基于WebAssembly 的跨平臺(tái)SCADA 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)*

謝悅海，劉 猛，唐伯培，常寶波

（廣州市揚(yáng)新技術(shù)研究有限責(zé)任公司，廣州 510540）

0 引言

在當(dāng)今迅速變化的工業(yè)和技術(shù)環(huán)境中，監(jiān)督和控制工業(yè)過(guò)程的重要性愈發(fā)凸顯。SCADA系統(tǒng)作為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域扮演著不可或缺的角色［1］。Mercurio等［2］提出了一種基于IEC 61970 和IEC 61850 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的能源管理／監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。Alihussein和Abedalati［3］用以太網(wǎng)和RS485 通信介質(zhì)對(duì)SCADA系統(tǒng)進(jìn)行性能測(cè)試，得出RS485 更易于工業(yè)環(huán)境下的硬件互連和通信。Hamamatsu［4］也提出了通過(guò)在自動(dòng)化系統(tǒng)中的繼電保護(hù)器和間隔控制單元等智能電子設(shè)備應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)Web服務(wù)器功能的SCADA系統(tǒng)。Durrani［5］提出了一種用于SCADA系統(tǒng)多層安全強(qiáng)化無(wú)線(xiàn)遠(yuǎn)程終端單元。

從上面對(duì)SCADA系統(tǒng)研究不難發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)得過(guò)于復(fù)雜，并且存在如下弊端：（1）平臺(tái)依賴(lài)性，依賴(lài)特定的操作系統(tǒng)和硬件平臺(tái)，這限制其在不同設(shè)備和操作系統(tǒng)上的可用性，增加系統(tǒng)的維護(hù)成本和難度［6］；（2）性能限制，使用基于文本的協(xié)議和技術(shù)，其性能受限于網(wǎng)絡(luò)帶寬和數(shù)據(jù)處理能力，難以處理大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和高頻率的控制操作；（3）安全漏洞，傳統(tǒng)SCADA 系統(tǒng)容易受到網(wǎng)絡(luò)攻擊和惡意操作的威脅，導(dǎo)致系統(tǒng)數(shù)據(jù)泄露和生產(chǎn)中斷［7－8］；（4）集成困難，難以與其他系統(tǒng)和設(shè)備無(wú)縫集成，導(dǎo)致信息孤島，限制了企業(yè)的整體效率和生產(chǎn)力提升［9］；（5）升級(jí)成本高，系統(tǒng)升級(jí)和擴(kuò)展時(shí)需要投入大量的時(shí)間和資金，不利于系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展和創(chuàng)新［10－12］；（6）可視化效果受限，可視化界面相對(duì)較為簡(jiǎn)單，難以滿(mǎn)足現(xiàn)代用戶(hù)對(duì)于交互性和圖形表現(xiàn)力的需求［13］。

傳統(tǒng)SCADA系統(tǒng)的這些弊端在適應(yīng)多樣化的操作系統(tǒng)、設(shè)備方面逐漸顯露出來(lái)瓶頸和限制［14－15］，這給現(xiàn)代工業(yè)的快速演進(jìn)帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。因此本文引入了Wasm技術(shù)、WebSocket 技術(shù)，以及QWidget 設(shè)計(jì)SCADA系統(tǒng)。Wasm作為一種跨平臺(tái)的二進(jìn)制指令集，為Web應(yīng)用程序提供高性能的運(yùn)行環(huán)境［16］。將這一技術(shù)引入到SCADA系統(tǒng)中，能夠突破傳統(tǒng)限制，實(shí)現(xiàn)更高效、靈活、安全的監(jiān)控、控制和數(shù)據(jù)分析功能［17－18］。本文系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心是將SCADA核心組件和用戶(hù)界面轉(zhuǎn)化為高性能的Wasm模塊，以實(shí)現(xiàn)在不同操作系統(tǒng)和設(shè)備上無(wú)縫運(yùn)行的特性，并且滿(mǎn)足各種組網(wǎng)方式、報(bào)表內(nèi)容可自定義、可擴(kuò)展各種高級(jí)應(yīng)用等。更為重要的是，本文設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的SCADA系統(tǒng)，挖掘Wasm技術(shù)的潛力解決了在安全性、性能限制和實(shí)時(shí)性方面的痛點(diǎn)。結(jié)合工程應(yīng)用情況，基于Wasm的跨平臺(tái)SCADA系統(tǒng)能取代的重復(fù)軟件開(kāi)發(fā)工作，如數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)支持excel 導(dǎo)入／導(dǎo)出、支持批量修改配置、在線(xiàn)修改配置。

本文旨在向工程界提供一種新的范式，以促進(jìn)工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的創(chuàng)新和進(jìn)步。

1 SCADA系統(tǒng)分析

隨著工業(yè)自動(dòng)化的不斷發(fā)展，SCADA系統(tǒng)在現(xiàn)代工業(yè)中扮演著至關(guān)重要的角色。但是用于中小型工業(yè)SCADA系統(tǒng)的主要問(wèn)題是較高的環(huán)境配置成本和系統(tǒng)的兼容性［19］。目前正在進(jìn)行各種研究，以?xún)?yōu)化SCADA 系統(tǒng)的投資成本，同時(shí)不損害系統(tǒng)最基本和最關(guān)鍵需求。

本文致力于通過(guò)采用創(chuàng)新性的Wasm 技術(shù)，構(gòu)建一款跨平臺(tái)的SCADA系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)高效、靈活的工業(yè)過(guò)程管理。在該系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，融合了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，包括QWidget、Redis、SQLite 和WebSocket，以構(gòu)建一個(gè)全面優(yōu)化的解決方案。

首先，選擇使用QWidget 技術(shù)作為系統(tǒng)的用戶(hù)界面框架。QWidget提供了豐富的界面元素，可用于創(chuàng)建交互性強(qiáng)、視覺(jué)一致的監(jiān)控界面。這種技術(shù)使得用戶(hù)能夠通過(guò)直觀的圖形界面監(jiān)視和控制工業(yè)過(guò)程，提升了用戶(hù)體驗(yàn)和操作效率。

為了實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)管理與存儲(chǔ)，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)本文引入了Redis 和SQLite 技術(shù)。Redis 作為內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)，用于快速存取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，以確保系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和高性能。SQLite作為嵌入式關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，用于持久化存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)和配置信息，以支持長(zhǎng)期數(shù)據(jù)分析和管理。

此外，WebSocket 技術(shù)在系統(tǒng)通信方面起到了關(guān)鍵作用。WebSocket提供了實(shí)時(shí)、雙向的通信機(jī)制，使得遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制成為可能。通過(guò)WebSocket，用戶(hù)可以遠(yuǎn)程訪問(wèn)SCADA系統(tǒng)，實(shí)時(shí)獲取數(shù)據(jù)、發(fā)送指令，以及與系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)互動(dòng)。

在系統(tǒng)整體架構(gòu)中，SCADA系統(tǒng)將上述技術(shù)有機(jī)地融合在一起。前端界面采用QWidget 構(gòu)建，與后端通過(guò)WebSocket實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信，從而實(shí)現(xiàn)了即時(shí)的數(shù)據(jù)更新和控制響應(yīng)。Redis 和SQLite 則為系統(tǒng)提供了高效的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理手段，支持了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可擴(kuò)展性。

綜上所述，基于WebAssembly的跨平臺(tái)SCADA系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)在多個(gè)方面具有創(chuàng)新性和實(shí)用性。通過(guò)采用QWidget、Redis、SQLite和WebSocket等多種技術(shù)，本文從效率、維護(hù)、經(jīng)濟(jì)、數(shù)據(jù)采集和控制平臺(tái)已使用的專(zhuān)有技術(shù)出發(fā)，從孤立的廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了使用標(biāo)準(zhǔn)軟件、網(wǎng)絡(luò)跨平臺(tái)的SCADA系統(tǒng)。為工業(yè)自動(dòng)化帶來(lái)了更加智能和便捷的解決方案。這一系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)在推動(dòng)工業(yè)領(lǐng)域的現(xiàn)代化進(jìn)程中將發(fā)揮重要作用。

2 SCADA系統(tǒng)整體框架設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的SCADA 系統(tǒng)采用跨平臺(tái)的C ＋＋庫(kù)QT，將SCADA系統(tǒng)拆分為多個(gè)獨(dú)立的Wasm模塊，包括數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、控制邏輯等。這些模塊可以獨(dú)立部署和更新，提高系統(tǒng)的可維護(hù)性和擴(kuò)展性。前端界面使用Qt Designer構(gòu)建，通過(guò)Wasm 模塊實(shí)現(xiàn)高性能的數(shù)據(jù)可視化。基于Wasm技術(shù)的跨平臺(tái)SCADA系統(tǒng)將從如下幾個(gè)方面開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。

（1）安全性與認(rèn)證。采用Wasm 模塊將應(yīng)用程序運(yùn)行在安全的沙盒環(huán)境中，限制其訪問(wèn)系統(tǒng)資源，提高系統(tǒng)的安全性。并且集成用戶(hù)認(rèn)證和權(quán)限管理機(jī)制，確保只有授權(quán)用戶(hù)可以訪問(wèn)和操作系統(tǒng)。

（2）數(shù)據(jù)交換與通信。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)交換協(xié)議，確保模塊間的高效通信和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸。利用WebSocket技術(shù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)更新，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。

（3）性能優(yōu)化。每個(gè)Wasm 模塊都需要經(jīng)過(guò)編譯優(yōu)化，提高代碼執(zhí)行效率和性能。利用瀏覽器的本地緩存機(jī)制，減少數(shù)據(jù)傳輸延遲，提高實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)更新速度。

（4）界面設(shè)計(jì)和操作。提供直觀而絢麗的界面，支持用戶(hù)二次創(chuàng)建和編輯畫(huà)面元素，無(wú)需復(fù)雜的編程知識(shí)。工程師可以從豐富的組件庫(kù)中選擇圖形控件，實(shí)時(shí)預(yù)覽和編輯畫(huà)面效果，實(shí)現(xiàn)靈活的畫(huà)面組態(tài)。

（5）數(shù)據(jù)連接與交互。設(shè)計(jì)工具支持配置數(shù)據(jù)源，如采用Redis數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)更新；采用嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)SQLite，將應(yīng)用程序可以直接與SQLite 數(shù)據(jù)庫(kù)文件進(jìn)行交互不需要獨(dú)立的服務(wù)器進(jìn)程。為控件添加事件觸發(fā)，工程師可以自定義按鈕點(diǎn)擊、數(shù)值輸入等交互操作，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。

（6）導(dǎo)出與部署。工程師可以將設(shè)計(jì)好的畫(huà)面導(dǎo)出為常見(jiàn)的文件格式，如XML 等，實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)加載和顯示。設(shè)計(jì)的畫(huà)面可以通過(guò)Web瀏覽器進(jìn)行訪問(wèn)，實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)和遠(yuǎn)程監(jiān)控控制。

本文設(shè)計(jì)的基于WebAssembly的跨平臺(tái)SCADA系統(tǒng)是一個(gè)綜合性的監(jiān)督與控制平臺(tái)，涵蓋了多個(gè)關(guān)鍵組件［20］，以實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)過(guò)程狀態(tài)的全面監(jiān)督、控制和管理，具體的框架設(shè)計(jì)如圖1 所示。首先，通過(guò)各種傳感器和數(shù)據(jù)源，系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集各類(lèi)數(shù)據(jù)，如電度、電壓、電流和功率等。這些數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理和分析，存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)中，以供后續(xù)分析和查詢(xún)。在數(shù)據(jù)展示方面，系統(tǒng)通過(guò)直觀的圖表、圖形化界面等方式，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)可視化，幫助用戶(hù)快速了解工業(yè)過(guò)程狀態(tài)。最重要的是，SCADA系統(tǒng)支持遠(yuǎn)程控制，讓用戶(hù)能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程操作設(shè)備、調(diào)整參數(shù)等。此外，系統(tǒng)還提供報(bào)警功能，及時(shí)通知用戶(hù)工業(yè)運(yùn)行過(guò)程中的異常情況。整體而言，SCADA系統(tǒng)框架融合了數(shù)據(jù)采集、處理、展示和遠(yuǎn)程控制，為企業(yè)提供了高效的監(jiān)控、優(yōu)化和決策支持工具。

圖1 SCADA系統(tǒng)整體框架的圖形化設(shè)計(jì)應(yīng)用

3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

在設(shè)計(jì)SCADA系統(tǒng)時(shí)，通過(guò)模塊化、規(guī)范化設(shè)計(jì)幾組獨(dú)立的網(wǎng)站組件實(shí)現(xiàn)，而不是集成的軟件程序。本次設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)充分考慮到應(yīng)用程序低耦合、應(yīng)用程序高內(nèi)聚、降低升級(jí)成本、重用現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施以及易于開(kāi)發(fā)［21］。這不僅對(duì)企業(yè)的運(yùn)營(yíng)、工程、維護(hù)和工作人員至關(guān)重要，而且對(duì)企業(yè)的最高層管理人員也至關(guān)重要。在此次系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中還使用了Redis 數(shù)據(jù)庫(kù)提高數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)能力。由于考慮到因目前利用QT的Wasm技術(shù)套件不支持所有的模塊，如常見(jiàn)的SQL 數(shù)據(jù)庫(kù)模塊和網(wǎng)絡(luò)中的UDP／FTP 也不支持。因此在開(kāi)發(fā)時(shí)本文采用了WebSocket實(shí)現(xiàn)與服務(wù)器的通信。本次設(shè)計(jì)的SCADA 系統(tǒng)不僅健全，而且功能完善。在此節(jié)只展示廣州地鐵14號(hào)線(xiàn)的實(shí)際開(kāi)發(fā)的幾個(gè)示例功能實(shí)現(xiàn)：數(shù)據(jù)連接與交互的實(shí)現(xiàn)、畫(huà)圖編輯模塊實(shí)現(xiàn)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控實(shí)現(xiàn)和畫(huà)面組態(tài)模塊實(shí)現(xiàn)。

3.1 數(shù)據(jù)連接與交互實(shí)現(xiàn)

在進(jìn)行數(shù)據(jù)連接和交互設(shè)計(jì)中，開(kāi)發(fā)時(shí)使用Redis和SQLite作為數(shù)據(jù)連接與交互的技術(shù)組件。具體的數(shù)據(jù)連接交互過(guò)程如圖2 所示。

圖2 數(shù)據(jù)交互流程

系統(tǒng)將Redis 用作實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換的中間件，以實(shí)現(xiàn)子模塊之間的快速數(shù)據(jù)傳輸和通信。具體做法包括：數(shù)據(jù)發(fā)布與訂閱，緩存數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析。SCADA 系統(tǒng)的功能子模塊可以將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)布到Redis的特定頻道，其他需要獲取數(shù)據(jù)的子模塊可以訂閱該頻道，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)更新。并且功能子模塊可以將一些常用的數(shù)據(jù)緩存到Redis中，減少數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)壓力，提高系統(tǒng)性能。

系統(tǒng)使用SQLite來(lái)存儲(chǔ)一些持久化的數(shù)據(jù)，包括歷史數(shù)據(jù)、配置信息等。具體做法包括：歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、配置信息、本地緩存。開(kāi)發(fā)過(guò)程中首先將歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)中，用于后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和報(bào)表生成。其次將存儲(chǔ)系統(tǒng)的配置信息和參數(shù)設(shè)置存放到SQLite 數(shù)據(jù)庫(kù)中，以便在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)進(jìn)行自動(dòng)讀取和應(yīng)用。

3.2 畫(huà)圖編輯模塊實(shí)現(xiàn)

畫(huà)面編輯系統(tǒng)導(dǎo)入動(dòng)態(tài)庫(kù)加載出畫(huà)面編輯所需圖元及各樣參數(shù)，進(jìn)而讓用戶(hù)進(jìn)行靈活組態(tài)，保存后生成畫(huà)面文件，圖3 所示為編輯系統(tǒng)的畫(huà)面元素?？梢园l(fā)現(xiàn)控件圖元除了直線(xiàn)、矩形等基本圖元，還有適用于SCADA

圖3 畫(huà)面元素組件

系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)控件，如斷路器、手車(chē)、隔離開(kāi)關(guān)等。同時(shí)還包含避雷器、互感器和熱繼電器等電力系統(tǒng)經(jīng)典的器件。這也是該組態(tài)在電力方面友好性的體現(xiàn)。為了能適用于更多場(chǎng)景，組態(tài)軟件還提供了進(jìn)度條、儀表盤(pán)等更多擴(kuò)展控件。利用QWidget 開(kāi)發(fā)圖元控件，很好地保留控件實(shí)際外觀，同時(shí)可按照用戶(hù)的需求，進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，編寫(xiě)所需的控件圖元到動(dòng)態(tài)庫(kù)里，在啟動(dòng)編輯系統(tǒng)時(shí)加載動(dòng)態(tài)庫(kù)文件進(jìn)而在控件列表中顯示并提供給用戶(hù)使用，無(wú)需用戶(hù)自行組合拼接，降低了人力培訓(xùn)成本，方便用戶(hù)入門(mén)。

3.3 數(shù)據(jù)健康功能模塊實(shí)現(xiàn)

第3 個(gè)功能示例如圖4 所示，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控的功能，向運(yùn)維人員提供定期更新的數(shù)據(jù)。本文在設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控時(shí)按照以下步驟完成。

圖4 數(shù)據(jù)監(jiān)控功能組件

（1）界面設(shè)計(jì)。Qt Designer 中設(shè)計(jì)主界面，包括用于顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的圖表或文本框等控件。

（2）數(shù)據(jù)采集和展示。獲取Redis 緩存中的數(shù)據(jù)，使用圖表庫(kù)（如QCustomPlot）來(lái)繪制實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)圖表或更新文本框來(lái)顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

（3）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)更新。使用定時(shí)器（例如QTimer）來(lái)定期刷新實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的展示，在定時(shí)器觸發(fā)時(shí)，更新圖表或文本框以顯示最新的數(shù)據(jù)。

（4）界面交互。添加用戶(hù)交互功能，如開(kāi)始／停止監(jiān)控按鈕，允許用戶(hù)控制數(shù)據(jù)采集和展示的狀態(tài)。

在前端界面，利用電氣一次主接線(xiàn)圖，將保存在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中的目標(biāo)數(shù)據(jù)被標(biāo)記并映射到Web 服務(wù)器中的XML文件（例如jxt＿main.grh）。每當(dāng)服務(wù)器中的目標(biāo)數(shù)據(jù)更新時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器就會(huì)自動(dòng)用最新的數(shù)據(jù)更新數(shù)據(jù)連接點(diǎn)，來(lái)完成數(shù)據(jù)可視化，使用戶(hù)直觀了解地鐵供電線(xiàn)路的運(yùn)營(yíng)過(guò)程。同時(shí)建立報(bào)警機(jī)制，一旦數(shù)據(jù)異常系統(tǒng)即時(shí)發(fā)出通知，幫助用戶(hù)快速響應(yīng)。這樣的設(shè)計(jì)整合了數(shù)據(jù)采集、處理和展示，為用戶(hù)提供了全面的數(shù)據(jù)監(jiān)控功能，支持實(shí)時(shí)決策和異常處理。

3.4 畫(huà)面組態(tài)模塊實(shí)現(xiàn)

畫(huà)面組態(tài)工具采用了組件式架構(gòu)，最大程度滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)靈活性和可伸縮性的要求。圖元也可以由第三方按照?qǐng)D元開(kāi)發(fā)規(guī)范來(lái)自行開(kāi)發(fā)，然后動(dòng)態(tài)加載到本系統(tǒng)，從而使系統(tǒng)具有新增加的圖元特性。畫(huà)面組態(tài)工具界面如圖5 所示。工具提供了完善便利的圖形編輯環(huán)境和豐富的圖元：（1）基本圖元，包括文本、直線(xiàn)、四方形、圓形、圖片、按鈕；（2）基本控件，包括數(shù)顯、遙信、狀態(tài)、避雷器、帶電顯示、電纜頭、熔斷器、變壓器、PT互感器、電容器、電抗器、整流器；（3）開(kāi)關(guān)控件，包括就地／遠(yuǎn)方、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、手車(chē)、接地開(kāi)關(guān)；（4）表格控件，包括遙測(cè)表、光字牌、餅狀圖、曲線(xiàn)圖、柱狀圖、多維柱狀圖；（5）擴(kuò)展控件，包括進(jìn)度條、儀表盤(pán)等。

圖5 畫(huà)面組態(tài)工具界面

綜上所述，在本節(jié)中設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了直觀易懂的用戶(hù)界面，以圖表、圖像和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示工業(yè)的運(yùn)行狀態(tài)，幫助操作人員實(shí)時(shí)了解工業(yè)過(guò)程的運(yùn)行情況。本次研發(fā)中，還設(shè)計(jì)了實(shí)時(shí)報(bào)警功能，當(dāng)數(shù)據(jù)超出閾值時(shí)，系統(tǒng)觸發(fā)報(bào)警機(jī)制。部分報(bào)警情況可以設(shè)定自動(dòng)化響應(yīng)，如切斷電源、啟動(dòng)備用設(shè)備等，以減輕人工干預(yù)的負(fù)擔(dān)。并且為了區(qū)分不同嚴(yán)重程度的報(bào)警，建立相應(yīng)的處理流程，以便及時(shí)采取措施解決問(wèn)題，設(shè)計(jì)了報(bào)警級(jí)別與處理流程。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文為配電網(wǎng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一套數(shù)字化的SCADA系統(tǒng)。該系統(tǒng)相較于其他工業(yè)控制系統(tǒng)具有如下優(yōu)勢(shì)：（1）實(shí)時(shí)性高，SCADA系統(tǒng)可以對(duì)工業(yè)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)、高頻次、大批量的數(shù)據(jù)采集和處理，保證了準(zhǔn)確實(shí)時(shí)監(jiān)督控制工業(yè)運(yùn)行狀態(tài)；（2）可靠性好，SCADA系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)延時(shí)或訪問(wèn)異常等問(wèn)題，即使在面對(duì)多用戶(hù)同時(shí)訪問(wèn)時(shí)也能保持系統(tǒng)的高效運(yùn)行；（3）靈活性高，SCADA系統(tǒng)可以根據(jù)客戶(hù)的需求進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)或者功能擴(kuò)展，以及整合第三方設(shè)備和系統(tǒng)；（4）安全性高，SCADA系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加密、驗(yàn)證、備份等安全機(jī)制，提高系統(tǒng)的安全防護(hù)能力。

當(dāng)然，隨著工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展，網(wǎng)絡(luò)安全和隱私問(wèn)題變得更加重要。本文研究的SCADA系統(tǒng)將來(lái)需要關(guān)注網(wǎng)絡(luò)防御、漏洞修復(fù)、數(shù)據(jù)加密等安全措施，以應(yīng)對(duì)不斷增加的網(wǎng)絡(luò)威脅，并致力于開(kāi)發(fā)基于深度學(xué)習(xí)和機(jī)器學(xué)習(xí)在SCADA系統(tǒng)中的異常檢測(cè)、預(yù)測(cè)維護(hù)等技術(shù)，以提高系統(tǒng)的智能化和自適應(yīng)能力。