摘要：針對傳統Web技術路線方案用于構造變電站自動化系統中Web服務器存在的困難，提出應用嵌入式技術開發變電站自動化系統中嵌入式Web服務器的基本思想。本文結合變電站監控系統產品開發實例，介紹了嵌入式Web服務器的功能，給出了系統基于三層B/S結構的瘦Web服務器體系結構，詳細闡述了嵌入式Web服務器實現的一些關鍵技術，包括：采用自定義數據點標記使得網頁設計與服務器程序分離，系統具有靈活性和可擴展性；提出數據點基于“點”和基于“面”的雙重復用技術，滿足嵌入式Web服務器有限資源約束；集成嵌入式JavaApplet和JavaScript實現中間代理機制，解決了變電站自動化系統中大量數據點實時動態刷新的問題；采用PPP鏈路提供遠程訪問接入服務和發送電子郵件等。變電站自動化系統這種基于嵌入式Web服務器的遠程監控維護方式將有效降低系統監控運行維護成本、提高監控運行維護效率，因而具有很大的應用前景和推廣價值。 關鍵詞：嵌入式Web服務器；變電站自動化系統；自定義標記；數據點復用；嵌入式Java；PPP 中圖分類號：TM77；TP393

0 引言

Internet 網絡技術應用于變電站自動化領域將導致該領域傳統運行維護模式的一場變革：將Web服務器“植入”變電站自動化系統后接入Internet，在世界上任何一個地方即可通過網絡瀏覽器從Internet獲取該Web服務器發布的系統實時信息，進而實現遠程實時控制、調節與維護；并且，這種基于HTML標準化的Web用戶界面降低了為不同操作平臺而定制人機界面的開發費用、通信費用、人員培訓費用和系統升級維護費用。顯然，變電站自動化系統這種基于Web的遠程監控維護方式將克服傳統本地監控維護方式[1]存在的低效率、高成本的缺陷。 但是，傳統的Web技術路線方案[2，3]不能直接用于構造變電站自動化系統中的Web服務器。傳統Web服務器以具有高運算處理能力和海量存儲容量的工作站或PC 機為硬件工作平臺，以非實時操作系統為軟件工作平臺，其上運行的是大型復雜的服務器程序，典型的如基于Windows NT的IIS（Internet Information Server）、基于Unix 的Apache Web Server 等，服務器的這種高檔配置方案對于大量使用8位、16位或32位單片機的變電站自動化系統而言是不現實的要求。 基于嵌入式技術[4，5]的嵌入式Web服務器的出現為解決以上問題開辟了一條嶄新途徑。嵌入式Web服務器以8位、16位或32位單片機為硬件工作平臺，以嵌入式實時多任務操作系統（RTOS）為軟件工作平臺，其上運行小型精簡的服務器程序。已有嵌入式Web服務器的成功開發案例主要集中于通信領域中的路由器、交換機、網絡視頻監控等產品，這類產品的共同特征是監控數據點較少，而變電站自動化領域中的嵌入式Web服務器需要處理的是大批量的采集監控點，目前這方面的研究報導甚為少見。 本文以開發煙臺東方電子高壓變電站綜合自動化監控系統DF3600中嵌入式Web服務器的項目實踐為例，闡述應用嵌入式技術開發變電站自動化系統中嵌入式Web服務器的一般性設計方法和一些關鍵實現技術。

1 系統功能需求分析

主要包括以下七個方面。 1.1 實時數據與歷史數據動態發布功能 實時數據包括遙測、遙信、電度、時鐘信息等，歷史數據包括事項信息、保護動作信息等。嵌入式Web服務器將實時數據和歷史數據以網頁形式發布到Internet網上，且動態實時刷新，遠方客戶通過接入Internet瀏覽該服務器發布的高壓監控系統實時信息。 1.2 參數設置功能 參數包括運行參數和設備狀態參數，如遙測、遙信、電度的初始值、整定系數、滿度值等。Web服務器接收到遠方客戶提交的參數設置請求后執行參數寫入操作。 1.3 遠程實時控制功能 控制功能包括遙控、遙調、同期操作和定值切換。Web服務器接收到遠方客戶提交的控制操作請求后，下發控制命令驅動監控系統中相應的執行機構。 1.4 文件下載與上傳功能 下載和上傳的文件是指系統、模塊和端口的配置信息參數文件。下載功能是將參數文件從Web服務器方下載到客戶方，上傳功能是將參數文件從客戶方上傳至Web服務器方。 1.5 電子郵件告警（SMTP）功能 電子郵件告警功能用于當變電站設備運行出現異常時，Web服務器通過Internet自動發送電子郵件，及時通知管理人員進行設備維護。此外，在系統正常運行期間，還可以根據用戶設置，定期向指定的E-mail信箱發送變電站自動化系統運行日志。 1.6 訪問級別設置與權限認證功能 訪問級別設置不僅提供傳統的“基于頁面”方式，而且提供靈活的“基于對象”方式，單個設備、數據采集點均可成為“對象”，這樣同一頁面不同重要等級的數據點可被設置為不同的訪問級別，只有權限不低于設備要求訪問級別的客戶經Web服務器認證后方可進行其權限范圍內的監控操作。 1.7 PPP撥號上網功能 Web服務器通過PPP（Point to Point Protocol）撥號方式接入Internet 提供遠程訪問服務。

2 系統設計

2.1 系統體系結構

3 系統實現關鍵技術

3.1 自定義數據點標記 網頁只提供文件鏈接功能，欲在網頁中顯示變電站自動化系統中大量的實時數據，常規方法是將HTML代碼直接集成到程序代碼中，如，或者反之將C程序代碼集成到HTML標記語言中，這兩種方法均要求開發人員對HTML標記語言的語法細節非常熟悉，且網頁界面或程序結構的單方面調整都將導致整個系統全盤修改，系統不具靈活性與可擴展性。 網頁描述語言HTML的精髓在于該語言的“標記”性，各種不同的標記如的具體含義是由Web服務器和Web瀏覽器進行解析，因此，當現有即定標記不能滿足新的應用需求時，不妨自行定義新的標記，只需自己的Web服務器將自定義標記解析為標準標記，然后傳送給標準Web瀏覽器解析成的Web頁面即可。 基于以上思想，本系統中定義數據點標記用于在網頁中嵌入動態實時數據，再定義如圖4所示的數據字典。運行時當客戶端發出查看實時數據“GET Method”請求后，嵌入式Web服務器將相應HTML文件從電子盤加載到內存進行逐項解析，辯識出標記后，從數據字典中查找該標記對應的Get_Handler指針，用Get_Handler返回的該標記對應的數據點當前值置換

4 結語

本文重點探討了變電站自動化系統中嵌入式Web服務器的設計方法與實現中的一些關鍵問題，嵌入式Web服務器的其它一些功能（包括文件上傳與下載、權限登陸與注銷等）的實現類同傳統Web服務器，限于篇幅，本文不再贅述。 目前DF3600系統已順利通過北京電科院質檢中心的入網測試，表明利用嵌入式技術在嵌入式系統中開發變電站自動化系統中的嵌入式Web服務器是切實可行的。變電站自動化系統基于嵌入式Web服務器的遠程監控維護方式將有效降低監控運行維護成本、提高監控運行維護效率，因而具有很大的應用前景和推廣價值。