第四部分發(fā)展趨勢水電站計算機監(jiān)控技術是一門新興的科學，它博采硬件工程、軟件工程、通信工程、系統(tǒng)論、信息論和控制論等諸多學科之長，并逐步形成具有自己特長的、多學科融合和交叉的一門新興的科學體系。水電站計算機監(jiān)控技術的發(fā)展方興未艾，它必將隨著硬件技術、計算機技術、通信技術、數據庫技術、網絡技術和自動化監(jiān)控技術的不斷發(fā)展而不斷向前推進。在后面的學習中，我們將了解到現(xiàn)地控制單元最新技術和發(fā)展趨勢、通信系統(tǒng)的最新技術和發(fā)展趨勢、數據庫與軟件的最新技術和發(fā)展趨勢以及水電站計算機監(jiān)控技術的總體現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。第11章水電站計算機監(jiān)控最新技術與發(fā)展趨勢11.1現(xiàn)地控制單元的最新技術與發(fā)展趨勢在水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)中LCU直接與電站的生產過程連接，是系統(tǒng)中最具面向對象特征的控制設備?，F(xiàn)地控制單元的控制對象主要包括以下幾個部分：（1）電站發(fā)電機組設備：主要有水輪機、發(fā)電機、輔機、變壓器等；（2）開關站：主要有母線、斷路器、隔離開關、接地刀閘等；（3）公用設備：主要有廠用電系統(tǒng)、油系統(tǒng)、汽系統(tǒng)、水系統(tǒng)、直流系統(tǒng)等；（4）閘門：主要有進水口閘門、泄洪閘門等。LCU一般布置在水電站生產設備附近，就地對被控對象的運行工況進行實時監(jiān)視和控制，是水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的較底層控制部分。原始數據在此進行采集和預處理，各種控制調節(jié)命令都通過它發(fā)出和完成控制，它是整個監(jiān)控系統(tǒng)中很重要、對可靠性要求很高的控制部分。用于水電站的LCU按監(jiān)控對象和安裝的位置可分為機組LCU、公用LCU、開關站LCU等。而按照LCU本身的結構和配置來分，則可以分為基于單片機線型結構的LCU、基于可編程控制器（PLC）的LCU、基于智能現(xiàn)地控制器的LCU等三種。第一種LCU多為水電站自動化初期的產品，目前已基本不再在新系統(tǒng)中采用。另外尚有極少數的小型水電站采用基于工業(yè)PC機（又稱工控機IPC）的控制系統(tǒng)。下面僅討論目前處于主流地位的基于PLC和基于智能現(xiàn)地控制器的LCU部分?；谥悄墁F(xiàn)地控制器的LCU又包括基于PCC（ProgrammableComputerController）的LCU和基于PAC（ProgrammableAutomationController）的LCU。11.1.1最新技術1．基于可編程控制器（PLC）的LCUPLC的定義有許多種。國際電工委員會（IEC）對PLC的定義是：可編程控制器是一種數字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用可編程序存貯器，可以進行內部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算,順序控制，定時，計數與算術操作等，并通過數字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P設備，都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。最初，由于美國汽車工業(yè)的需要而產生了可以說是原始的PLC。雖然PLC問世時間不算太長，但是隨著微處理器的出現(xiàn)，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路制造技術和數據通訊技術的迅速發(fā)展，PLC的應用和技術也得到了飛速的發(fā)展，其發(fā)展過程大致可分三個階段：（1）早期的PLC（60年代末-70年代中期）：早期的PLC一般稱為可編程邏輯控制器。（2）中期的PLC（70年代中期-80年代中，后期）：在70年代開始采用微處理器作為PLC的中央處理單元（CPU）。這樣，使PLC得功能大大增強。在軟件方面，在原有的邏輯運算、定時、計數等功能的基礎上增加了算術運算、數據處理和數據通訊、自診斷等功能。在硬件方面，開發(fā)了模擬量模塊、遠程I/O模塊以及各種特殊功能模塊，使PLC的應用范圍得以迅速擴大到需要自動控制的很多行業(yè)。（3）近期的PLC（80年代中、后期至今）進入80年代中、后期，由于微處理器硬件制造技術迅速發(fā)展，同時市場價格大幅度下降，使得各PLC生產廠家可以采用更高檔次的微處理器。為了進一步提高PLC的處理速度，很多制造廠商還研制開發(fā)了專用邏輯處理芯片。后來PLC還融入了Ethernet、WebServer等技術，提供了功能豐富的配套軟件，使廣大用戶使用起來更加得心應手。上世紀80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為30%~40%。在這時期，PLC的數據采集處理能力、數字運算能力、人機接口和網絡通信能力都得到大幅度提高，PLC逐漸進入過程控制領域，與部分工業(yè)控制設備相結合后在某些應用上逐漸取代了在過程控制領域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。由于PLC具有通用性強、可靠性高、使用方便、編程簡單、適應面廣等特點，使它在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的得到了非常廣泛的應用。我國將PLC應用于水電站生產設備的監(jiān)控始于上世紀80年代，由于PLC一般按照工業(yè)使用環(huán)境的標準進行設計，可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單實用、接插性能好很快被電站用戶和系統(tǒng)集成商接受，得到了較好的應用。目前在我國水電站使用較廣泛的PLC有：GEFanuc公司的GEFanuc90系列，德國Siemens公司的S5、S7系列，法國Schneider公司的ModiconPremium、Atrium和Quantum，美國Rockwell公司PLC5、ControlLogix，日本OMRON公司的SU-5、SU-6、SU-8，日本MITSUBISHI公司的FX2系列等。由于各種PLC的設計原理差異較大，產品的功能、性能以及可以構成現(xiàn)地系統(tǒng)的規(guī)模有很大的不同。一般來說，根據不同電站在安全性能（包括可靠性、可維護性等）、應用功能、控制規(guī)模、系統(tǒng)結構等方面的實際需求進行選擇，還是可以找到合適的PLC的。目前我國很大一部分電站的自動化系統(tǒng)都是采用PLC構成現(xiàn)地控制部分的，通過合理的配置和搭配，它們基本上都能在系統(tǒng)中擔負起相應責任，完成相應的功能。但PLC作為一種通用的自動化裝置，并非是為水電站自動化而專門設計的，在水電自動化這一有著特殊要求的行業(yè)應用中不可避免地也會有一些不適合的地方，現(xiàn)列出以下幾點：（1）PLC以“掃描”的方式工作，不能滿足事件分辨率和系統(tǒng)時鐘同步的要求。水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)都是多機系統(tǒng)，為了保證事件分辨率除了PLC本身應具有一定的事件響應能力和高精度時鐘外，還要求整個系統(tǒng)內各部分主要設備之間的時鐘綜合精度也必須保證在毫秒級以內。而以PLC為基礎的現(xiàn)地控制裝置如果不采取特殊措施，就無法保證水電站安全運行對事件分辨率和系統(tǒng)時鐘同步的要求。（2）通用型PLC的起源主要針對機械加工行業(yè)，以后逐步擴展到各行各業(yè)。現(xiàn)在的PLC雖然具有較強的自診斷功能，但對于輸入、輸出部分，它只自診斷到模件級。這對于我國電力生產這樣一個強調“安全第一”的行業(yè)來說，有一定的欠缺，往往需要另加特殊的安全措施。（3）通用型PLC一般都具有一定的浪涌抑制能力，基本上可以適合大部分行業(yè)應用。但對于水電站自動化系統(tǒng)來講，由于設備工作環(huán)境的特殊性，通用型PLC的浪涌抑制能力與技術規(guī)范所要求的三級浪涌抑制能力還有一些差距。2．基于智能現(xiàn)地控制器的LCU在我國水電站自動化系統(tǒng)中應用較多的另一類現(xiàn)地控制單元應該就是智能現(xiàn)地控制器，如ABB公司AC450，南瑞集團的SJ-600系列，Elin公司的SAT1703等。其中AC450是ABB公司生產的適用于工業(yè)環(huán)境的AdvantController系列現(xiàn)地控制單元中的一種，主要應用于其它行業(yè)的DCS中。它包括了以Motorola68040為主處理器的CPU模件和I/O、MasterBus等多種可選的模件，支持集中的I/O和分布式I/O，可根據不同的應用需求采用不同的模件來構成適用的現(xiàn)地子系統(tǒng)。SAT1703是奧地利Elin公司生產的多處理器系統(tǒng)，它包括3個裝有不同接口處理器的子系統(tǒng)AK1703、AME1703和AM1703。每個子系統(tǒng)由主處理器、接口模板（模塊）、通信模塊等構成，能實現(xiàn)數據處理、控制和通信功能，在LCU內部采用SMI（SerialModuleInterconnector）進行通信。SAT1703現(xiàn)地控制單元采用OS/2操作系統(tǒng)，運行的控制軟件為ToolBox。SJ-600系列是國電自動化研究院上世紀九十年代末為在惡劣工業(yè)環(huán)境下運行而生產的國產智能分布式現(xiàn)地控制單元，由主控模件、智能I/O模件、電源模件以及連接各模件與主控模件的現(xiàn)場總線網組成。已在全國數十個大中型水電站可靠地運行。SJ-600具有以下主要特點：（1）其中，主控模件采用符合IEEE1996.1的嵌入式模塊標準PC104，具有可靠性高、現(xiàn)場環(huán)境適應性強等特點。使用低功耗嵌入式CPU，可選CPU型號從486至Pentium系列。（2）32位智能I/O模件。所有模件采用32位嵌入式CPU，該CPU專門為嵌入式控制而設計，軟件上采用板級實時操作系統(tǒng)和統(tǒng)一的程序代碼，只是按模件的不同而運行相應的任務。采用了大規(guī)?？删幊踢壿嬓酒‥PLD）及Flash存儲器，簡化了系統(tǒng)設計，提高了可靠性。智能化的I/O模件除了可獨立完成數據采集和預處理，還具備很強的自診斷功能，提供了可靠的控制安全性和方便的故障定位能力。（3）具有現(xiàn)場總線網絡的體系結構，系統(tǒng)采用兩層網絡結構，第一層是廠級控制網，連接LCU和廠級計算機，構成分布式計算機監(jiān)控系統(tǒng)；第二層是I/O總線網絡，連接主控模件和智能I/O模件（現(xiàn)地或遠程），構成分布式現(xiàn)地控制子系統(tǒng)。所有I/O模件均配備兩個現(xiàn)場總線網絡接口，這些模件都可以分散布置，形成高可靠性的分布式冗余系統(tǒng)。（4）LCU直接連接高速網。網絡已成為計算機監(jiān)控系統(tǒng)中的重要部分，它涉及到電站控制策略和運行方式。以前現(xiàn)地控制器多是使用專用網絡與上位機系統(tǒng)進行連接，而不是符合開放性標準的網絡。如AC450采用MB300網絡與上位機系統(tǒng)連接，而與采用TCP/IP協(xié)議的系統(tǒng)連接只能通過專用模件以VIP的方式進行受限制的數據傳輸。（5）提供了直接的GPS同步時鐘接口，無需編程和設置。GPS對時可直達模件級，滿足了對時鐘有特殊要求的場合，如SOE等。（6）提供基于IEC61131-3標準的控制語言，在保留了梯形圖、結構文本、指令表等編程語言的基礎上，開發(fā)了采用“所見即所得”技術設計的可視化流程圖編程語言。支持控制流程的在線調試和回放，非常適合復雜的控制流程的生成和維護。（7）針對水電站自動化專業(yè)應用開發(fā)的專用功能模塊。11.1.2發(fā)展趨勢在全球計算機工業(yè)控制領域圍繞著計算機和控制系統(tǒng)硬件/軟件、網絡技術、通信技術、自動控制技術等方面都在迅速地發(fā)展，同時，我國水電自動化領域的技術也不斷取得長足的發(fā)展。隨著全國水電站“無人值班”（少人值守）工作的推進，以及多個單機容量700MW的特大型水電站的建設，要求水電站自動化系統(tǒng)及其自動控制裝置應具備高度可靠性、自治性、開放性，發(fā)展成為一個集計算機、控制、通信、網絡、電力電子等新技術為一體的綜合系統(tǒng)，LCU應具備完備可靠的硬件結構，開放的軟硬件平臺和強大的應用系統(tǒng)。完成對電站生產設備有效的安全監(jiān)控和經濟運行。PLC和智能現(xiàn)地控制器都在朝著適應新的應用需求的方向發(fā)展，如PLC根據傳統(tǒng)PLC的不足，開發(fā)新的功能模件或者結合PLC技術和IPC技術開發(fā)出相當于智能現(xiàn)地控制器的新產品。Schneider公司開發(fā)了ERT模件，GE公司融入了第三方的產品以滿足水電站自動化對SOE的要求，GEFanuc2003年推出了新產品PACSystem，分別為90-70的升級產品RX7i和90-30的升級產品RX3i兩個系列。與以前的GEPLC相比，最主要是CPU部分的徹底更換。RX7i系列仍然采用VME64總線機架方式安裝，CPU采用IntelPIII-700處理器，集成2個10/100M自適應以太網卡，不需要另配以太網模件。主機架采用新型17槽VME機架，而擴展機架、I/O模塊、Genius網絡仍采用原90-70產品。從而使其在兼容以前產品的同時，性能得到了很大地提高?？梢钥闯鲎詣踊O備生產商都在不斷努力開發(fā)新的產品，但有些改進并不是針對水電站自動化這個有一定特殊性的行業(yè)的，對水電站自動化來說重要的幾點是：（1）CPU模件宜采用符合IEEE1996.1的嵌入式模塊標準的低功耗CPU，或符合工業(yè)環(huán)境使用的通用型低功耗CPU。運行實時多任務的操作系統(tǒng)，以利于提高現(xiàn)地控制單元對實時事件的即時響應和處理能力，方便增加、集成水電行業(yè)的專用模塊和特殊需求的功能。傳統(tǒng)的PLC由于受其運行模式的限制，在測點數量大量增加、邏輯任務處理量或任務數增加的時候，會對運行處理周期產生較大影響；對現(xiàn)場的實時事件的響應也不夠即時。這對實現(xiàn)大容量的大型水輪發(fā)電機組的高質量現(xiàn)地實時監(jiān)控有著一定的欠缺。（2）采用智能化的I/O模件，它除了可獨立完成數據采集和預處理，方便分散布置，還可具備很強的自診斷功能，提供了可靠的控制安全性和方便的故障定位能力。（3）標準化的網絡連接，這里包括現(xiàn)場總線網和常用的以太網。LCU往往通過現(xiàn)場總線（常用的有CAN、ProfiBus-DP等）向下連接著各種智能儀表、智能傳感器和分級監(jiān)控的子系統(tǒng)（如大型機組的溫度、水系統(tǒng)等），通過高速網絡（TCP/IP、工業(yè)以太網）連接廠級計算機監(jiān)控系統(tǒng)。所以LCU必須遵循嚴格的國際開放標準（如IEC61158等），對這兩種網絡提供有效的支持，提高現(xiàn)場不同廠家設備的組網能力、方便性和可維護性。（4）提供對SOE既方便又有良好性價比的支持，提高現(xiàn)場事件信號分辨率，以滿足水電站“無人值班（少人值守）”管理模式下對故障的產生原因進行準確分析的需求。目前大部分傳統(tǒng)PLC對此需求還有所欠缺。（5）提高控制安全性，應在LCU軟硬件故障或異常的任何情況下，都不會有錯誤的控制信號輸出。否則，就會造成電站生產設備損壞，甚至會造成電力系統(tǒng)事故。這是至關重要的一點，一般LCU對此尚無足夠的重視。（6）網絡安全性，隨著對通過Ethernet進行數據交換的需求日益提高，很多LCU廠家已經提供或正在開發(fā)LCU的Ethernet模件或者在LCU中內嵌Ethernet功能和Web服務。無論外掛或內嵌式的Ethernet功能和Web支持都為應用提供了極大的便利，但是在用戶得到應用便利的同時也受到網絡安全的極大危險。攻擊、入侵、病毒等都可能對控制系統(tǒng)造成致命的危害，所以，必須按照國家相關部委關于“電力二次系統(tǒng)安全防護“的規(guī)定認真執(zhí)行。（7）提高可靠性和可用性，由于水電站的特殊應用環(huán)境，要求LCU應具有很強的抗電磁干擾能力、抗浪涌能力和一定的抗振動能力?？梢园匆蠼M成冗余的熱備系統(tǒng)，確保在監(jiān)控系統(tǒng)中，無論是不相同的單部件故障還是主機和備機的切換都不會對控制造成影響。部分廠家的LCU還無法滿足這些要求或指標太低。（8）提高易用性，這也是用戶考慮的一個重要方面。例如，南瑞公司的SJ-600就提供了功能強大的可視化交換式組態(tài)工具軟件MBPro，可以幫助用戶方便地進行生產控制應用的生成、調試和維護。Schneider公司也提供了完全重新設計的自動化軟件Unity，支持ModiconPremium、Atrium和QuantumPLC。其他LCU廠家也提供了或正在開發(fā)不同功能的非常有用工具軟件，用戶在使用LCU方面將越來越方便?，F(xiàn)在我們可以確信的是，在各LCU生產廠家全面透徹地理解我國水電自動化領域對LCU的真正需求以后，都會認真的進行新產品開發(fā)。無論PLC、智能現(xiàn)地控制器，還是PCC、PAC，盡管它們在硬件結構、系統(tǒng)構成、工作原理、系統(tǒng)軟件、應用功能等方面都存在大大小小的差異，它們都可能在廣泛的水電站計算機監(jiān)控的應用中找到不同的定位（如一些LCU可以在要求比較低的小水電中得到應用）。但是，要在大型、超大型電站得到很好的應用，則必須結合計算機技術、工業(yè)控制技術、通信技術、工業(yè)網絡技術等方面的發(fā)展，不斷進行LCU軟硬件的技術更新。在未來幾年內，對標準化、安全性、可靠性、開放性、可互操作性、可移植性的要求將是水電站用戶至為關心的。我們相信自動化產品生產商在最近幾年將會推出更多適合各領域個性化應用的控制器及新的功能，以滿足不同用戶不斷增長的需求。11.2通信系統(tǒng)的最新技術與發(fā)展趨勢通信系統(tǒng)是水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的“神經系統(tǒng)”，它直接關系到整個監(jiān)控系統(tǒng)的實時性、可靠性和安全性等方面。通信技術的現(xiàn)代化，已被公認為水電站電能生產現(xiàn)代化的重要條件和明顯標志。隨著計算機技術、測控技術和電子技術的飛速發(fā)展，在現(xiàn)代通信領域中，各種先進的通信技術、通信設備和通信手段層出不窮。如何提高通信系統(tǒng)的可靠性、準確性和實時性，以及如何擴大通信的距離，一直是通信系統(tǒng)設計和研究過程中必須考慮的一系列關鍵性的問題。本節(jié)通過分類列舉出以下幾種目前比較典型的通信系統(tǒng)，并對每種系統(tǒng)的優(yōu)缺點以及適用的場合進行了對比和分析，以了解目前通信系統(tǒng)的最新技術與發(fā)展趨勢。11.2.1最新技術目前應用比較廣泛、技術比較成熟的通信系統(tǒng)主要有以下幾大類。1．應用專線的通信系統(tǒng)對于測控距離較短、通信數據量大、通信頻繁且實時性、可靠性和保密性要求都很高的遠程分布式計算機監(jiān)控系統(tǒng)，一般采用自行架設專線（如電纜）來作為數據傳輸的通道。系統(tǒng)主站（電站主控層的上位機）通過擴展的多個串行口及MODEN，與各地的多個子站相連。子站（或主站）發(fā)送的數據通過串行口送給本地MODEN進行調制之后，通過專線傳輸給遠方MODEN，遠方MODEN將收到的信號解調為數字信號，通過串行口送給主站（或子站）的PC機，從而實現(xiàn)集中管理。這種網絡技術的關鍵是如何建立主站和各個子站之間的通信協(xié)議，以保證整個系統(tǒng)的實時性和避免沖突的產生，可以采用“快速巡查”或“定點查詢”的方法來解決這一問題。這種通信系統(tǒng)不但在水電站計算機監(jiān)控中應用，而且在交通、工業(yè)等領域的應用也十分廣泛，比如說鐵路沿線行車信號燈的監(jiān)控，就可以采用這種測控網絡來實現(xiàn)。2．利用公用電話網的通信系統(tǒng)在通信不是很頻繁、通信數據量較小、實時性和保密性要求不高的場合，可以租用公用電話網，采用撥號方式建立臨時連接的方式來實現(xiàn)通信。采用這種測控系統(tǒng)可以降低系統(tǒng)的硬件成本、縮短建網周期，實現(xiàn)高速高效的目的。該系統(tǒng)中的每個子站只需要定時采集被控對象的狀態(tài)數據，并保存在自己的數據庫中；主站則只能在屏幕上面按狀態(tài)數據庫所保存的最新數據顯示各測控對象的狀態(tài)。當需要檢測遠方測控對象的狀態(tài)或對其執(zhí)行操作時，主站從自己的數據庫中找到對應子站的電話號碼，通過撥號方式向子站發(fā)出“握手信號”，相應的子站接收到“握手信號”后執(zhí)行摘機命令，從而建立起主站和子站之間的通信渠道。由于這種測控系統(tǒng)的實時性和保密性都比較差，因此只用在一些了解遠方測控對象的運行狀態(tài)和提前預防事故的場合。3．采用光纖通道的通信系統(tǒng)利用光纜傳輸測量與控制數據，可以充分發(fā)揮光纜傳輸的穩(wěn)定性好、抗干擾能力強、傳輸容量大等優(yōu)點。

在這種系統(tǒng)中，光纖收發(fā)器是主要的設備，它的作用是進行電光、光電轉換，并可以直接接收串行口的控制信號，有些光纖收發(fā)器還兼具有以太網接入功能?？紤]到系統(tǒng)的高穩(wěn)定性和高可靠性，在設計過程中必須慎重選擇串行接口和光纖收發(fā)器。這種通信系統(tǒng)的投資較高，但由于其抗干擾和抗雷擊能力強，并且通信質量優(yōu)越，因此在水電站及電力系統(tǒng)的遠距離不間斷監(jiān)控中得到廣泛應用。4．基于Internet/Intranet的通信系統(tǒng)測控系統(tǒng)以計算機為中心、以網絡為核心的特征日益明顯。使用Internet/Intranet的通信系統(tǒng)，使人們從任何地點、任何時刻獲取到測量信息（或數據）的愿望成為現(xiàn)實。實現(xiàn)該系統(tǒng)必須解決許多關鍵性問題，比如數據傳輸的可靠性、準確性和實時性；網絡數據庫的連接和更新的動態(tài)性、實時性、有高的編程效率和很好的兼容性等；TCP/IP協(xié)議和現(xiàn)場總線協(xié)議的兼容性，真正達到數據暢通無阻；此外，網絡的安全性也是一個不容忽視的環(huán)節(jié)?；贗nternet/Intranet的網絡化通信系統(tǒng)適用于異地或者遠程控制和數據采集、故障監(jiān)測、報警等等，其應用范圍也十分廣泛。5．基于無線通信的通信系統(tǒng)對于工作點多、通信距離遠、環(huán)境惡劣且實時性和可靠性要求比較高的場合，可以利用無線電波來實現(xiàn)主控站與各個子站之間的數據通信，采用這種通信方式有利于解決復雜連線，無需鋪設電纜或光纜，降低了環(huán)境成本。這種通信系統(tǒng)的關鍵是要使射頻模塊的接收靈敏度和發(fā)射功率足夠高（可以采用專業(yè)無線電臺來替代射頻模塊），以擴大站點間的距離，同時還需要考慮無線電波波段的選擇；無線通信調制解調器已經有許多比較成熟的產品，可以根據實際需要來選擇?；跓o線通信的通信技術，其缺點是抗干擾能力差，因此在水電站及電力系統(tǒng)中的應用受到限制，目前僅應用于距離相對較遠的電網層計算機監(jiān)控系統(tǒng)。11.2.2發(fā)展趨勢通信技術是計算機監(jiān)控領域發(fā)展主要方向之一。各種新技術、新器件、新理論的出現(xiàn)和計算機網絡的飛速發(fā)展，必將給通信技術的發(fā)展和應用提供廣闊的天地。1．數據傳輸方式朝復合式、多樣性發(fā)展

隨著今后測控距離的不斷擴大以及監(jiān)控系統(tǒng)復雜度的不斷增加，單一的數據傳輸方式往往不能勝任要求；在一個遠程計算機監(jiān)控系統(tǒng)中采取多種數據傳輸方式相互配合使用，可以降低系統(tǒng)的實現(xiàn)難度，有利于整個系統(tǒng)的模塊化處理。2．進一步融合EMIT（嵌入式微型因特網互聯(lián)技術）和ECS（嵌入系統(tǒng)）技術進一步融合EMIT（嵌入式微型因特網互聯(lián)技術）和ECS（嵌入系統(tǒng)）技術使現(xiàn)場數據采集和控制子系統(tǒng)的智能化程度得到提高，且能夠更方便的與通信中心建立起通信渠道。隨著微處理器和嵌入式技術的發(fā)展，監(jiān)控系統(tǒng)的IO系統(tǒng)的智能化程度將進一步提高，這樣就可以大大減低主控機CPU的負擔，使整個系統(tǒng)的實時性和測控性能提高；同時，高智能化的數據采集和控制子系統(tǒng)可以很方便地通過Internet/Intranet將通信距離無限擴展。3．基于虛擬儀器的監(jiān)控網絡將是通信技術發(fā)展的一個方向隨著虛擬儀器技術的快速推廣和發(fā)展，實現(xiàn)通信系統(tǒng)基于Internet/Intranet的通信能力大大提高，基于虛擬儀器和網絡技術的通信網絡將成為科學研究和生產自動化控制系統(tǒng)的重要組成部分。在我國，通信技術的發(fā)展方興未艾。可以預見，通信技術必將隨著我國相關技術的發(fā)展而逐步完善和成熟，各種功能的通信系統(tǒng)在不遠的將來會廣泛地使用在社會的各個領域，通信技術的新發(fā)展也必將給水電站及電力系統(tǒng)的計算機監(jiān)控領域注入新的活力。11.3數據庫與軟件的最新技術與發(fā)展趨勢11.3.1數據庫最新技術與發(fā)展趨勢目前，水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的數據庫廣泛采用專用實時數據庫和商用歷史數據庫相結合的形式，專用實時數據庫一般由監(jiān)控系統(tǒng)的生產廠家自行開發(fā)，而商用歷史數據庫采用關系型數據庫系統(tǒng)，如SQLServer、Oracle等。在本書的第4章專門介紹了數據庫應用與開發(fā)的最新方案和技術，這些技術包括：數據庫的集成化技術、數據庫的面向對象開發(fā)技術、數據庫的管理、安裝及維護技術等。數據庫系統(tǒng)是水電站監(jiān)控系統(tǒng)的核心，數據庫系統(tǒng)的優(yōu)劣直接影響到整個監(jiān)控系統(tǒng)的實時性、可靠性、安全性、可擴性以及可維護性。目前，在水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)中的數據庫系統(tǒng)還存在諸多不足：①專用實時數據庫和商用歷史數據庫雖然可以集成在一起，但這種集成會帶來一些負面的影響，如集成的有縫性、集成化加大資源的開銷、集成化對實時性產生影響、集成化引起數據失真等；②專用實時數據庫由生產廠家自行開發(fā)，缺少統(tǒng)一的標準，不利于監(jiān)控系統(tǒng)的擴展和維護；③歷史數據庫采用關系型數據庫，關系型數據庫不支持可擴展標記語言（XML）數據的處理方式或支持非常生硬，而XML作為目前最流行的一種標準數據格式，它能為不同應用程序間的數據交換和不同系統(tǒng)間的集成提供了強大的機制；④水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的分層分布式結構使其比較合適采用分布式數據庫，而采用關系型數據庫管理系統(tǒng)很難保障各分布點數據庫的數據一致性；⑤目前的數據庫系統(tǒng)對事務處理能力較差，只能支持非嵌套事務，對長事務的響應較慢，而且在長事務發(fā)生故障時恢復也比較困難。從數據庫的發(fā)展歷史來看，第一代數據庫為層次和網狀數據庫系統(tǒng)，其代表是1969年IBM公司研制的層次化模型數據庫管理系統(tǒng)IMS（InformationManagementSystems）；第二代即為關系型數據庫系統(tǒng)，它以關系模型為基礎，目前開發(fā)的系統(tǒng)大多是基于關系型數據庫的；目前數據庫系統(tǒng)正朝著第三代數據庫系統(tǒng)發(fā)展，日前IBM公司推出的混合型數據庫DB29已向第三代數據庫邁進了一步，雖然第三代數據庫系統(tǒng)是采用混合型數據庫還是“純的XML數據庫”尚未定論，但人們對其基本特征已有了共識：（1）第三代數據庫系統(tǒng)除了現(xiàn)有的數據管理服務外，還應支持更加豐富的對象結構和數據規(guī)范，應集數據管理、對象管理和知識管理為一體，支持面向對象（OOP）數據模型，支持XML數據格式；（2）對XML的支持是第三代數據庫的重要特性，第三代數據庫必須在保持和繼承第二代數據庫系統(tǒng)的技術基礎上有新的突破，如能同時存儲和查詢XML數據