科学论坛 Ｉ■ Ｃｈｉｎａ ＳＣｉｅｎｃｅ ａｎｄ］＇ｅｃｈｎｏ｜ｏｇｙ Ｒｅｖｌｅｗ 电厂电气监控系统研究与设计 周文哲 刘金海ｚ （１．神华乌海能源有限责任公司公辅项目部 内蒙古０１６０３０： ２．神华乌海能源有限责任公司煤焦油加工厂 内蒙古Ｏ１６０３０） ［摘 要］随着社会的发展，电路系统对热电厂电气自动监测和控制要求越来越高。针对当前电厂工业控制方面的特点，本文在介绍了工业控制自动化的 基础上，对电气监控系统进行了分析，并从总体结构、数据采集、数据传输和测试方面进行了详尽的阐述。 ［关键词］工业控制 自动化遥测总线 中图分类号：ＴＮ８３０．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—９１４Ｘ（２０１０）０４ Ｏｌ３４一Ｏ２ 在计算机的众多领域中，工业控制的应用由于受客观环境等因素的影响， 应用和发展较为迟缓，但近年来更新的计算机技术、通信技术、微电子技术 及网络技术犹如雨后春笋般地快速出现和发展，为工控网的开发和进步奠定了 坚实基础。同时传统工业技术改造和工业自动化不断飞速发展，也促进了计 算机及计算机网在工业控制领域中得到了越来越广泛的应用，这些都造就了工 控技术的后来居上之势。 １工业控制自动化 工业控制分为单机测控系统和工控网两种形式，目前广泛使用的数据采集 与传输，工业机器人，矿区、电站、变电所等的自动控制中心、自动调度， 通信作战指挥系统都归属于计算机网在工业控制仁的应用 由工控机组成的 工业过程控制系统称工控机系统一般不包括被控对象（装置或过程）、执行机 构及测量检测仪表。该系统的组成部分一般包括有硬件和软件两部分，工控 机测控系统由基本系统和过程输入／输出予系统两部分组成。基本系统包括 ＣＰＵ、存储器、人机对话系统接口、系统支持功能。其应用对象可分为两 大类，～类是用于本地工业过程测量自动化，控制自动化，这种适合低端应用的 工业测量和控制，另一类是面对大系统，采用分布式系统结构，有多个分散分布 的测控对象，用分散控制和集中管理式的工控网络实现。而选择工控网的工 控领域多采用开放式系统设计，集数据采集、信号处理、自动控制和优化管 理于一体。据有完整性、可靠性及可行性、经济性等特点。如今广泛采 用的是用分散控制集中管理来替代集中控制集中管理方案，分布式体系结 构和集中式体系结构互为补充，并行发展。 ２系统设计 ２．１功能要求 １）数据采集。通过各功能子站可进行模拟量、开关量、脉冲量及温度 等实时数据的采集和处理。它来自每个电气单元的Ｃ Ｔ、ＰＴ、断路器、保 护设备、所用电等系统，包括保护及自动化系统的运行工况信号。２）控制功 能。控制对象为本站断路器、隔离开关等以及重要设备的启停。控制方式 要有三种：远方调度控制、控制室的鼠标、键盘操作，为防止误操作，在任 何控制方式下要采用分步操作。３）系统的自诊断和自恢复。在监控系统诊 断到软件运行出格时，能自动发出报警信号，并能自动恢复正常运行，且不丢失 重要数据。４）报警处理。包括模拟量越限和趋势报警。对报警接点，当状 态改变时，也发出报警信息。５）事件顺序记录和事故追忆。６）在线计算机和 打印显示。７）时钟同步与信息交换。监控系统接收ＧＰＳ标准授时信号，进行 同步的时钟校正，保证各部件时钟同步率达到精度要求，同时具有与远方调度 中心进行信息交换的功能，所提供调制解调器及参数与各调度端相适应。 ２．２系统总体结构 在电厂自动化领域中，数字化电厂自动化系统的结构在物理上可分为两 类：智能化的一次设备和网络化的二次设备，在逻辑结构上分为三个层次：“过 程层”、“间隔层”、“站控层”，各层次内部及层次之间采用高速网络通 信，三个层次的关系如图１所示。 — ∈ 一扶 ・ 图１系统结构图 过程层和间隔层（厂站级）中的ＹＸ、Ｙｃ、ｙＫ单元即远动装置ＲＴＵ共同构 成了系统的数据采集部分，只有将数据准确无误并及时的采集上来，系统才能 完成监测的任务，同时这部分还是控制功能的执行部分，由其将上级发送的遥 控命令发送给现场设备执行。站控层构成了人机联系系统，操作人员可以利 用这一系统全面深入地掌握运行状况，做出正确的决策。另外，操作人员还必 １３４ ｌ科技博览 须不断地监视系统本身的工作，了解各种设备的实时状态。而工作站是运行 操作人员对电力系统进行监视和控制的交互型人机联系设备。信息处理系统 通过模拟屏驱动器把实时信息用灯光和数字在模拟屏上显示。模拟屏显示的 单线图可使电力系统有整体感。记录设备的作用是将电力系统的运行参数和 设备状态以及异常事件记录在纸上，以供管理人员查阅。 ２．３数据采集 ， 目前的采样系统都是对来自传感器的连续信号在某些规定的时间瞬时上 取值。采样信号的拉式变换：日’（ ）；既 （，Ｍ＝ 姜 盯 （ｆ．ｎｒⅪ ．日’（ ） 通过此公式可看出采集信号ｅ‘ｆｆ）的时间响应。分析采样信号的频谱目的 是指出Ｅ （ｔ）与Ｅ（ｔ）之间的相互关系。经过变换后得： １ 置 ０∞）＝ ∑ Ｌｊ… ， ＋ ）】，由此Ｚ ｋ．式看出采样信号 ｃ，）的频谱ｌ Ｏｍ）Ｉ是 以采样角频率∞为周期的无穷多个频谱之和。 其各个通道的传输路径为以下方式，模拟量输入通道：传感器一接口电路一 寄存器一Ａ／Ｄ一放大电路一执行机构：模拟量输出通道：计算机一接口电路一Ａ／ Ｄ一多路开关保持器一执行机构，对于其他通道，不再～一详述。实际应用中 的数据采集是由远动终端机（ＲＴＵ）来完成的，它收集信号、模拟量及数字量， 收集和累计电量计算的脉冲信号，同时可接受上级控制中心的命令，输出开关 控制信号，增减控制信号或调节设备整定值，返回己完成操作信息，可对收集到 的数据进行不同方式计算、处理和传递。其遥信、遥测原理如图２所示。 图３遥信、遥测原理 智能遥信单元ＮＳＣ—Ｙｘ采集遥信信息，如开关刀闸位置、变压器档位、 保护状态等等也适用于对脉冲电度表输出脉冲和数字表输入数字量的采集。 ２．４数据传输 与常规电厂自动化系统中信息采集与保护算法的运行方式不同，全数字化 的系统中信息的采样、保护算法与控制命令的形成是由网络上多个ＣＰＵ协同 完成的，控制好采样的同步和保护命令的条件是网络的适应性，关键技术是网 络类型的选择。在工业控制网中，因为总线型结构的信道为共享，任何两个节 点之间不必中继转发均可直接通信，因而通信速度较快。由于采用相对比较 简单的广播式通信及ＣＳＭＡ／ＣＤ存取控制方式，改变总线型结构的局网上的站点 比较容易，其他各占不受影响。 ３实现与测试 １）遥测测试：对每一路遥测，进行三点（０，半满值、满值）测试，通过显示 终端或当地后台，测量其精度、线性度，其精度应符合指标。２）遥信测试：对 每一路遥信，用导线将遥信公共端与遥信输人端短接和断开以模拟断路器、 刀闸合与分，保护信号发生与消除，注意观察显示终端或后台相应名称、序号 及状态是否相符，模拟开关和刀问时主接线图上是否有闪烁、遥信变位是否 有语音报警、登录及打印、ＳＯＥ是否登录及登录时间是否正确，后台变位次 数统计是否正确。遥信板上有３２个绿灯分别对应３２个遥信状态，当某路遥 信状态为合闸或保护动作时与其对应的状态指示灯即亮（面板上状态指示灯标 注有序号），若某路遥信状态为分闸或保护复归时，则对应的指示灯不亮。３） 电度功能测试：对每一路电度，用手动开关接入电度输入端和公共端。每闭合一 次，后台或显示终端上相应的二次值应加１。４）遥控测试：对每一路遥控，经 进行两步测试：将遥控板上当地／远方开关切换至当地；将遥控板上当地／ 远方开关切换至远方。５）远方调度：与远方调度所的调度自动化系统联接，逐 一进行遥控、遥调操作，看现场设备能否正确动作。 科学论坛 啊Ｉ 各种道路宽度条件下汽车驾驶员注视点分布状况研究 尚鹏飞 蒋建伟 （胜利油田海洋采油厂 山东东营２５７２３７） ［摘 要］现阶段，人们越来越关注道路因素带来的安全隐患，然而人们对影响驾驶员驾驶行为、驾驶速度的路面宽度这一因素却还没有进行深入的研究。 本文试验研究了驾驶员在设定的道路条件下视觉、判断过程，试图通过了解驾驶员在不同路面宽度条件下注视点分布的变化规律，掌握驾驶员在这一道路条件 变化时的感知，判断并操作行为规律，为进一步研究道路宽度对驾驶员速度控制模式影响奠定了基础。 ［关键词］交通安全 汽车驾驶员 驾驶模式注视点分布 中图分类号：Ｕ４９１．５＋９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—９１４Ｘ（２０１０）０４ ０１３５ ０１ 驾驶员视觉行为是指驾驶员在驾驶车辆过程中用眼睛感知信息的方式，主 取减速一判断一加速的驾驶措施。通过对这一过程的分析，说明驾驶员是在 要分为以下三种情况。（１）注视：眼睛对准目标物，使其影像落在视网膜的， 以达到最清楚的视觉效果。（２）眼跳：眼睛在搜索目标物，根据需要将注视点 进行转移或由于周边视野上出现特异的刺激物，视网膜周边部位做出反应，促 使眼球转动，从而使注视点聚焦对准事物。 （３）追随：眼球的一种较为平稳的 运动方式。 通过对驾驶员眼动的分析，可以深入了解驾驶员处理视觉场景的过程。在 有把握认为通道宽度足够的情况下，做出了“只要不与左侧障碍物接触，就可 以顺利通过障碍物”的判断，因此更多地关注左侧的障碍物，并适当控制车速， 进而确保车辆能安全通行。 驾驶员驾驶在障碍物宽度勉强允许车辆通过（３．０ｍ）的情况下，注视点集中 在障碍物区域内，在不能完全判定通道宽度是否足够的情况下，表现为注视点 频繁地在左右两侧的障碍物间移动，落在左右两侧的频率基本是相同的，左侧 略高；同时，驾驶员再精确控制车速得情况下，使车速在接近障碍物时有非常 驾驶员驾驶车辆的大部分时间里，驾驶员都在注视靠近焦点延伸点的区域，并 且有规律地将注视点偏向道路设施、路缘标记以及其他车辆。随着视野变得 更加复杂，眼睛的运动也变得频繁，平均注视时间变短。道路环境类型与事故 的发生也有着相互影响。 明显的下降和上升的变化，并且驾驶员开始采取显著的制动措施，车速下降，不 断调整车辆的行驶状态，使车辆能够顺利通过障碍物。 驾驶员驾驶在障碍物宽度过窄（２．Ｏｍ）且车辆无法通过的情况下，驾驶过程 中的注视点的规律类似于第四条的情况，不同点是此时的注视点以近乎相同的 １试验设计方案 为了更加精确的研究在不同道路宽度条件下，驾驶员注视点的分布情况， 我们做了一个实验，该试验将道路条件、交通环境和试验车辆设计为固定不变 因素，仅将路面障碍物形成的通道宽度作为试验可变因素，这样就最大限度地 避免由于道路条件的变化和交通环境景观差异对试验结果一致性的影响，只考 虑障碍物间宽度对驾驶员驾驶过程中视觉特性的影响。我们选择一段直线平 整的路段，在路段上设置障碍物，不对车速加以，驾驶员将以平时驾驶习惯 和平时车速通过试验路段； 我们选择的试验的对象是３名驾龄均超过１０年、具有良好驾驶习惯的驾 频次，交错落于左右两侧，并更加精确地判断通道宽度，在确认无法通过后，转 而落在障碍物的前侧，以判断与车辆前端的距离。此时车速不断下降至障碍物 前的静止，这是驾驶员在这一过程中对车辆是否能通过做出明确判断后采取的 制动措施。通过对上述试验过程中的动态视觉特性的分析，发现其注视点累计 频次表现出高度的一致性，差别主要在于操作车辆的过程中眼球移动的速度、 轨迹等 结语 我们的实验结果表明：在道路无障碍物的情况下，驾驶员的注视点主要集 驶员；我们选用的实验器材是眼动仪和光电五轮仪 眼动仪是通过实时测量 驾驶员眼球转动的角度，记录驾驶员注视点在垂直视平面上位置的变化、驻留 时间、累计驻留时间和频次等，并且记录驾驶员注视点移动轨迹。通过对眼动 仪的记录数据的处理，可以有效地分析驾驶员注视点的变化、眼球的运动过程 以及动态视觉规律五轮仪用来测定并纪录车速的变化和行驶距离，以此判断 试验车运行状态的变化，进而分析驾驶员的操作行为。 中在道路的，并且主要注视道路远处随着障碍物宽度由足够宽阔（４．４ｍ） 变为较为宽阔（３．５ｍ），再到较为狭窄（３．０ｍ），驾驶员的注视点开始专注于道路 两侧的障碍物，注视障碍物的次数与时间逐步增加。这表明驾驶员动态视觉的 特征可以反映出其感知过程：在容易且清晰判断道路的情况下，其视线变化的 频率较低，而道路状况判断存在不确定性时，其视线变化的频率较高。在某一 特定任务进程中，驾驶员的感知一判断一操作行为是多重的，循环周期也是不 同的，进程越简单，循环周期越长，反之，进程越复杂，循环周期越短而进程的 复杂程度，不仅取决于车辆运行的速度，还取决于道路环境干扰程度。所以，分 析出不同道路条件下驾驶员的注视点分布情况可以更好的帮助我们避免一些 交通事故的发生。 参考文献 ［１］张殿业，金键，杨京帅，等．驾驶员身心条件安全可靠性综合评价 ［Ｊ］．中国公路学报，２００４，ｌ７． ［２］潘兵宏，赵一飞，梁孝忠．动态视觉原理在公路线形设计中的应用［Ｊ］． 长安大学学报：自然科学版，２００４， ２试验数据分析 实验结果显示： （１）驾驶员驾驶在无障碍物（７．Ｏｍ）的平直路面的情况下，驾驶过程中的注 视点主要集中在道路的，同时在驾驶的时候要注视道路远处，同时间断短 暂兼顾路边情况，在此过程中汽车车速基本保持稳定。 （２）驾驶员驾驶在障碍物宽度足够充裕（４．４ｍ）的情况下，行车过程中的注 视点分布与无障碍物时相比，没有太大的差异，仍呈现远方注视点分布相对密 集的状况。区别在于：当障碍物进入驾驶员视野后，其注视点已经由道路远处 移向近处；注视点的轨迹线变得有所分散，顾及并短暂驻留于障碍物的两侧； 在这一过程中车速没有大的变化，只是控制加速踏板，并无明显的制动措施，车 速有下降趋势。 ［３］张建峰．汽车驾驶员动态视觉对感知一决策一校正模式的影响研究 ［Ｄ］．西安：长安大学，２００４． ３驾驶员驾驶在障碍物宽度较为充裕（３．５ ｍ）的情况下，行车过程中的 注视点已经有了明显的变化，即呈现出 注视点己明显拉近，接近障碍物并且将更多的注意力偏向左侧障碍物，即 注视点以较大的频率落在两侧障碍物之间及左侧障碍物的附近，同时也偶尔兼 顾右侧的障碍物；车速开始发生有下降和上升的变化，这说明驾驶员开始采 结语 从系统整体看，许多方面还需继续完善，随着企业发展，许多功能还需进一 步扩充，这些都将使我们今后需要进一步改善和努力的地方。但系统采用计 算机取代了原人力完成的电厂输送电操作控制、电气数据监测、事故报警 和处理和打印输出等一系列工作，实现了现代计算机技术与工业控制的有机结 合，最初的设计思想基本达到，同时也满足的客户的需要，具有很大的实用性和 应用前景。 参考文献 ［１］郭培源．电力系统自动控制新技术．北京：科学出版社．２００１． ［２］吴楚辉．电厂网络监控系统的研究．电工电能新技术．２００１．１． ［３］唐勇奇．发电厂微机监控系统的通讯研究．电工技术杂志．２００１．２ 科技博览Ｉ １３５
