這里所說的狀態監測實際上是對水輪機組眾多參數進行的實時在線監測。水輪機組的參數較多，為了分析方便，對部分參數還需要進行高速采樣。這樣，一個監測系統通常要由分布在不同現場位置的多個采集節點組成。各節點將大量的采集數據傳送到上位機，由上位機從多角度評估機組的運行狀態。采用全數字化通信的現場總線整合整個監測系統可以實現徹底的分散控制，抵抗各種干擾因素，簡化系統的結構，提高數據傳輸效率。于是，本文設計實現了一種基于LONWORKS現場總線的水輪機組狀態監測系統。

1 LONWORKS現場總線的技術特點

LONWORKS總線是美國Echelon公司推出的一種現場總線技術。具有開放性、高速性和互操作性；采用面向對象的設計方法，使網絡通信的設計簡化為參數設置，降低了開發難度；支持多種傳輸介質，網絡容量可達32000個節點，網絡通信速率可達1.25Mbps/130m，直接通信距離可達2700m/78kbps；其網絡采取了配置1500V直流隔離變壓器進行隔離等適合于工業現場環境的措施，具有很強的抗干擾、抗振動能力，適合于水電廠等較惡劣的工業環境。

在水輪機組狀態監測系統中，有幾十個現場數據采集節點，它們通過現場總線將采樣結果傳送到距離較遠的上位機，并且數據通信頻繁。考慮到LONWORKS總線技術具有強大的強信能力，以LON總線來組成系統的實時數據通信網絡，極大地簡化了系統的通信軟、硬件設計，使數據的傳輸與通訊變得十分便捷。

2 系統構成

基于LONWORKS現場總線的水輪機組狀態監測系統由上位監控機和多個現場監測單元組成，其系統結構如圖1所示。

每個現場監測單元監測三個現場數據采集節點，現場數據采集節點的現場監測單元主要負責對現場數據進行采集、存儲和傳送。現場監測包括壓力監測；溫度監測；水位及油位等液位監測；水流量監測；機組振動擺度監測、機組電氣監測、機組轉速及導葉開度監測、效率監測；水淪機氣蝕監測；發電機氣隙監測；發電機絕緣監測；尾水管真空監測等。

各個現場采集節點通過LONWORKS總線組成一個現場監測網絡。用開發的LONWORKS-ETHERNET互連適配器把LON總線上采集節點發送的數據轉換為UDP格式，利用速度較高的工業以太網將其發送到上位同，再把上位下達的命令轉換為LonTalk協議的形式發給各個現場節點，從而實現上位機和底層各個現場節點之間的通信。與以短訓班采用昂貴的LON總線適配器的方法相比，這種方法既提高了數據的傳輸速度又節省了方法費用。上位機將現場節點傳送上來的各種監測數據存進MS-SQLSERVER2000數據庫，提供人機交互的界面，并完成實時數據的圖形化、格式化顯示，同時用傅立葉變、換（FT）和小波變換（WT）對數據進行分析。