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SCADA(Supervisory?Control?And?Data?Acquisition)系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)。
SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，它可以應(yīng)用于電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過程控制等諸多領(lǐng)域。在電力系統(tǒng)以及電氣化鐵道上又稱遠動系統(tǒng)。
?????? SCADA系統(tǒng)是以計算機為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過程控制與調(diào)度自動化系統(tǒng)。它可以對現(xiàn)場的運行設(shè)備進行監(jiān)視和控制，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號報警等各項功能。
由于各個應(yīng)用領(lǐng)域?qū)? SCADA的要求不同，所以不同應(yīng)用領(lǐng)域的 SCADA系統(tǒng)發(fā)展也不完全相同。
??????在電力系統(tǒng)中， SCADA系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛，技術(shù)發(fā)展也最為成熟。它作為能量管理系統(tǒng)（EMS系統(tǒng)）的一個最主要的子系統(tǒng)，有著信息完整、提高效率、正確掌握系統(tǒng)運行狀態(tài)、加快決策、能幫助快速診斷出系統(tǒng)故障狀態(tài)等優(yōu)勢，現(xiàn)已經(jīng)成為電力調(diào)度不可缺少的工具。它對提高電網(wǎng)運行的可靠性、安全性與經(jīng)濟效益，減輕調(diào)度員的負擔(dān)，實現(xiàn)電力調(diào)度自動化與現(xiàn)代化，提高調(diào)度的效率和水平中方面有著不可替代的作用。
一、? SCADA系統(tǒng)概述
SCADA(Supervisory?Control?And?Data?Acquisition)系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)。 SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，它可以應(yīng)用于電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過程控制等諸多領(lǐng)域。在電力系統(tǒng)以及電氣化鐵道上又稱遠動系統(tǒng)。
SCADA系統(tǒng)是以計算機為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過程控制與調(diào)度自動化系統(tǒng)。它可以對現(xiàn)場的運行設(shè)備進行監(jiān)視和控制，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號報警等各項功能。
由于各個應(yīng)用領(lǐng)域?qū)? SCADA的要求不同，所以不同應(yīng)用領(lǐng)域的 SCADA系統(tǒng)發(fā)展也不完全相同。
在電力系統(tǒng)中， SCADA系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛，技術(shù)發(fā)展也最為成熟。它作為能量管理系統(tǒng)（EMS系統(tǒng)）的一個最主要的子系統(tǒng)，有著信息完整、提高效率、正確掌握系統(tǒng)運行狀態(tài)、加快決策、能幫助快速診斷出系統(tǒng)故障狀態(tài)等優(yōu)勢，現(xiàn)已經(jīng)成為電力調(diào)度不可缺少的工具。它對提高電網(wǎng)運行的可靠性、安全性與經(jīng)濟效益，減輕調(diào)度員的負擔(dān)，實現(xiàn)電力調(diào)度自動化與現(xiàn)代化，提高調(diào)度的效率和水平中方面有著不可替代的作用。
SCADA在鐵道電氣化遠動系統(tǒng)上的應(yīng)用較早，在保證電氣化鐵路的安全可靠供電，提高鐵路運輸?shù)恼{(diào)度管理水平起到了很大的作用。在鐵道電氣化 SCADA系統(tǒng)的發(fā)展過程中，隨著計算機的發(fā)展，不同時期有不同的產(chǎn)品，同時我國也從國外引進了大量的 SCADA產(chǎn)品與設(shè)備，這些都帶動了鐵道電氣化遠動系統(tǒng)向更高的目標(biāo)發(fā)展。
二． SCADA系統(tǒng)發(fā)展歷程
SCADA（Supervisory?Control?and?Data?Acquisition）系統(tǒng)，全名為數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)。 SCADA系統(tǒng)自誕生之日起就與計算機技術(shù)的發(fā)展緊密相關(guān)。 SCADA系統(tǒng)發(fā)展到今天已經(jīng)經(jīng)歷了三代。
第一代是基于專用計算機和專用操作系統(tǒng)的 SCADA系統(tǒng)，如電力自動化研究院為華北電網(wǎng)開發(fā)的SD176系統(tǒng)以及在日本日立公司為我國鐵道電氣化遠動系統(tǒng)所設(shè)計的H-80M系統(tǒng)。這一階段是從計算機運用到 SCADA系統(tǒng)時開始到70年代。
第二代是80年代基于通用計算機的 SCADA系統(tǒng)，在第二代中，廣泛采用VAX等其它計算機以及其它通用工作站，操作系統(tǒng)一般是通用的UNIX操作系統(tǒng)。在這一階段， SCADA系統(tǒng)在電網(wǎng)調(diào)度自動化中與經(jīng)濟運行分析，自動發(fā)電控制（AGC）以及網(wǎng)絡(luò)分析結(jié)合到一起構(gòu)成了EMS系統(tǒng)（能量管理系統(tǒng)）。第一代與第二代 SCADA系統(tǒng)的共同特點是基于集中式計算機系統(tǒng)，并且系統(tǒng)不具有開放性，因而系統(tǒng)維護，升級以及與其它聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成很大困難。
90年代按照開放的原則，基于分布式計算機網(wǎng)絡(luò)以及關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)的能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍聯(lián)網(wǎng)的EMS/ SCADA系統(tǒng)稱為第三代。這一階段是我國? SCADA/EMS系統(tǒng)發(fā)展最快的階段，各種最新的計算機技術(shù)都匯集進 SCADA/EMS系統(tǒng)中。這一階段也是我國對電力系統(tǒng)自動化以及電網(wǎng)建設(shè)投資最大的時期，國家計劃未來三年內(nèi)投資2700億元改造城鄉(xiāng)電網(wǎng)可見國家對電力系統(tǒng)自動化以及電網(wǎng)建設(shè)的重視程度。
第四代 SCADA/EMS系統(tǒng)的基礎(chǔ)條件已經(jīng)或即將具備，預(yù)計將與21世紀初誕生。該系統(tǒng)的主要特征是采用Internet技術(shù)、面向?qū)ο蠹夹g(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及JAVA技術(shù)等技術(shù)，繼續(xù)擴大 SCADA/EMS系統(tǒng)與其它系統(tǒng)的集成，綜合安全經(jīng)濟運行以及商業(yè)化運營的需要。
SCADA系統(tǒng)在電氣化鐵道遠動系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)上已經(jīng)取得突破性進展，應(yīng)用上也有迅猛的發(fā)展。由于電氣化鐵道與電力系統(tǒng)有著不同的特點，在 SCADA系統(tǒng)的發(fā)展上與電力系統(tǒng)的道路并不完全一樣。在電氣化鐵道遠動系統(tǒng)上已經(jīng)成熟的產(chǎn)品有由我所自行研制開發(fā)的HY200微機遠動系統(tǒng)以及由西南交通大學(xué)開發(fā)的?DWY微機遠動系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)性能可靠、功能強大，在保證電氣化鐵道供電安全，提高供電質(zhì)量上起到了重要的作用，對 SCADA系統(tǒng)在鐵道電氣化上的應(yīng)用功不可沒。
三． SCADA系統(tǒng)發(fā)展瞻望? SCADA系統(tǒng)在不斷完善，不斷發(fā)展，其技術(shù)進步一刻也沒有停止過。當(dāng)今，隨著電力系統(tǒng)以及鐵道電氣化系統(tǒng)對 SCADA系統(tǒng)需求的提高以及計算機技術(shù)的發(fā)展，為 SCADA系統(tǒng)提出新的要求，概括地說，有以下幾點：
1．? SCADA/EMS系統(tǒng)與其它系統(tǒng)的廣泛集成
SCADA系統(tǒng)是電力系統(tǒng)自動化的實時數(shù)據(jù)源，為EMS系統(tǒng)提供大量的實時數(shù)據(jù)。同時在模擬培訓(xùn)系統(tǒng)，MIS系統(tǒng)等系統(tǒng)中都需要用到電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)，而沒有這個電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)信息，所有其它系統(tǒng)都成為"無源之水"。所以在這今十年來， SCADA系統(tǒng)如何與其它非實時系統(tǒng)的連接成為 SCADA研究的重要課題；現(xiàn)在在 SCADA系統(tǒng)已經(jīng)成功地實現(xiàn)與DTS（調(diào)度員模擬培訓(xùn)系統(tǒng)）、企業(yè)MIS系統(tǒng)的連接。 SCADA系統(tǒng)與電能量計量系統(tǒng)，地理信息系統(tǒng)、水調(diào)度自動化系統(tǒng)、調(diào)度生產(chǎn)自動化系統(tǒng)以及辦公自動化系統(tǒng)的集成成為 SCADA系統(tǒng)的一個發(fā)展方向。
2．?變電所綜合自動化
以RTU、微機保護裝置為核心，將變電所的控制、信號、測量、計費等回路納入計算機系統(tǒng)，取代傳統(tǒng)的控制保護屏，能夠降低變電所的占地面積和設(shè)備投資，提高二次系統(tǒng)的可靠性。變電所的綜合自動化已經(jīng)成為有關(guān)方面的研究課題，我國東方電子等公司已經(jīng)推出相應(yīng)的產(chǎn)品，但在鐵道電氣化上還處于研究階段。
3．?專家系統(tǒng)、模糊決策、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等新技術(shù)研究與應(yīng)用
利用這些新技術(shù)模擬電網(wǎng)的各種運行狀態(tài)，并開發(fā)出調(diào)度輔助軟件和管理決策軟件，由專家系統(tǒng)根據(jù)不同的實際情況推理出最優(yōu)化的運行方式或出來故障的方法，以達到合理、經(jīng)濟地進行電網(wǎng)電力調(diào)度，提高運輸效率的目的。
4．?面向?qū)ο蠹夹g(shù)、Internet技術(shù)、及JAVA技術(shù)的應(yīng)用
面向?qū)ο蠹夹g(shù)（OOT）是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫設(shè)計、市場模型設(shè)計和電力系統(tǒng)分析軟件設(shè)計的合適工具，將面向?qū)ο蠹夹g(shù)（OOT）運用于 SCADA/EMS系統(tǒng)是發(fā)展趨勢。
隨著Internet技術(shù)的發(fā)展，瀏覽器界面已經(jīng)成為計算機桌面的基本平臺，將瀏覽器技術(shù)運用于 SCADA/EMS系統(tǒng)，將瀏覽器界面作為電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的人機界面，對擴大實時系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，減少維護工作量非常有利；在新一代的 SCADA/EMS系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的MMI界面將保留，主要供調(diào)度員使用，新增設(shè)的Web服務(wù)器供非實時用戶瀏覽，以后將逐漸統(tǒng)一為一種人機界面。
JAVA語言綜合了面向?qū)ο蠹夹g(shù)和Internet技術(shù)，將編譯和解釋有機結(jié)合，嚴格實現(xiàn)了面向?qū)ο蟮乃拇筇匦?#xff1a;封裝性、多態(tài)性、繼承性、動態(tài)聯(lián)編，并在多線程支持和安全性上優(yōu)于C++，以及其它諸多特性，JAVA技術(shù)將導(dǎo)致EMS/ SCADA系統(tǒng)的一場革命。
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?????? SCADA系統(tǒng)是以計算機為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過程控制與調(diào)度自動化系統(tǒng)。它可以對現(xiàn)場的運行設(shè)備進行監(jiān)視和控制，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號報警等各項功能。
由于各個應(yīng)用領(lǐng)域?qū)? SCADA的要求不同，所以不同應(yīng)用領(lǐng)域的 SCADA系統(tǒng)發(fā)展也不完全相同。
??????在電力系統(tǒng)中， SCADA系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛，技術(shù)發(fā)展也最為成熟。它作為能量管理系統(tǒng)（EMS系統(tǒng)）的一個最主要的子系統(tǒng)，有著信息完整、提高效率、正確掌握系統(tǒng)運行狀態(tài)、加快決策、能幫助快速診斷出系統(tǒng)故障狀態(tài)等優(yōu)勢，現(xiàn)已經(jīng)成為電力調(diào)度不可缺少的工具。它對提高電網(wǎng)運行的可靠性、安全性與經(jīng)濟效益，減輕調(diào)度員的負擔(dān)，實現(xiàn)電力調(diào)度自動化與現(xiàn)代化，提高調(diào)度的效率和水平中方面有著不可替代的作用。
一、? SCADA系統(tǒng)概述
SCADA(Supervisory?Control?And?Data?Acquisition)系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)。 SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，它可以應(yīng)用于電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過程控制等諸多領(lǐng)域。在電力系統(tǒng)以及電氣化鐵道上又稱遠動系統(tǒng)。
SCADA系統(tǒng)是以計算機為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過程控制與調(diào)度自動化系統(tǒng)。它可以對現(xiàn)場的運行設(shè)備進行監(jiān)視和控制，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號報警等各項功能。
由于各個應(yīng)用領(lǐng)域?qū)? SCADA的要求不同，所以不同應(yīng)用領(lǐng)域的 SCADA系統(tǒng)發(fā)展也不完全相同。
在電力系統(tǒng)中， SCADA系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛，技術(shù)發(fā)展也最為成熟。它作為能量管理系統(tǒng)（EMS系統(tǒng)）的一個最主要的子系統(tǒng)，有著信息完整、提高效率、正確掌握系統(tǒng)運行狀態(tài)、加快決策、能幫助快速診斷出系統(tǒng)故障狀態(tài)等優(yōu)勢，現(xiàn)已經(jīng)成為電力調(diào)度不可缺少的工具。它對提高電網(wǎng)運行的可靠性、安全性與經(jīng)濟效益，減輕調(diào)度員的負擔(dān)，實現(xiàn)電力調(diào)度自動化與現(xiàn)代化，提高調(diào)度的效率和水平中方面有著不可替代的作用。
SCADA在鐵道電氣化遠動系統(tǒng)上的應(yīng)用較早，在保證電氣化鐵路的安全可靠供電，提高鐵路運輸?shù)恼{(diào)度管理水平起到了很大的作用。在鐵道電氣化 SCADA系統(tǒng)的發(fā)展過程中，隨著計算機的發(fā)展，不同時期有不同的產(chǎn)品，同時我國也從國外引進了大量的 SCADA產(chǎn)品與設(shè)備，這些都帶動了鐵道電氣化遠動系統(tǒng)向更高的目標(biāo)發(fā)展。
二． SCADA系統(tǒng)發(fā)展歷程
SCADA（Supervisory?Control?and?Data?Acquisition）系統(tǒng)，全名為數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)。 SCADA系統(tǒng)自誕生之日起就與計算機技術(shù)的發(fā)展緊密相關(guān)。 SCADA系統(tǒng)發(fā)展到今天已經(jīng)經(jīng)歷了三代。
第一代是基于專用計算機和專用操作系統(tǒng)的 SCADA系統(tǒng)，如電力自動化研究院為華北電網(wǎng)開發(fā)的SD176系統(tǒng)以及在日本日立公司為我國鐵道電氣化遠動系統(tǒng)所設(shè)計的H-80M系統(tǒng)。這一階段是從計算機運用到 SCADA系統(tǒng)時開始到70年代。
第二代是80年代基于通用計算機的 SCADA系統(tǒng)，在第二代中，廣泛采用VAX等其它計算機以及其它通用工作站，操作系統(tǒng)一般是通用的UNIX操作系統(tǒng)。在這一階段， SCADA系統(tǒng)在電網(wǎng)調(diào)度自動化中與經(jīng)濟運行分析，自動發(fā)電控制（AGC）以及網(wǎng)絡(luò)分析結(jié)合到一起構(gòu)成了EMS系統(tǒng)（能量管理系統(tǒng)）。第一代與第二代 SCADA系統(tǒng)的共同特點是基于集中式計算機系統(tǒng)，并且系統(tǒng)不具有開放性，因而系統(tǒng)維護，升級以及與其它聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成很大困難。
90年代按照開放的原則，基于分布式計算機網(wǎng)絡(luò)以及關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)的能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍聯(lián)網(wǎng)的EMS/ SCADA系統(tǒng)稱為第三代。這一階段是我國? SCADA/EMS系統(tǒng)發(fā)展最快的階段，各種最新的計算機技術(shù)都匯集進 SCADA/EMS系統(tǒng)中。這一階段也是我國對電力系統(tǒng)自動化以及電網(wǎng)建設(shè)投資最大的時期，國家計劃未來三年內(nèi)投資2700億元改造城鄉(xiāng)電網(wǎng)可見國家對電力系統(tǒng)自動化以及電網(wǎng)建設(shè)的重視程度。
第四代 SCADA/EMS系統(tǒng)的基礎(chǔ)條件已經(jīng)或即將具備，預(yù)計將與21世紀初誕生。該系統(tǒng)的主要特征是采用Internet技術(shù)、面向?qū)ο蠹夹g(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及JAVA技術(shù)等技術(shù)，繼續(xù)擴大 SCADA/EMS系統(tǒng)與其它系統(tǒng)的集成，綜合安全經(jīng)濟運行以及商業(yè)化運營的需要。
SCADA系統(tǒng)在電氣化鐵道遠動系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)上已經(jīng)取得突破性進展，應(yīng)用上也有迅猛的發(fā)展。由于電氣化鐵道與電力系統(tǒng)有著不同的特點，在 SCADA系統(tǒng)的發(fā)展上與電力系統(tǒng)的道路并不完全一樣。在電氣化鐵道遠動系統(tǒng)上已經(jīng)成熟的產(chǎn)品有由我所自行研制開發(fā)的HY200微機遠動系統(tǒng)以及由西南交通大學(xué)開發(fā)的?DWY微機遠動系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)性能可靠、功能強大，在保證電氣化鐵道供電安全，提高供電質(zhì)量上起到了重要的作用，對 SCADA系統(tǒng)在鐵道電氣化上的應(yīng)用功不可沒。
三． SCADA系統(tǒng)發(fā)展瞻望? SCADA系統(tǒng)在不斷完善，不斷發(fā)展，其技術(shù)進步一刻也沒有停止過。當(dāng)今，隨著電力系統(tǒng)以及鐵道電氣化系統(tǒng)對 SCADA系統(tǒng)需求的提高以及計算機技術(shù)的發(fā)展，為 SCADA系統(tǒng)提出新的要求，概括地說，有以下幾點：
1．? SCADA/EMS系統(tǒng)與其它系統(tǒng)的廣泛集成
SCADA系統(tǒng)是電力系統(tǒng)自動化的實時數(shù)據(jù)源，為EMS系統(tǒng)提供大量的實時數(shù)據(jù)。同時在模擬培訓(xùn)系統(tǒng)，MIS系統(tǒng)等系統(tǒng)中都需要用到電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)，而沒有這個電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)信息，所有其它系統(tǒng)都成為"無源之水"。所以在這今十年來， SCADA系統(tǒng)如何與其它非實時系統(tǒng)的連接成為 SCADA研究的重要課題；現(xiàn)在在 SCADA系統(tǒng)已經(jīng)成功地實現(xiàn)與DTS（調(diào)度員模擬培訓(xùn)系統(tǒng)）、企業(yè)MIS系統(tǒng)的連接。 SCADA系統(tǒng)與電能量計量系統(tǒng)，地理信息系統(tǒng)、水調(diào)度自動化系統(tǒng)、調(diào)度生產(chǎn)自動化系統(tǒng)以及辦公自動化系統(tǒng)的集成成為 SCADA系統(tǒng)的一個發(fā)展方向。
2．?變電所綜合自動化
以RTU、微機保護裝置為核心，將變電所的控制、信號、測量、計費等回路納入計算機系統(tǒng)，取代傳統(tǒng)的控制保護屏，能夠降低變電所的占地面積和設(shè)備投資，提高二次系統(tǒng)的可靠性。變電所的綜合自動化已經(jīng)成為有關(guān)方面的研究課題，我國東方電子等公司已經(jīng)推出相應(yīng)的產(chǎn)品，但在鐵道電氣化上還處于研究階段。
3．?專家系統(tǒng)、模糊決策、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等新技術(shù)研究與應(yīng)用
利用這些新技術(shù)模擬電網(wǎng)的各種運行狀態(tài)，并開發(fā)出調(diào)度輔助軟件和管理決策軟件，由專家系統(tǒng)根據(jù)不同的實際情況推理出最優(yōu)化的運行方式或出來故障的方法，以達到合理、經(jīng)濟地進行電網(wǎng)電力調(diào)度，提高運輸效率的目的。
4．?面向?qū)ο蠹夹g(shù)、Internet技術(shù)、及JAVA技術(shù)的應(yīng)用
面向?qū)ο蠹夹g(shù)（OOT）是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫設(shè)計、市場模型設(shè)計和電力系統(tǒng)分析軟件設(shè)計的合適工具，將面向?qū)ο蠹夹g(shù)（OOT）運用于 SCADA/EMS系統(tǒng)是發(fā)展趨勢。
隨著Internet技術(shù)的發(fā)展，瀏覽器界面已經(jīng)成為計算機桌面的基本平臺，將瀏覽器技術(shù)運用于 SCADA/EMS系統(tǒng)，將瀏覽器界面作為電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的人機界面，對擴大實時系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，減少維護工作量非常有利；在新一代的 SCADA/EMS系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的MMI界面將保留，主要供調(diào)度員使用，新增設(shè)的Web服務(wù)器供非實時用戶瀏覽，以后將逐漸統(tǒng)一為一種人機界面。
JAVA語言綜合了面向?qū)ο蠹夹g(shù)和Internet技術(shù)，將編譯和解釋有機結(jié)合，嚴格實現(xiàn)了面向?qū)ο蟮乃拇筇匦?#xff1a;封裝性、多態(tài)性、繼承性、動態(tài)聯(lián)編，并在多線程支持和安全性上優(yōu)于C++，以及其它諸多特性，JAVA技術(shù)將導(dǎo)致EMS/ SCADA系統(tǒng)的一場革命。
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