本发明涉及小水电控制领域，具体涉及一种基于数据共享平台的智能化水电站控制系统及方法。
背景技术：
我国小水电资源十分丰富，小水电遍布全国1/2的地域和1/3的县市，全国已建成小水电4.7万座，总装机容量达7322万千瓦，年发电量2281亿千瓦时，是我国山区农村经济社会发展的重要基础设施之一，也是山区生态建设和环境保护的重要手段。
农村小水电站，地处偏僻，维护管理人员水平有限；绝大多数小水存在设备可靠性差、故障率高、停机时间多、水资源利用率低等诸多问题；运行管理和设备维护工作量大，需要较多的运行值班人员，甚至有许多农村小水电站运行成本高过产出，导致亏损而遭废弃，总之，小水电站运行的安全性、可靠性及经济性不容乐观。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于数据共享平台的智能化水电站控制系统及方法，简化了系统的复杂性，保证了数据的一致性，提高小水电站运行的安全性及可靠性。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于数据共享平台的智能化水电站控制系统，其特征在于：包括控制输出共享平台、若干处理单元、数据共享平台、电参量计算单元和若干采集单元；所述若干采集单元采集数据并通过数据采集通道传输至数据共享平台；所述数据共享平台通过数据交换通道与所述若干处理单元实现数据传输；所述若干处理单元通过控制输出命令通道将数据传输至控制输出共享平台；所述电参量计算单元通过数据交换通道与数据共享平台实现数据交换。
进一步的，所述若干采集单元包括电压电流数据采集单元、水位采集单元、开关量采集单元、温度采集单元、外部设备通信单元。
进一步的，所述若干处理单元包括调速器处理单元、保护处理单元、准同期处理单元、励磁处理单元和智能化控制逻辑处理单元。
进一步的，所述数据共享平台还分别与远程网络通信单元和人机接口ui数据连接。
进一步的，控制输出共享平台采用了独立的cpu，cpu根据控制命令实现对外控制输出。所有的逻辑功能模块通过向控制输出共享平台发送控制命令实现对全部的对外控制输出接口的控制。通过控制输出共享平台所有的逻辑功能模块能够实现功能的交叉互补，如准同期处理单元可以实现部分的保护功能，励磁处理单元可以实现部分调速器的功能等，并且可以不用增加额外重复的控制输出接口。
进一步的，所述数据共享平台采用32位dsp处理器stm32f407。数据共享平台采用自主研发的嵌入式数据库系统。系统将数据分为瞬时采样数据，实时运行数据，历史曲线数据，事件及告警文件数据。根据不同的更新速度要求及存储时间要求将数据存储在不同的存储介质上（如ram、fram及flash）。
进一步的，所述数据采样通道采样的是16位并行总线的通讯方式。数据采集通道是连接数据共享平台同各个采集单元之间的数据通道。此通道的特点是数据量大，通讯速度快，实时性要求高。如电压电流数据采集单元采样的是9通道的电压电流瞬时数据，并且采样速率为每通道每秒采样25600个数据。因此，为了保证大数据的快速通讯，数据采样通道采用的是16位并行总线的通讯方式。各个采集单元采用具有优先级的分时复用的方案分配并行总线的占用时间。并行总线总共分为10个时间片。由于电压电流瞬时数据的数据量最大占用其中的8个时间片。开关量的实时要求高，占用其中的1个时间片。其他模块共享剩下的1个时间片。数据共享平台同各个采集单元采用的是主从应答的通讯方式，共享平台处理器为数据采集通道的通讯主机，由它进行时间的分配处理并发起数据通讯。
进一步的，所述数据交换通道采用高速spi串行外设接口。数据交换通道是各个逻辑处理单元同数据共享平台进行数据交换的通道，它需要兼顾实时性和大数据两方面的要求。根据此要求系统采用了高速spi串行外设接口。spi总线系统是一种同步串行外设接口，在点对点的通信中，spi接口不需要进行寻址操作，且为全双工通信，显得简单高效。在多个从器件的系统中，每个从器件需要独立的使能信号。本系统将各个逻辑处理单元当作从器件，每个逻辑处理单元都有独立的使能信号。共享平台处理器作为主机发起同各个模块的数据交换。同数据采集通道一样，各个逻辑处理单元采用具有优先级的分时复用的方案分配spi总线的占用时。数据共享平台的处理器作为spi通讯主机进行时间的分配处理并发起数据交换。
进一步的，所述控制输出命令通道采用了can总线的通信方式。
进一步的，基于数据共享平台的智能化水电站控制系统的方法，包括以下步骤
步骤s1:采集单元采集相关测量数据，并通过数据采集通道传输至数据共享平台；
步骤s2:处理单元通过数据交换通道从数据共享平台得到相关测量数据；
步骤s3:处理单元对相关测量数据进行分析处理，得到处理结果，并通过控制输出命令通道传输至控制输出共享平台；
步骤s4:控制输出共享平台根据处理结果，经智能化处理后传送至机组相关控制设备，完成数据和控制输出的交互共享。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明通过数据共享的方式可以消除数据重复采集的弊端（各个功能模块不需要各自独立去采集转换各种数据），大大简化了系统硬件的复杂性，同时也保证了数据的一致性。通过数据共享平台，各个功能模块可以实现数据的完全的快速共享，为各个模块功能的实现，提供了可靠全面的信息基础。同时，也保证了数据的一致性，减少了硬接线和维护工作量，提高了系统处理能力和可靠性。
附图说明
图1是本发明系统架构图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
请参照图1，本发明提供一种基于数据共享平台的智能化水电站控制系统，其特征在于：包括控制输出共享平台、若干处理单元、数据共享平台、电参量计算单元和若干采集单元；所述若干采集单元采集数据并通过数据采集通道传输至数据共享平台；所述数据共享平台通过数据交换通道与所述若干处理单元实现数据传输；所述若干处理单元通过控制输出命令通道将数据传输至控制输出共享平台；所述电参量计算单元通过数据交换通道与数据共享平台实现数据交换。
本发明一实施例中，所述若干采集单元包括电压电流数据采集单元、水位采集单元、开关量采集单元、温度采集单元、外部设备通信单元。
本发明一实施例中，所述若干处理单元包括调速器处理单元、保护处理单元、准同期处理单元、励磁处理单元和智能化控制逻辑处理单元。
本发明一实施例中，所述数据共享平台还分别与远程网络通信单元和人机接口ui数据连接。
本发明一实施例中，控制输出共享平台采用了独立的cpu，cpu根据控制命令实现对外控制输出。所有的逻辑功能模块通过向控制输出共享平台发送控制命令实现对全部的对外控制输出接口的控制。通过控制输出共享平台所有的逻辑功能模块能够实现功能的交叉互补，如准同期处理单元可以实现部分的保护功能，励磁处理单元可以实现部分调速器的功能等，并且可以不用增加额外重复的控制输出接口。
本发明一实施例中，所述数据共享平台采用32位dsp处理器stm32f407。数据共享平台采用自主研发的嵌入式数据库系统。系统将数据分为瞬时采样数据，实时运行数据，历史曲线数据，事件及告警文件数据。根据不同的更新速度要求及存储时间要求将数据存储在不同的存储介质上（如ram、fram及flash）。
本发明一实施例中，所述数据采样通道采样的是16位并行总线的通讯方式。数据采集通道是连接数据共享平台同各个采集单元之间的数据通道。此通道的特点是数据量大，通讯速度快，实时性要求高。如电压电流数据采集单元采样的是9通道的电压电流瞬时数据，并且采样速率为每通道每秒采样25600个数据。因此，为了保证大数据的快速通讯，数据采样通道采用的是16位并行总线的通讯方式。各个采集单元采用具有优先级的分时复用的方案分配并行总线的占用时间。并行总线总共分为10个时间片。由于电压电流瞬时数据的数据量最大占用其中的8个时间片。开关量的实时要求高，占用其中的1个时间片。其他模块共享剩下的1个时间片。数据共享平台同各个采集单元采用的是主从应答的通讯方式，共享平台处理器为数据采集通道的通讯主机，由它进行时间的分配处理并发起数据通讯。
本发明一实施例中，所述数据交换通道采用高速spi串行外设接口。数据交换通道是各个逻辑处理单元同数据共享平台进行数据交换的通道，它需要兼顾实时性和大数据两方面的要求。根据此要求系统采用了高速spi串行外设接口。spi总线系统是一种同步串行外设接口，在点对点的通信中，spi接口不需要进行寻址操作，且为全双工通信，显得简单高效。在多个从器件的系统中，每个从器件需要独立的使能信号。本系统将各个逻辑处理单元当作从器件，每个逻辑处理单元都有独立的使能信号。共享平台处理器作为主机发起同各个模块的数据交换。同数据采集通道一样，各个逻辑处理单元采用具有优先级的分时复用的方案分配spi总线的占用时。数据共享平台的处理器作为spi通讯主机进行时间的分配处理并发起数据交换。
本发明一实施例中，所述控制输出命令通道采用了can总线的通信方式。
本发明一实施例中，基于数据共享平台的智能化水电站控制系统的方法，包括以下步骤
步骤s1:采集单元采集相关测量数据，并通过数据采集通道传输至数据共享平台；
步骤s2:处理单元通过数据交换通道从数据共享平台得到相关测量数据；
步骤s3:处理单元对相关测量数据进行分析处理，得到处理结果，并通过控制输出命令通道传输至控制输出共享平台；
步骤s4:控制输出共享平台根据处理结果，经智能化处理后传送至机组相关控制设备，完成数据和控制输出的交互共享。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。