林跃茂，邹 超，张伟仁，胡仁焱

(长江电力三峡梯调通信中心成都调控部，四川 成都 610094)

0 引言

随着我国水利技术的发展，梯级水电站相关工程的数量逐渐增加[1]。初始的水电站大数据服务平台的功能主要是汇总数据、设备控制及指令下达[2]。虽然可以完成基础性的辅助工作，但是一旦出现复杂的管控情况，便无法达到预期的处理效果，影响水电站的工作效率。

B/S架构具有灵活、多变的特点，在实际应用的过程中，可以确保数据处理的精准度[3]，能够保证部分复杂指令解析的完整性与系统性，对梯级水电站日常工作的监测、辅助效果更佳[4]。因此，基于B/S架构，构建梯级水电站大数据服务平台，并对平台性能展开测试，可以确保最终处理结果的可靠性与稳定性，进一步实现梯级水电站的智慧化运行[5]。

1 平台硬件设计

1.1 PCI Express连接器设计

针对平台的应用途径及需求标准，PCI Express连接器应设定对应的承接硬件，营造稳定的系统环境[6]。为了避免电路混电，设计人员可以先在平台电路中安装限制装置，然后在电路中接入同步动态存储器，即SDRAM。主控电源的侧后方需要安装一个单片机，数据采集精度为12位，内部的芯片与限制装置相互关联。

设定此时电路的电压为12 V，电压的单值输出差为2.35 V。安装电擦除数据存储器，构建数据传输单向地址，电路处于被监测状态。在电路的核心位置、初始位置以及主控电源处分别安装一个16位的数据定时器，同时，在后方连接多处理器，并布设一定数量的接口，形成关联链路及通道，具体的链路指标参数如下表1所示。

表1 链路及通道指标参数设定

根据表1，可以完成对链路及通道指标参数的设定。与此同时，在上述基础之上，接入I/O线，与兼容UART 串行口形成闭合小型控制电路，与后方的电源端口连接，才形成一个定向的控制电路，接入PCI Express连接器，与插入卡形成双向接口，形成PCI Express连接通道。在上述标定的连接器位置二次接入连接装置，扩大系统的接入路径，为后续的硬件构建奠定基础。

1.2 ADC核心电路设计

系统初始电路中布设一个电流转换装置，设定此时的电流为1 200 A，转换频率为16位，吞吐速率设定在50～75 kSPS即可。PCI Express连接器与主控电源之间安装循环承接卡板。采样率为100 kSPS，极限电压值设定在10 V左右。在核心电路中接入一个小型的ADC抗混叠滤波控制电路，设定带宽为15 kHz。在电路中接入双极低失真的运放 AD8599信号驱动器，在合理的范围之内，扩大系统的运行稳定性，确保指令执行的速率。设定驱动器的量程驱动范围，与前端电路形成双向控制的元件运行机制，在ADC前端装置的辅助和支持之下，形成双控的基准电压源电路。接入FPGA模块，将 SER/PAR引脚拉高，以ADC控制装置为引导，从高位开始，调整硬件的执行顺序，完成平台硬件的设计与搭接。

2 平台软件设计

2.1 B/S架构下集控互备服务指令设计

本文采用B/S架构来代替传统的平台结构，实现更加精细化的分析处理。针对梯级水电站的日常工作需求，需要设定单元执行周期，将相关的工作任务组成便捷读取的文件，以txt的形式转换为特殊格式的引用文件，在完成字符处理之后，生成对应的执行基础指令。以此为基础，在软件架构中，设定数据分片，将转换后的水电站服务数据按照相关规则进行划分，并计算出大数据服务的集控比，具体如公式(1)所示。

(1)

公式(1)中：U表示集控比，e表示转换率，β表示响应时间，d表示单元服务频率。通过上述计算，最终可以得出实际的集控比。根据得出的集控比，可以了解到平台对梯级水电站的控制状态。

设定多层级的大数据服务功能模块，利用B/S架构中的制备程序，将所获取的数值及信息分别划定在对应的平台执行层级之中，以特定的目标作为引导，形成集控互备服务指令。

2.2 分布式B/S服务数据库设计

在平台中安装组态软件IFIX4.5，在主控区域中关联一个数据监测导入程序，设定数值、信息的格式为单向传输，并形成Excel文件。在初始数据库与传输通信道之间设立一个过程数据库，将过程数据库中的文件逐一发送到平台控制单元。采用分布式结构，调整数据库的执行方式，设计分布式B/S服务数据库的标定逻辑，具体如图1所示。

图1 分布式B/S服务数据库的标定逻辑结构

在上述的平台环境之下，将设计的B/S架构下集控互备服务指令以及功能梯级水电站服务模块同时设定在数据库之中，进一步细化平台的执行能力，提升服务效果，为智能化梯级水电站的建设奠定基础。

3 系统测试

系统测试主要对B/S架构的梯级水电站大数据服务平台的实际应用效果进行分析与研究。考虑到最终测试结果的稳定性与可靠性，本文选择H梯级水电站作为测试的主要对象，同时，在相同的环境之下，针对水电站中不同的大数据服务项目，测定所设计平台的实际应用效果，并对最终得出的结果展开分析。

3.1 测试准备

设定平台的通道电压范围为3～5 V，ADC核心电路的电压为5.5 V，USB接口芯片与PCI Express连接器搭接，以、串联的形式关联电源。使用示波器进行耦合处理，同时检查电源芯片是否处于稳定状态。对测定平台进行通道信号调试、ADC 采集调试以及FPGA缓冲测定。针对H梯级水电站的置信需求及标准，在B/S架构下设定数据服务程序，并明确单个执行指令的响应时间，一般需要控制在0.2～0.5 s。设定服务指令的基础指标参数，具体如表2所示。

表2 指令指标数值调整设定

根据表2，可以完成对指令指标数值调整的设定与分析。与此同时，调整指令对H水电站的数据服务模式，营造稳定的测试环境。核定测试的设备及平台是否处于稳定的运行状态，并确保不存在影响最终测试结果的外部因素，核定无误后，开始系统测试。

3.2 测试过程及结果分析

将所测定的水电站数据服务区域划分为4个模块，每一个模块均为专业性的服务项目。准备300个服务任务测定系统，并在梯级水电站中布设一定数量的监测节点。每一个监测节点均为独立的，且在实际应用的过程中，需要实现定向的关联，以此来获取对应的数据信息。在上述基础之上，需要先计算出系统的单元处理差值，具体如下公式(2)所示：

(2)

公式(2)中：Y表示单元处理差值，θ1表示执行比，a表示监测节点数量，u表示核心执行距离，θ2表示执行误差。通过上述计算，最终可以得出实际的单元处理差值。结合系统对项目的处理误差，测定在相同的环境之下，同时处理不同数量的任务时，系统的服务响应时间，得出测试结果之后，进行进一步分析与验证，具体如表3所示。

表3 测试结果比照分析

根据表3，可以完成对测试结果的分析与研究。与初始水电站服务平台测试组相对比，本文所设计的B/S架构水电站服务平台测试组最终测定出来的服务响应时间相对较短，表明平台对水电站日常任务的执行以及数据的汇总处理效果更佳，具有实际的应用价值。

4 结语

本文以B/S架构作为平台的执行基础，结合梯级水电站日常的项目，设定标定的服务模块，对数据及信息划分得更加精细化、完整化，有利于营造更加多元化的平台环境，进一步实现水电站的智能化创新，提升服务效果。