前言
水力發(fā)電，獲得的是綠色能源。臺(tái)灣地區(qū)雨量充沛，河川坡地地形陡峭，水利資源相當(dāng)豐富目前共有水力發(fā)電廠十一所。
桂山電廠地處新店溪上游北勢(shì)溪及南勢(shì)溪交匯處，除了有烏來、粗坑及軟橋外，供應(yīng)大臺(tái)地區(qū)水源的翠湖水庫，其所屬的發(fā)電廠也屬桂山電廠所管轄。由于地處臺(tái)灣北部重要觀光勝地—烏來，所以不僅肩負(fù)著發(fā)電重任，也兼具著觀光景點(diǎn)的功能。但是往往由于大自然風(fēng)云變幻莫測(cè)，或因人工疏忽，造成百姓和游客傷亡，抱恨終身。1980 年臺(tái)北景美女中一群女生就因上游水庫泄洪無報(bào)警而喪身。由鑒于此，有關(guān)單位一直在尋找解決之道，只是苦于河流流域太寬廣，人工預(yù)警方式太不符合經(jīng)濟(jì)效益而無良策，只有在泄洪前透過平面媒體，廣播電視來預(yù)告百姓，但終不及在預(yù)警區(qū)域設(shè)立廣播預(yù)警來得直接有效。多年來相關(guān)單位一直堅(jiān)持尋找如何通過無人方式建此預(yù)警系統(tǒng)，臺(tái)灣電力公司終于找到了在自動(dòng)化集成領(lǐng)域有十年經(jīng)驗(yàn)的艾利國際股份有限公司（www.alextek.com.tw ）。在雙方合作努力下,采用了泓格科技(ICPDAS)的嵌入式控制器 I-7188EAD和遠(yuǎn)端監(jiān)控模塊I-7000 系列,終于完成了所選定的第一階段桂山發(fā)電廠廣播擴(kuò)音設(shè)備電腦監(jiān)控系統(tǒng)及阿玉壩、羅好壩排洪廣播擴(kuò)音設(shè)備系統(tǒng)的建立。以下將對(duì)此作一介紹。
系統(tǒng)介紹
一 系統(tǒng)分布結(jié)構(gòu)
圖 1 系統(tǒng)分布架構(gòu)圖
由于監(jiān)控區(qū)域遼闊,地處無人山區(qū),所以除中央控制室外,又設(shè)了六個(gè)子控制室：桂山廠、桂山壩、阿玉壩、羅好壩、烏來電廠往阿玉壩、烏來電廠往羅好壩等（見上圖）。子控制室通過光纖網(wǎng)絡(luò)與中央控制室相連；各子控制室由各自的中央控制設(shè)備通過RS-485 網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)端的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)設(shè)備相連接。每一個(gè)子控制室各自控制著一群無人值守的廣播擴(kuò)音基站（見圖2）。
圖 2 無人值守廣播擴(kuò)音基站示意圖
各子控制室、及其廣播系統(tǒng)、中央控制設(shè)備和遠(yuǎn)端現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)設(shè)備的功能如下：
1． 手動(dòng)啟動(dòng)廣播系統(tǒng)；
2． 語音音樂切換廣播；
3． 現(xiàn)場(chǎng)麥克風(fēng)廣播；
4． 接受桂山控制室遙控廣播；
5． 接受遠(yuǎn)端電話語音廣播；
6． 中央控制設(shè)備（Central Control Unit-CCU）-排洪廣播設(shè)備自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)中央控制單
元；
7． 遠(yuǎn)端現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)設(shè)備（Detect Unit）-排洪廣播設(shè)備自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試單元；
二 CCU 和DU 單元介紹
對(duì)于整個(gè)廣播系統(tǒng)來說，就是如何確保各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)喇叭隨時(shí)都能正常工作，也是該系統(tǒng)精華之所在。以下就對(duì)中央控制設(shè)備和遠(yuǎn)端現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)設(shè)備的架構(gòu)加以說明。
1． 中央控制設(shè)備-CCU
圖3 CCU 架構(gòu)圖
CCU 的功能:在接收到PC 機(jī)命令時(shí),或由自身下達(dá)測(cè)試命令時(shí),對(duì)現(xiàn)場(chǎng)做手動(dòng)/自動(dòng)測(cè)試,將測(cè)試結(jié)果顯示在面板警報(bào)指示燈PC 上,并將狀態(tài)移報(bào)至RTU,使電廠人員及時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備情況。
CCU 硬件結(jié)構(gòu)：
1． 24VAC/3A 電源供應(yīng)器；
2． I-7188EAD 嵌入式控制器；
3． I-7043D 16 通道驅(qū)動(dòng)器模塊；
4． RTU連接端子臺(tái)、INTERLOCK連接端子臺(tái)；
5． LED 指示燈12 組；
6． DB-16RS 16 通道繼電器模塊；
7． 浪涌保護(hù)器；
CCU 軟件組成：
1． PC 提供畫面監(jiān)視參數(shù)設(shè)定等；
2． I-7188 自帶Mini OS7 操作系統(tǒng)；
CCU 動(dòng)作流程：
圖4 CCU 動(dòng)作流程
2．現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試單元-DU
DU 單元的功能：能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)喇叭做功能測(cè)試，并對(duì)RS-485 信號(hào)提供增強(qiáng)功能。
圖 5 DU 架構(gòu)圖
DU 硬件結(jié)構(gòu)：
1．I-7012 模擬信號(hào)輸入模塊；
2．電源及訊號(hào)避雷器；
3． DC24V DC 電壓產(chǎn)生器；
4． AC24V/1V 量測(cè)電壓產(chǎn)生器；
5． 喇叭匹配變壓器；
6． 100W 戶外防水喇叭；
7． 接線端子板；
8． 繼電器；
9． I-7510 RS-485 訊號(hào)中繼模塊；
DU 測(cè)量方法：
當(dāng) PC 或CCU命令對(duì)喇叭作測(cè)試動(dòng)作時(shí)，I-7012F 輸出，CCU電源驅(qū)動(dòng)Power Relay x1將PA 線路切換到測(cè)量回路，開始測(cè)量R2 上的電壓的變化量，進(jìn)而計(jì)算出喇叭阻抗的變化，以判斷喇叭是否正常。測(cè)量線路示意圖如下。
圖6 測(cè)量線路示意圖
Vout/Vin=R2/（R1+R2）
R2=GR1/（1-G）
R2 為喇叭阻抗；G 為測(cè)得的R2 兩端電壓值；
測(cè)試輸入電壓為 1VAC；
DU 工作流程圖：
圖 7 DU 工作流程圖
結(jié)束語
本系統(tǒng)能以最好的性價(jià)比達(dá)成預(yù)期目的，最主要的是因?yàn)椴捎昧?I-7188 嵌入式Ethernet網(wǎng)絡(luò)控制器，基于 80188 微處理器和泓格公司專屬的操作系統(tǒng)MiniOS7，用戶可以將所需的控制程序放在I-7188 上。在通訊網(wǎng)絡(luò)方面，I-7188 可以同時(shí)以RS-485 與下位檢測(cè)設(shè)備連接，然后再用以太網(wǎng)通過TCP/IP 協(xié)議與上位機(jī)的主控電腦相連。由于此系統(tǒng)已得到用戶— 臺(tái)灣電力股份有限公司的認(rèn)可，他們已經(jīng)決定投入第二階段系統(tǒng)的建立，2003 年已編制了2,000 萬新臺(tái)幣的預(yù)算。由于第二階段地形更加崎嶇，所以遠(yuǎn)端測(cè)試設(shè)備要使用GSM 和GPRS 通訊模塊與中央監(jiān)控設(shè)備相連。目前泓格和艾利兩公司已共同完成了I-7188E+GSM/GPRS 軟硬件等配套的前期工作，相信在不久的將來，此類系統(tǒng)將廣泛地被各界所采用。