对智能变电站监控系统管理的研究

摘要:利用当前的物联网技术成果,根据电力、水利等具有大量值守机房/变电站的用户的远程综合监控管理需求,通过加强计算机技术、图像数字化技术和信息技术的应用,实现用户对前端无人或少人值守系统的综合监控、集中管理,利用现有的网络对前端的图像、环境、设备运行状态、门禁、周界防范等进行有效的监控和管理,大幅度提高了对前端监控的实时性、有效性,降低了人员及管理成本。

关键词:智能变电站;平台;传感

中图分类号：TM411+.4 文献标识码：A 文章编号：

1系统的原理

整个系统从结构上分为上中下三成,在下层主要是一些低端设备,这些设备需要对环境参数、设备状态等一些数据的采集设备,例如有温湿度传感器、浸水传感器,对一些智能空调、智能开关等设备有相关的硬件接口,它们能够获知当前设备的运行参数。中间层的是一个智能电力网关设备,它是整个系统的关键所在,是连接用户和设备之间的纽带,设备上能够连接各种低端设备的接口,它主要有三个作用，第一,它能够收集各种低端设备的一些反馈数据(例

如采集数据)。二是它将这些海量数据经过处理分析,最终将一些有效数据通过以太网传输给上层。三是当用户需要对设备进行控制时,它能够对用户的指令进行“翻译”,翻译后的指令能够被各种低端设备识别,从而对设备进行控制。在最上层是一个监控管理平台的应用软件,在这上面,图形化界面,值班人员可以清晰的看到当前设备的运行状态,很方便的对设备进行控制。总体结构如图1。

2硬件的结构

智能网关的硬件结构如下图所示,其中微处理器采用的是Atmel公司的Arm9芯片,主频

200MHz, ARM926EJ - S arm内核, 2片16Mx16bits SDRAM,133MHZ,共64M,一片2MBDataFlash,DS1337实时时钟芯,DM1961网络芯片,实现10/100Mbps自适应以太网功能。

详细了采用64M字节SDRAM,由两片16位数据宽度的SDRAM存储器并联为32位数据宽度的SDRAM,数据和CLK信号线运行速度达100MHz。128MB的Nand Flash存储器,内部存放系统映像文件及用户数据文件等,很方便进行系统固化、存储区域分配等操作。串口这一块,提供了2路常用232串口,4路常用485,另外有32路的GPIO口。为了与PC机的串口通信相联,使用到了MAX-IM公司的串口收发芯片MAC3232CSE来完成RS232电平与TTL电平的相互转换。

3软件的结构

在软件部分主要分类两部分软件,一类是智能网关的嵌入式软件部分,这部分的主要工作是网关控制及传感设备控制等工作,软件的研发平台是linux fedora 9,编译的工具arm-linux-gcc。另外一类软件是智能变电站的监控管理平台,它的主要作用是远程控制和监管变电站内设备的运行状况。软件的研发平台是windows 7,开发的工具visual studio 2010。传感设备数据包的捕获:传感设备在网关上的接口,可能是接GPIO、rs485、rs232,在linux下通过pthread_ create来创建3条线程来监听这些端口,当数据到来的时候,按照规定的协议来判断数据是否属于合法数据,来进行初步塞选和处理。如:RS485控制器与RS485通信协议

传感设备数据包处理:由于传感设备的众多厂家,每个厂家的通信协议可能存在各种不同情况,这里就需要相对应的处理模块对应每一个设备,这里也带来了一个问题,这给网关固件的开发和维护带来了很大的任务。在本软件的设计中,使用linux下的动态库技术,即将每个模块编译成动态库,在固件升级的时候,只需要升级动态库即可完成升级的工作,而对于开发人员只需要开发协议对应的动态服务库即可。网络掉线数据保存和备份上传:考虑到变电站

的网络不是百分百的良好,和对数据完整性和告警数据重要性的思量,当智能网关的处于网络断开状态时,能够保存一些非常重要的数据,如告警数据。需要将这些数据临时保存在网关中。当网络状态恢复良好时,再将这些数据上传至平台。在智能网关中,使用mysql数据库来保存这些数据。另外,如何去上传这些数据。这里有一个守护进程,来保证这些数据能够在网络恢复的时候及时的将数据上传。在pc机中,基于microsoft的.net技术架构下,开发了一个平台软件服务端软件和基本B/S模式的用户监控管理的客户端软件。平台软件数据的接收:在服务端软件中,使用tcp通信协议,在端口14000上建立socket服务监听程序,用于处理网关发来的数据及将用户数据反馈到网关中。在服务监听程序端,开放了remoting远程通信服务,一方面,可用在B/S客户端程序的服务端中使用,另一方便,考虑今后系统的扩展性,在其它的软件系统中,在授权的情况下,可使用系统的相关数据。

平台软件服务端与客户端的服务器通信平台软件服务端和客户端是属于两个不同的进程,可能在同一台机器上,也可能不在同一台机器上,在某些情况下,它们之间需要进行数据交换和通信,例如当设备告警数据到来的时候,对于PC端,平台软件服务端是最先获知数据的,那么,这时候它需要将这些数据告诉客户端。在本软件的设计中,基于tcp协议在8086端口开启了remoting服务。这样就解决了这两个进程之间的通信问题。用户UI界面:用户最终可使用计算机上网,通过浏览器中在安全登录系统的情况下,方便的看到系统的整个运行状况,程序兼容了当下流行的几种浏览器microsoft ie各系列、firefox、google。另外,在图形显示方便,使用了microsoft的跨平台浏览插件silverlight技术,用户可通过各种浏览器及时下流行各种系统平台包括windows或linux、Mac来访问浏览。移动终端的访问:在智能手机、ipad等移动终端流行的今天,些设备来浏览平台系统的相关信息。