陳 昕，賀詩涵

(沈陽市文林水土工程設(shè)計有限公司，遼寧 沈陽 110000)

Lonworks技術(shù)在本質(zhì)上是一種通訊技術(shù)，能夠通過網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，重構(gòu)通訊介質(zhì)之間的連接方式?；贚onworks技術(shù)的通訊協(xié)議能夠使通訊介質(zhì)自由連接，通過對數(shù)據(jù)的高效集成，極大程度上提高數(shù)據(jù)通訊效率[2]。因此，有理由將Lonworks技術(shù)應(yīng)用在水電站閘門智能控制系統(tǒng)中，本文從硬件以及軟件兩部分入手，設(shè)計基于Lonworks技術(shù)的水電站閘門智能控制系統(tǒng)，具體內(nèi)容如下。

1 基于Lonworks技術(shù)的水電站閘門智能控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

1.1 以太網(wǎng)

本文通過設(shè)計以太網(wǎng)在系統(tǒng)硬件部分的應(yīng)用，且使得硬件載體環(huán)境通過水電站閘門智能控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崿F(xiàn)，進(jìn)一步實現(xiàn)了水電站閘門智能控制數(shù)據(jù)的超遠(yuǎn)程傳輸。雙絞線用于連接水電站的閘門和交換機(jī)，并通過級聯(lián)的方式擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。星行結(jié)構(gòu)的形成是通過光纖用點對點連接所有硬件電纜，并設(shè)計了kop20559以太網(wǎng)串口的轉(zhuǎn)換模塊，將數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換為水電站閘門智能控制信號，從而形成一個完整的系統(tǒng)硬件載波環(huán)境。

1.2 微型控制器

設(shè)計微型控制器所使用的是二級板兩層模式，系統(tǒng)的核心硬件為微型控制器，基于Lonworks技術(shù)內(nèi)置神經(jīng)元(NEURON)芯片。主要組成微型控制器的原件為：傳感器、神經(jīng)元(NEURON)芯片、網(wǎng)線、CPU和顯卡等。為了讓微型控制器更加適應(yīng)惡劣環(huán)境，所采用的是Lonworks技術(shù)最大集成度的框架結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，為了加快傳輸數(shù)據(jù)參數(shù)的速度，使連接系統(tǒng)的功耗降低，還同時利用了更高性能的接口技術(shù)，來支持功能更加強大的處理器連接。Lonworks技術(shù)以其神經(jīng)元(NEURON)芯片設(shè)計理念，在滿足功能需求的同時保證了最小的硬件能夠自然變化。所以有充分的理由讓我們信任基于Lonworks技術(shù)設(shè)計微型控制器可以讓系統(tǒng)的硬件功能進(jìn)一步提高。系統(tǒng)硬件運行效率的提高是通過微型控制器中神經(jīng)元(NEURON)芯片讓各項性能達(dá)到最佳的狀態(tài)，并且也在一定程度上節(jié)省了體系在匯總硬件的運行時間?？刂扑娬鹃l門中多個電路的通斷，且提高控制效率的性能就是神經(jīng)元(NEURON)芯片的主要作用。微型控制器的主要作用是水電站閘門智能控制提供驅(qū)動，將神經(jīng)元(NEURON)芯片中把水電站閘門智能控制的信號轉(zhuǎn)換為控制當(dāng)量，并且發(fā)出控制信號與電路相連，從而實現(xiàn)智能控制水電站閘門[1]。

1.3 顯示器

該顯示器設(shè)計為系統(tǒng)運行結(jié)果的顯示界面，由單片機(jī)控制的水電站閘門輸出的智能控制數(shù)據(jù)顯示在顯示器上。本文設(shè)計的顯示器為mn26840-001，尺寸為32英寸，共有24個通道。通過串行通信可以直接獲得水電站閘門的智能控制數(shù)據(jù)。將下層控制主機(jī)連接上SucountK網(wǎng)絡(luò)，使用的硬件顯示配置有移動終端的不同類型瀏覽器、2Mbpspc端不同類型瀏覽器，為了提高顯示速率可使用雙核多路顯示器，以此完成基于Lonworks技術(shù)的水電站閘門智能控制系統(tǒng)硬件部分設(shè)計。

2 基于Lonworks技術(shù)的水電站閘門智能控

制系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 采集水電站閘門智能控制數(shù)據(jù)

在水電站閘門智能控制中，首先把水電站閘門智能控制信號采集好，控制主站需要把采集到的信號通過通訊網(wǎng)絡(luò)傳遞到此，將分析上報的水電站閘門智能控制信號傳遞到控制主站，確定水電站閘門智能控制頻率以及智能控制區(qū)段[3]?？紤]到水電站閘門智能控制信號類型繁多，需要處理采集到的信號。本文通過將水電站閘門智能最小化控制輻射功率，到除雜、把降噪的目的達(dá)到，進(jìn)而信號的精度保障了。通過計算方程式把此過程可加以表示，設(shè)其目標(biāo)函數(shù)為，得出結(jié)果如下(1)。

(1)

式中：n指的是水電站閘門智能控制信號集；i指的是控制點位個數(shù)；P指的是信號的初級聲源聲壓；PH指的是信號的次級聲源聲壓。通過公式(1)，可以將其作為同步信號，但是必須在保證水電站閘門智能控制能量平衡的前提下。

2.2 建立水電站閘門智能控制數(shù)據(jù)LONTALK通信協(xié)議

在采集水電站閘門智能控制數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，本文基于Lonworks技術(shù)，建立水電站閘門智能控制數(shù)據(jù)LONTALK通信協(xié)議。通過LONTALK通信 協(xié)議，統(tǒng)一控制數(shù)據(jù)的傳輸機(jī)制。考慮到水電站閘門智能控制數(shù)據(jù)傳輸問題，在傳輸過程中信息的交換量并不是很大，所以在通過LONTALK通訊協(xié)議時，主要信號只要采用主站采集的控制數(shù)據(jù)就可以。并且，通過LONTALK通信協(xié)議發(fā)送和收集的控制數(shù)據(jù)字節(jié)要在2以下的控制率。同時，測試水電站閘門電源的電流和電壓，可根據(jù)電壓和電流的具體變化，來對水電站閘門電源的實時數(shù)據(jù)采集信號是否有波動情況進(jìn)行判斷。結(jié)合采集的數(shù)據(jù)信號波動幅度隨時在線調(diào)整變頻參數(shù)，實現(xiàn)水電站閘門的智能控制。在此基礎(chǔ)上，獲取標(biāo)簽信息，以確保水電站閘門智能控制中數(shù)據(jù)的高效傳輸。為保證系統(tǒng)控制數(shù)據(jù)傳輸功能的穩(wěn)定運行，要根據(jù)已經(jīng)建立的長話通信協(xié)議，對控制的數(shù)據(jù)的傳輸速度進(jìn)行連續(xù)調(diào)整。

2.3 計算水電站閘門智能控制頻率

從傳輸?shù)乃娬鹃l門智能控制數(shù)據(jù)可以計算出水電站閘門智能控制頻率值。在計算之前水電站閘門預(yù)先設(shè)定一個已知數(shù)值，算出水電站閘門運行速度，當(dāng)水電站閘門投入使用后，改變初始恒定運行速度，計算相關(guān)當(dāng)量控制水電站閘門的頻率。設(shè)水電站閘門智能控制頻率為，可得公式(2)：

W=Kf(x)+Kj

(2)

式中：K指的是水電站閘門智能控制過程中的比例系數(shù)；x指的是系統(tǒng)自動采樣次數(shù)，為實數(shù)；f(x)指的是當(dāng)系統(tǒng)第次自動采樣時與實際定量之間的偏差；j指的是控制誤差比例系數(shù)。根據(jù)以上的公式得出閘門控制頻率結(jié)果，為設(shè)計出智能化的水電站閘門控制系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)依據(jù)。

3 實例分析

3.1 實驗準(zhǔn)備

根據(jù)水電站閘門的特性結(jié)合對象選擇合適的水電閘門，構(gòu)建實例分析，見表1。

結(jié)合表1所示，首先，基于lonworks技術(shù)對水電站閘門進(jìn)行智能控制。實驗組采用mataflb測試方法控制波特率，記錄波特率。水電站閘門的智能控制采用傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)。波特率也控制和記錄的matlb測試和設(shè)置為對照組。研究表明，實驗的主要內(nèi)容是測試兩個系統(tǒng)的控制波特率，主要通過對比10個實驗，并且根據(jù)控制波特率記錄實驗數(shù)據(jù)，我們可以看到，控制波特率和控制效率是成正比的。

表1 水電站閘門特性

3.2 實驗結(jié)果與分析

整理的實驗數(shù)據(jù)見表2。

表2 控制波特率對比表

結(jié)合以上數(shù)據(jù)我們可以看到，在相同測試時間中本文設(shè)計的控制系統(tǒng)系統(tǒng)高于對照組。水電閘門的控制效率更高。

4 結(jié)語

通過基于Lonworks技術(shù)的水電站閘門智能控制系統(tǒng)研究，能夠取得一定的研究成果，解決傳統(tǒng)水電站閘門智能控制中存在的問題。在后期的發(fā)展中，應(yīng)加大Lonworks技術(shù)在水電站閘門智能控制系統(tǒng)中的應(yīng)用力度。截止目前，國內(nèi)外針對基于Lonworks技術(shù)的水電站閘門智能控制系統(tǒng)研究存在相關(guān)問題，所以今后工作的研究重點工作是加強對水電站閘門智能控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，為提高水電站閘門智能控制系統(tǒng)的綜合性能提供參考。