我国首台南极科考支撑装置在南极成功运行,为南极天文观测及其他科考仪器设备提供能源、科考数据存储、通信、远程监控等保障,实现了我国在科考支撑平台研究领域零的突破。由于研制时间短,经验不足以及南极特殊的环境限制,南极科考支撑平台的性能还需要进一步完善。基于以上原因,本文从提高平台可靠性和安全性的角度提出无人值守能源通信平台的优化设计方案,以便为我国极地科考提供更可靠的保障。首先,分析能源通信平台的总体需求,结合平台的功能需求和性能指标以及国内外极地科考支撑平台的研究经验,对系统进行总体规划和设计,提出将能源通信平台分为发电系统、现场主控系统、国内监控系统三个部分,并对平台整体安全性进行设计。接着,分析早期能源通信平台中发电系统存在的问题,针对发电机组润滑油路和燃油油路设计方案的不足,分别提出其硬件结构改造及软件算法设计方案,并进行测试,测试结果表明,改造之后的油路系统无故障运行时间大幅延长,具备更高的可靠性。同时,设计机组调度和故障切换控制逻辑,有效判断和处理发电机组在运行过程中遇到的故障,保障发电机组安全平稳运行,提高了发电系统的可靠性。然后,结合现场主控系统存在的问题,分别从硬件和软件角度提高其可靠性和安全性。通过设计核心控制算法,实现舱内温度控制、人工远程调度以及机组和负载保护。为了弥补控制器遇到异常自身无法通过软件重启复位的缺陷,设计外围看门狗电路,让PLC能够从“死机”状态快速重启恢复,保障主控系统可靠运行。实现主控系统和上位机之间基于Socket连接的数据通信,通过方案比较选用MD5算法对传输文件进行校验,使用RC4加密算法有效保护PLC和上位机之间的通信数据安全。最后对主控系统的运行可靠性及通信安全性进行测试。最后,针对早期项目中监控界面存在的问题,分别对能源通信平台本地界面和远程监控界面进行优化设计。利用组态软件VISU+设计本地监控界面,方便实验人员在平台封舱运行的状态下查看舱内设备运行状况,保障设备安全可靠运转。选择Windows系统作为远程监控界面的搭建平台,使用Vue.js框架开发前端展示界面,基于Spring Boot框架开发后端代码,使用My SQL数据库存储与后台交互的数据,具体实现了用户登录、实时数据查询、历史数据查询、现场采集图像展示、远程命令交互等功能。对各个模块进行的测试表明,所设计的监控系统不仅可以实现对平台的远程监测与遥控,同时能保障能源通信平台安全可靠地运行,达到了项目的预期目标。