前言
水力發電，獲得的是綠色能源。臺灣地區雨量充沛，河川坡地地形陡峭，水利資源相當豐富。目前共有水力發電廠十一所。桂山電廠地處新店溪上游北勢溪及南勢溪交匯處，除了有烏來、粗坑及軟橋外，供應大臺北地區水源的翡翠湖水庫，其所屬的發電廠也屬桂山電廠所管轄。由于地處臺灣北部重要觀光勝地—烏來，所以不僅肩負著發電重任，也兼具著觀光景點的功能。但是往往由于大自然風云變幻莫測，或因人工疏忽，造成百姓和游客傷亡，抱恨終身。1980年臺北景美女中一群女生就因上游水庫泄洪無報警而喪身。由鑒于此，有關單位一直在尋找解決之道，只是苦于河流流域太寬廣，人工預警方式太不符合經濟效益而無良策，只有在泄洪前透過平面媒體，廣播電視來預告百姓，但終不及在預警區域設立廣播預警來得直接有效。多年來相關單位一直堅持尋找如何通過無人方式建此預警系統，臺灣電力公司終于找到了在自動化集成領域有十年經驗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和遠端監控模塊I-7000系列,終于完成了所選定的第一階段桂山發電廠廣播擴音設備電腦監控系統及阿玉壩、羅好壩排洪廣播擴音設備系統的建立。以下將對此作一介紹。
系統介紹
一 系統分布結構
圖1 系統分布架構圖
由于監控區域遼闊,地處無人山區,所以除中央控制室外,又設了六個子控制室：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絡與中央控制室相連；各子控制室由各自的中央控制設備通過RS-485網絡與遠端的現場檢測設備相連接。每一個子控制室各自控制著一群無人值守的廣播擴音基站（見圖2）。
圖2 無人值守廣播擴音基站示意圖
各子控制室、及其廣播系統、中央控制設備和遠端現場檢測設備的功能如下：
1．手動啟動廣播系統；
2．語音音樂切換廣播；
3．現場麥克風廣播；
4．接受桂山控制室遙控廣播；
5．接受遠端電話語音廣播；
6．中央控制設備（Central Control Unit-CCU）-排洪廣播設備自動化測試系統中央控制單元；
7．遠端現場檢測設備（Detect Unit）-排洪廣播設備自動化測試系統現場測試單元；
二 CCU和DU單元介紹
對于整個廣播系統來說，就是如何確保各個現場喇叭隨時都能正常工作，也是該系統精華之所在。以下就對中央控制設備和遠端現場檢測設備的架構加以說明。
1．中央控制設備-CCU
圖3 CCU架構圖
CCU的功能:在接收到PC機命令時,或由自身下達測試命令時,對現場做手動/自動測試,將測試結果顯示在面板警報指示燈PC上,并將狀態移報至RTU,使電廠人員及時掌握現場設備情況。
CCU硬件結構：
1．24VAC/3A電源供應器；
2．I-7188EAD嵌入式控制器；
3．I-7043D 16通道驅動器模塊；
4．RTU連接端子臺、INTERLOCK連接端子臺；
5．LED指示燈12組；
6．DB-16RS 16通道繼電器模塊；
7．浪涌保護器；
CCU軟件組成：
1．PC提供畫面監視參數設定等；
2．I-7188自帶Mini OS7 操作系統；
CCU動作流程：
圖4 CCU動作流程
2．現場測試單元-DU
DU單元的功能：能對現場喇叭做功能測試，并對RS-485信號提供增強功能。
圖5 DU架構圖
DU硬件結構：
1．I-7012模擬信號輸入模塊；
2．電源及訊號避雷器；
3．DC24V DC電壓產生器；
4．AC24V/1V量測電壓產生器；
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訊號中繼模塊；
DU測量方法：
當PC或CCU命令對喇叭作測試動作時，I-7012F輸出，CCU電源驅動Power Relay x1將PA線路切換到測量回路，開始測量R2上的電壓的變化量，進而計算出喇叭阻抗的變化，以判斷喇叭是否正常。測量線路示意圖如下。
圖6 測量線路示意圖
Vout/Vin=R2/（R1+R2）
R2=GR1/（1-G）
R2為喇叭阻抗；G為測得的R2兩端電壓值；
測試輸入電壓為1VAC；
DU工作流程圖：
圖7 DU工作流程圖
結束語
本系統能以最好的性價比達成預期目的，最主要的是因為采用了I-7188嵌入式Ethernet網絡控制器，基于80188微處理器和泓格公司專屬的操作系統MiniOS7，用戶可以將所需的控制程序放在I-7188上。在通訊網絡方面，I-7188可以同時以RS-485與下位檢測設備連接，然后再用以太網通過TCP/IP協議與上位機的主控電腦相連。由于此系統已得到用戶—臺灣電力股份有限公司的認可，他們已經決定投入第二階段系統的建立，2003年已編制了2,000萬新臺幣的預算。由于第二階段地形更加崎嶇，所以遠端測試設備要使用GSM和GPRS通訊模塊與中央監控設備相連。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，此類系統將廣泛地被各界所采用。
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