這里所說的狀態(tài)監(jiān)測實際上是對水輪機組眾多參數進行的實時在線監(jiān)測。水輪機組的參數較多，為了分析方便，對部分參數還需要進行高速采樣。這樣，一個監(jiān)測系統(tǒng)通常要由分布在不同現場位置的多個采集節(jié)點組成。各節(jié)點將大量的采集數據傳送到上位機，由上位機從多角度評估機組的運行狀態(tài)。采用全數字化通信的現場總線整合整個監(jiān)測系統(tǒng)可以實現徹底的分散控制，抵抗各種干擾因素，簡化系統(tǒng)的結構，提高數據傳輸效率。于是，本文設計實現了一種基于LONWORKS現場總線的水輪機組狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。

1 LONWORKS現場總線的技術特點

LONWORKS總線是美國Echelon公司推出的一種現場總線技術。具有開放性、高速性和互操作性；采用面向對象的設計方法，使網絡通信的設計簡化為參數設置，降低了開發(fā)難度；支持多種傳輸介質，網絡容量可達32000個節(jié)點，網絡通信速率可達1.25Mbps/130m，直接通信距離可達2700m/78kbps；其網絡采取了配置1500V直流隔離變壓器進行隔離等適合于工業(yè)現場環(huán)境的措施，具有很強的抗干擾、抗振動能力，適合于水電廠等較惡劣的工業(yè)環(huán)境。

在水輪機組狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)中，有幾十個現場數據采集節(jié)點，它們通過現場總線將采樣結果傳送到距離較遠的上位機，并且數據通信頻繁。考慮到LONWORKS總線技術具有強大的強信能力，以LON總線來組成系統(tǒng)的實時數據通信網絡，極大地簡化了系統(tǒng)的通信軟、硬件設計，使數據的傳輸與通訊變得十分便捷。

2 系統(tǒng)構成

基于LONWORKS現場總線的水輪機組狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)由上位監(jiān)控機和多個現場監(jiān)測單元組成，其系統(tǒng)結構如圖1所示。

每個現場監(jiān)測單元監(jiān)測三個現場數據采集節(jié)點，現場數據采集節(jié)點的現場監(jiān)測單元主要負責對現場數據進行采集、存儲和傳送。現場監(jiān)測包括壓力監(jiān)測；溫度監(jiān)測；水位及油位等液位監(jiān)測；水流量監(jiān)測；機組振動擺度監(jiān)測、機組電氣監(jiān)測、機組轉速及導葉開度監(jiān)測、效率監(jiān)測；水淪機氣蝕監(jiān)測；發(fā)電機氣隙監(jiān)測；發(fā)電機絕緣監(jiān)測；尾水管真空監(jiān)測等。

各個現場采集節(jié)點通過LONWORKS總線組成一個現場監(jiān)測網絡。用開發(fā)的LONWORKS-ETHERNET互連適配器把LON總線上采集節(jié)點發(fā)送的數據轉換為UDP格式，利用速度較高的工業(yè)以太網將其發(fā)送到上位同，再把上位下達的命令轉換為LonTalk協議的形式發(fā)給各個現場節(jié)點，從而實現上位機和底層各個現場節(jié)點之間的通信。與以短訓班采用昂貴的LON總線適配器的方法相比，這種方法既提高了數據的傳輸速度又節(jié)省了方法費用。上位機將現場節(jié)點傳送上來的各種監(jiān)測數據存進MS-SQLSERVER2000數據庫，提供人機交互的界面，并完成實時數據的圖形化、格式化顯示，同時用傅立葉變、換（FT）和小波變換（WT）對數據進行分析。