武漢蓋迪電氣自動化有限公司
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在我國,水電的開發利用還處于起步階段,但發展潛力巨大。
水電開發建設需要巨大的資金投入,因此,加強我國水利基礎設施建設對加快社會經濟發展具有重要意義。
在水利水電領域,國產計算機監控系統的研制已成為提高水力資源利用效率和安全保障能力的重要措施之一。
目前國外的計算機監控系統普遍采用基于嵌入式 CPU處理器和工控機技術實現的監控系統。
然而,隨著計算機技術、網絡與通信技術以及人工智能等新興技術的發展,我國對自主可控計算機監控系統研究提出了新要求。
當前國內自主可控水電站計算機監控系統研究面臨著新問題、新挑戰:
1、自主可控計算機的硬件和軟件基礎研究需要進一步加強;
自主可控計算機監控系統的核心是嵌入式 CPU,而國外廠商所提供的 CPU大多是基于 ARM架構,這與我國的實際情況存在一定差距。
另外,當前主流的嵌入式計算機 CPU都是英特爾公司生產的X86系列。而我國在該領域也存在著差距,因此在進行自主可控計算機研究時需要加強相關軟硬件研發工作;
此外,國產處理器具有可移植性好、可擴展性強等優點,而國外主流處理器具有高集成、高性能、低功耗等特點,這也使得國產嵌入式微處理器須加強基礎研究工作。
針對上述問題和挑戰,本文提出了基于微體系結構和微內核技術平臺研制自主可控計算機監控系統的解決方案;通過采用基于微體系結構和微內核技術平臺實現自主可控計算核心及監控系統平臺的整體設計與集成;在此基礎上通過嵌入式 CPU處理器實現自主可控系統。
本文中對基于 ARM架構下微處理器架構、嵌入式 CPU和工控機軟件基礎結構進行了分析研究,并通過相關實驗對基于 ARM核的嵌入式 CPU芯片在控制、通訊和處理等方面的性能進行驗證;提出了一種國產自主可控計算機監控系統設計方案。
2、計算機的安全性、可靠性以及可維護性亟需提高;
從當前國內外的發展情況來看,國產工控機主要采用基于嵌入式 CPU處理器,或采用 CPU+工控機的模式。
(1)嵌入式處理器:隨著微控制器(MCU)和 DSP芯片的快速發展,嵌入式處理器在控制領域的應用得到了很大的拓展。
3、對國產工控機性能要求更高,如何實現與國產芯片等的集成成為關鍵;
2、與國產工控機性能要求更高、成本較高的矛盾:工控機需要滿足各種應用需求和性能要求,同時國產工控機需要具有更好性價比。
對于上述兩個問題,采用工業級嵌入式實時操作系統 TwinOS和嵌入式系統開發平臺(Embedded)以及具有圖形界面的嵌入式實時操作系統 CentOS實現。
通過以上問題分析和解決,目前國內自主可控水電站計算機監控系統的研究和開發取得了較大進展。
4、人工智能技術在計算機領域的應用,需要對其進行深入研究。
(2)在監控系統中,由于各種軟硬件設備的使用,可能會出現一些無法預見的故障和風險,需要進行故障診斷與預測的研究。
、而隨著計算機技術、網絡與通信技術和人工智能等新興技術的發展,我國在自主可控水力資源計算機監控系統研制方面已經取得了長足進步:實現國產計算機硬件、軟件以及智能控制算法的開發和應用,在國產工業用計算機監控系統研制領域也形成了一定優勢。
、目前我國自主可控水電站計算機監控系統研究工作已經取得了較大成績:主要表現在:一是國內自主可控水電計算機監管系統設計水平顯著提高;二是多項關鍵技術取得突破,并已在實際工程中得到應用;三是相關科研成果已獲得國家和省部級科技進步獎。
、國內自主可控水電站計算機監控系統的研制工作已取得長足進步:自主可控水利水電信息安全保障體系建設正在展開;基于國產軟硬件平臺實現的多源信息融合系統建設已經初步完成;自主可控水電站信息安全保障體系與管理體制研究取得階段性成果。