关键词：串行通信；水电站；计算机监控系统；具体应用；应用效果
对于计算机监控系统来讲，其工作性能的良好性很大程度上取决于通信质量，只有从通信技术方面进行考虑，结合系统结构特点及运行需求，选择最为合适的通信方式，才能实现水电站计算机监控系统的分散控制和集中管理。由此可见，加大对串行通信应用的研究力度，是非常重要且必要的，对于促进我国水利事业的发展意义重大。
1.串行通信概念及特点
所谓串行通信是指利用一条数据线，按照数据顺序依次将其逐个进行传输，每个数据的位数为1或者0，进而实现在数据的串行传送[1]。在这个过程中，所传输的每个数据时间长度都是固定的，如果系统之间存在数据交换需求时，借助少数几条线采用串行通信方式即可实现，在计算机与计算机、计算机与外设之间的信息交流中，有着良好的应用效果，可以满足远距离通信需求。串行通信与并行通信同属于当前应用最为普遍的通信方式，与后者相比，串行通信既有优势有存在不足，其优势是能够节省传输线，尤其是数据传输距离较远时，可以减少传输线的使用，而串行通信因为是依次逐个传输数据的，所以其数据传输速相对较低。基于此，在实际应用过程中，应结合数据实际传输需求，在两种通信方式中选择的最为合适的一种。
2.串行通信在水电站计算机监控系统中的具体应用
此次研究中以马岩洞水电站为实例，结合其计算机监控系统结构及组成，对串行通信的具体应用进行了分析。
2.1水电站计算机监控系统介绍
通过调查可知，该水电站计算机监控系统结构形式为分层分布式结构，可以实现对闸门系统、辅机系统、发电机组、开关站等单元的实时监控，实现了水电站的无人值班、少人值守运行。计算机监控系统组成主要包括上位机监控系统和现地控制单元两部分，控制单元设备功能的有效发挥，是在现地控制单元（LCU）作用下实现的。现地控制单元(LCU)由微机监控装置MB80系列和通讯管理机CPM518两部分组成，前者包括多个功能模块，每个模块运行互不干扰，可通过MB80CHS810型插槽对系统进行组装和整合，与其他辅助设备通讯由通讯管理机独立进行，无论是通信方式、通信接口还是软件设计等方面，都与常规PLC存在差异。在系统运行过程中，既可以将MB80系列中CPU作为通信开关，用于远距离数据通信，又具备常规自动化控制装置功能，应用现场总线能够切实保证数据通信质量。在整个计算机监控系统中，应用串行通信的模块主要有闸门系统和辅机系统。
2.2串行通信在闸门系统中的应用
马岩洞水电站有5套泄洪闸门和一套冲砂闸门，彼此之间间隔较远，如果采用并行通信方式，则需要使用大量传输线，工程成本较高，线路敷设耗时较长；并且I/O通道抗干扰能力较弱，难以保证远距离通信质量；同时接线数量众多，系统调试及线路改造都极为不便。为实现闸门系统良好的控制效果，在数据通信方面应用了串行通信方式，根据该水电站闸门具体分布情况，共设置了两条现场总线，按照区域将系统中的控制单元进行连接。闸门系统总线组成为超五类屏蔽网线，采用RS485通信方式，接入坝区LCU柜内，信号可在MOXA串口板处转换为RS232通信方式，然后通过MOXA串口板接入MB80机架串行通信口，再由通讯管理机CPM518串口驱动处理后，与坝区LCU通讯，LCU电信号在转换为光信号与5公里外的厂房进行通讯，即可实现闸门系统串行通信[2]。
2.3串行通信在辅机系统中的应用
马岩洞水电站辅机系统结构组成，包括10个单元、29个节点以及1000多个通信信号点。在辅机系统中，CPU板卡数量有12块，可有效保证数据传输的实效性和准确性。更据各辅助系统业务分为6部分，分别与监控系统机组、开关站、公用LCU进行通讯，其中用于通信的MOXA串口板卡和通讯管理机CPM518均为6块，并根据现场总线接入需求，在每个板卡上设置8个相匹配的接口，为确保通信结构的独立性，采用电气隔离方式将接口分开，然后分别与辅机PLC或辅助装置连接，即可实现辅机系统串行通信。
3.串行通信在水电站计算机监控系统中的应用效果
在水电站计算机监控系统中应用串行通信，既具有一定的优势，也存在一些不足，现将具体应用效果总结如下。
3.1串行通信的应用优势
串行通信应用优势众多，可以有效提升水电站计算机监控系统运行性能。首先，实现了系统结构机架的多处理，可以满足不同通信需求。监控系统现地控制单元(LCU)，CPU存储器容量较大，有着较高的运行速率，并且不需要后备电池。同时，其通信功能强大，与以太网、现场总线、串口等，都有着较高的适配性，通过通讯管理机CPM518接口通讯驱动程序编译能够灵活配置通信规约。另外，根据实际通信需求，增加通信或控制处理器板、通信接口以及外部与现场总线相连接的I/O测控部件数量。其次，系统控制命令是以通信信号传递的，不需要再使用大量硬接线，还可以确保系统控制的精准性。在闸门系统中，当接收到控制命令后，在增设的一个硬接线对其确认后，系统才会执行该命令，信号传输变得更为便捷、高效，系统运行稳定性也得到了显著提升[3]。最后，可实现硬接线信号与通信信号的冗余配置，两者分别作为计算机监控系统的主信号和备用信号，即便是硬接线信号出现异常时，也可以通过通信信号了解水电站的具体运行情况，为故障维修争取更多时间，增强了系统风险预测和防控能力。
3.2串行通信应用的不足
该水电站计算机监控系统在应用串行通信后，信号传输速率及精准性得到了提高，应用效果良好，但是，也存在一些不足之处，对系统稳定性造成了一定影响。首先，串行通信线路配置形式为单网络，没有采用双总线冗余配置，如果通信信号出现异常，则很容易造成信号无法正常传输，影响了监控系统功能的有效发挥，其可靠性大大降低。其次，控制命令无闭锁条件，闸门系统对闭锁条件判断时，是根据设备控制方式进行的，而辅机系统也只是增加了远方控制命令，都没有实现操作闭锁，容易发生误操作现象。另外，部分通信接电总线上接入的设备数量较多，加重了通信负荷，可能会降低通信信号的传输速率，无法满足设备通信要求，难以确保其实效性。这些都是串行通信应用过程中需要改进的地方。
结束语：
在水电站计算机监控系统中采用串行通信方式，具有多方面的优势，这是由串行通信防水特点决定的。但是在计算机监控系统实际运行过程中，同样发现了串行通信的不足之处有待改进，对此仍需加大研究力度，充分发挥串行通信的作用与价值。只有根据水电站计算机监控系统结构特点及运行需求，将串行通信加以合理应用，才能时刻掌握水电站实际运行情况，进而确保水电站运行的稳定性和安全性。
参考文献：
[1]仝亮,沈小钰,杨熠宇.串行通信在漫湾水电站计算机监控系统中的应用[J].水电厂自动化,2014，(3):3-6.
[2]黄谭丰.基于RS-485串行通信网络的智能监控模块在机房自动化设计中的应用[J].广播电视信息,2014，(1):108-109.
[3]朱雪雄.浅谈应用计算机监控的水电站站内通信[J].科技资讯,2017,(7):6