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随着电力事业的发展,对电力系统中发电厂、变电站以及输电线路以及电力设备的长期安全运行要求越来越高,为预防灾难性事故的发生,对电力线路和电力设备进行状态监测和故障诊断就显得十分必要。微电子技术的发展越来越快,伴随着超大规模集成电路技术的成熟,嵌入式计算机系统的功能越来越强大,在某些场合完全可以取代传统的工控机,并且其独特的优势在于它的体积小、功耗低、性价比高、便于携带,使得它非常适合应用到电力安全监控仪器中。本论文在嵌入式计算机系统平台的构建中做了大量的研究工作,以电力安全的需求为目标,从嵌入式计算机系统的硬件设计入手,深入研究了嵌入式计算机硬件系统设计和电磁兼容性问题,成功研发出了具有良好电磁兼容性能,能够长时间(连续一个月运行测试)可靠运行的嵌入式计算机主板。在软件部分,实现了嵌入式计算机系统的多种引导模式,嵌入式Linux内核的移植,内核驱动程序中bug的修正和部分新增硬件驱动程序的编写,以及嵌入式图形界面GUI系统Qtopia的移植,完成了整个嵌入式计算机系统从硬件到软件系统平台的构建。在此嵌入式计算机系统平台基础之上,进行了电力安全监控设备的研究开发:1)研发了一套基于嵌入式计算机系统的输电线路舞动监控系统,可以对输电线路舞动情况进行分析、监控,通过采集电力线路的图像并对其进行分析,通过GSM方式发送舞动状态到地面监控中心。该系统已经在江津供电局挂网使用;2)研制了一套具有紫外放电检测和图像采集功能的紫外内窥检测系统,通过实验验证了该紫外内窥系统在电气设备检测方面的实用性。本论文在基于嵌入式计算机系统及其在电力安全中应用研究中,主要完成了以下工作:①研究了嵌入式计算机系统的硬件系统设计,以及高频线路板设计中的信号串扰、阻抗反射、电磁辐射等方面的工程实际问题,通过两次嵌入式计算机系统主板的设计和改进,成功研发出了工作稳定、电磁兼容性能良好的嵌入式计算机主板。②研究了嵌入式计算机系统的启动过程,编写了bootloader启动程序,完成了uboot在AT91RM9200上的移植,并且修改了uboot中的数个bug,新增了许多uboot命令,实现了uboot对NandFlash、IIC和SPIFlash的操作。③在嵌入式计算机主板上移植了Linux-2.4.27内核,修正了显卡驱动中的部分bug,根据系统主板的设计需要,完成了I/O驱动,A/D驱动,RTC驱动等程序研发工作。移植了目前市场上普及流行的USB摄像头驱动,实现了嵌入式Linux内核对USB摄像头的广泛支持。④研究了嵌入式GUI系统的体系结构和工作原理,实现了Qtopia在嵌入式计算机主板上的定制和移植工作,并且在该系统上实现了音频、视频,娱乐等媒体功能,为以后紫外内窥系统以及输电线路舞动监控系统应用软件在图形界面上的开发扫除了障碍。⑤研究了输电导线舞动的理论基础、舞动机理和国内舞动治理工程实例,完成了基于嵌入式计算机系统的输电线路舞动监控系统的研制,通过对大量的挂网实验数据进行统计,并且对典型数据进行了分析对比,证明了该系统具有很好的效果。⑥针对电力工业环境内窥监测及诊断要求,在深入研究紫外放电检测技术、图像采集压缩技术和嵌入式系统技术的基础上,成功研制了一套具有图像和紫外数据采集、数据压缩和无线传输功能的紫外内窥检测系统。本系统的研制为电力安全中非常关键的输电线路与电力设备的状态监测和设备检测探伤提供了数据基础和技术保障,对嵌入式计算机在电力安全中的应用研究进行了积极的探索,对电力安全新技术的推广应用有着很大的现实意义,