基于Delphi7.0的電纜溫度檢測系統的軟件設計

譚立志，蔣松云

（株洲職業技術學院，湖南 株洲 412001）

在使用大型電力設備的工礦企業，往往在電纜溝中鋪設距離長、走向復雜的電力電纜。這些電力電纜長期運行在高電壓、大電流狀態下，特別容易導致溫度升高[1]。若不及時發現并妥善處理電力電纜的溫度升高情況，往往會引起電纜接頭炸裂及自燃等現象[2]，從而引起電纜火災，危及電力電纜的安全運行，造成重大的經濟損失。所以及時準確掌握電力電纜運行狀態的長短期變化，對維護電力系統的安全穩定運行至關重要。為了從源頭上預防和消除電力電纜火災事故的發生，改變現有電纜運行狀態監控系統的現狀，構建了基于Delphi 7.0的電纜溫度在線監測系統，該系統能實現對電纜及電纜接頭連續進行溫度監測，通過專有的分析算法能夠提前確定電纜的早期故障，實現電纜故障的早期預測。

1 系統組成

基于Delphi 7.0的電纜溫度在線監測系統組成如圖1所示。系統主要由M-BUS溫度傳感器單元、數據采集單元、CAN總線網絡、后臺監測系統四部分組成。數字溫度傳感器單元檢測出電纜的實際溫度值，通過歐洲儀表總線M-BUS將溫度數據上傳給數據采集單元，數據采集單元將溫度值采集后按TCP/IP協議打包通過光纖上傳給監測工作站，監測系統對采集到的溫度等信息數據進行分析、存儲等處理，根據數據幀內容確定測點的位置，得出各測點溫度變化趨勢曲線，并根據不同設定告警值進行分級報警。監測系統把從采集單元傳送過來的監測數據存入Oracle數據庫中。

圖1 基于Delphi 7.0的電纜溫度監測系統總體結構圖

2 系統軟件設計

2.1編程語言的選擇

Boland公司開發的Delphi 7.0軟件，是當前應用于工業自動化控制和數據庫開發的一款非常出色的軟件，它具有簡單易操作的可視化編程界面，豐富的控件資源以及強大的類庫。本軟件采用Delphi 7.0，開發中應用的第三方控件有ODAC4.0和Oratoolsadd，數據庫 SQL開發采用PL/SQL Developer 7.0。

2.2軟件總體設計

后臺監視系統能夠顯示整個廠區中監測電纜分布情況，并顯示測點部位、實時溫度值電纜名稱及分布位置。當電纜發生過熱故障時，屏幕上顯示發生故障的部位，這樣系統才能指示出故障發生的準確部位，因而能有效指導檢修工作。同時監測系統可通過監測數據的變化提前預測電纜過熱故障，并根據所監測點的溫度趨勢變化情況，提前預警電纜的故障點。

后臺監控系統軟件主要由身份驗證及系統初始化、基礎數據管理、在線監測管理、歷史數據管理、系統維護管理和系統幫助六大部分組成。其整體結構如圖2所示。

圖2 后臺監控系統結構圖

2.3軟件功能模塊設計

2.3.1 身份驗證及系統初始化

使用身份驗證模塊可以防止非專業工作人員對軟件進行不恰當的操作導致系統無法正常工作。身份驗證模塊界面由兩個Edit控件、界面修飾用控件和兩個按鈕控件組成。啟動系統時，身份驗證模塊從注冊表中提取出用戶名，并在Edit控件中顯示出來；另一個Edit控件由用戶輸入進入系統的口令，用戶口令輸入后，在用戶信息表中進行用戶驗證，若正確則進入系統初始化，同時把用戶信息保存到注冊表中，否則用戶重新輸入口令。如果連續三次輸入不正確口令，則系統自動退出，并釋放所占用的系統資源。

身份驗證通過后，系統進行初始化，生成系統初始化主界面。主界面主要包括功能主菜單、主要功能快捷鍵按鈕、顯示各隧道的電纜回路名稱的TreeView控件，顯示對應電纜回路示意圖的Picture控件。系統初始化模塊在身份驗證通過后，從本地的用戶ID文件中提取出系統各項功能所對應的數值，同時將各數值分別賦予全局變量，判斷是否有服務器發給該用戶的信息，有則根據該信息生成新的示意圖文件，生成系統主界面。

2.3.2 基礎數據管理

基礎數據管理模塊包括隧道資料管理、測點參數管理、報警參數管理、示意圖管理、在線電纜資料管理和數據采集參數設置等模塊，具體結構如圖3所示。

圖3 基礎數據管理具體結構圖

2.3.3 在線監測管理

在線監測管理模塊監測電纜各監測點的溫度值、實時采集各溫度，并顯示出來，對各監測值進行計算，確定是否超標，同時采集并顯示出該時刻的電纜功率數據。在線或離線狀態下查看尚未處理的報警信息，并可輸入處理意見和記錄。

在線監測管理模塊主要包括開始監測模塊、在線報警及處理模塊，停止監測模塊，其主要結構如圖4所示。

圖4 在線監測管理模塊結構

開始監測模塊的處理邏輯是：進入在線監測模塊后，用戶點擊主菜單中的“開始監測”菜單項，或點擊主窗體中的快捷按鈕，進入開始監測模塊，監測模塊啟動采集進程，從內存讀取各監測點的數據，存入相應的數據表中，將各采集值與相應的標準進行比較，超標則將有關信息記入報警信息表，同時在主窗體中醒目的標識出當前有超標的信息，并給予聲音提示報警。當用戶選擇相應的隧道分段時，則在以柱形圖或折線圖方式顯示出各點的實時采集數據及報警標識等，并可在查看數值和圖形方式之間進行切換。

在線報警及處理模塊主要功能是在線或離線狀態下查看尚未處理的報警信息，并可查詢相應測點參數、可確認全部或單條報警記錄等功能。本模塊的界面主要包括2個顯示實際監測數據、報警信息的DBGrid控件和1個顯示報警處理意見的DBMemo控件。在線報警及處理模塊處理邏輯是在數據采集監測狀態下，用戶點擊主菜單中的“在線報警及處理”菜單項或主窗體中的快捷按鈕進入在線報警模塊，同時顯示“在線報警及處理”窗體，DBGrid控件中顯示出現報警但尚未確認的監測數據；另一DBGrid控件中顯示報警的詳細信息。在本模塊中，用戶可以通過點擊“確認”按鈕，查看當前回路的報警記錄或點擊“全部確認”按鈕，確認當前時刻以前所有回路的尚未確認的報警信息。同時用戶還可以打印所查看的報警信息。

停止監測模塊主要是關閉實時監測功能，釋放有關的內存空間。其處理邏輯是：用戶點擊菜單中的“停止監測”菜單項，系統會關閉所有已打開的數據表及有關文件，釋放占用的內存空間，主窗體恢復至進入系統時的狀態。

2.3.4 歷史數據查詢

歷史數據查詢模塊可以實現在離線狀態下查詢有關的溫度數據和趨勢圖；查詢報警的歷史資料及處理情況，主要包括歷史監測數據、報警歷史資料、趨勢圖三個模塊。歷史數據查詢模塊結構如圖5所示。

圖5 歷史數據查詢模塊結構

溫度數據查詢模塊分別可以實現在離線狀態下查詢有關的溫度數據，并可由此模塊進入溫度趨勢圖模塊，在該模塊下具有打印功能。溫度信息查詢模塊主界面的設計都是利用查詢條件來選擇控件和DBGrid控件，分別用于選擇查詢的回路號、時間段、監測點號和顯示所查詢的溫度。溫度數據查詢處理邏輯是當用戶點擊主菜單中的“溫度數據查詢”菜單項，進入本模塊，用戶選擇查詢條件后，點擊“查詢”按鈕則DBGrid控件顯示滿足條件的所有溫度數據，本模塊只能在離線狀態下進行查詢，在實時監測狀態下不可用。報警歷史資料模塊的設計與溫度數據查詢模塊類似。

趨勢圖模塊提供一段時間內電纜有關監測點的溫度變化趨勢以及隨系統功率變化的溫度趨勢，有圖片另存為、打印等功能。趨勢圖模塊界面利用條件選擇控件和DBChart控件來實現，其中條件選擇控件用于選擇要查看的回路號、時間段、監測點號、測點類型；而DBChart控件用于顯示所查詢點的數據趨勢。趨勢圖的處理邏輯如下：用戶點擊主菜單中的“趨勢圖”菜單項，進入本模塊，用戶選擇查看條件后，點擊“確定”按鈕，則DBCart控件顯示滿足條件的數據走勢圖，一次可同時顯示4個點的趨勢圖，本模塊僅用于查看離線狀態的數據趨勢。

2.3.5 系統維護管理

系統維護管理模塊包括更改用戶口令模塊、系統管理模塊及退出系統模塊，主要包括用戶賬號和用戶口令的更改，用戶權限的更改設置等其主要結構如圖6所示。

圖6 系統維護模塊結構

更改用戶口令模塊，該模塊主要完成登錄用戶進入系統的口令更改。系統用戶管理模塊由本系統的管理員使用，主要負責增加、改動、刪除用戶信息及用戶權限分配等。系統用戶管理模塊界面主要由多個按鈕控件和用于設置、顯示用戶系統功能權限的DBCheckBox控件，同時用2個DBEdit控件來設置或顯示用戶所在的單位和用戶口令。

2.3.6 系統幫助

系統幫助模塊包括系統使用說明和關于系統兩部分。作為本系統的使用幫助、用戶手冊及對本系統的說明。

3 數據庫設計

在Delphi的編程環境中，利用數據庫來保存數據，格式簡單整齊，查詢方便，在程序中也易于實現。因此本系統選擇Oracle 8i數據庫管理系統來存儲電纜狀態監測系統中的大量數據。

3.1數據庫關系模型的設計

在設計電纜運行狀態在線監測系統時，需要考慮到監測系統使用要求和業務邏輯，本系統創建的數據庫中表的結構有用戶信息庫表、測點數據庫表、溫度監測數據庫表、隧道資料庫表、隧道分段信息庫表、通信盒信息庫表、實時報警信息庫表、報警信息庫、電纜資料庫、溫度報警標準庫和當前監測數據庫表等共12個。數據庫表的具體設計如下：

（1）用戶信息庫表 UserTab

用戶信息庫表用于存放操作本系統的用戶信息，主要管理用戶名、用戶所在單位、用戶口令及所在功能組別等。用戶信息庫表的設計如表1所示。

表1 用戶信息庫表UserTab

（2）測點參數庫表 DotParaTab

測點數據庫表用來管理各監測點的信息，主要包括測點的編號、盒號、線序、順序號、測點詳細信息、測點位置、測點類型、隧道號及分段號等信息。表2所示為測點參數庫表。

表2 測點參數庫表DotParaTab

（3）溫度監測數據庫表 DataXX-YY-ZZZYYYY

溫度監測數據庫表為每個監測點一年一表，用來存放所有監測點的溫度監測值及監測值的時間信息。測點歷史數據存儲采用的是每個信息點一年一表，表名中XX-YY-ZZZ表示測點編號，YYYY是四位年份。溫度監測數據庫表如表3所示。

表3 溫度監測數據庫表DataXX-YY-ZZZYYYY

（4）隧道資料庫表 TunnelInfoTab

隧道資料庫表主要存儲和管理的是監測電纜所在隧道的資料信息，主要包括隧道序號、隧道名稱、隧道長度、分段長度等信息。隧道資料庫表如表4所示。

表4 隧道資料數據庫表TunnelInfoTab

（5）隧道分段信息庫表 SegmentTab

隧道分段信息庫表如表5所示，主要管理的是隧道的分段號、隧道序號，在示意圖上的直角坐標位置信息等。

表5 隧道分段信息庫表SegmentTab

（6）通信盒信息庫表 BoxInfoTab

數據采集通信盒信息庫信息存放在如表6所示的表中。主要內容包括數據采集通信盒號、數據采集通信盒的IP地址和數據采集通信盒的ID編址、數據采集通信盒的位置及所在的隧道序號。

表6 通信盒信息庫表BoxInfoTab

（7）實時報警信息庫表 AlarmNowTab

系統的實時報警信息存放在實時報警信息庫表中，主要包括報警測點的編號、報警級別、報警日期與報警時間和報警提示信息等。表7所示為實時報警信息庫表。

表7 實時報警信息庫表AlarmNowTab

（8）歷史報警信息庫表 AlarmInfoTab

系統的實時報警信息經過處理后同時會保存到歷史報警信息庫表中，以便以后在維護查詢歷史數據時使用。保存的歷史報警信息主要包括報警測點的編號、報警級別、報警日期、報警時間和報警處理時間等信息。歷史報警信息庫表AlarmInfoTab如表8所示。

表8 歷史報警信息庫表AlarmInfoTab

（9）電纜資料庫表CableTab

電纜資料庫表存放的是電纜回路的信息，主要包括電纜回路編號、電纜回路的用途以及電纜的安裝時間等。電纜資料庫表如表9所示。

表9 電纜資料庫表CableTab

（10）溫度報警標準庫表 AlarmBaseTab

溫度報警標準庫表如表10所示，表中存放著測點類型、溫度警戒值報警標準、溫度危險值報警標準、溫度變化率警戒值報警標準和溫度變化率危險值報警標準。

（11）當前監測數據表NowDataTab

當前監測數據表如表11所示，其存放的是當前監測點的數據信息，包括測點編號、測點類型、溫度變化率值、溫度報警狀態、溫度變化率報警狀態、監測時間等信息。

表10 溫度報警標準庫表AlarmBaseTab

表11 當前監測數據表NowDataTab

（12）系統示意圖表 SysImageTab

系統示意圖表存放的是監測系統的監測示意圖，如表12所示。

表12 系統示意圖表SysImageTab

4 軟件功能測試

為了驗證基于Delphi的電纜溫度監測系統軟件的基本功能，首先連接好硬件設備，并在數據采集單元中配置好相關參數，然后點擊電纜溫度監測系統中的快捷方式，出現用戶登錄界面，輸入用戶名及口令后，進入系統主界面。通過收集各個數據集中器的溫度，根據數據集中器的具體位置，實時顯示出各個段的溫度數據。其中一組實測電纜溫度如圖7所示。

通過測試，本電纜溫度監測系統能正常監測電纜監測點的溫度，達到系統預期目標。

從實際應用情況來看，系統運行穩定、數據真實可靠、可操作性強，為電纜運行狀態數據進行了較為全面的采集和存儲，并建立了長期的狀態數據庫和趨勢分析與預測，為電纜隧道監控人員和故障診斷人員的電纜隧道狀態分析診斷提供了強大的技術指導。該系統已實現網絡化傳輸和遠程監控、遠程診斷功能，專業監控人員通過電纜隧道運行狀態監測系統分析能很好地掌握電纜隧道運行狀態、及時發現故障并指導檢修，系統能捕捉到電纜隧道的早期故障，預報故障趨勢，實現電纜的預知維修。

圖7 實測電纜溫度圖

[1]劉英，曹曉瓏.電力電纜在線測溫及載流量的研究進展與應用[J].輸配電技術，2007（4）：11-14.

[2]于春風，張天開，劉艷.基于 Delphi7.0的溫控儀數據采集系統的研制[J].自動化儀表，2007（6）：21-23.