務層的配置
下面就是通過Spring的配置文件將定義好的DAO和Service組裝關聯起來。配置文件bean.xml文件代碼片斷如下:<beanid="entityManagerFactory"class="org.springframework.orm.jpa.LocalEntityManagerFactory-Bean"><propertyname="persistenceUnitName"value="shopping"/></bean><beanid="transactionManager"class="org.spri-ngframework.orm.jpa.JpaTransactionManager"><propertyname="entityManagerFactory"ref="entityManagerFactory"/></bean><tx:annotation-driventransaction-manager="trans-actionManager"/><beanid="compass"class="pass.spring.LocalCompassBean"><propertyname="classMappings"><list><value>com.bean.product.ProductInfo</value>…</list></property><propertyname="transactionManager"ref="transactionManager"/></bean>
3.3分頁實現
在編寫JavaWeb應用時,常常需要對顯示的數據進行分頁顯示,如果一次性將所有結果數據顯示給用戶,則顯得不夠人性化和美觀。該系統對分頁功能進行封裝,并引入泛型機制,調用時通過include指令包含一個用于顯示分頁數據的獨立jsp頁面即可完成對所有實體的分頁功能。具體做法是:利用泛型定義一個查詢結果類QueryResult用于存放查詢得到的分頁數據,該類包含兩個屬性List<T>型的結果記錄集resultlist和long型的查詢結果的總記錄數totalrecord以及它們的getter和setter方法;同樣利用泛型定義一個用于在頁面顯示的頁對象PageView,其包括總記錄數、總頁數、每頁顯示記錄數、當前頁、記錄的開始索引、起始頁碼、結束頁碼、分頁數據等,其中分頁數據為List<T>型,通過set方法將QueryResult的分頁數據注入,另外總記錄數,總頁數和記錄的開始索引也需要通過簡單的公式計算出來,通過set方法注入,在此不一一列舉。用于顯示分頁數據的獨立jsp頁面fenye.jsp部分調用如下:<c:forEachitems="${pageView.startindex}"end="${pageView.endindex}"var="p">第${p}頁</c:forEach><c:forEachitems="${pageView.records}"var="entry">${entry.propertyValue}</c:forEach>
第7篇：電子系統設計與實踐范文
本文首先分析了仿真技術在汽車電子設計中的應用優勢，并介紹了SABER軟件對汽車電子設計做出的貢獻，最后具體分析了汽車電子設計中仿真技術的應用，為汽車電子設計中仿真技術的應用提供資料參考。
【關鍵詞】
汽車；電子設計；仿真技術；應用
仿真技術是一門利用系統模型對實際或設想的系統進行動態驗證的技術，仿真技術綜合控制論、系統論、相似原理和信息技術，以計算機和專用設備為工具，能夠模擬汽車或飛機駕駛訓練，在汽車工業中有著廣泛的應用。現代的汽車制造業，對電子設備依賴程度越來越大，隨著人們對汽車安全性能要求不斷提高，仿真技術在汽車電子設計中得到了廣泛應用。仿真技術在汽車電子設計中的應用，縮短了汽車電子系統的研發周期，提高了汽車電子系統設計的安全系數，并幫助工程師在電子系統應用于實踐之前發現問題，大大的提高了汽車電子系統的研發效率，推進了汽車工業的發展。
1仿真技術概述
1．1仿真技術在汽車電子設計中的應用優勢信息時代的來臨，汽車中應用的電子設備越來越多。電子設備在汽車中的應用，不僅提高了汽車的安全系數，還優化了汽車的駕駛體驗，推動了汽車行業的發展。但在汽車新產品研發時，卻由于汽車電子系統研發成本過高，限制了汽車行業的發展。仿真技術的出現，為汽車電子系統設計提供了強大的工具。利用仿真技術，工程師可以利用計算機和仿真軟件，來模擬汽車的運行狀態，并在虛擬現實中對汽車電子系統的設計進行仿真驗證。這一研發模式，極大的縮短了汽車電子系統的研發周期，并降低了汽車電子系統研發的資金投入量。我國作為發展中國家，近年來汽車工業的飛速發展正是基于仿真技術的應用實現的。隨著計算機互聯網技術的發展，仿真技術在汽車研發和制造領域的技術優勢更是與日凸顯，如何在汽車電子設計中應用好仿真技術，已經成為決定汽車制造企業研發能力的關鍵之一。
1．2SABER仿真軟件與汽車電子設計SABER仿真軟件是美國Analogy公司于1987年推出的模擬機混合信號仿真軟件，該軟件能夠同時對模擬信號、事件驅動模擬信號、數字信號和模數混合信號設備進行仿真，被廣泛應用于電子學、電力電子學、電機工程、機械工程、水利、光學和控制系統等研發和數據采樣中。該系統在汽車電子設計中的應用，代表著我國汽車電子設計技術進入新的階段。SABER軟件能夠分析從SOC到大型系統之間的設計，并模擬數字電路及混合電路，通過仿真內核的運算和模擬，給出與真實實驗相似的實驗數據，從而幫助設計人員檢驗設計方案。在現代汽車制造工業中，包括ABS防抱死系統、安全氣囊系統、發動機控制系統、車身控制系統均能夠運用SABER仿真軟件進行仿真檢驗，幫助設計人員發現設計中存在的問題。該系統目前已經被很多西方汽車制造研發企業定位行業標準，推動了我國汽車制造業和世界汽車制造業的技術發展。
2汽車電子設計中仿真技術的運用
汽車電子設計中仿真技術的運用，主要分為建立數學模型、系統原理仿真和仿真模型的檢驗修改三個階段。通過在汽車電子設計中應用仿真技術，有效的降低了汽車電子系統設計驗證的資金投入，并提高了工程師的工作效率和質量。
2．1建立數學模型數學模型的建立，是運用仿真系統設計和檢驗汽車電子系統的第一步，也是最基礎和最關鍵的一步。計算機仿真軟件的根本運行原理就是將實際系統運行的規律轉為數學方式，即微分和差分方程來表達。為了實現對汽車電子系統的發展檢驗，在建立數學模型時，需要將系統原理圖中的所有部件及其運動狀態轉化為數學模型，轉化完成的數學模型綜合到一起，才能形成一組模擬仿真系統。因此，在建立數學模型中，零部件的數學建模質量將直接影響到仿真系統的真實性，并決定了仿真系統的運算結果是否與系統的實際運行相似。為了提高數學模型的建立效率，工程師在建立一系列數學模型時，會對相似的元件歸類為同一種數學模型，這樣雖然會拉大仿真軟件與現實的差距，但卻能夠極大的縮短開發周期，實現開發成本的節約。
2．2系統原理的仿真汽車電子設計中應用仿真技術時，是采用計算機程序運算，來模擬汽車電子系統中各個子系統和零部件在工作中的電壓、電流、功率等參數變化，通過對這些參數變化的波形分析，來找到實際試驗與模擬仿真質檢單額區別，從而發現涉及疏漏或問題，對電子系統的設計實施改進措施。在汽車電子系統設計中，仿真系統能夠實現對雙電壓系統、供電系統、起動機和發電機系統以及雙電壓42V系統的仿真驗證。汽車的雙電壓系統設計，將汽車的高電壓設備和低電壓設備區分開來，不僅是保證汽車安全性的關鍵，還是降低汽車能耗的重要技術。通過運用仿真技術，能夠對雙電壓系統的運行效率和安全性進行驗證，以確保汽車電子設計中雙電壓系統的安全性和可靠性。14V電壓系統主要用于各控制單元，該系統對波形有極高的要求。如果14V電壓系統存在問題，將其應用于汽車時將會由于峰值電壓和電流產生的脈動，對蓄電池造成干擾，發生蓄電池電位波動性變化，導致其他控制系統的控制信號失靈，給汽車的行車安全帶來致命的威脅。運用仿真軟件，能夠檢驗14V系統對蓄電池干擾的影響度，確保其不會影響到控制系統的工作，避免由于電位波動導致控制系統失靈。起動機和發電機由于都具有相同的轉矩特性，所以可以設計一種設備集合這兩種機器的特點。如果設計成功，并投入大規模的生產中，則可以獲得的利益是難以想象的。這種將兩種設備集于一體的技術是科學家努力創新而創造出來的財富。這種系統可以讓發動機在很快的時間內啟動，并且發動機啟動以后，切換到發電的模式，使汽車的重啟動更加容易。雙電壓系統中的42v供電系統，如果在設計中電子元件選擇錯誤，將會由于電壓隨轉速變化的提高，導致電子元器件被燒毀，帶來巨大的行車安全隱患。而采用模擬仿真技術，則能夠測試電子元器件的所需承受的電壓峰值，更加科學的進行選擇，保證系統安全。
2．3仿真系統的檢驗和修改仿真系統只是運用計算機技術和數學原理對汽車電子設計的運行狀態進行模擬實驗，其與實際試驗還是有很大差距的。因此，在運用SABER軟件中，需要通過嚴謹的實驗對比，確定仿真結果與現實存在的差距，并在此基礎上對電子設計進行優化，以不斷提高汽車電子系統設計的質量，促進汽車工業的發展。綜上所述，在現如今的汽車研發與制造中，運用仿真技術對設計方案進行檢驗和修改，已經成為汽車研發的必須技術之一。近年來，我國汽車工業發展迅速，這離不開我國汽車電子設計中仿真技術應用的日漸成熟。相信隨著仿真技術的發展，我國汽車研發和制造將會迎來新一輪的發展，為我國經濟的發展做出更大的貢獻。
參考文獻:
［1］張珂．汽車電子設計中仿真技術的應用分析［J］．中國電子商情:科技創新，2014(12):33～33．
第8篇：電子系統設計與實踐范文
關鍵詞： 電子技術課程設計 教學設計 教學過程
電子技術課程設計是在電子技術實驗的基礎上進行的綜合性的實驗訓練，是電子技術課程的實踐性教學環節，是對電子類和其他相近專業學生進行綜合能力培養的實踐課程，對于全面、系統、深入地理解與掌握電子系統的知識、設計方法具有重要的教學意義。
1.電子技術課程設計的重點與要求
本課程的重點是電路設計，內容側重綜合應用所學知識，設計制作較為復雜的功能電路或小型電子系統。一般給出實驗任務和設計要求，通過電路方案設計、電路設計、電路安裝調試和指標測試、撰寫實驗報告等過程，培養學生綜合運用所學知識解決實際問題的能力，提高電路設計水平和實驗技能。在實踐中著重培養學生系統設計的綜合分析問題和解決問題的能力，培養學生創新實踐的能力。
電子技術課程設計一般要求學生根據題目要求，通過查閱資料、調查研究等，獨立完成方案設計、元器件選擇、電路設計、仿真分析、電路的安裝調試及指標測試，并獨立寫出嚴謹的、文理通順的實驗報告。
具體地說，學生通過課程設計教學實踐，應達到以下基本要求：建立電子系統的概念，綜合運用電子技術課程中所學習到的理論知識完成一個電子系統的設計；掌握電子系統設計的基本方法，了解電子系統設計中的關鍵技術；進一步熟悉常用電子器件的類型和特性，掌握合理選用器件的原則；掌握查閱有關資料和使用器件手冊的基本方法；掌握用電子設計自動化軟件設計與仿真電路系統的基本方法；進一步熟悉電子儀器的正確使用方法；學會撰寫課程設計總結報告；培養嚴肅認真的工作作風和嚴謹的科學態度。
2.電子技術課程設計的教學過程
電子技術課程設計是在教師指導下，學生獨立完成課題，達到對學生理論與實踐相結合的綜合性訓練，要求本課程設計涵蓋模擬電路知識和數字電路知識，因此課程設計的選題要求包含數字電子技術和模擬電子技術。
教學環節可以分為以下四個部分。
2.1課堂講授。
課程設計開始前，需要確定指導老師。由指導老師通過兩學時的教學，明確課程設計的要求，主要內容包括課程介紹、教學安排、成績評定方法等。
在課堂教學環節中，指導老師介紹課題的基本情況與要求，要求學生從多個課題中選擇一個。
2.2設計與調試環節。
2.2.1前期準備、方案及電路設計。
前期準備包括選擇題目、查找資料、確定方案、電路設計、電路仿真等。在確定方案時要求學生認真閱讀教材，根據技術指標，進行方案分析、論證和計算，獨立完成設計。設計工作內容如下：題目分析、系統結構設計、具體電路設計。
學生根據所選課題的任務、要求和條件進行總體方案的設計，通過論證與選擇，確定總體方案。此后是對方案中單元電路進行選擇和設計計算，稱為預設計階段，包括元器件的選用和電路參數的計算。最后畫出總體電路圖（原理圖和布線圖），此階段約占課程設計總學時的30％。
2.2.2在實驗室進行電路安裝、調試，指標測試等。
在安裝與調試這個階段，要求學生運用所學的知識進行安裝和調試，達到任務書的各項技術指標。
預設計經指導教師審查通過后，學生即可購買所需元器件等材料，并在實驗箱上或試驗板上組裝電路。運用測試儀表調試電路、排除電路故障、調整元器件、修改電路（并制作相應電路板），使之達到設計指標要求。此階段往往是課程設計的重點與難點，所需時間約占總學時的50％。
2.3撰寫總結報告，總結交流與討論。
撰寫課程設計的總結報告是對學生寫科學論文和科研總結報告能力的訓練。學生寫報告，不僅要對設計、組裝、調試的內容進行全面總結，而且要把實踐內容上升到理論高度。總結報告應包括以下方面：系統任務與分析、方案選擇與可行性論證、單元電路的設計、參數計算及元器件選擇、元件清單和參考資料目錄。除此之外，還應對以下幾部分進行說明：設計進程記錄，設計方案說明、比較，實際電路圖，功能與指標測試結果，存在的問題及改進意見，等等。
總結報告具體內容如下：課題名稱、內容摘要、設計內容及要求、比較和選擇設計的系統方案、畫出系統框圖、單元電路設計、參數計算和器件選擇。畫出完整的電路圖，并說明電路的工作原理。組裝調試的內容，包括使用的主要儀器和儀表；調試電路的方法和技巧；測試的數據和波形并與計算結果比較分析；調試中出現的故障、原因及排除方法。總結設計電路的特點和方案的優缺點，指出課題的核心及實用價值，列出系統需要的元器件清單，列出參考文獻，收獲、體會，并對本次設計提出建議。
2.4成績評定。
課程的實踐性不僅體現實際操作能力，而且體現獨立完成設計和分析的能力。因此，課程設計的考核分為以下部分：設計方案的正確性與合理性。設計成品：觀察實驗現象，是否達到技術要求。（安裝工藝水平、調試中分析解決問題的能力）實驗報告：實驗報告應具有設計題目、技術指標、實現方案、測試數據、出現的問題與解決方法、收獲體會等。課程設計答辯：考查學生實際掌握的能力和表達能力，設計過程中的學習態度、工作作風和科學精神及創新精神，等等。
3.電子技術課程設計的步驟
在“電子技術基礎”理論課程教學中，通常只介紹單元電路的設計。然而，一個實用的電子電路通常是由若干個單元電路組成的。通常將規模較小、功能單一的電子電路稱為單元電路。因此，一個電子系統的設計不僅包括單元電路的設計，還包括總體電路的系統設計（總體電路由哪些單元電路構成，以及單元電路之間如何連接，等等）。隨著微電子技術的發展，各種通用和專用的模擬和數字集成電路大量涌現，電子系統的設計除了單元電路的設計外，還包括集成電路的合理選用。電子電路的系統設計越來越重要，不過從教學訓練角度出發，課程設計仍應保留一定的單元電路內容。
電子系統分為模擬型、數字型及兩者兼而有之的混合型三種。
雖然模擬電路和數字電路設計的方法有所不同（尤其單元電路的設計），但總體電路的設計步驟是基本相同的。
電子電路的一般設計方法與步驟包括：總體方案的設計與方案論證、單元電路的設計、單元電路間的連接方法、繪制總體電路草圖、關鍵電路試驗、EDA仿真、繪制正式的總體電路圖等。
4.電子技術課程設計的效果
學生經過這樣系統訓練后，各方面技能都通過考核，為后續課程的學習打下了扎實的基礎。
參考文獻：
［1］高吉祥，易凡，丁文霞等.電子技術基礎實驗與課程設計（第二版）［M］.北京：電子工業出版社，2006.
［2］楊志忠，華沙，康廣荃.電子技術課程設計［M］.北京：機械工業出版社，2008.
第9篇：電子系統設計與實踐范文
關鍵詞：110kV變電站；綜合自動化系統；設計
Abstract: This paper studies the design of 110kV substation integrated automation system of substation operation management, hope to help.
Key words: 110kV substation; integrated automation system; design;
中圖分類號：TU2
0前言
變電站綜合自動化系統是實現電網自動化的重要基礎之一，是滿足現代化供用電的實時、可靠、安全、經濟運行管理的需要，它通過計算機網絡與企業信息管理系統實現了數據資源的共享。利用計算機強大的制表與分析統計能力，進行生產的成本核算，綜合利用電能計費時的峰谷差，降低生產成本，提高經濟效益。本文對于110kV變電站綜合自動化系統設計進行了研究，闡述了變電站自動化系統的設計方案，并且對于變電站綜合自動化系統中電磁干擾問題進行了研究。
1、110kV變電站綜合自動化系統設計
1.1 110kV變電站綜合自動化系統
110kV變電站綜合自動化系統就是指利用先進的計算機自動化技術、信息信號處理技術、現代電子通信技術，將包括測量儀、信號系統、繼電保護、自動裝置等在內的變電站二次設備經過功能的優化組合，以實現對整個變電站以及輸電配電線路的主動監控、自動測量、自動控制、微機保護和調度通信等綜合性的自動化控制。
110kV變電站綜合自動化系統具備的功能綜合化、結構微機化、操作監視視頻化、運行管理智能化等特征，它的廣泛應用一方面實現了電網的現代化管理，提高了勞動生產率，提高了變電站正常運行的可靠性；另一方面也通過對變電站二次系統的優化設計，節約了變電站的建設造價；同時，變電站的綜合自動化系統利用計算機的高速計算能力和超強邏輯判斷能力更方便地采集到齊全的數據和信息，提高了調度中心的全局監控和控制能力。
2、110kV變電站綜合自動化系統對繼電保護設備實施微機保護
110kV變電站綜合自動化系統的創新設計的一個重點就是對變電站的二次
部分進行全微機化的優化設計，建立繼電保護裝置、防誤鎖裝置、測量控制的裝置、遠動裝置、故障錄波的裝置、電壓無功測量裝置、同期操作裝置、在線狀態檢測裝置等基于標準化和模塊化的微機處理和設計制造，在設備之間采用高速的網絡通信，以實現真正意義上的數據資源的共享。而在上述優化設計措施中繼電保護設備的微機保護則是重中之重。
110kV變電站的綜合自動化系統都采用三層分布式的結構，由綜合的保護裝置組成的間隔保護層是其關鍵部位，通過各個裝置相對獨立的工作，起著隔離變電站一次設備故障，保護設備的重要作用。間隔層要實現其對被控對象的保護功能，就要在系統發生故障時自動采取切斷線路等措施，對繼電斷路器、隔離開關、變壓器分接頭調節、保護壓板的投退等進行實質性的控制，使得各類保護裝置具備故障記錄、多套定值的存儲、與監控系統及時通信等功能。
3、110kV變電站綜合自動化系統的抗干擾能力
可以從兩個方面抑制干擾源：一個是屏蔽，機柜和機箱采用鐵質材料用來實現屏蔽功能，測量和微機保護所采用的互感器的一、二次繞組之間加設屏蔽層，實現屏蔽電場的功能。另一個是減少強電回路的感應耦合，三相線在同一電纜中，避免回路；安裝設備時靠近接地體，減少高頻瞬變漏磁通。接地是自動化系統抑制干擾的主要手段，接地手段往往和屏蔽相結合，在接地的時候要正確做好一次系統接地和二次系統接地，一般采用安全接地和工作接地的手段。隔離可以使干擾源減少侵入，一般可以采用輸入模擬量、輸入與輸出開關量、強弱信號分電纜、信號電纜避開強電等方式。最后是電源的抗干擾，要避開直流和交流電源，可以采用安裝隔離變壓器、采用不間斷電源UPS以及采用氧化鋅壓敏電阻等方法。
工程實例
2.1 某變電站概況
本變電站有110kV總降變一座，63MVA三相雙卷自冷有載調壓變壓器三臺，電壓變比是115/10.5kV。電氣主接線形式是110kV線路進線，總共分為3回進行，分別通過一臺63MVA主變降壓到10kV，10kV為單母線的接線形式為四分段接線，出線42回，1臺主變帶兩段10kV母線，其余兩臺主變分別帶一段10kV母線。每臺主變6000kVar的容量。同時該站安裝了2臺550/10.5-80/0.4干式接地變壓器兼站用變壓器，每臺接地容量為550kVA，站用變額定容量100kVA，各自分接在10kV母線上。同時還安裝了兩臺容量為400kVA的消弧線圈，各自接在干式接地變壓器中性點上。
2.2 系統的設計原則
①用綜合自動化系統代替常規二次設備，應該將繼電保護、測量、監視、運行控制、和通信集中在一個分布式系統中，代替常規的控制裝置，全面提高可靠性和技術水平。
②接口要采用現場總線、串行口以及以太網等多種形式，實現兼容性設計，實現各種遠方控制。
③系統設計的功能和配置應滿足無人值班的總體要求。
④設計要服從電網調度自動化的總體設計，功能配置要滿足電網運行的需要。
最后是系統要有著較強的可靠性和抗干擾能力，并且有著良好的擴展性和適應性，以及標準化和開放性能。
2.3 設計方案
1)遠動與計算機監控系統
擬采用開放式分層分布結構，以以太單網為網絡結構，用間隔層的測控單元實現控程網絡，遠動與計算機監控系統合用I/O測控單元。采用經過軟件加固的windows系統，遠動系統通訊規約采用IEC60870-5-104協議。將IEC60870-5-101標準用于TCP/IP網絡。按變電站遠景規模來配置站控層設備，按工程實際建設規模來配置間隔層設備。
2)GPS時鐘系統
站內配置獨立的GPS對時系統，時間同步系統宜輸出IRIG-B（DC）、IPPS、IPPM或時間報文。
3)二次系統安全防護裝置
要建立相應的防護體系保障變電站的安全運行，并配置相應IP認證加密裝置，保證調度自動化信息的實時性、安全性、可靠性。
4)微機五防閉鎖功能:通過監控系統來實現全站的防誤操作閉鎖功能
2.4 自動化設備配置
1)間隔層配置：間隔層配置采用模塊化結構，就地分散布置，主要配置包括測量輸入部件、遙控輸出部件、就地顯示和手動控制部件以及網絡通信接口部件，用以實現數據采集和處理、同期、防誤操作閉鎖、自動低壓低頻減載、同步對時和10kV設備保護測控一體化裝置及就地監視和手動控制功能。
2)站控層配置：采用雙機配置、主備通道、雙口調制解調器及防雷保護器為遠程終端，應當支持各種RTU遠動規約，滿足直采直送，直接從以太網上獲取數據，實現遠程診斷和維護等功能。滿足無人值班管理的要求，并且支持多種通訊協議。要配置一臺高性能工控PC 機，以windowsNT 為操作系統，充分利用該系統占先式、實時多任務和多線程的優點，實現全過程控制的當地監控。
3)網絡配置設置：傳輸通道用以太單網來設計，每個間隔層設備信息直接上傳至以太網中，保障各個間隔層相互獨立，配置足夠的交換機，并且保證有冗余。同時，交換機必須有著高可靠性來保證通信不中斷。
總結
110kV變電站綜合自動化系統的應用,使得變電站的自動化水平和信息化水平都得到吧提高,實現了對變電站電氣設備的實時監控，達到無人值班或少人值班的要求和變電站運行記錄自動化，充分利用先進的網絡技術實現了“四遙”,促進了工作效率的提高和管理水平的進步,為其他礦井變電站綜合自動化改造提供了寶貴的經驗。
