【正文】 這種方式需要用戶對 MicrosoftADO 控件以及 SQL 語言有比較深入的了解，而且在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的操作時(shí)需要從底層編寫較復(fù)雜的程序，這對于大多數(shù)用戶來說也不現(xiàn)實(shí)。在 Access 數(shù)據(jù)庫窗口的數(shù)據(jù)庫組件框中列出了常用的 7 種數(shù)據(jù)庫對象，包括：表、窗體、查詢、數(shù)據(jù)訪問頁、報(bào)表、模塊和宏，這些是數(shù)據(jù)庫的組成元素，通過它們來提供信息，管理數(shù)據(jù)。第 4 章 基于虛擬儀器的水力機(jī)組運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù) 在水力機(jī)組運(yùn)行參數(shù)在線監(jiān)測系統(tǒng)中，需要對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)可實(shí)時(shí)地創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫，方便對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲、顯示、查詢、分析、處理以及生成報(bào)表、打印等操作，有效地實(shí)現(xiàn)了水電站的自動(dòng)化管理，是現(xiàn)代測試測量系統(tǒng)的發(fā)展方向。 圖 36 監(jiān)測系統(tǒng)前面板圖26 圖 37 監(jiān)測系統(tǒng)程序框圖 如圖 37 所示，系統(tǒng)集成的程序設(shè)計(jì)采用了 While 循環(huán)結(jié)構(gòu)嵌套事件結(jié)構(gòu)（Event Structure）的形式，保證系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)始終處于可響應(yīng)狀態(tài)。Case5 為數(shù)據(jù)管理模塊，實(shí)現(xiàn)對實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)的查詢、分析和處理。 ③ 操作區(qū)域 在操作區(qū)域中，用戶可以通過按鍵操作，選擇進(jìn)行“全部機(jī)組采集”數(shù)據(jù)或僅僅選擇“號機(jī)組采集”數(shù)據(jù)。 系統(tǒng)程序前面板 本系統(tǒng)對某水電站其中的 1～3 號機(jī)組進(jìn)行監(jiān)測，其程序前面板如圖 33 所示。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般由傳感器、信號調(diào)理、數(shù)據(jù)采集卡（通常集成模擬多路開關(guān)、采樣/保持器、程控放大器、A/D 轉(zhuǎn)換器、D/A 轉(zhuǎn)換器及定時(shí)器） 、計(jì)算機(jī)及一些外設(shè)等組成。(3) 若要從上位機(jī)下傳數(shù)據(jù)，需要先發(fā)呼叫命令，待下位機(jī)應(yīng)答后再發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀。因此,本文采用了 Datasocket 與遠(yuǎn)程 vi 面板連接方式兩種通信方式結(jié)合組建了上位機(jī)遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的遠(yuǎn)程通信模式。UDP,用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議,是一不無連接模式協(xié)議。Nl 公司還開發(fā)的一種 Datasoeket 技術(shù),大大簡化了網(wǎng)絡(luò)通信編程,可以使用它很容易的在互聯(lián)網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換。簡單地說,數(shù)據(jù)通信就是數(shù)字計(jì)算機(jī)或其他數(shù)字終端裝置之間的通信。⑤ 具有自定義性，可在十分廣泛的測量控制應(yīng)用中定義芯片級硬件功能。LabVIEW 具有如下特點(diǎn)： ① 開發(fā)周期短，不需要硬件面板的制作，只需利用交互式圖形前面板進(jìn)行系統(tǒng)控制和結(jié)果顯示。 圖標(biāo)和連接器相當(dāng)于文本編程語言中的函數(shù)原型。在程序前面板上，輸入量稱為控制器（Control） ，輸出量稱為指示器（Indicator） ，控制器包括開關(guān)、旋鈕、按鈕等輸入設(shè)備；指示器包括圖形、圖表、LED 指示燈等顯示輸出對象，這些控制器和指示器使得前面板直觀易懂。LabVIEW 的程序由數(shù)據(jù)流驅(qū)動(dòng)，數(shù)據(jù)流控制程序執(zhí)行次序，不像文本程序受順序執(zhí)行約束，因此可通過相互連接功能方框圖快速開發(fā)應(yīng)用程序，甚至多個(gè)數(shù)據(jù)通道可同步運(yùn)行。 4 用戶可定義虛擬儀器的功能、性能、指標(biāo)虛擬儀器系統(tǒng)給用戶一個(gè)充分發(fā)揮自己才能和想象力的空間，用戶可以根據(jù)自18己的需求設(shè)計(jì)儀器系統(tǒng)，滿足各種應(yīng)用需求。為虛擬儀器數(shù)據(jù)采集和控制提供強(qiáng)大支持的還有 VISA、PCI 等標(biāo)準(zhǔn) I/O 卡及其相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序庫。 圖 32 虛擬儀器的硬件結(jié)構(gòu) 虛擬儀器的特點(diǎn) 虛擬儀器是儀器測量技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它充分利用了計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的運(yùn)算處理能力，突破了傳統(tǒng)儀器在數(shù)據(jù)傳輸、處理、顯示、存儲等方面的17限制。 ③ 應(yīng)用軟件 頂層應(yīng)用軟件主要包括數(shù)據(jù)分析處理軟件和儀器面板控制軟件，可以完成16利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的圖形功能實(shí)現(xiàn)虛擬儀器面板，給用戶提供操作儀器、顯示數(shù)據(jù)的人機(jī)接口，以及數(shù)據(jù)采集、顯示、分析處理和存儲等的功能，應(yīng)用軟件具有良好的開放性和可擴(kuò)展性，目前應(yīng)用軟件開發(fā)工具主要有兩種類型： 文本式編程語言：如 Visual C++，Visual Basic，LabWindows/CVI 等。 （2）虛擬儀器的軟件系統(tǒng) 虛擬儀器的關(guān)鍵技術(shù)是軟件，通過運(yùn)行計(jì)算機(jī)上的軟件，一方面實(shí)現(xiàn)虛擬儀器的圖形化儀器界面，給用戶提供一個(gè)設(shè)置儀器參數(shù)、修改儀器操作、檢驗(yàn)儀器通信和實(shí)現(xiàn)儀器功能的人機(jī)接口；另一方面使計(jì)算機(jī)直接參與測量特征的分析與測試信號的產(chǎn)生，完成數(shù)據(jù)的輸入、輸出、存儲及綜合分析等功能。 （1）虛擬儀器的硬件結(jié)構(gòu)硬件是虛擬儀器工作的基礎(chǔ)，主要完成被測信號的采集、傳輸、存儲處理和輸入/輸出等工作，由計(jì)算機(jī)和 I/O 接口設(shè)備組成。虛擬儀器通過軟件將儀器硬件與計(jì)算機(jī)硬件資源有機(jī)地融合為一體，從而把儀器硬件的控制、測量能力和計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算處理能力結(jié)合在一起，大大縮小了儀器硬件的成本和體積。 圖 31 硬件結(jié)構(gòu)圖 虛擬儀器及 LabVIEW 概述 虛擬儀器技術(shù) 虛擬儀器（Virtual Instrument，VI）的概念是美國國家儀器公司于 20 世紀(jì) 80年代最早提出的，它是繼第一代儀器（模擬式儀表） 、第二代儀器（分立元件式儀表） 、第三代儀器（數(shù)字式儀表） 、第四代儀器（智能儀器）之后的新一代儀器[28]，它引發(fā)了傳統(tǒng)儀器領(lǐng)域的一場重大變革，使網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)進(jìn)入儀器領(lǐng)域，開創(chuàng)了“軟件就是儀器”的先河。（3）功能控制層功能控制層不由監(jiān)控系統(tǒng)承擔(dān)，而是由另外專門設(shè)置的裝置完成歷次調(diào)節(jié)、調(diào)速、繼電保護(hù)、水利機(jī)械保護(hù)、事故錄波等功能任務(wù) [5]，它與監(jiān)控系統(tǒng)之間的聯(lián)系僅僅依靠簡單的信息轉(zhuǎn)換來完成。每個(gè)水電廠的本身也是可以分為幾個(gè)不同的層次：電廠控制層、機(jī)組控制層、功能控制層、現(xiàn)場設(shè)備驅(qū)動(dòng)層。綜11合考慮之下，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)“分布” ，系統(tǒng)控制理論“分層”的綜合性監(jiān)控系統(tǒng)，在可靠性、靈活性和投資少的前提下，性價(jià)比比較高，所以中小型水電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)首選分層分布式監(jiān)控系統(tǒng)非常的好。這些資源都是獨(dú)立的但是卻又相互作用，可以獨(dú)立萬層其自身的功能任務(wù)，也可以一起搭配協(xié)調(diào)完成一些列任務(wù)。三、分布式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 由于 20 世紀(jì) 80 年代的時(shí)候，新開發(fā)的計(jì)算機(jī)處理器的性能價(jià)格比非常的高，但是絕對的性能不夠完善，沒有用來完成大型計(jì)算機(jī)所具有的一些功能。 二、分散式處理計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 這種的監(jiān)控系統(tǒng)是新一代的繼直接作用式氣動(dòng)儀表、氣動(dòng)單元組合儀表等之后的控制系統(tǒng)。一個(gè)水電站的裝機(jī)容量和機(jī)組太熟、電站在電力系統(tǒng)中的地位、計(jì)算機(jī)在電站自動(dòng)化中的功能等都會影響到計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的整個(gè)布局。 （6）良好的抗干擾和防震性能 水電站一般都是處于有強(qiáng)電磁場干擾的冮環(huán)境之下，其計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)亦然，而且水電站整個(gè)的廠房的中控室和計(jì)算機(jī)均有明顯的機(jī)械振動(dòng)，機(jī)械傳感等。 這些都需要9完善的硬件配置和相應(yīng)的軟件支持才能做到。水電站的地理位置特殊，自然條件和電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的不同可能會告知不同水電站具有很大的差異。電廠控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性是監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)非常重要的指標(biāo)，要求也非常的高，所以計(jì)算機(jī)也必須有足夠高的時(shí)鐘頻率、品質(zhì)優(yōu)良的操作系統(tǒng)和豐富的操作指令等。 8可靠性和可維護(hù)性的指標(biāo)也是有一些明確規(guī)定的：如，系統(tǒng)在電廠驗(yàn)收的可用性指標(biāo)分為 %，%和 %三檔，系統(tǒng)中的任何設(shè)備的單個(gè)元件應(yīng)該不能造成關(guān)鍵性的故障等 [4]。假設(shè)水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)了故障問題，那么對生產(chǎn)過程所產(chǎn)生的影響是異常嚴(yán)重的，所有具備較高的可靠性是電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)所應(yīng)有的。水電機(jī)組各系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)比較容易，各部分的聯(lián)鎖也相對簡單，所以也必須對水電站控制系統(tǒng)的自動(dòng)化進(jìn)一步加大要求。水電廠的生產(chǎn)過程是實(shí)現(xiàn)水能、機(jī)械能與電能的轉(zhuǎn)換。這是水電站生產(chǎn)過程中最重要一個(gè)環(huán)節(jié)。（2）輸入能量。水電站中的水庫中就是具有了一定能量的水，這些水通過過流部件（引水管道和蝸殼）流入水輪機(jī)，驅(qū)動(dòng)水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)將水能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，再通過發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)辄c(diǎn)恩呢該，最后通過變電、送電設(shè)備將電能送到用戶。為了促進(jìn)小水電站實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制,水利部亞太小水電中心和國家電力公司南京自動(dòng)化股份有限公司都在小型水電站監(jiān)控方式方面進(jìn)行了一些探討。 小型水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控現(xiàn)狀 由于早期的研制主要集中于大中型水電站,對小型水電站監(jiān)控系統(tǒng)的研究較少,因此使得我國水電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展出現(xiàn)了極不平衡的局面,小型水電站的自動(dòng)化水平目前還處于比較落后的狀態(tài),在小型水電站自動(dòng)化裝置的研究方面,與國外的先進(jìn)水平相比還有一段較大的差距。此時(shí),取消了中控室常規(guī)的集中控制設(shè)備,機(jī)旁也取消了自動(dòng)操作盤。委內(nèi)瑞拉的古里水電站(10000MW)、法國的孟德齊克抽水蓄能電廠(920MW)等。采用此方式時(shí),常規(guī)控制部分可以大大簡化,平時(shí)都采用計(jì)算機(jī)控制。 采用這種方式的缺點(diǎn)是:（1）由于需要設(shè)置兩套完整的控制系統(tǒng) ,投資比較大。（4）如果水電站己有常規(guī)系統(tǒng),加設(shè)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可以減少干擾,不影響電廠的正常運(yùn)行。兩套控制系統(tǒng)之間可以切換,互為備用,保證系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。 對已運(yùn)行的水電站,尤其是在中小型水電站,在常規(guī)監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,加一3點(diǎn)專用功能的全廠自動(dòng)化裝置,如自動(dòng)巡回檢測和數(shù)據(jù)采集裝置,按水流或負(fù)荷調(diào)節(jié)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行裝置等,也可取得很好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益,投資也不大,對運(yùn)行管理水平要求不太高,這種 CASC 方式還是可以采用的。 國內(nèi)采用這種控制方式的典型例子是富春江水電站綜合自動(dòng)化的一期工程(80 年代上半期) 。采用這種控制方式的典型例子是依泰普水電站運(yùn)行的初期(80 年代上半期)。電力自動(dòng)化研究院和水科院自動(dòng)化研究所還推出了自己的系列產(chǎn)品,不僅在國內(nèi)電站得到廣泛的應(yīng)用,甚至還出口到國外。 十多年來,國內(nèi)的研制單位也取得了很大的成就。采用 CAE 公司產(chǎn)品的有葛洲壩大江電廠、隔河巖水電站和龔嘴梯調(diào)。隨后,中國水利水電科學(xué)院研究院(簡稱水科院)自動(dòng)化研究所開始了富春江水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的研制工作。法國的 ALSToM 公司(原 CEGELEC 公司)、日本的日立公司和東芝公司、美國和加拿大的貝利公司，奧地利的依林(ELIN)公司等。世界各國的發(fā)展是不平衡的,目前關(guān)于水電站實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控的情況還缺乏完整統(tǒng)計(jì)資料。最初,由于計(jì)算機(jī)價(jià)格比較昂貴,全廠只用一臺計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對主要工況的監(jiān)視和操作,通常采用開環(huán)調(diào)節(jié)控制。運(yùn)行人員的工作性質(zhì)也發(fā)生了質(zhì)的變化,從過去的日常監(jiān)控和頻繁操作轉(zhuǎn)變?yōu)檠惨?經(jīng)常的監(jiān)測和控制調(diào)節(jié)工作都由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)去完成。多媒體技術(shù)應(yīng)用使電廠中控室的設(shè)計(jì)發(fā)生了巨大的變化。 早在 20 世紀(jì) 70 年代,計(jì)算機(jī)已開始應(yīng)用于水電站,起先用于各項(xiàng)離線計(jì)算和工況的監(jiān)測,后來,逐漸進(jìn)入到控制領(lǐng)域。特別是抽水蓄能電廠的出現(xiàn),機(jī)組的工況不僅有發(fā)電、調(diào)相、而且還有抽水、各種工況之間的相互轉(zhuǎn)換,使控制功能進(jìn)一步復(fù)雜。第二部分：利用圖形化編程語言 LabVIEW 建立了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了水輪機(jī)的工作水頭、流量、出力等參數(shù)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測、顯示、處理以及存儲，同時(shí)可根據(jù)水力機(jī)組實(shí)時(shí)監(jiān)測的數(shù)據(jù)計(jì)算水輪機(jī)的運(yùn)行效率，并實(shí)時(shí)顯示，使工作人員隨時(shí)了解水輪機(jī)的運(yùn)行狀況。摘 要 水電是我國重點(diǎn)發(fā)展的綠色能源，水電生產(chǎn)具有開停機(jī)方便、運(yùn)行費(fèi)用低，對環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)，合理充分地利用水電能源對我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著巨大的推動(dòng)作用，因此有效地對水力機(jī)組運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行檢測、分析、優(yōu)化，對水輪機(jī)組高效穩(wěn)定運(yùn)行將起到重要作用。該系統(tǒng)的硬件部分主要采用了美國 NI 公司的產(chǎn)品，包括信號調(diào)理設(shè)備以及數(shù)據(jù)采集卡，經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證，該系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)不論采集精度、速度以及抗干擾能力都能夠滿足實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)的要求。為了實(shí)現(xiàn)安全發(fā)供電,需要經(jīng)常監(jiān)測的量成千上萬,需要實(shí)現(xiàn)的控制功能也越來越復(fù)雜。 與此同時(shí),計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展異常迅猛,技術(shù)日新月異,其性能日趨完善,而價(jià)格日益下降,這為計(jì)算機(jī)監(jiān)控取代常規(guī)的布線邏輯型自動(dòng)裝置提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。出現(xiàn)了一批用微機(jī)構(gòu)成的調(diào)速器、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、同期裝置和繼電保護(hù)裝置等。運(yùn)行人員的操作已從過去的扭把手、按開關(guān)轉(zhuǎn)為計(jì)算機(jī)鍵盤和鼠標(biāo)操作。1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 從 20 世紀(jì) 70 年代起,計(jì)算機(jī)監(jiān)控在國外一些水電站上取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展,出現(xiàn)了用計(jì)算機(jī)控制的水電。現(xiàn)在,新投入的水電站大都采用由多臺計(jì)算機(jī)構(gòu)成的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。德國的西門子公司。早在 70 年代末,原水電部就組織了南京自動(dòng)化研究所(現(xiàn)改為電力自動(dòng)化研究院)、長江流域規(guī)劃辦公室(現(xiàn)改為長江水利委員會)和華中工學(xué)院(現(xiàn)改為華中科技大學(xué))研究葛洲壩水電站采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)問題。 與此同時(shí),我國也引進(jìn)了一些國外研制的監(jiān)控系統(tǒng)。采用貝利公司產(chǎn)品的有十三陵抽水蓄能電廠和天荒坪抽水蓄能電廠，采用法國 cEGELEC 公司產(chǎn)品的有廣州抽水蓄能電廠(一期)、高壩洲水電站、采用依林公司產(chǎn)品的有小浪底水電站。許多新技術(shù),如分層分布處理、分布式數(shù)據(jù)庫、開放系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、多媒體、專家系統(tǒng)等,都得到了相應(yīng)的應(yīng)用。、計(jì)算機(jī)為輔的監(jiān)控方式 早期由于計(jì)算機(jī)價(jià)格比較昂貴,而且人們對它的可靠性不夠信任,因此,計(jì)算機(jī)只起監(jiān)視、記錄打印、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行計(jì)算、運(yùn)行指導(dǎo)等作用,水電站的直接控制功能仍由常規(guī)控制裝置來完成采用此方式時(shí),對計(jì)算機(jī)可靠性的要求不是很高,即使計(jì)算機(jī)局部發(fā)生故障,水電站的正常運(yùn)行仍能維持,只是性能方面有所降低。后來,依泰普水電站已將它更新為具有復(fù)雜控制功能的、比較完善的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。 這種控制方式的缺點(diǎn)是,功能和性