保护系统设计（精选十篇）
保护系统设计 篇1
当前, 大多数网站使用动态网页技术来显示内容, 实现功能。因此, 这些网站的动态网页程序的安全性就成为重要问题。通常攻击者可以使用更改过的动态网页程序来替换网站服务器上原有的程序, 来达到攻击的目的。互联网占统治地位的Web服务器, 如Apache, II等, 对用户请求的页面缺乏完整性保护机制, 无法有效防止页面被篡改。
日益增长的动态网页应用迫使我们需要研究出一种可以应用于动态网页应用程序的篡改检测和文件恢复的信息摘要技术。利用同样的理论经过适当的修改, 即可应用在日常保护动态网页中。
1 系统概述
1.1 系统模型
网页防篡改系统通过网络扫描网站的网页, 实时监控Web站点, 监测Web站点网页是否被修改, 当发现Web站点上的文件被破坏或非法修改后, 系统能够自动报警, 并迅速恢复被破坏的文件, 有效地保证Web数据的完整性和真实性。主要功能有实时监测Web站点, 网页恢复, 网站页面下载备份, 实时报警, 监测Web站点的动态管理, 日志管理等功能。从功能上将系统分为3个部分:备份端、监控端、控制端。
1.2 监控技术
早期对网页的监控一般通过文件属性 (长度、修改时间等) 的比较, 来判断网页是否发生了变化。但这种比较不够安全, 如果入侵者仅将文件的一部分内容更换成长度相同的其他内容, 就不能发现网页被篡改。现代的网页防篡改系统的基本理论基础就是密码学中的数字摘要技术, 将单向散列函数作用于网页、图片文件, 得到一个固定的散列码。这个散列码就像指纹一样, 只要文件发生任何一丝变化, 再次通过散列函数计算出的散列码肯定不同。依此作为网页防篡的依据。
散列函数H是一个公开的函数, 它将任意长度的报文M变换成固定长度的散列码h, 散列函数表示为h=H (M) , 2-, 它生成的报文所独有的“指纹”。
散列函数是一种算法, 算法的输出内容称为散列码或报文摘要, 报文摘要要唯一地对应原始报文, 如果原始报文改变并且再次通过散列函数, 它将生成不同的报文摘要。因此散列函数可以用来监测报文的完整性。密码学中常见的散列函数有MD5、SHA-1等。
1.3 网页恢复
只要检测到网页被篡改, 那么恢复就简单了, 检测篡改日志利用超级管理员的或者高级别的用户将正确的网页copy过来覆盖就可以了。
2 系统实现
网页防篡改系统的关键是对网页文件进行校验。在对网页进行完整性校验前, 首先对需要保护的网页文件列表进行散列函数处理, 提取信息, 生成用于比较的文件报文摘要校验数据, 然后再定期将这些文件的报文摘要与原始文件的报文摘要进行比较。具体实现如下:
2.1 创建基于MD5生成函数
MD5散列码的应用已经很广, 其算法非常的成熟, 参照网络一些代码和算法, 做了基于Vb5的MD5加密函数, 供扫描时生成MD5码之用和网页自检时调用。下面是部分的代码:
2.2 增加每个动态网页的页首自检和比较代码
为了实现网页的自我检测, 需要在每个网页的页首包含一段自检的代码, 实现给自己生成MD5码并且去比较是否和记录中的值相同。下面是网页中的一点代码:
MD5.asp代码中存放着生成MD5码的函数, 在页面加载的时候自动启动这段代码实现自检和比较的判断, 如果不符则停止响应, 同时调用恢复函数恢复被篡改文件。部分代码如下:
2.3 生成的每个MD5码到数据记录文件
利用VB的递归函数递归扫描所有扩展名是ASP的文件, 给每个文件的头部增加一行, 同时将MD5.asp拷贝到根目录的security localhost子目录下。在修改文件之后直接将文件读取成一字符串, 计算其MD5码, 将它写入和MD5.asp相同的目录下, 名字改为MD5.asp。
3 结语
随着黑客对网站的攻击手段的不断变化, 针对网站服务器自身操作系统和服务器的加固、配置防火墙等被动的防御技术已不能完全保障网站的绝对安全。利用事后保护的网页防篡改系统可对网站页面进行实时监控, 及时恢复被篡改网页。
参考文献
[1]康金辉.基于数字校园网的客户端软件分发方法[J].陕西理工学院学报 (自然科学版) , 2008.04:45—46.
[2]高延玲, 张玉清.网页保护系统综述[J].计算机工程, 2004.30 (10) :113—115.
[3]康金辉, 殷永红.基于B/S模式的电力安规考试系统的设计[J].陕西理工学院学报 (自然科学版) , 2008, 24 (1) :29—32.
[4]陈绘绚.浅析数据备份技术的实现方法[J].中国科技信息, 2005, (18) :80—81.
[5]陈宁江, 杜凡远.网页防篡改应用技术分析[J].现代机械, 2009.03:61—62.
浅析环境保护监测系统设计论文 篇2
环境保护监测工作是一项具有针对性、长期性和时效性的工作，由于受到社会和环境因素的影响，使其出现了诸多问题，难以准确的监测环境问题。随着计算机相关技术的进步与发展，针对环境保护监测工作的实际情况，设计出适应于环保监测工作的管理系统，实现监测数据的查询、分析、存储以及统计功能，大大降低了数据监测管理的工作量，提高了监测数据传输过程中的安全性、及时性和完整性，确保监测数据处理工作朝着规划化、自动化方向发展，最大程度提高环境监测工作的效率与质量，推动环保事业健康发展。
引言
近年来，我国经济飞速发展的同时，出现了诸多的环境污染恶化问题，给人民的工作和生活造成了极大的困难，甚至危害到了人民的身心健康，抑制了我国经济建设的脚步。在这样的背景下，社会大众对环保的重视程度越来越高，环保信息化成为了全社会共同关注的课题。随着计算机相关技术的进步与发展，我国在环保信息化工作上取得了较大成效，但是与国际先进水平仍然存在较大的差距，需要进一步提高环境信息化保护工作的效率。
一、环保监测系统功能模块设计
1.1 系统管理子模块
系统管理员是环保监测系统唯一超级用户，拥有最高的系统管理和操作权限。在对本系统进行设计时，应该将用户新建、管理、删除以及初始化管理的权利划分为管理员的权限，同时也可以登录系统并进行必要的维护和设置，如数据输入和输出、备份、删除、恢复等。普通用户的.权限包括监测数据的录入、查询、修改、浏览、生成和打印各种报表等内容。为提高监测数据的安全性和完整性，普通监测人员对系统的使用权限应该受到时间的限制。
1.2 数据管理子模块
该模块主要包括设置监测点、浏览、录入和修改监测数据、生成日报等。除了设置监测点是超级管理员的权限外，其他子模块使用对象主要针对的是普通监测人员。由于社会某些因素的增加，环境保护监测点也会增加，需要专门设计监测点设置功能，由系统超级管理员完成相应设置。在实际监测工作中增加了新的监测点，系统管理员首先得到子模块下的功能中加入新监测点的名称，再进行功能的设置。功能设置完成后，数据浏览、录入和修改等功能界面中会自动加入新的监测点数据录入项。浏览的监测数据通常由自动统计后结果和监测数据两部分组成。生成日报实质就是完成日报模拟显示和打印。
1.3 查询统计子模块
查询统计子模块由月末、年报统计、数据查询以及监测通报等功能组成，该模块面向系统中所有的用户。不管是系统管理员还是普通监测人员都可以通过月末和年报统计功能生成月报表和年报表，并将其进行模拟显示和打印。数据查询功能主要设计了条件查询和时间查询，用户可以通过输入一段时间或者某个时间点进行监测数据的查询，也可以根据系统中所设计的条件选择进行数据的帅选。监测通报功能设计的主要目的是针对局部污染事故的应急处理。
1.4 数据打印子模块
数据打印子模块设计的目的是为用户提供专项报表的页面设置、模块显示和打印功能，该模块中所有功能是面向系统中全部用户的。
1.5 系统帮助子模块
系统帮助子模块是为用户提供指导性的帮助，如文档阅读可以帮助用户准确、快捷的对系统进行正确操作，该模块功能也是面向系统中所有用户。
二、试析环保监测系统实现自动统计方法
自动统计作为环保监测系统全自动化和半自动化操作的实现手段，对提高环境监测工作的效率具有十分重要的意义。环境保护监测系统自动统计功能主要由日统计、月统计以及年统计三部分内容组成，为实现该系统自动统计功能，降低监测人员工作强度，提高监测数据的安全性和完整性，可以结合以下两种方法进行分析：
2.1 全自动统计方法
对监测数据每日统计主要采用的是全自动统计方法，监测人员将数据录入保存后，系统会按照监测项目代码的顺序，自动进行统计汇总。对不同检测时间的数据而言，应对数据中的最大值、最小值、平均值以及超标值进行统计，并将统计结果自动存储在监测项目的数据库中。
2.2 半自动统计方法
半自动统计方法是针对月统计和年统计工作，监测人员进入月、年统计功能界面，输入统计时间段，选择想要统计的监测项目名称，系统可以根据用户设置的条件，对监测项目进行统计，并将统计结果在界面上显示出来。
三、概述环保监测系统设计原则
环保监测系统在设计过程中，需要从系统实现的功能以及后期使用性能进行考虑，提高系统的各项性能。
3.1先进性。环保监测系统主要有良好的人机交互界面，采用先进、成熟的硬件和软件进行平台的搭建，以确保操作流程的方便性。
3.2安全性。环保结构体系具有一定的分散性，各个现场端和不同级别的环保局分布较为广阔，整个系统需要通过互联网进行数据交互。因此就必须确保数据在互联网中通信的安全性，需要建立专用的数据通道，提高数据传输的及时性、安全性和完整性。对于保密性较强的环保监测数据，监测系统应该提供删除、恢复以及备份等功能，确保任何情况下数据的安全。
3.3易扩展性。扩展性主要体现在系统结构的扩展，数据处理能力的提高，应用管理软件功能的完善，扩展性往往具有一定的经济性和方便性，能有效的避免重复投资等问题。由于环境保护监测点较多，且分布较广阔，对系统数据处理能力的要求也越来越高。采用构件化平台能满足大型信息系统构架要求，因其具有高稳定性、可伸缩性、易扩展性等，能更好的适应于环保体系业务的扩展，同时可以根据环保监测需求配置功能模块，提高系统的扩展性和灵活性。
3.4容错、冗余设计体系。在环保监测系统运行过程中，可能会因为一些因素的影响，出现断电断网、数据中断等故障，无法确保信息数据传递的及时性和准确性。因此可以在监测现场加装UPS和自动判断数据上传体系，以确保断电后监测点能继续工作，无法及时上传的数据可以进行保存，故障解决后可将保存的数据自动补传到数据服务器，确保数据的完整性。
结语
地铁供电系统继电保护方案设计 篇3
关键词：地铁；继电保护；电流增量
现在城市人口数量增长迅速，尤其是一些大城市，为了减轻城市的交通负担，引进了地铁、轻轨等设施。地铁的运行，往往肩负着城市的主要运载任务，因此，对地铁运载能力的需求也是越来越高，地铁采用了缩小车间隔的方式来提升自身的运载能力。通过分析的方式对地铁系统现存的一些缺陷进行了完善，加强了运行部门各专业之间的有效配合、协调，做到了相互之间的密切衔接，减少了各部门之间会出现的管理和技术上的不足。通过分析和研究，明确了供电系统继电保护的安全性能和稳定性，对实现地铁安全运行，具有十分重要的意义。
1.地铁继电保护系统的特点
地铁供电系统各个变电站之间的距离都很短，每段供电线路不会超过 3 公里，所以一般供电线路的继电器保护装置的保护作用会对地铁供电线路失去作用。主变压器容量既要满足高峰时期的符合要求，同时也要满足当一个主变电站发生故障（例如最简单的电路故障）时，另外一个主变电站也能够支撑全线的工作。地铁采用的主变压器一般为星形/三角形接法，因此当地铁供电系统发生两相电路短路或者单相短路接地故障的时候，就会引起供电系统的不平衡，此时供电系统就无法正常工作，所以当供电系统遇到接地故障时，必须采用保护装置加以保护。继电保护设备从结构功能上划分为三个单元，数据测量单元、逻辑判断单元和执行单元。通过这三个单元的相互配合实现了对电气系统的保护。
2.主变压器的常见保护
城市轨道交通的主变压器基本上都是双绕组变压器，本文以地铁普遍使用的是 YNd11主变压器为例进行研究，以便达到更好的解决方案。变压器常见的内部短路故障包括相与相绕组之间的短路，单相绕组短路和匝间短路外部变压器故障包括变压器各相引出线之间的相间的短路和单相引出线经过外壳之间的短路。变压器常见的非电量主保护中是用瓦斯保护并辅以油温、油位等保护。目前地铁主变压器继电保护配置的是电流速断、过负荷信号和过电流保护。电流保护有很多优点，其中最大的优点就是反应迅速能够快速的对系统和本身的故障做出反应，以便及时的得到故障信息，但是也有缺点那就是信号识别能力比较差，一般无法识别大容量变压器产生的暂时状态下的励磁涌流信号而造成误动。纵联差动保护具有很高的灵敏度，故对变压器的主保护可以采用纵联差动保护，采用过电流保护，零序过电流保护、和反时限过电流保护作为后备保护可以更好地使供电系统稳定运行。对于相间短路可以采用纵联差动保护作为主保护，因为它具有较高的灵敏度、快速性以及选择性，过电流保护在正常运行方式下的时限配合和灵敏度基本都可以满足系统的需求，因此可以考虑作为后备保护。对于接地保护可以采用分相电流差动保护作为系统的主保护，为了满足变压器对系统的速动性，选择性，灵敏性和可靠性等方面的要求，可以选择零序过电流保护作为系统的后备保护。
3.地铁供电系统保护的分析
3.1 供电系统线路保护
对于相间短路可以使用电流速断保护和过电流保护。当不允许带时限切除短路故障时，应设置无时限速断保护。当无时限速断保护不能满足选择性动作时，应设置带时限速断保护，当速断保护及过流保护不能满足继电保护的要求时，应使用线路纵联保护作为主保护，过流保护作为后备保护。对于接地短路可以使用零序电流保护，零序电流保护是利用接地时所产生的零序过电流使保护动作。零序电流保护一般作为后备的电流保护使用。在用星形/三角形接法中的地铁供电系统中将不接地的系统制造一个人为的中性点，同时通过一定的方式进行接地处理，目的是当供电系统单相或者两相接地短路时，保护可以动作。
3.2 牵引供电系统保护
可以分为两个部分，牵引整流机组保护和直流牵引保护。牵引整流机组主要设置速断保护用于保护牵引变压器一次侧短路，设置过流保护用于保护牵引变压器的二次侧短路和直流母线短路，牵引变压器、整流器还应设置本体的超温保护，整流器硅元件保护的设置结合整流器的形式而定。当直流设备框架保护启动后，联跳牵引整流机组开关以及站内所有直流开关及相邻变电站直流馈线开关，将本站直流牵引供电系统完全隔离。直流牵引保护分为直流进线保护和直流馈线保护，直流进线保护主要设置开关本身自带的大电流脱扣保护、逆流保护以及被其他保护联跳。直流馈线保护主要设置大电流脱扣保护、电流变化率及增量保护、线路故障测试及自动重合闸、热过负荷保护、联跳保护等。
3.3特征量的选取
继电保护系统必须以稳定运行为基础，为了准确识别出供电系统的运行状态，在继电保护系统中，只需要对采集到的反馈线电流信号进行识别和分类，并对传输的电信信号的特增量进行提取。通过提取远程探头或者终端的电信号来提取相关的信息，以实现更好的管理。地铁车辆起动时的电流使对牵引供电系统直流侧正常运行最大的电流，各个保护整定值得设定以车辆的启动电流为参考值，所以准确的计算出车辆起动时的最大电流以及电流上升率对继电保护配合设计是十分重要的。现在的地铁车辆电力传动方式是交流传动，交流传动系统中又包括了牵引电机，逆变器和辅助电器。
4.结束语
通过对现有地铁供电系统继电保护方案的研究，其相间电流保护、零序电流保护等都有其不符合地铁供电系统的要求而需要改进的地方。而纵联差动保护以其优越的特性，可被用于地铁供电系统的主保护。提出的适用于地铁供电系统的保护配置方案，在实际工程运行也验证了这些方案的可行性和可靠性。
参考文献：
[1]丁丽娜.地铁直流牵引供电系统馈线的保护方法[J].供用电.2014
电力系统保护协调设计研究 篇4
关键词：电力系统,保护,协调,设计
1 引言
电力系统保护协调的目的乃在于当设备故障、人为操作错误或其他外力因素 (如地震、风灾、雪灾或火灾) 造成无预期跳电事件时, 所采取必要的自动控制程序, 借以减少设备损坏, 防止人员受到伤害, 并将该断电的范围及期间作一限制。虽然在设计或预防性维修保养的规划上可降低上述的情况发生, 但通常都是在无预警情况下产生, 因此必要的自动操作程序是要考量的。而目前高低压设备的保护电机大部分均以微处理化操作, 其跳脱时间精准度的控制更为重要, 因此在设计规划阶段的时间设定, 有赖于精确的故障电流计算及分析, 以获得更可靠的电力系统协调保护。
2 基本资料需求
2.1 电源端的短路容量
一般高压系统电力部门公司是不会个别提供其变电所馈线出口的短路容量, 为简化设计, 11.4k V系统为250MVA, 22.8k V系统为500MVA, 69k V以上的特高压系统则需正式发文要求电力公司提供, 但要注意其所提供的短路容量信息通常为一年有效期。
2.2 负载端提供的短路容量
一般是以50马力以上马达负载才考量其对短路电流的提供, 而大部分的情况的次暂态阻抗“Xd”是以20%计算, 即其提供的短路电流为5倍的马达额定电流。
2.3 断路器额定
断路器额定除了需知道其启断容量外, 也需知道其投入容量, 这与短路容量的X/R比有关, X/R越大表示衰减越快。但一般若断路器所要启断的短路电流小于其额定80%时, 则不用理会X/R值。若无法满足上述要求时, 则当X/R为10~15时, 以100%的额定为其启断容量, 其启断时间至少要持续3~5周期, X/R若小于10, 则更需持续到8周期的时间。另投入容量必须符合第一周期的短路电流对称rms值, 再乘以1.6倍得到非对称短路电流rms值。
2.4 简单的短路电流的计算
短路电流的计算一般我们可通过电力系统分析软件, 如ETAP或REDA等软件, 通常需要有复杂的电气资料 (如电缆、汇流排、断路器、变压器等) 才能据以计算, 但在设计的初, 根本无法提供足够的信息作进一步的短路电流计算。因此提供一快速短路电流的参考计算方法, 使得在设计的初都能获得90%以上的正确性短路电流计算。我们可先从电源端的短路容量及变压器的基本资料, 即可获得变压器二次侧的短路电流。
3 保护协调曲线的绘制
电力系统的保护协调是从最上游侧的高压一直串接下来至下游侧保护设备, 一般会经过不同等级的电压, 但为了方便观察各保护设备是否协调, 一定得将其置于同一电压基准上, 方可得到一致的协调图。161k V、22.8k V及480V或208V, 绘制保护协调曲线图时, 原则上以161k V电压为基准, 绘制CB1及CB2的保护协调, 另以22.8k V电压为基准, 再另绘制CB2-CB3-ACB1及CB2-CB4-ACB2的保护协调图, 这可减少同一张协调曲线图中有太多曲线要表示的不方便。
3.1 特高压断路器
依照电力部门最基本要求, 当两次侧发生三相短路故障时, CB1必须在0.5秒内 (30周期) 清除故障, 但电力部门最宽应可延至65周期 (1.08秒) 。而本分析是以0.6秒作为设计计算如下:22.8k V汇流排的三相短路故障电流为10.2KA, 换算161k V侧为“10.2KA×22.8k V/161k V=1444A161KV”的保护电机的曲线, 若电力部门要求为标准反时性, 可依据IEC60255-3的标准曲线定义公式及各曲线参数。
3.2 主高压断路器
因TR1变压器的二次侧额定电流为, 再乘1.25倍为变压器可超载部分, 则为1582.6A。若I=1582.6/2000=0.79, 取0.8In。所以, I>=0.8×2000=1600A。为保持在TR1主变压器发生三相短路电流时, 与CB1的保护协调至少有0.2~0.25秒的CTI, 以0.25秒计算, 则CB2须在0.59-0.25=0.34秒清除故障。
3.3 低压断路器 (ACB1)
ACB1为3000k VA高压变压器的二次侧保护开关, 该ACB另有提供跳脱元件作为跳脱ACB用, 其设定以不低1.25倍额定电流作为变压器过电流保护, 因此长延时的设定电流为, 长延时设定值, 依厂牌的不同, 有不同的选择设定, 假设仅能选择0.92, 则长延时电流=5000×0.92=4600A。
长延时的时间设定一般有0.5~30秒的时间, 该设定基本上是6倍的上述长延时电流设定值的跳脱时间, 且伴随有另外二点 (如1.5及7.2倍) 的相对应时间, 以供绘制ACB保护协调的长延时曲线 (反时性直线曲线) 。现以M/G的Micrologic 6.0的跳脱元件为参数, 其长延时可供选择。先选择1.0秒作为长延时的时间设定, 待变压器的高压断路器保护曲线决定, 再检验相互间的协调。另再决定瞬时的设定, 由于二次侧480V汇流排的三相短路故障电流经前述计算为46.6KA, 因此瞬时的电流值要小于46.6KA, 即Ii=46600/5000=9.32, 取8倍AT值 (Im) , 换算到高压侧Ii=8×5000×0.48/22.8=842A。另设定短延时为3倍长延时始动设定, 换算至22.8k V侧, 则为290.5A, 短延时的时间设定为0.2秒。
3.4 高压断路器
就断路器CB3及CB4而言, 其所接的高压变压器分别为TR2及TR3, 首先检验断路器CB3, TR2变压器容量为3000k VA, , 再乘以1.5倍作为可超载的部分, 则为114A, 因此CT比可采用200/5, 导线为60mm2的交连PE电缆, 则始动电流I>的设定值为114/200=0.57。另与前述ACB跳脱元件瞬跳值>CTI要大于0.4秒, 即使其跳脱时间至少大于0.6秒。
3.5 电力缆线
断路器CB3至TR2变压器间的60mm 2XLPE缆线做检验, 其耐短路电流曲线比保护的电机曲线要高, 表示在TR2高压侧发生短路故障时 (短路电流为10200A) , 保护的电机曲线的跳脱时间为0.1秒, 比该缆线在此故障电流发生时可耐0.6秒还要短, 即表示此电机对缆线的保护有足够的协调时间。
4 结束语
本文的电力系统保护协调是以过电流保护 (50/51) 做检验, 除了上述章节的基本了解外, 再配合工程师常用的办公室软件, 可很容易将协调曲线图表现出来。因在电子化技术的发展下, 各厂商的电机或跳脱元件均可提供非常准确的跳脱时间公式, 另在绘图软件工具上, MS Excel提供一套非常方便的双对数曲线绘制能力软件, 两者的配合可将各电机及跳脱元件间的协调表现快速地反应出来, 可节省甚多错误尝试的时间, 也可准确地将协调时距计算出来, 以避免人为对对数轴的误读。
参考文献
[1]刘辉, 常胜.厂用电系统测控保智能单元及其与DCS融合模式的探讨[J].继电器, 2001.
保护系统设计 篇5
提要：耕地保护特别是基本农田保护历来是国家的头等大事，目前各地土地利用总体规划编制工作已经基本结束，现进入基本农田划定工作阶段。按照国土资源部要求，基本农田划定工作的一个重要任务就是要建立各级基本农田管理信息系统,通过日常信息监管，实施最严格的耕地保护制度。本文立足于工作实际，在现有软件和硬件的基础上，研究确实可行的管理系统，并结合软件在广西使用的普遍性和广泛性，对县级基本农田保护管理系统提出功能需求以及设计开发思路，以期为各县级系统开发提供指导。
关键词 ：基本农田，信息系统，mapgis
Abstract: the cultivated land protection, especially the protection of basic farmland has always been a national priority, the country at present general land use planning work has been basically end, now into the basic farmland demarcated work stage.According to the requirements of land and resources, the basic farmland demarcated work a important task is to establish the basic farmland management information system at all levels, through the routine information supervision, implement the strictest arable land protection system.This paper based on the actual work, in the existing software and hardware, and on the basis of research really feasible management system, and combined with the use of software in guangxi universality and broad, at the county level of protection of basic farmland management system function demand and put forward the design development train of thought, so as to provide the guidance system development each county.Keywords: basic farmland, information system, mapgis
中图分类号：S27文献标识码：A 文章编号：
基本农田划定是依据土地利用总体规划将基本农田落实到地块，确定基本农田空间位置、数量、质量等级、地类等信息的全过程。将基本农田划定成果包括基本农田保护图件、基本农田责任状、保护标志牌、统计表等图表册全部放入数据库进行统一管理、更新，可以全面掌握基本农田的数量、分布、等级，为基本农田管理提供评价、统计、查询和预测等服务，提高管理者的管理水平和决策效率。
一、基础平台的选择
本次开发地理信息系统主要是基于mapgis为平台，采用.net技术开发，C/S体系结构。
当今计算机技术和信息技术蓬勃发展，形成了诸多关于土地管理方面的软件，基本农田信息是一个相当庞大的数据库，不仅包含基本农田的属性信息，充分借助GIS空间分析与属性查询的交互式操作进行数据变更和统计，是一般软件所不能及的，利用GIS软件管理地理信息数据是未来发展的一大趋势。另一方面，在运行环境上，Internet技术飞速发展，使得基于b/s体系结构的方式取代了c/s体系结构，用于无序下载客户端软件即可浏览并进行基本的GIS操作，提高了系统升级维护的便捷性。
广西开展的第二次土地调查数据库、乡镇级土地利用规划数据库均采用MapGIS软件系统，因此，以此为基础，设计开发基本农田管理系统可以满足基本农田数据库建库需求同时具备广泛试用性。
二、县级基本农田管理系统的需求分析
基本农田管理信息系统的建设要以实现基本农田精细化监管为总体目标，以基本农田“管理信息化”为建设目标，主要实现如下6个方面的主要功能需求。
（一）占用预警
实现图形与属性数据的互动。通过导入新增建设用地项目范围线，分析项目范围内占用基本农田和土地利用现状地块情况，统计占用的基本农田总面积及各地类面积的细化情况，在地图上标出预警区域，建立预警档案，为新增建设用地项目报批提供参考依据。
（二）基本农田动态监测
一是实现图形与属性数据的互动。采用卫星或航拍影像数据监测基本农田变化。根据影像特征，对比基本农田保护区范围内各地类的变化情况。二是及时分析。巡查人员在巡查项目过程中如果发现了基本农田占用情况，通过拍照片、用GPS采集坐标信息，上传到土地部门。数据库管理员把巡查员传回的坐标数据导到基本农田数据库，利用占用预警分析功能，分析出该项目占用基本农田情况是否合法，如占用合法，则进行基本农田补划；如占用非法，则移交执法部门执法
（三）智能补划
在土地利用现状图斑中自动选取不在基本农田保护地块范围内的满足补划条件的耕地地块（或可调整地类地块），显示补划地块信息和位置。在查找结果中，根据实际补划面积，提供最优补划方案，保证基本农田的占补平衡.（四）数据变更管理
通过对基本农田图斑、保护块等的新增、分割、合并等变更操作，根据日常的业务需求，可以实现对基本农田占用补划、灾毁等实时变更。
（五）数据入库检查、综合统计分析与图表输出
数据入库：衔接好土地利用现状数据库、基本农田规划数据库、基本农田划定数据库、基本农田占、补划数据库等的录入。
数据检查：要求系统具有强大的检查功能，对入库的数据建立数据入库核查、检查机制，检测数据的数据结构、数据属性、图形拓扑（包括单个图层内和图层间）、逻辑关系等。对于检查出来的错误可以直接在图上定位，并能形成检查报表。
汇总统计：对基本农田现状面积以及变化，数量、地类、质量等信息进行分类统计、制图、制表。同时要求在指定区域、指定时间点统计分析。
图表输出：输出相关表格图件。土地利用地类面积表、土地利用现状图和基本农田保护图专题图等。
（六）数据共享、安全和维护
数据共享要求：建立健全与各级数据信息管理相一致的基本农田数据标准体系和成果规范体系，要实现耕地保护系统其他相关业务职能部门数据信息的无缝对接，保证各级数据的一致性、格式的通用性。建立数据的多级访问权限机制和数据保密机制，保证数据访问、发布的安全性。
数据维护要求：要求系统接口开放，能根据各类规程及政策文件要求变化，对系统功能和算法进行调整，及时调整维护各数据库数据。
三、系统总体架构
此总体框架由三大体系：安全体系、运行管理体系、保障体系；四个层面：基础层、数据层、支撑层、应用层构成。
基础层是系统的运行保障层，包括网络基础设施和相应的硬件设施。硬件层为系统提供通信、安全等基础设施。
数据层主要是系统的数据支撑层，包括了系统的数据资源及数据资源管理功能。系统的数据包括：基础地理数据、二调基本农田调查数据、土地利用总体规划基本农田数据、土地利用分等定级数据、建设用地审批数据、基本农田数据数据库数据。数据层为系统提供真实的基础数据支持。
支撑层主要是系统业务应用系统的支撑平台，由各种中间件、服务组件和接口组成，主要包括工作流中间件、GIS服务组件、位置服务中间件、消息中间件和安全中间件等组成。
应用层主要是系统的业务应用系统,包括基本农田业务管理、基础数据管理、数据更新、维护管理等。
四、系统功能设计
基本农田信息系统分为建库子系统、成果监管子系统和WEB发布子系统。
建库子系统：提供了建库工具和数据检查功能，辅助用户快速建立信息齐全、图属无误的基本农田划定数据库；同时提供初步的统计汇总功能，满足建库单位上报成果进行检核的要求。
监管子系统：结合国土资源管理部门对基本农田划定数据库的日常管理要求，提供了信息查询浏览、建设占用地块范围统计分析、基本农田保护责任书责任卡的输出和管理、以及调整补划等功能，使相关人员能够对数据库进行全局把握并维护现势性，达到长效更新和永久保护的目的。
WEB发布子系统：在同一局域网内，实现基本农田数据库的图属发布和信息的有效共享。由数据库管理员统一维护，针对不同用户设定不同的职能权限，使客户端人员只能在分配的功能范围内调用自己辖区的数据，做到互不侵犯，有效保证数据安全。
五、应用前景
目前以广西第二次土地调查形成的全区土地利用现状图、遥感影像图、农村土地权属和基本农田四个数据信息成果为基础，集成了土地、矿产、海洋等数据库，与电子政务系统紧密结合，完成了“一张图”工程构建，解决了办公信息系统与GIS的无缝连接。因此在广西建设开发基本农田信息管理系统，具备十分优越的基础条件。采用信息系统管理也是今后发展必然趋势，使用该系统可以更好的服务于国土系统，实现基本农田的动态高效管理。本系统设计思路符合实际运用需求，可为各地区基本农田信息系统的构建提供参考依据。
参考文献：
保护系统设计 篇6
关键词： 数字水印；版权保护；版权保护管理系统；主动数据库
中图分类号：TP301文献标识码：A文章编号：1009-3044(2007)12-21621-03
The Design of Copyright Protection and Management System Based on Digital Watermarking Technology
MA Shu-qun,YANG Guang-yu
(Henan Information Engineering School,Zhengzhou 450008,China)
Abstract:With the rapid development of digital signal processing and computer network technology,the traditional multimedia equipment is in the digital era. Digital media can be perfectly transmittedand copied. The traditional password-based multimedia copyright protection technology does not work well now. Digitalwatermarking technology has effectively solved this copyright protection problem . This paper proposed the design of copyright protection and management system based on digital watermarking technology to solvethe problems about multimediacopy-right protection and management, and discribed the system design, model, the structure diagram and the main technical methods .
Key words:digital watermarking;copyright protection;multimedia copyright protection and management System;active database
1 引言
目前，由于用户终端尚不支持DRM（数字版权管理），要利用加密、认证等技术，通过终端的版权处理能力来实现对数字内容版权保护与管理还不可行。但是，为了实现对多媒体版权保护与管理，数字水印技术由于其在版权保护方面的独特能力(数字内容在被嵌入版权水印信息后，不影响正常的使用)，必然是目前的唯一之选。为此，我们提出了基于数字水印技术的多媒体版权保护与管理系统，它是综合数字水印、密码学等的综合解决方案，其核心技术为数字水印技术。通过该系统可以实现对多媒体版权的保护与管理，保持數字内容在网络中下载、转发、上传等过程中的—致性，实现从分离模式向统一模式的转化。
2 建设多媒体版权保护与管理系统的目标
针对多媒体版权保护与管理的实际难题，充分考虑数字作品的特点，依赖法律保障体系，解决多媒体作品在制作、出版、传输、发行、获取、加工、使用等过程的版权保护与管理问题。多媒体版权保护与管理系统将成为一个省级版权行政管理平台，具体实现以下目标：
(1)加强确认版权权利归属的能力，增加打击侵权盗版途径，提高版权管理工作效率，扩大版权贸易交流，充分为著作权人服务，保护作品使用者的合法权益。
(2)提供方便大众作者的数字作品在线登记服务，加强与著作权人的联系，转变政府职能，加强监管，提高社会管理和公共服务水平。
(3)有效地保护网络上传播的数字内容不被非法篡改，对数字版权提供有效的保护，防止非法传播。
(4)提高执法部门在数字作品版权管理和执法方面的能力，有利于打击网络侵权行为，营造良好的法律环境，建立和谐、规范有序的市场环境。
(5)通过有效保护版权所有人的著作权和使用者的合法权利，将极大促进科学文化事业的发展与繁荣，最终使得公众获益和社会进步。
3 基于数字水印技术的多媒体版权保护与管理系统设计
3.1设计方案
为了将数字水印技术应用到多媒体作品的版权保护中，不仅要研究基于文本、图像、音频、视频等数据的有效的水印嵌入以及提取算法，还要结合多媒体的特性，根据现有的应用和可能的应用制定相应的版权保护方案。
数字作品制作阶段：数字作品在制作时就应该加上基于版权的信息。例如书籍在开始创作时就应该加入作者本人的信息。这种信息可以通过嵌入metadata来描述，也可以通过嵌入数字水印信息来描述。原创记录应该以不可见的隐见方式嵌入。
数字作品出版阶段：作为数字作品的出版商，应该有强大的技术手段来保护数字作品的版权信息。数字水印（Digital Watermark）是目前最普遍的数字版权技术。数字水印可以把出版商的相关信息嵌入，当然，必要时采用不可察觉的数字水印。
数字作品的传输阶段：对单向的传输采取加密方式和数字水印方式相结合的方案保护版权，这是面向最终用户的。用户下载后可以进行解密，这时，加密方式已经破解，但数字水印仍然存在。
数字作品发行阶段：以嵌入数字指纹的方式来跟踪和验证发行渠道。通过数字水印的关联性，可以识别商业性的非法拷贝，以及消费者个人的非法复制。
数字作品的使用阶段：用户可以通过各种付费方式浏览数字作品，也可以方便的复制和在权利范围内转借数字作品。这时，数字水印关联性安全机制会自动记录其传播渠道。
3.2系统设计模型
针对多媒体作品在制作、出版、传输、发行、获取、加工、使用等过程的版权保护与管理问题，考虑到创作者、出版商、发行销售商及购买用户之间的权益关系，提出以下基于数字水印的多媒体作品版权保护与管理模型，见图1。
图1中，A为多媒体作品的创作者，WR为版权登记认证服务中心。A创作出作品AW后，向WR进行作品版权登记。WR将为AW生成一个唯一的版权登记号及唯一的版权水印标志PIN1。A利用自己的私钥Key1即可将PIN1嵌入到AW中，生成含有第一个数字水Watermarking1的水印作品AW1，AW1保存到WR的数据库中进行管理。该过程完成了多媒体作品在制作阶段嵌入版权水印的任务，通过版权登记为作品上了一个“法律户口”。
当A决定将其数字作品授权给数字媒体销售商MD，让MD销售其作品的复制品即拷贝时，A需要将MD的标志（如PIN2）结合 私钥key1对数字作品嵌入第二个数字水印Watermarking2，以表示对MD的授权和认可。MD得到加有两个数字水印标志的数字作品，并也可以用A的公钥key2验证A确实在其作品的拷贝中加入了MD的标志，即 Watermarking 2。MD作为A的作品销售商，可以应用检测水印的软件，验证第二个水印的内容和第一个水印的内容，但MD并不感兴趣破坏水印的内容，因为这将破坏他的利益。
图1 基于数字水印的多媒体作品版权保护与管理模型
当A决定将其数字作品授权给数字媒体销售商MD,让MD销售其作品的复制品即拷贝时，A需要将MD的标志（如PIN2）结合 私钥key1对数字作品嵌入第二个数字水印Watermarking2，以表示对MD的授权和认可。MD得到加有两个数字水印标志的数字作品，并也可以用A的公钥key2验证A确实在其作品的拷贝中加入了MD的标志,即 Watermarking 2。MD作为A的作品销售商，可以应用检测水印的软件，验证第二个水印的内容和第一个水印的内容，但MD并不感兴趣破坏水印的内容，因为这将破坏他的利益。
授权的MD将作品售给授权用户AC，为证明AC经过授权，为正版用户，MD用WR的私钥KEY(WR)和AC的标志（PIN3）对作品嵌入第三个水印Watermarking3，并将此信息通知WR，WR发给MD一个证书，给A增加一份收益。在此过程中WR充当认证中心的作用。
授权用户AC也可以通过作品下载界面直接访问WR数据库中的AW1，此时WR将产生一个唯一的用户申请水印标识（数字指纹），该标识由IP地址和访问时间等信息组成，用于跟踪作品。AC访问的的每一个作品AW1都会被嵌入水印标识（数字指纹），借助IP地址就可以大致跟踪多媒体作品。
由此模型可以看出，其中涉及到的水印處理系统有三个，前两个系统为私钥加密，公钥解密，是非对称的水印处理系统。作后一个系统是对称水印处理系统，只有WR才可以验证其内容。
3.3 系统设计结构框图
构建基于数字水印的多媒体版权保护与管理系统，设计结构框图如图2所示。
图2 基于数字水印的多媒体作品版权保护与管理系统的结构框图
4 系统的主要技术方案
4.1 嵌入水印的信息格式
目前的算法都是以伪随机序列作为水印信息，最后只是检测伪随机序列是否存在。这远不能满足网络出版的需求，我们需要水印信息本身携带一定的版权信息。当水印被检测出来时，版权信息也随之被检测出来了。现在有些算法针对于某一种形式的水印做了研究，但是这些算法没有太大的实用性，其弊病是只能处理某种形式的水印，一旦水印形式发生变化，就无能为力了，因而有意义水印有比较强的实用价值和发展前景。
4.2 水印密钥的安全生成算法
该算法的目的是生成水印密钥信封，一个水印密钥信封包含一个加密的随机的水印密钥和一个法律上承认的由使用者的标志信息生成的独一无二的标识。另外，就是提取水印时不泄漏私钥，以防影响到其它用该私钥嵌入水印的作品。
水印密钥信封为秘密的水印密钥和其持有者的相关标志信息提供安全的传输和存储媒体。这就保证了没加密的钥匙不能离开密钥生成模块，如果不使用该模块，即使密钥持有者也不能访问和操纵信封里包含的信息。这就保证了只能执行有效的操作，在目前的签名标准限制下，其中的标识信息在水印验证（提取）过程中能够唯一的确认版权所有者。用秘密的模块钥匙签名信封来保证入侵者不能插入一个预先伪造的水印信封，因为使用者必须认证信封的内容。
本系统采用C2算法来随机生成水印密钥。C2算法的安全性主要在于Feistel网络，它是分组密码设计的重要结构，已被证明是安全的。它将明文分组（64位）分成左半部分和右半部分，各32位长。密钥为56位，密钥作用于明文，然后进行10轮运算。
4.3 水印的监视与跟踪
数字水印本身并不能阻止用户的拷贝行为，用户对于嵌入水印和未含水印的数据，可以进行完全相同的处理，但包含了数字水印的作品，在出现版权纠纷时，可以把水印作为证据，证明作品的版权所有者和盗版者，对盗版行为能起到威慑作用。因此，版权人每隔一定时间就要通过水印监视和水印跟踪代理，来监督网络用户对销售作品的使用情况，监控非法拷贝或者盗版行为。但要从网络中成千万的多媒体信息中有效快速地检测数字水印是数字水印技术的关键，也是系统能否有效的关键所在。
水印监视器在服务器端安装，它通过搜索引擎收集网络中的图像，并建立带索引的图像数据库，可以利用现成的搜索引擎中如yahoo的数据库。因为水印提取需要密钥，每个水印监视器分配一个密钥或一组密钥，用于检测某种特定的水印。若水印监视器用于检测私有水印，它可以产生侵权报告。若用于检测接收者水印时，产生非法复制与发行报告。水印监视器优点是可以独立运行，不需要重新配置服务器或增加服务器插件。缺点是负载过重，因为它需要下载每幅图像，而且所有操作都要在监视器内进行。商家可以定期使用水印监视器检测网络中的图像。
为了解决水印监视器的缺点，可以采用水印跟踪代理。水印跟踪代理通过检测水印和验证用户使用权限来跟踪非法拷贝。水印代理是移动的，可以自主地从一台主机迁移到另一台主机，可以检测每个主机本地储存的图像水印，并把报告结果发送到代理管理中心。代理管理中心负责代理的派遣、报告的收集与汇编以及采取相应的行动。同水印监视器一样，每个代理通常带有版权拥有者一个或多个密钥来检测与版权者相关的水印。
水印监视器和水印跟踪代理两种方法都需要建立一个知识库来引导他们定位和移动。我们可以建立一个增量式的知识库，通过监视和跟踪得到的反馈和分析结果相应地增加行动规则。例如：某个网站一旦被检测到有非法拷贝现象，以后就增加该网站代理的光顾次数。
4.4 数据库系统
本系统可采用主动数据库管理系统来实现在存储多媒体作品的同时为其嵌入灵活而唯一的数字水印信息，让数据库具备主动按照业务规则及算法逻辑管理多媒体数据的功能，具备一定的人工智能。设计一个具有主动性、快速性和智能化的版权管理与保护系统，更充分地保护、跟踪、验证多媒体作品。
主动数据库系统（ADBMS）是指具有各种主动提供服务功能，并且以一种统一的机制实现各种主动服务的数据库系统。主动数据库系统是相对于传统数据库的被动性而言的。传统的数据库系统只能根据用户或应用程序的服务请求对数据库进行存储、检索等操作，而不能根据发生的事件或数据库的状态主动做出反应。
一个主动数据库系统在某一事件发生时，引发数据库管理系统去检测数据库当前状态，若满足指定条件，则触发规定执行的动作，我们称之为ECA规则，即事件－条件－动作。
一个主动数据库系统可表示为： ADBS=DBS + EB + EM
其中DBS代表传统数据库系统，用来存储、操作、维护和管理数据；EB代表ECA规则库，用来存储ECA规则，每条规则指明在何种事件发生时，根据给定条件，应主动执行什么动作；EM代表事件监测器，一旦检测到某事件发生就主动触发系统，按照EB中指定的规则执行相应的动作。
ECA规则的一般形式：
Rule <规则名> [(<参数1>,<参数2>……)]
When<事件表达式>
If <条件1> Then <动作1>
……
If <条件n> Then <动作n>
End Rule
5 系统的实现
基于数字水印的多媒体版权保护与管理系统采用分布式多层体系结构，客户端为浏览器，服务器端依据多层分布式结构搭建，符合J2EE标准。第一层为安全层，包括防火墙和代理服务器，为接入互联网提供保护和访问控制；第二层为Web服务器，支持Internet用户通过Http、FTP、SOCKETS协议对系统进行访问；第三层为Application应用服务器，做为版权保护与管理系统各业务模块的支撑平台和提供用户目录管理；第四层为主动数据库服务器，采用性能优异的Oracle 数据库技术。
6 结束语
数字水印是一门新兴的边缘科学，虽然近几年来数字水印技术取得了巨大的进展，但是到目前为止尚未形成一个完整的理论体系，可以说，数字水印是一个充满活力又亟待开拓的研究领域。以数字水印为基础设计一个网络化的智能多媒体版权保护与管理平台，更能解决多媒体作品全过程的版权保护与管理问题。该系统利用数字水印具有的关联性，不但可以实现证明版权标识的功能、而且可以实现痕迹追踪功能。在实际的应用中，该系统依赖政府的法律保障体系，集多媒体作品版权登记、数字水印证书管理、版权认证查询、版权交易管理、反盗版监控、网上举报以及多媒体作品版权证据保护、执法取证等综合功能为一体，是一个基于数字水印技术的系统化的高效可行的多媒体版权保护与管理系统。
参考文献：
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矿区配电系统继电保护装置设计 篇7
1 继电保护
1.1 定义
继电保护, 一种自动装置, 主要反映电力系统设备故障或不正常运行时使断路器跳闸或发生信号用。
1.2 基本原理及组成
单端测量原理, 由反应系统正常运行与故障时电器设备一端所测基本参数的变化构成。
双端测量原理, 由反应电气设备正常运行时内部故障与外部故障两端所测电流相位和功率方向的差别构成。
2 常见故障分析
生产实际中, 电气设备常遇到的故障及危险主要包括:雷电事故、接地事故、自然因素事故等。其中, 雷电事故主要原因在于:架空线路较长或配电变压器遭雷击。事故则主要包括:避雷器爆裂、绝缘子击穿、断线、爆裂, 配电变压器烧毁等。而针对于接地事故则主要包括污闪故障、铁磁谐振过电压、弧光接地过电压等。自然因素主要是由于风的影响造成。
3 继电保护配置
对于矿区实际的继电保护要求, 提出两方面考虑:一是短路保护采用两相两继电流保护。以1、2段电流速断保护为主, 以3段为辅。二是接地系统中单相接地保护:零序电流保护。
4 电流保护措施
根据矿区实际需要, 采用三段式电流保护, 包括:瞬时电流速断保护 (电流1段) , 限时电流速断保护 (电流2段) , 过电流保护 (电流3段) 。以上都是电流保护措施, 但保护范围不同, 选择原则不同。
4.1 瞬时电流速断保护
主要动作是:随反应电流增大, 瞬时切除故障。
瞬时电流速断保护单相原理接线, 由电流继电器KA、中间继电器KM、信号继电器KS组成。
正常工作时, 流过线路的电流是负荷电流, 其值小于动作电流, 无保护动作。当短路时, 短路电流过大, 电流继电器闭合, 中间继电器、信号继电器依次启动, 并辅助触电, 接入跳闸线圈构成通路, 断路器通过跳闸动作使故障线路切除。
4.2 限时电流速断保护
由于上述保护措施不能保护全线路, 当线路末端短路时, 则须由其他方式来切除。为此, 限时电流速断保护产生。
其工作原理, 如图。其中L1和L2上分别装有电流1段保护, 其动作电流分别为、, 图示及其保护范围。
由上述分析可知, 若要实现限时电路速断保护能够保护全线的功能, 其相邻线路部分也在保护范围内。
其单相原理图。与瞬时电流速断保护相似, 但中间继电器由时间继电器KT代替。当发生短路时, 电流继电器响应后, 经时间继电器延时, 信号继电器启动, 断开断路器。
4.3 过电流保护
过电流保护, 采用躲过最大负荷电流整定的方式并以动作时限保证其选择性。一般情况下, 线路正常时不启动, 线路发生短路时短路电流大于动作电流, 断路器跳闸, 实现过流保护。
5 实际输电线路的设计
根据实际需要, 在此采用线路三段式电流保护, 其原理接线图及展开图[4]如图所示KS1、KA2、KA1构成第1段保护, KT1、KS2、KA4、KA3构成第2段保护措施;而第3段保护由KA5、KA6、KT2、KS3构成。
公共的出口中间继电器, 三段保护均对其起作用, 任何保护动作均会启动中间继电器K, 使断路器跳闸, 实现保护动作。
6 结论
由于实际设计要求, 结合矿区输电线路的一些实际特征, 设计出了一套安全、经济、可靠的继电保护装置。基本满足了线路选择性可靠性性、灵敏性等技术要求, 担任有待改进和完善。
参考文献
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[2]税正申, 施怀谨.电力系统继电保护[M].重庆:重庆大学出版社, 1997 (9) .
[3]马丽英.供用电网络继电保护[M].北京:中国电力出版社, 2004 (9) .
继电保护装置智能测试系统设计 篇8
继电保护系统在保护电力系统安全、稳定运行方面起着至关重要的作用。随着电网的发展和管理要求的提高,实现继电保护运行与管理的信息化、规范化、科学化变得日益迫切。而且大量输变电设备的投入运行,继电保护装置的种类和数量也急剧增加,使得继电保护专业人员的工作量大增,其工作繁重而复杂。近年来,微机型继电保护测试仪虽已得到广泛使用,但在现场实际测试过程中,需要工作人员不断地换接端子,通过人工识别并分析测试数据整理成存档报告,工作效率低,而且存在人工操作失误的隐患。为此,我们研制了这种继电保护装置的现场智能测试系统。
1 系统硬件结构
1.1 总体结构
系统硬件采用PC机+PLC的架构,再加上一台目前广泛使用的微机型继电保护测试仪,就可以提供一个智能接线、智能检测的测试环境,系统硬件结构如图1所示。
PC机选用通用型计算机即可,它是整个控制系统的核心,是上位机。主要利用良好的图形用户界面,一方面接受专业素养较高的技术人员进行测试模板、测试参数、接线方法的设定,另一方面,在测试现场调用已设定好的测试信息,按照设定的测试模板,发送测试命令、测试参数给测试仪,并控制PLC对继电保护装置实现智能接线。测试结束后,接受从测试仪传递的测试结果,并将测试结果保存成一定格式,供智能检测系统生成检验报告。
PLC选用MITSUBISHI的FX2N系列PLC,该型PLC可通过功能扩展板利用RS232C/422//485等通信方式与外部设备进行通信。
测试仪采用江西华东电气有限公司的HD-30E系列微机型继电保护测试仪,由其技术人员进行了针对本系统的测试仪内部相应软件设计。
1.2 系统的自动接线功能
系统的自动接线功能,是在不改变继电保护任务管理模式和继电保护测试人员现场测试习惯的情况下,将以前很多由现场测试人员做的事情,改为由PC机控制PLC去做,对单一保护装置的测试能努力做到“一次接线、一键完成”。
所谓“自动接线”,就是用机器替代人工来接线,当然第一次接线还是需要人工完成,之后在不同项目进行测试而需要翻线时,就不需要人工干预了,PC机可以控制PLC自动翻线。
其过程为:完成第一次接线,包括PLC与测试仪的电流电压及接点线连接;PLC与保护装置进行电流电压及接点线连接;由PLC端口的置位或者复位,控制更换测试项目时的翻线,PLC端口的状态,则由本系统管理软件中所设定的接线模式,由PC机通过串行口控制PLC实现。从而在测试中实现了自动接线功能,极大地避免了人为失误。
整个系统安全可靠,接线全部按照预定设置,避免人为误操作。其中,PC机与测试仪、PC机与PLC均通过串口进行通信。
2 系统的软件设计
整个智能检验系统中,运行于PC机上的软件是系统的核心。
面对继电保护装置的种类和数量的急剧增加,现场检验工作很大程度上离不开有工作经验和素养的人员在现场操作,大大降低了检验效率。为了提高检验效率,降低对现场检验人员的技术要求,本系统的软件设计分为管理软件和测试软件,两个模块均采用应用程序+数据库的结构模式,各自独立运行,但共享数据(如图2所示)。经验丰富的专业技术人员可以在办公室针对不同保护,设置测试模版和测试参数,数据存入数据库;而现场测试人员在现场通过测试软件调用测试模板信息进行测试,测试结果通过测试软件存入数据库。现场测试人员不再需要进行复杂的接线和繁多的参数、模拟量设置,降低了对测试人员的要求,保证了现场检验按照规程进行。
2.1 管理软件设计
本系统的设计目标是全面满足各种类型的继电保护装置的现场测试,因此管理软件必须允许专业技术人员进行各种型号保护的测试模板、测试参数以及接线信息的设置,其设计的主要特点是其通用性。
测试模板与具体的某型号的继电保护装置相对应,一套保护装置的具体测试要求即对应一个测试模板。在设计中,使用Visual Basic中的Tree View控件,该控件的三种层次节点分别对应测试类型、测试元件和测试单元,共同构成一个测试模板,如图3所示,“SEL351”对应测试类型,“电流元件”、“电压元件”对应测试元件,其余对应测试单元。使用时,专业技术人员可以新建一个测试模板;也可以打开某一个已经建立的测试模版进行查看或修改;可以随时增删测试元件、测试单元的个数;也可以随机修改测试类型、测试元件和测试单元的名称,从测试项目方面确保系统的通用性。
在测试模板设计的基础上,进而可以设定整个测试的具体参数信息。选择Tree View控件中不同层次的节点,对应不同层次的参数设置:测试类型对应压板名称设置,测试元件对应整定参数设定,测试单元则对应PLC的具体接线、测试所需模拟量的计算公式、对返回数据进行故障判断的判据公式的设定。在不同层次中,均可以设定一些备注信息为现场测试人员提供说明。需要指出的是,本设计由技术人员进行复杂的接线、繁多的整定参数和模拟量设置,并通过一些说明和备注为现场检验人员提供测试说明和注意事项,大大简化了现场测试人员的工作。
2.2 测试软件设计
测试软件的测试过程涵盖了某一套保护装置测试的全过程,功能包括手动测试、自动测试和整组联动测试,使测试人员方便、快速、正确地得到所需要的保护装置的定值及特性数据。以自动测试为例,测试过程如下:
(1)在测试某一保护类型时,将在管理软件中已做好的该保护类型测试初始模板调用,然后按提示进行自检与接线(包括测试仪的自检与接线的识别等);
(2)测试前进行保护装置常规参数输入及特性检查;
(3)开始自动测试(主要是对保护定值进行校验);
(4)测试结束,检查测试数据,如有问题,可对专项进行测试。检查无误后,将测试数据存入电子报告内。最后,提醒测试人员打印定值报告并与整定书核对。
整个自动测试过程,无需测试人员始终守在现场,只需在测试结束后观察测试结果即可。
在测试软件中,串行通信是设计重点,无论是PC机发送管理软件中设定的整定参数、模拟量给测试仪,还是PC机发送接线信息至PLC,以及在测试结束后,PC机接收测试仪传送的测试结果,都是通过串口通信实现的。本系统利用VB提供的MSCOMM控件实现串口通信。通信过程及协议如下:
(1)测试软件在运行时首先进行通信测试,PC机向测试仪和PLC发送02H+LEN+30H(cmd)+XOR+03H;测试仪和PLC接收到握手通信信号正常返回02H+LEN+70H(cmd)+XOR+03H。其中,此处和以下内容中出现的LEN为cmd+{数据}+XOR总的长度;XOR为LEN、cmd、{数据}的异或值,用于检查传送数据的正确性。在运行中通过定时器,PC机不断向测试仪和PLC发送握手信号,检查串口通信是否正常,同时实时显示通信状态。
(2)当开始测试时,PC机首先发送接线信息至PLC:02H+LEN+80H(cmd)+接线信息+XOR+03H。
(3)机器人接线完毕,开始测试,PC机开始发送测试项编号、整定参数等信息给测试仪:02H+LEN+0x55H(cmd)+测试项编号+整定参数+XOR+03H;测试仪器接收到后返回02H+LEN+0x50H(cmd)+XOR+03H。
(4)当结束测试,测试仪向PC机传送返回数据,发送:02H+LEN+0x0AAH(cmd)+测试项编号+返回类型+{测试数据}+XOR+03H。
返回类型:00——正常数据;01——故障;02——异常;其中,当返回类型为01时,表示测试仪有故障,无测试数据项;当返回类型为02时,测试数据返回为一个字节,由Ia Ib Ic Ua Ub Uc Ux G组成,8bit分别表示Ia、Ib、Ic、Ua、Ub、Uc、Ux、过热故障原因;当返回类型为00时,返回的第一个数据为-1表示为未动作,当重合闸时,第二个-1表示未合闸,第三个-1表示未再动,其余为正常返回测试数据。
2.3 数据共享
如上所述,本系统软件采用管理软件和测试软件两个模块的结构,因此在设计中必须考虑如下两个问题:
(1)如何将专业技术人员在管理软件中设定的测试模板信息简单方便地提供给现场测试人员。
(2)如何直观有效地保存现场的测试结果,以便后续的分析汇总。
为此,本设计将后台数据库SQL Server与Excel进行相互转换,根据需要,可以把相关信息转换到普通工作人员都熟悉的Excel表格中进行保存,之后可以通过互联网或存储介质,方便地将所需数据共享,从而解决了上述问题。
2.4 系统通用性的保证
在测试模版的设计中,从测试项目方面确保了系统的通用性。在继电保护装置的测试过程中,整定值的设定是一个十分繁琐的过程,每个型号的保护装置都有其相应的整定要求。为了保证在此方面,系统也具有通用性,在本系统设计中,被测试装置的整定,是通过以下几个方面实现的。
(1)在管理软件中,由技术人员完成对整定元件的设定,包括整定元件的整定名、整定说明和单位,比如SEL351中,电流元件的一个整定元件,名称为50P1P,是定时限过流元件,单位为A。
(2)需要输送给测试仪的参数,有些直接在整定值中给出,有些则要通过计算得出,此时则由技术人员在管理软件中设定该整定的测试值公式。
(3)在实际测试时,现场人员只需在测试软件中,按照整定单给出各个整定元件的整定值即可。
据此,每套保护都对应一套在设定好的整定,测试时只需根据需要输入整定值,系统即可以按照公式计算后将整定值送往测试仪。
3 系统安全机制
本系统的设计充分考虑了系统的安全机制,从硬件方面,系统严格执行开机自检,确保一切正常后方可进行操作;在工作过程中,通过定时器监视串口通信的状态。软件方面,通过严格的用户权限管理、数据库自动备份机制以及数据库中数据的完整性管理机制充分保证了系统的数据库安全。
4 结束语
本系统是在对上海超高压的继电保护专业管理工作模式、流程进行全面分析的基础上进行开发的,系统已通过相关部门的鉴定。系统投入使用后,可以大大减轻工作人员的工作压力,提供继电保护检验的效率,也可为管理和决策分析提供真实、准确、实时的信息,基本达到了实用化的目标。
本文作者创新点在于:利用PC机控制PLC进行自动接线,将继电保护测试中技术要求高不容易掌握的整定参数、模拟量设置等方面通过管理软件由专业技术人员实现,测试结果通过测试软件直接读取、分析,改变了目前继电保护测试中,需要工作人员不断地换接端子,通过人工识别并分析测试数据整理成存档报告,工作效率低等问题。
摘要：系统从继电保护装置测试的需求和原理出发,采用PC机+PLC的架构,实现继电保护装置的现场智能测试。系统在硬件方面,采用PLC、PC机和测试仪通过串行通信端口进行协同工作,实现了自动接线;软件设计包括管理软件与测试软件的设计,通过共享数据库和完善的功能设计,保证了系统的通用性。本系统降低了对现场操作人员的技术要求,提高了继电保护测试工作的效率,保证了检验结果的可靠性。目前,该系统已经投入使用,实践表明,该系统可以全面测试各种类型的保护,可满足现场测试要求。
关键词：继电保护,智能测试,Visual Basic,数据库
参考文献
[1]朱忠亭,张沛超,汪可友.基于自动测试的继电保护测试软件研究[J].继电器,2004,32(17):31-34.ZHU Zhong-ting,ZHANG Pei-chao,WANG Ke-you.Research on Protective Relay Test Software Based on Automatic Test[J].Relay,2004,32(17):31-34.
[2]张志顺,王步云.一种基于VB6.0的智能型继电保护测试装置[J].电子技术,2002,(1):7-8.
浅析核电站实物保护系统设计 篇9
随着人口和经济的增长必将带来能源需求的巨大增加, 同时也说明了我国核电发展的巨大潜力, 随之而来的就是建立核电站实物保护系统, 以保证核电站的安全运行, 加强核电站的管理, 使核电发挥最大的功效。所以, 核电站实物保护系统的建设是必然的, 而且有着广阔的前景和市场。
1 设计依据和设计目的
根据国家有关法规对核电站实物保护系统的要求, 针对工程的设计基准威胁, 设计并建设核电站实物保护系统设施, 严格核材料管理, 加强核电站运行保安管理, 以全面保证核电站稳定、安全、经济运行。
核电站实物保护系统的设计目的在于防破坏、防盗窃、防非法转移核材料, 能对敌对分子或敌对团伙的入侵进行有效的探测、监视、报警及延迟, 为预防和制止上述入侵对核电站所造成的威胁、破坏和犯罪活动提供必要的条件和保障, 为核电站提供安全可靠的运行环境。
2 设计基本原则
根据国家有关部门制定的实物保护系统设计规范, 以及现场实际情况, 技防设计由各种实体屏障及探测、监视、出入口控制、通信、电气、各种接口等实物保护系统构成。
实物保护集成安保控制及管理系统通过计算机网络, 将传统的监视系统、探测报警系统、出入口控制系统等各自独立的系统集成为有机的整体。它最大的优点是, 各系统既能各自独立工作, 又能在服务器统一调度下协同工作。它的技术特征是:该系统运用先进的计算机多媒体手段、串行通信技术和数据库技术, 将系统组织成完整的管理员操作界面, 对纳入集成系统的所有子系统进行统一的监测和控制, 使系统信息得到高效、合理的分配和共享, 同时最大限度地降低系统运行成本。
在充分满足技术规格书要求的基础上, 遵循提供系统的可靠性、安全性、冗余性、先进性、可扩展性、可用性、经济性等原则, 并且针对核电站的应用需求将重点考虑系统的可靠性及系统的快速响应能力。
集成保安控制及管理系统对整个实物保护各子系统进行数据采集、联动处理和综合显示管理, 它是整个系统的核心和集成平台;出入口控制系统主要保证有授权的人、车、物经安检能进入相应区域;系统中的周界探测报警系统是用于及时有效探测进入和通过隔离受控区域的入侵并产生报警信号;而电视监控系统除用于监视和日常巡视外, 还有视频复核功能, 使得安保人员能及时鉴别并评估现场重要区域的报警状况;内部通信系统保证了保卫控制中心、报警站、保卫人员等之间及时、畅通的通信联系与指挥;保安照明系统为实物保护系统对各安保区域进行瞭望观察、为威胁和制服入侵者提供了支持;供电系统和防雷接地系统为实物保护系统提供了一套可靠的电源及保护系统, 保证实物保护系统的正常运行;巡更系统主要满足对保卫人员日常巡更的管理。
3 实物保护系统的构架
核电站实物保护系统构成分为两层, 第一层为集成显示及联动平台 (含维护平台) , 第二层为各功能子系统。
第一层的主要功能:分为集成显示及联动平台和维护平台。集成显示平台主要供操作人员使用, 能够通过电子地图给操作人员直观地显示现场主要的报警信息, 并联动调出相应的视频图像, 记录报警及相应的联动视频图像, 同时操作人员能够在电子地图上手动消除报警信号。维护平台主要供维护人员使用, 让维护人员能够全面了解各个功能子系统的设备运行状态、维护状态, 能够给维护人员提供预维修信息, 保障系统处于良好的运行状态。
第二层的主要功能:各子系统能够独立完成各自的系统功能, 各子系统开放并配置相关接口 (软件和硬件) , 保证各子系统间能够实现报警联动。
第一层和第二层的关系:独立统一。第一层和第二层均为独立运行的系统, 同时, 第一层平台可以调用第二层中所有子系统的数据, 根据用户的需要显示相应的数据信息, 不占用第二层系统的资源, 能够在保证第二层各功能子系统的独立性基础上做到统一管理。
4 主要子系统的功能概述
4.1 出入口控制系统
出入口控制系统用于完成对核电站内部各个区域 (控制区、保护区、要害区及要害部位) 人员和车辆的出入控制管理。系统具有多种管理功能, 高度智能化、灵活性强、易于操作, 使用户持卡便可安全方便地出入被授权的区域。系统通过对人员类型、进出时间和区域的划分来控制和管理整个受控厂区的人员流动;根据各个区域的不同安保级别的要求采取不同种类的控制手段, 以达到防止和发现不法分子的非法闯入;与其他系统之间通过系统接口联动。
系统采用分布式的联网控制, 中心实时监测, 持卡人凭卡根据所获得的授权, 自动进出设防区域。出入口管理软件可设置访问权限, 管理记录数据库。它将时刻自动记录人员的出入情况, 控制人员的出入区域、出入时间, 有效的拒绝不速之客。同时也能够与集成保安控制及管理系统、电视监控系统、周界探测报警系统有机结合, 构成一个完整的防范体系。
4.2 周界探测报警系统
周界探测报警系统是整个实物保护系统中的一个重要组成部分, 根据技术规格书及现场情况的具体要求, 周界探测报警系统包括适合现场情况的各种探测设备, 如:微波探测器、张力铁丝探测、红外探测、管道栅栏探测、视频探测等, 还包括探测报警控制器、报警服务器及工作站。
5 结束语
任何一个好的系统, 不在于局部的技术严密尖端, 而在于整体系统的严密、无薄弱环节, 核电站实物保护系统的稳定运行也同样要依赖于各个子系统的协调工作, 设计时要充分考虑系统的先进性、合理性、实用性、可靠性、稳定性和可扩展性等原则。相信随着电子信息技术的不断发展, 核电站实物保护系统也必将不断完善和改进, 更好的为我国核电站的安全运行保驾护航。
摘要：文章阐述了核电站实物保护系统的组成、构架及设计实现方法。核电站实物保护系统由集成控制及管理系统、出入口控制系统、周界探测报警系统、电视监控系统、供电系统等系统组成。由集成控制及管理系统统一协调调度管理各个子系统, 实现核电站实物保护系统的整体性能。
关键词：核电站实物保护系统集成监控联动
参考文献
[1]陈龙, 智能建筑楼宇控制与系统集成技术。中国建筑工业出版社, 2004
[2]戴瑜兴, 智能建筑化工程设计。中国建筑工业出版社, 2005年
保护系统设计 篇10
欧盟70/156/EC技术指令规定了在2005年10月1日起实施第一阶段要求, 更为严格的第二阶段已从2010年9月1日生效[1]。无论是汽车制造商还是行人都提高了对车辆行人保护性能的认识, 而且汽车制造商也采取相应的技术改进措施使其性能得到改善。行人腿部碰撞保险杠容易造成膝关节、韧带损伤及多种骨折发生, 因此在开发车型时尤其需要重视前保险杠的设计。本文通过研究小腿碰撞机理, 得出相应的造型设计理念和总布置设计条件。
2 小腿碰撞机理
欧盟最新行人保护EC法规78/2009规定了行人保护小腿质量, 分别包括大腿质量8.6±0.1kg, 小腿质量4.8±0.1kg, 整体腿部质量为13.4±0.2kg[2]。
汽车碰撞行人的过程涉及到相应零部件的接触、变形以及能量吸收过程。真实的碰撞过程等同于运用相应的物体或人以相应的能量去撞击车辆。碰撞前的能量表现为动能, 即Ekin=0.5mv2 (1) 式中, m为腿部质量, v为初始碰撞速度, 为了吸收腿部碰撞能量, 所做的功可以用式 (2) 表示:
其中x为侵入量, F为变形抗力, 可以用牛顿第二定律表示:F軑=ma軆 (3)
其中碰撞过程能量的转换可以用下式来表示:
从式 (1) ~式 (4) 可以评价出零部件的最小变形量, 前提是给出碰撞力或碰撞加速度。
另外, 碰撞过程主要涉及变形过程, 从而可以用式 (5) 表示做功:WEA=△ε乙σ·dε (5) 式中, 应变为σ, 应力为ε, 反映了汽车前端系统的碰撞变形过程。
行人或物体碰撞汽车的过程是一个非线性的过程, 包括了材料的非线性、接触的非线性等。通过以下简化, 即变形为单向变形, 接触为单向接触, 从而把复杂问题简单化为一个线性问题。因此, 可以通过下式来阐述:
从式 (6) 可以导出理想的变形侵入量, 其中d为运动位移量, A0为接触区域, l0为理想能量吸收器的初始厚度。
法规限定相应的伤害值指标, 如腿部碰撞包括膝部弯曲角、剪切位移以及弯曲角度。从式 (7) 可以评价出相应的理想最小变形量, 即
其中13.4和170分别为EC法规78/2009规定的腿部质量和胫骨加速度限值。
理想最小变形量考虑的是加速度恒定的情况, 亦即受力恒定, 理想的应力应变可参考图1;但是腿部碰撞汽车前端系统时, 车辆的应力应变过程如图2所示。其中第Ⅰ阶段应力迅速上升, 然后下降到第Ⅱ阶段, 这个阶段区域平缓的部分则是理想的塑料阶段, 在第Ⅲ阶段, 由于变形量骤然减少, 应力急剧上升。
可以通过增大第一阶段的应变量和第二阶段的应力值来尽可能地降低前横梁到前保险杠蒙皮的间隙值。
具体影响到汽车前端系统设计, 包括如何保证在腿部碰撞保险杠时增加其与汽车前端系统的接触面积, 前提是让应力值尽可能高, 以及如何提高保险杠缓冲块的应力强度。
若采用EPS材料, 则由于ε小, 难以提高吸能效率。若采用EPP材料, 其密度相对较高, 则第三阶段产生的应力值也相对较高, 若该值经换算后超过法规限定力值, 那么最终也不能达标。因此, 在设计汽车前端系统时, 若选用相对较低密度的EPP材料, 则尽可能去增强前保险杠蒙皮的刚度, 才能降低前横梁到前保险杠蒙皮的X向间隙;若选用相对较高密度的EPP材料, 由于泡沫的压缩率降低, 吸能性并无很大提高, 若在第一阶段不能吸收充分的能量, 则在第三阶段会导致加速度值超标, 因此同时必须尽可能增加前保险杠蒙皮的刚度, 而且还需要增加腿部与保险杠的接触面积, 亦即汽车前脸部分侧面造型需要相对平直。
此外, 如果能够让行人腿部碰撞汽车前端系统的过程变成如图3所示的两个阶段, 那么则能有效地降低前横梁到前保的间隙量。
在设计汽车前端系统时, 提高第Ⅱ阶段应力值并消除第Ⅲ阶段的应力应变行为, 可以采用薄壁钢结构来取代EPP材料。
3 前端系统具体设计参考
3.1 薄壁钢结构压溃特性设计
薄壁管状结构压溃的压溃力特性相对稳定, 主要利用金属塑性变形达到吸收碰撞能量, 且通过对结构以及材料的优化选取可以获得基本趋于平直的应力应变曲线。
本文通过对一种金属薄壁结构 (具体见图4所示) 进行压溃分析, 得出了相应的应力应变曲线, 如图5所示。
简单结构的应力应变曲线如图5所示, 通过结构优化设计, 其应力应变曲线可以达到相对比较平稳的结构, 且整体应力状态较缓冲泡沫强, 能够起到较好的吸能效果, 从而为总布置设计人员增加了布置设计空间。
3.2 上支撑塑料件
为了使得整体造型保持较为平直的状态, 同时能够增加小腿碰撞前端系统时保持较多的接触面积, 从而提高吸能特性, 为此, 在车辆前端系统设计时, 一方面要保持前端系统的平直程度, 另一方面则需要提高前端系统上部的接触刚度。
单一地缩短前防撞横梁到前保险杠的间隙而不增加前端系统上部的刚度, 则不能吸收腿部碰撞能量, 会导致伤害值超标。
运用式 (7) 计算得出, 达到E-NCAP行人腿部碰撞所需要的理论极限为42mm。在进行安全设计时, 考虑安全裕度, 可以将这个布置值定义为50mm, 且已经应用在吉利车型开发上。
4 结论
通过理论分析可知, 现在汽车行人保护设计时, 主要是针对汽车前端系统设计, 需要考虑以下设计: (1) 考虑增加前保险杠下支撑板或横梁的前提下, 还需要保证下支撑板强度; (2) 前端系统中部设计件可以考虑采用EPP材料, 为了能够节约布置空间, 可以采用更为有效的薄壁钢结构; (3) 采用薄壁钢结构作为汽车行人保护的重要吸能结构可以极大程度地降低布置空间, 并且能够实现50mm间隙要求, 能解决行人保护布置空间问题。
摘要：随着对汽车安全性能的重视程度越来越高, 汽车制造商也在不断改进车辆本身的行人保护性能, 尤其是行人腿部碰撞保护。如何从概念设计到总布置设计全面考虑汽车前端系统的设计就显得尤为重要。文中通过研究小腿碰撞机理, 得出相应的造型和总布置设计条件, 并且指出EPP材料的应用能够显著提高小腿碰撞性能, 更为有效的方法是采用薄壁钢结构, 从而为汽车前端系统提供了设计参考。
关键词：行人保护,前端系统,安全
参考文献
[1]Official Journal of the European Union.Commission Decision of23 December 2003 on the Technical Prescriptions for theImplementation of Article 3 of Directive 2003/102/EC of theEuropean Parliament and of the Counci[lR].