自主可控水电站计算机监控系统解决方案

在我国，水电的开发利用还处于起步阶段，但发展潜力巨大。

水电开发建设需要巨大的资金投入，因此，加强我国水利基础设施建设对加快社会经济发展具有重要意义。

在水利水电领域，国产计算机监控系统的研制已成为提高水力资源利用效率和安全保障能力的重要措施之一。

目前国外的计算机监控系统普遍采用基于嵌入式 CPU处理器和工控机技术实现的监控系统。

然而，随着计算机技术、网络与通信技术以及人工智能等新兴技术的发展，我国对自主可控计算机监控系统研究提出了新要求。

当前国内自主可控水电站计算机监控系统研究面临着新问题、新挑战：

1、自主可控计算机的硬件和软件基础研究需要进一步加强；

自主可控计算机监控系统的核心是嵌入式 CPU，而国外厂商所提供的 CPU大多是基于 ARM架构，这与我国的实际情况存在一定差距。

另外，当前主流的嵌入式计算机 CPU都是英特尔公司生产的X86系列。而我国在该领域也存在着差距，因此在进行自主可控计算机研究时需要加强相关软硬件研发工作；

此外，国产处理器具有可移植性好、可扩展性强等优点，而国外主流处理器具有高集成、高性能、低功耗等特点，这也使得国产嵌入式微处理器须加强基础研究工作。

针对上述问题和挑战，本文提出了基于微体系结构和微内核技术平台研制自主可控计算机监控系统的解决方案；通过采用基于微体系结构和微内核技术平台实现自主可控计算核心及监控系统平台的整体设计与集成；在此基础上通过嵌入式 CPU处理器实现自主可控系统。

本文中对基于 ARM架构下微处理器架构、嵌入式 CPU和工控机软件基础结构进行了分析研究，并通过相关实验对基于 ARM核的嵌入式 CPU芯片在控制、通讯和处理等方面的性能进行验证；提出了一种国产自主可控计算机监控系统设计方案。

2、计算机的安全性、可靠性以及可维护性亟需提高；

从当前国内外的发展情况来看，国产工控机主要采用基于嵌入式 CPU处理器，或采用 CPU+工控机的模式。

（1）嵌入式处理器：随着微控制器（MCU）和 DSP芯片的快速发展，嵌入式处理器在控制领域的应用得到了很大的拓展。

3、对国产工控机性能要求更高，如何实现与国产芯片等的集成成为关键；

2、与国产工控机性能要求更高、成本较高的矛盾：工控机需要满足各种应用需求和性能要求，同时国产工控机需要具有更好性价比。

对于上述两个问题，采用工业级嵌入式实时操作系统 TwinOS和嵌入式系统开发平台（Embedded）以及具有图形界面的嵌入式实时操作系统 CentOS实现。

通过以上问题分析和解决，目前国内自主可控水电站计算机监控系统的研究和开发取得了较大进展。

4、人工智能技术在计算机领域的应用，需要对其进行深入研究。

（2）在监控系统中，由于各种软硬件设备的使用，可能会出现一些无法预见的故障和风险，需要进行故障诊断与预测的研究。

、而随着计算机技术、网络与通信技术和人工智能等新兴技术的发展，我国在自主可控水力资源计算机监控系统研制方面已经取得了长足进步：实现国产计算机硬件、软件以及智能控制算法的开发和应用，在国产工业用计算机监控系统研制领域也形成了一定优势。

、目前我国自主可控水电站计算机监控系统研究工作已经取得了较大成绩：主要表现在：一是国内自主可控水电计算机监管系统设计水平显著提高；二是多项关键技术取得突破，并已在实际工程中得到应用；三是相关科研成果已获得国家和省部级科技进步奖。

、国内自主可控水电站计算机监控系统的研制工作已取得长足进步：自主可控水利水电信息安全保障体系建设正在展开；基于国产软硬件平台实现的多源信息融合系统建设已经初步完成；自主可控水电站信息安全保障体系与管理体制研究取得阶段性成果。