導(dǎo)語：淺析高壓斷路器遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：高壓斷路器遠(yuǎn)程監(jiān)測平臺按照功能劃分可以劃分為兩個部分：本地?cái)?shù)據(jù)的采集分析和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控管理。本地?cái)?shù)據(jù)采集器通過一些獨(dú)立的傳感器實(shí)時(shí)采集高壓斷路器的運(yùn)行參數(shù)存入MySQL本地?cái)?shù)據(jù)庫，之后使用MySQL數(shù)據(jù)庫的主從同步功能傳至云端數(shù)據(jù)庫。遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控管理平臺以高壓斷路器ID號為基礎(chǔ)，對指定ID的高壓斷路器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可查看指定高壓斷路器的基本信息、運(yùn)行參數(shù)、維保信息、故障信息等。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)

監(jiān)控，主從同步高壓斷路器作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，對電力系統(tǒng)起到控制作用和保護(hù)作用，而高壓斷路器的故障往往會引起較大規(guī)模的電力系統(tǒng)故障。因此監(jiān)測高壓斷路器的工作狀態(tài)，確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的運(yùn)行，已經(jīng)成為了社會發(fā)展的重要課題。

1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本課題設(shè)計(jì)并開發(fā)了一個高壓斷路器遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)的架構(gòu)由本地?cái)?shù)據(jù)采集終端和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控管理平臺組成。本地?cái)?shù)據(jù)采集終端由STM32開發(fā)板以及各類振動傳感器與電流傳感器組成，本地?cái)?shù)據(jù)采集終端采集到各個傳感器的信號之后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)分析之后寫入本地?cái)?shù)據(jù)庫，然后使用MySQL數(shù)據(jù)庫的主從同步功能，本地主庫將實(shí)時(shí)更新到云端的從庫，使得高壓斷路器的數(shù)據(jù)能冗余備份，在主庫數(shù)據(jù)損壞時(shí)可以從從庫進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)。遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控管理平臺以高壓斷路器ID號為基礎(chǔ)，對指定ID的高壓斷路器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可查看指定高壓斷路器的基本信息、運(yùn)行參數(shù)、維保信息、故障信息等。遠(yuǎn)程監(jiān)控管理平臺以高壓斷路器ID號為基礎(chǔ)，搜索某個高壓斷路器的ID號，該ID號若存在于系統(tǒng)中，服務(wù)器向MySQL數(shù)據(jù)庫查詢該斷路器的所有信息，作為緩存存入Redis數(shù)據(jù)庫。當(dāng)用戶再次點(diǎn)擊查詢維護(hù)信息時(shí)，服務(wù)器會返回當(dāng)前高壓斷路器的維護(hù)信息如當(dāng)前高壓斷路器型號、該斷路器的生產(chǎn)廠家、斷路器類別、額定電流、額定電壓、額定短路開斷電流。當(dāng)用戶再次點(diǎn)擊查詢分合閘電流及振動信號波形時(shí)，服務(wù)器會返回當(dāng)前高壓斷路器的運(yùn)行參數(shù)如操動機(jī)構(gòu)振動波形圖、分合閘電流波形圖、分閘時(shí)間、合閘時(shí)間、分合閘不同期性等參數(shù)。

2本地?cái)?shù)據(jù)采集終端設(shè)計(jì)

2．1本地?cái)?shù)據(jù)采集終端下位機(jī)設(shè)計(jì)

本地?cái)?shù)據(jù)采集終端下位機(jī)主要由主控模塊（STM32）、電源模塊、晶振、電壓基準(zhǔn)模塊、傳感器模塊。傳感器模塊包括：電流傳感器和振動傳感器。電壓基準(zhǔn)模塊采用REF2930芯片，該芯片輸入5．0V電壓，輸出3．0V電壓。根據(jù)芯片數(shù)據(jù)手冊，芯片的精度可以達(dá)到2％（即輸出電壓的正負(fù)誤差不超過0．06V）。數(shù)據(jù)采集芯片選用TI公司生產(chǎn)的一款A(yù)DS1256芯片，該芯片精度為24位，支持高速數(shù)據(jù)采集，最高數(shù)據(jù)采集速率位30k／s，支持5V模擬電壓輸入，1．8V到3．6V數(shù)字電壓輸入。本系統(tǒng)采用7．68MHz晶振作為ADS1256芯片的外部時(shí)鐘源，采用SPI接口與ADS1256芯片建立通信，提供了相應(yīng)的接口使數(shù)據(jù)信息快速的傳送，簡化了數(shù)據(jù)的讀寫。ADS1256芯片支持兩種讀寫模式：一種是單次讀寫模式，ADS1256芯片采集并轉(zhuǎn)換完成時(shí)，會將其DRDY引腳拉低，SPI主機(jī)檢測到DRDY引腳處于低電平便向SPI從機(jī)讀取數(shù)據(jù)（向從機(jī)發(fā)出0x00000001命令字）；第二種模式為連續(xù)讀取數(shù)據(jù)模式，ADS1256芯片采集并轉(zhuǎn)換完成，會將其DRDY引腳拉低，SPI主機(jī)檢測到DRDY引腳處于低電平便向SPI從機(jī)讀取數(shù)據(jù)（向從機(jī)發(fā)出0x00000011命令字），便可向從機(jī)連續(xù)讀取數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)將ADS1256芯片的DRDY引腳映射到STM32的PC3引腳，利用PC3引腳作為主控芯片的外部中斷來判斷何時(shí)向SPI從機(jī)讀取數(shù)據(jù)。在ADS1256芯片的驅(qū)動移植中，TI的ADS1256芯片引腳被映射為多個STM32端口。

2．2本地?cái)?shù)據(jù)采集終端上位機(jī)設(shè)計(jì)本地?cái)?shù)據(jù)采集終端上位機(jī)使用Qt框架編寫，采用用了Qt中的多線程、信號與槽、MVD等技術(shù)。其中Qt中的MVD（Model、View、Delegate）借鑒了MVC的設(shè)計(jì)思想，Model負(fù)責(zé)與數(shù)據(jù)源通信并提供接口給其他組件，View用于對Model的數(shù)據(jù)進(jìn)行渲染并向用戶展示，Delegate則起到中間橋梁的作用，用于編輯Model及渲染View。本系統(tǒng)通過主線程直接向Model提供數(shù)據(jù)源，通過View向用戶展示接收到的數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)從線程通過485總線接收下位機(jī)的數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，數(shù)據(jù)解析完成后放入系統(tǒng)緩沖區(qū)，主線程定時(shí)檢查緩沖區(qū)有無數(shù)據(jù)，若有數(shù)據(jù)則依次執(zhí)行寫入數(shù)據(jù)庫，更新Model，曲線顯示等任務(wù)，主線程空閑時(shí)用于檢測并響應(yīng)用戶事件。

3遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控管理平臺設(shè)計(jì)

遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控管理平臺采用Redis緩存技術(shù)，Redis是一種基于鍵值對的NoSQL數(shù)據(jù)庫，與很多兼職對數(shù)據(jù)庫不同的是，Redis中的值可以由字符串、哈希、列表、集合、有序集合、位圖等多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法組成，而且因?yàn)镽edis會將所有數(shù)據(jù)存放在內(nèi)存中，所以它的讀寫速度很驚人。本平臺使用Redis作為用戶管理數(shù)據(jù)庫及熱點(diǎn)數(shù)據(jù)緩存數(shù)據(jù)庫，以提高網(wǎng)站對數(shù)據(jù)請求的響應(yīng)速度，使用jQueryEasyUI技術(shù)進(jìn)行界面設(shè)計(jì)，同時(shí)結(jié)合使用Tornado框架對系統(tǒng)功能進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。通過設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)通信協(xié)議以及數(shù)據(jù)接口，將本地?cái)?shù)據(jù)采集終端采集到的數(shù)據(jù)上傳到本地MySQL數(shù)據(jù)庫。通過MySQL主從同步功能與遠(yuǎn)程服務(wù)器數(shù)據(jù)庫建立連接，實(shí)現(xiàn)本地?cái)?shù)據(jù)采集終端和服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)同步。整個平臺分為以下三個功能：用戶管理、數(shù)據(jù)監(jiān)控和歷史記錄。用戶管理分為管理員和普通用戶；數(shù)據(jù)監(jiān)控負(fù)責(zé)記錄高壓斷路器各個性能指標(biāo)；歷史記錄分為高壓斷路器故障歷史信息和維保歷史信息。

遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控管理平臺是基于Python而采用的tornado框架，我們可以通過Python中的元類來編寫Model／View模型完成對象和表之間的映射，通過Model／View模型對數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，可以大幅度減少開發(fā)人員使用SQL查詢數(shù)據(jù)的代碼量。遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控管理平臺使用Nginx作為反向服務(wù)器，作為輕量級HTTP服務(wù)器，Nginx具有體積小、配置靈活、并發(fā)能力強(qiáng),穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。平臺使用Nginx作為反向服務(wù)器，可以顯著提高服務(wù)器返回靜態(tài)資源請求的速度。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接收與顯示功能的實(shí)現(xiàn)需要實(shí)現(xiàn)終端與網(wǎng)頁的數(shù)據(jù)通信，這時(shí)需要對它們之間基于移動通信網(wǎng)絡(luò)的HTTPS通信協(xié)議進(jìn)行設(shè)計(jì)。進(jìn)入監(jiān)控界面可以看到高壓斷路器的詳細(xì)信息和運(yùn)行狀態(tài)信息，

4結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)了一套高壓斷路器遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)，支持設(shè)備擴(kuò)展，對高壓斷路器的歷史數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫，并進(jìn)行了云端備份提高了系統(tǒng)的可用性和容災(zāi)性。經(jīng)過測試，本系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，可擴(kuò)展性好，后期維護(hù)方便。

參考文獻(xiàn)

［1］付磊，張益軍．Redis開發(fā)與運(yùn)維［M］．北京：工業(yè)機(jī)械出版社，2017：1－2

［2］高群凱．深入剖析Nginx［M］．北京：人民郵電出版社，2013：1－2

作者:徐凱 朱斌 蔡衛(wèi)峰 單位:南京理工大學(xué)自動化學(xué)院