变电站通信网络和系统第9-1部分:特定通信服务映射(SCSM)单向多路点对点串行通信链路上的采样值 (平装) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中华人民共和国国家发展和改革委员会

作者:

出品人:

页数:17 页

译者:

出版时间:2006年09月

价格:7.0

装帧:平装

isbn号码:9781550831474

丛书系列:

图书标签:

• 变电站通信
• 通信网络
• 电力系统
• 采样值
• SCSM
• 串行通信
• IEC 61850
• 智能电网
• 保护
• 自动化

《工业自动化系统中的数据采集与传输技术》 导言 在现代工业生产和基础设施运行中，数据采集与传输是实现自动化、提高效率、保障安全的关键环节。随着工业4.0和智能制造的深入推进，对实时性、可靠性、安全性和互操作性的要求日益提高。本书旨在全面深入地探讨工业环境中数据采集与传输的理论基础、关键技术、标准规范以及实际应用，特别关注那些不涉及特定电力系统通信协议（如IEC 61850或DNP3）中特定服务映射（SCSM）的具体细节，而是聚焦于通用的、跨行业的数据传输机制。 第一部分：工业数据采集基础与原理 本部分将系统阐述工业数据采集的底层原理和基本架构。 第一章：工业数据源与传感器技术概述 本章首先界定了工业数据源的分类，包括过程变量（温度、压力、流量、振动等）、设备状态信息（开/关、故障代码）以及管理层数据。重点探讨了各类传感器的技术特性、信号调理方法，以及如何将物理量转换为数字信号。讨论了模拟信号采集的挑战，如噪声抑制、漂移补偿和量化误差。此外，还涵盖了智能传感器和物联网（IoT）终端设备的基本原理及其在数据源端的集成方式。 第二章：数据预处理与本地存储 在数据传输之前，对原始数据进行有效处理至关重要。本章详细介绍了数据预处理技术，包括滤波（数字滤波器设计，如卡尔曼滤波在噪声抑制中的应用）、数据压缩（无损与有损压缩算法在嵌入式系统中的实现）、时间戳的精确同步（基于NTP/PTP的同步机制）以及数据冗余和一致性校验。同时，阐述了边缘计算节点（Edge Computing Nodes）中本地存储方案的选择，如嵌入式闪存、非易失性RAM（NVRAM）的应用场景和数据持久化策略。 第三章：通信介质与物理层选择 工业环境对通信介质的选择提出了独特要求，需要考虑电磁兼容性（EMC）、抗干扰能力和传输距离。本章分析了有线通信（如工业以太网、RS-485、光纤）和无线通信（如Wi-Fi、LoRa、5G专网）的物理层特性。重点比较了不同介质在传输速率、可靠性、部署成本和环境适应性方面的优劣，并讨论了如何根据实际工况进行合理的物理层介质耦合设计。 第二部分：工业通信协议栈与网络架构 本部分聚焦于工业数据在网络层和应用层上的标准和架构，着重于非电力专业领域通用的协议机制。 第四章：工业网络拓扑结构与性能指标 本章详细解析了工业网络常见的拓扑结构（星型、环形、总线型、树形）及其在冗余和故障恢复中的作用。关键性能指标的量化是本章的核心，包括延迟（Latency）、抖动（Jitter）、吞吐量（Throughput）和丢包率。通过数学模型和仿真分析，探讨了如何优化网络配置以满足苛刻的实时性要求，例如在确定性以太网（Deterministic Ethernet）中的时间敏感网络（TSN）基础概念。 第五章：面向异构系统的集成协议 现代工厂通常混合使用多种通信协议。本章深入研究了促进不同系统间互操作性的关键协议。详细介绍MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）在物联网和分布式系统中的应用，包括其发布/订阅机制、QoS等级的实际意义以及安全认证流程。同时，探讨了OPC UA（Open Platform Communications Unified Architecture）作为跨平台、安全、面向服务的通信框架，重点分析其信息模型设计和数据编码规范，但不涉及特定行业标准对特定服务（如采样值流）的映射细节。 第六章：网络安全基础与实践 工业控制系统的安全性已成为重中之重。本章系统地介绍了网络安全威胁模型（如CIA三元组在OT环境中的体现），并提供了分层的防御策略。内容包括物理安全、网络分段（VLAN、防火墙）、访问控制列表（ACLs）的配置原则，以及数据传输过程中的加密技术（TLS/SSL在工业协议封装中的应用）和身份验证机制。强调了安全审计和入侵检测在持续运营中的重要性。 第三部分：高级数据传输模型与应用 本部分将讨论更复杂的数据流管理、系统集成和应用案例，这些内容均是通用数据传输范畴，不限于电力领域的特定数据流映射。 第七章：多路点对点与多播数据传输机制 在分布式控制系统中，单个数据源可能需要同时可靠地传输给多个不同的接收方。本章详细解析了多路点对点通信的实现技术，包括流控制和拥塞避免算法。重点讨论了网络层和应用层对多播（Multicast）和广播（Broadcast）的支持，分析了其在数据分发效率上的优势，以及在传统工业网络中实现可靠多播（如使用确认和重传机制）的复杂性。 第八章：面向时间序列数据的传输优化 工业过程数据本质上是时间序列数据。本章探讨了专门针对时间序列数据流传输的优化技术。这包括事件驱动（Event-Driven）与周期性（Cyclic）数据发布策略的权衡，以及如何利用时间序列数据库（TSDB）的特性来优化数据上报的频率和格式。讨论了如何有效地传输高频采样数据流，同时保证数据包的顺序性和时序完整性，避免因网络波动造成的时间轴混乱。 第九章：系统集成与数据可视化平台 本章将视角从底层传输转向应用集成。介绍了如何构建一个集成的监控与管理平台，该平台能够接收和解析来自不同通信协议的数据流。重点阐述了SCADA/MES系统的数据接口设计原则，以及现代数据可视化技术（如实时仪表盘、趋势图）如何高效地展示通过上述技术传输过来的海量工业数据，确保操作人员能够快速、准确地理解系统状态。讨论了API网关在数据聚合和标准化输出中的作用。 结论 本书力求为工程师和技术人员提供一个全面、实用的工业数据采集与传输知识体系，强调在多样化和高要求的工业环境中，构建健壮、高效、安全的数据传输链路所必需的技术深度和广度。所涵盖的技术和原理，是所有依赖数据驱动决策的工业自动化领域共有的基础。

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从排版和整体阅读体验上来说，这本书的风格非常务实，几乎没有多余的修饰，每一个章节都像是在高效地传递信息，没有丝毫的拖泥带水。我特别欣赏作者在阐述SCSM映射细节时所采用的对比手法，通过并列展示不同通信场景下的数据结构变化，使得读者能够清晰地捕捉到设计选择背后的权衡考量。这本书的价值在于其对“特定”的坚持——它聚焦于串行链路上的单向传输这一特定场景，这反而使其在这一领域达到了其他涵盖面更广的通信书籍难以企及的深度。对于那些正在进行下一代保护和控制系统软件迭代的开发团队而言，这本书提供的技术细节是不可或缺的基石。它为确保高频次、高准确性采样值的传输提供了坚实的协议基础，确保了变电站控制逻辑的“脉搏”稳定而有力。它并非适合轻松阅读，但却是技术攻关时放在手边、随时翻阅的权威工具书。

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作为一名长期关注电力设备可靠性提升的维护工程师，我发现这本书在“可靠性保证”这一隐性主题上的建树非常突出。它不仅仅描述了“如何做”单向多路点对点串行通信，更重要的是解释了“为什么”要以特定的方式来构造和映射采样值。书中对时间戳精度和抖动（Jitter）的讨论，直接关系到故障录波和保护动作的正确性，这一点在实际运维中至关重要。我发现，通过阅读此书，我过去在现场遇到的一些模糊不清的数据丢失或传输延迟问题，现在似乎都有了理论依据和可能的解决方案。书中的案例分析，虽然语言风格偏向于技术报告，但其提供的诊断思路却极具普适性。它教导我们如何系统性地排除串行通信链上的潜在故障点，而不仅仅是机械地替换硬件。这种深入骨髓的工程智慧，使得这本书超越了单纯的理论参考书范畴，更像是一本“故障排除圣经”。

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这本书最让我感到惊喜的是，它没有将目光局限于当前的主流标准，而是巧妙地将SCSM的原理与未来可能出现的更高速率、更低延迟的串行传输技术进行了隐性的对接和兼容性预判。这种前瞻性的视角，使得本书的生命周期得以延长。我特别关注了书中关于如何处理数据校验和错误恢复机制的描述，这部分内容显示出作者对嵌入式系统资源受限环境的深刻理解，即如何在有限的计算能力下实现高效的差错控制。它不像市面上很多教材那样只停留在“是什么”的层面，而是深入探讨了“为什么是这样设计”的底层逻辑和物理限制。对于希望撰写或审核变电站通信规范的专家而言，这本书提供的技术深度和逻辑推导过程，是构建和评估新标准的有力支撑。它无疑是变电站通信领域中，一本不可或缺的、充满技术洞察力的深度指南。

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我手里拿到这本书时，首先被它厚重的质感和相对专业的术语量所震撼。坦率地说，对于非电力通信专业的背景来说，初次接触确实需要较大的耐心和前置知识储备。然而，一旦越过最初的知识壁垒，这本书展现出的逻辑清晰度便令人叹服。作者似乎深谙如何将复杂的技术细节层层剥开，最终归结到工程实践中最核心的问题上：如何在噪声干扰严重的物理环境中，保证关键控制和监测信息的“一锤定音”式的准确性和及时性。我特别留意了书中关于SCSM帧结构解析的部分，那不仅仅是对标准文档的复述，而是融合了作者对实际部署中可能出现的边界情况的处理经验。书中对不同制造商设备间互操作性挑战的讨论，虽然简短，却切中了行业痛点。总而言之，这本书更像是一本高级研讨会的会议记录，充满了只有在实际解决过现场问题的人才能提炼出的真知灼见，对于希望精进自身在变电站数字化通信架构设计能力的专业人士来说，这是一次不可多得的思维升级。

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这本关于变电站通信网络和系统的著作，特别是深入探讨了特定通信服务映射（SCSM）在单向多路点对点串行通信链路上的采样值应用，给我的触动非常深。从一个实际应用的角度来看，它无疑是为那些在电力系统自动化领域深耕多年的工程师和研究人员量身定制的宝贵资源。我尤其欣赏作者在构建理论框架时所展现出的严谨性，他们并没有停留在高屋建瓴的概念阐述上，而是将抽象的通信协议与变电站内部复杂的、对实时性要求极高的操作环境紧密结合起来。阅读过程中，我反复被书中的图表和流程图所吸引，这些可视化工具极大地降低了理解复杂串行数据传输机制的门槛。例如，书中对采样值在不同采样率和数据包大小下如何影响系统同步和冗余机制的对比分析，简直是教科书级别的展示。它迫使我们重新审视传统变电站中数据采集和远传的局限性，并为迎接下一代数字化变电站的挑战指明了清晰的技术路径。这本书的深度和广度，让我感觉到作者对该领域有着近乎偏执的钻研精神，这种专业性是市场上许多泛泛而谈的资料所无法比拟的。

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