发布/订阅模式消息中间件在SCADA系统中的应用

针对SCADA系统与调度其他高级应用软件以及异构系统之间难于进行数据交互的问题,将基于发布/订阅模式的消息中间件引入SCADA系统中,设计了消息中间件的结构模型,阐述了消息中间件的工作机理,利用组件技术对其功能进行封装,形成组件对象模型(component object model,COM),对外提供5个标准接口供应用程序调用。SCADA系统作为消息的发布者,调度其他高级应用软件作为消息的订阅者,双方以消息形式进行数据交互,消除了SCADA系统与其他应用软件之间直接的依赖性,增强了系统的可扩展性。

GIS与SCADA系统集成技术的研究

当前配电网地理信息系统(geographical information system,GIS)与数据采集监控系统(supenvisory control and data acquisiton,SCADA)的集成策略存在着功能重复、数据描述及界面不统一等问题。通过对2系统的功能结构进行分析,引进组件对象模型技术,对各个功能模块在底层开发平台上进行集成,避免了重复开发,还提供了开放的子接口以便进行灵活的二次开发。对集成系统数据库的结构进行了分析,利用ActiveX数据对象技术等对数据库进行统一管理,GIS与SCADA等子系统之间基于平台接口函数直接交换数据,实现了无缝连接,保证了数据的一致性和系统的实时性。

基于CIM的SCADA系统实时数据库模型设计实现

实时数据库是SCADA系统的支撑平台乃至整个系统的核心内容,是构建其他子系统的基础。在研究CIM标准的基础上,结合SCADA系统实时数据库的特点,提出基于CIM设计SCADA系统实时数据库模型。设计出对应此模型的一种数据库结构模式,并在对象关系型数据库Postgresql中实现;研究了面向对象持久层技术,采用了Hibernate持久层框架的系统实现方案,并阐述了面向对象设计模型向关系型数据库映射的过程。最后根据以上设计,实现了一套新型的SCADA系统实时数据库,并且通过测试,验证了该系统的可行性。

基于证据推理的风电场SCADA系统安全脆弱性定量评估方法

针对风电场数据采集与监控(SCADA)系统的信息安全脆弱性,文中提出了一种基于证据推理的定量评估方法。该方法以系统发现的某个异常作为根节点,将可能导致异常发生的若干假设事件或因假设事件引发的事件作为假设点,构建系统安全脆弱性的可解释性假设链,推理出所有的攻击路径;然后对每条攻击路径进行计算,寻找系统脆弱性的关键路径,将与假设相关的证据作为证据点,采用链接函数连接证据点和假设点,并搭建每条路径的脆弱性贝叶斯网络,进而应用等级反应模型计算贝叶斯网络节点间的条件概率;接着将关键路径作为依据对系统脆弱性进行测评,以假设发生的概率作为安全脆弱性的评判标准,量化证据点的可信度,经贝叶斯网络推理出SCADA系统脆弱性。最后,通过一个实例说明所提方法的具体应用,应用结果表明该方法能够对风电场SCADA系统安全脆弱性进行有效分析,并可找出系统信息安全的薄弱环节,以及可量化信息安全脆弱性评估值,具有较高的测评准确性。

油气管道SCADA系统跨平台人机界面的设计与实现

目前国内采用的大规模油气管道SCADA系统都是国外厂商提供和实施的,研发大型国产油气管道SCADA系统软件,对我国的能源安全有着重要意义。为此,设计了一种国产化的适用于大规模油气管道SCADA的跨平台人机界面,其设计思路是分层的架构设计、一体化的数据访问和展示;并重点论述了人机统一展示、图模库一体化、设备拓扑着色、脚本管理等关键技术以及人机界面的总体结构、软件层次结构。人机界面包括人机控制台、人机应用层和服务接口层,其中控制台负责实现界面集成管理功能,人机应用以插件方式集成到系统中,通过服务接口层的服务代理与后台服务进行交互。该系统已应用于某大型油气管道调控中心,使用效果表明:该系统采用分层设计、分布式部署和管理、一体化访问和展示,实现了管道运营情况、设备状态、报警等信息的统一集中展示,画面标准、易用、美观,为调度员和维护人员全景监控油气管道的运行状况提供了有力的支撑。

基于深度学习模型的伺服压机压装结果预测研究

针对伺服压机在矿用液压阀块装配过程中的应用,首先建立伺服压机实时压力、行程数据和液压阀检测数据库,其次采用深度学习的方法基于数据库数据训练建立压装过程数学模型,最后将伺服压机工作时的实时压力和行程数据代入模型,判断产品是否合格。将此算法应用于矿用液压阀块装配专机,有效提高了判断加工产品是否合格的正确率。

基于深度信念网络的风机主轴承状态监测方法

提出了一种基于深度信念网络(DBN)的风电机组主轴承状态监测方法。为了降低建模难度并减少训练时间,首先利用相关系数法选取建模变量,进而建立主轴承正常行为的DBN温度模型并用于主轴承温度预测。该模型克服了传统神经网络随机初始化网络权重、易陷入局部最小值等缺点,能有效提高主轴承温度的预测精度。然后采用指数加权移动平均法(EWMA)对主轴承温度残差序列进行分析,并利用核密度估计方法确定故障阈值。最后基于实测的数据采集与监视控制(SCADA)系统数据对主轴承故障进行模拟。结果表明,与传统预测方法相比,该方法能有效地实现主轴承的异常状态监测。

基于CIM的广域测量系统的信息模型

针对当前广域测量系统WAMS尚没有统一的信息模型,不能与其它应用系统有效信息共享的现状,对IEC 61970标准的公共信息模型CIM进行了深入研究,并且结合WAMS的特点及其在电力系统中的应用情况,提出了基于CIM的WAMS信息模型,定义了WAMS的CIM类及其相应的属性信息。在该模型扩展的基础之上,提出了一个基于消息中间件的电力信息集成系统,以说明该信息模型的应用前景。

采用GA-BPNN与TLS模型的风电机组异常辨识方法

基于反向传播神经网络(BPNN)建立了风电机组状态参数预测模型,并采用遗传算法(GA)对BPNN模型的初始权重与阈值进行优化,有效消除环境因素对风电机组状态参数的影响;采用TLS(t-location scale)分布模型刻画不同风速区间下预测残差的分布特性,基于矩估计方法实现TLS分布参数估计,并在此基础上提出了计及风速影响的状态残差异常程度量化指标。以某风电场的1.5 MW双馈风电机组为例进行了异常分析,结果验证了模型的有效性和准确性。

城市智能化供水调度系统的研究与应用

目前城市供水调度系统以供水生产数据采集监控系统为主要方式,存在数据采集和应用分散、缺乏对供水生产信息进行有效整理和分析的情况,为此开发了一套智能化的供水调度系统。系统统一了底层生产数据接口标准,集成了智能化水力模型分析功能,使海量的供水生产数据转化为供水调度决策依据。系统投入使用以来为供水调度决策提供了科学的依据,实现了城市智能化供水调度的目标。

基于MMS的风电设备信息模型获取方法

风电机组与数据采集与监控(SCADA)系统之间数据不兼容将影响风电场的扩容和技术升级,需构建统一的数据模型。以一种基于IEC 61400-25协议和制造报文规范(MMS)通信协议的风电场通信软件开发为背景,介绍了风电场SCADA系统中对风电设备信息模型的获取方法。设计了风电场通信软件的体系结构和交互流程,构建了IEC 61400-25协议的风电机组信息模型,从业务逻辑控制模式、抽象通信服务接口(ACSI)服务到MMS服务的映射以及MMS报文生成等3个方面,阐述了风电设备信息模型在SCADA系统中重构的实现方法。

风电机组跨域安全访问技术研究

为提高风电机组远程访问的安全性,基于风电机组常用的监控与数据采集系统,提出风电机组的跨域安全访问技术。该技术基于MD-RBAC模型实现各种有效性约束的访问控制函数,在此基础上设计跨域安全访问管理机制,采用DevFx实现基于B/S结构的跨域远程访问系统。

一种新型精细化工过程仿真操作培训系统的开发

精细化工过程工艺复杂、操作繁琐,对操作人员的操作技能要求高,但用实际生产装置培训操作人员受到很多限制,需要开发仿真操作培训系统来培训操作人员。而现有的仿真培训系统开发方法不易做到模块化、通用化,开发不方便,因此需要研究新的更高效的仿真系统开发方法。使用通用监控和数据采集组态软件(Supervisory Control and Data Acquisition,简称SCADA)作为图形用户界面开发平台,综合应用机理建模法和动态补偿建模法建立过程动态模型,提出了一种新的基于通用监控和数据采集组态软件(SCADA)过程仿真系统开发模式。通过设计一种动态链接库函数,经过组态软件的数据库把动态模型计算程序和图形用户界面相连,成功地实现了过程仿真培训系统的集成,开发了一种SCADA模式精细化工生产过程仿真培训系统,其组成更加模块化,开发方法更加通用化,更易开发。一套精细化工生产装置的仿真培训实践表明,该仿真培训系统操作运行效果生动逼真,能较好地满足生产操作培训需要,改善了操作培训效果,提高了操作培训效率。