高速公路遂道供配電監控系統設計

韓 芳，王紅梅，韓紅生

（1.新疆工程學院計算機工程系，烏魯木齊830091；2.新疆塔城電力有限公司，塔城834700）

高速公路遂道供配電監控系統設計

韓 芳1，王紅梅1，韓紅生2

（1.新疆工程學院計算機工程系，烏魯木齊830091；2.新疆塔城電力有限公司，塔城834700）

網絡監控應用范圍很廣，針對高速公路的網絡監控也很多，從系統架構、系統功能、系統的總體實施等三個方面進行高速公路隧道供配電監控系統的設計，最后基于IP網絡傳輸，實現其集中監控的核心功能以及遠程智能控制隧道照明系統等功能。

智能；供配電監控系統；網絡傳輸；光纖以太網

1 引 言

隨著現代化進程的推進，高速公路建設在迅猛發展。高速公路隧道是目前國內比較常見的一種高速公路通車道路。高速公路隧道如不采用先進的監控管理措施，在交通量大、氣候惡劣的情況下，極易發生交通事故和交通阻塞。高速公路隧道一般會設立隧道配電所對隧道內的照明，交通情況，供配電情況，風機運行情況等進行管理。配電所設有值班人員進行巡檢，但對處于山區的高速公路，隧道可能比較多，人員值班管理難度比較大，出現故障時就很難及時處理。目前許多隧道的管理不得不采用24小時專人值班，定時巡查環境設備，這樣不僅加重了管理人員的負擔，也會導致安全隱患不能及時排除。從而對高速公路運維的有效及科學管理，提高客戶服務質量等方面都會造成一定的影響。為了高速公路正常通車，防范交通安全隱患，需要一整套智能隧道供配電監控系統，對高速公路路段內的多個隧道進行集中監控管理，實時了解各隧道內燈光照明情況，風機運行情況，各配電所內高低壓配電情況，發電機組，UPS等智能設備運行情況等，遠程智能控制隧道照明系統，風機啟停運轉控制等等。

通過對高速公路遂道供配電監控系統進行設計，最后基于IP網絡傳輸，實現其集中監控的核心功能以及遠程智能控制隧道照明系統等功能。

2 系統架構

高速公路隧道供配電監控系統采用三層結構進行架構，如圖1所示。主要為隧道監控管理中心主站，各遂道配電房本地管理站及各隧道前端測控裝置等。

第一層：隧道管理中心主站層。主要由服務器、GNC-Manager管理系統、數據庫及后臺報警系統組成。全局管理本路段內所有隧道供配電監控系統。

圖1 高速公路隧道供配電監控系統架構

第二層：各區域隧道配電所本地管理站。為了更好地管理上百公里路段內各遂道的整體對象，我們提出區域的概念，本地管理站管理本地配電房內的供配電監控系統。

第三層：各隧道前端各類測控裝置。主要包括安裝于各隧道配電房內的各類監控主機，智能設備監控器及各類配電測控模塊等。

第一層與第二層通過主干光纖以太網結合一體，第二層與第三層通過區域內部的TCP／IP協議網絡為傳輸通道，與整個系統結合成一體。

根據以上系統架構及本系統技術要求特點，我們確定按照以下的設計思路進行系統建設：針對于隧道供配電監控的實際狀況和具體需求，采用TCP／IP協議，用高速公路光纖IP網絡為傳輸通道，集中構建高性能、安全可靠的網絡監控系統。全面實現對各隧道供配電系統的“遙測、遙信、遙控”及無人值守（或少人值班），節約人力資源，實現對高速公路整個路段內隧道供配電系統的集中遠程智能管理。對各隧道照明系統，風機系統，配電所高低壓配電系統和配電所內的各類智能設備進行一體化綜合監控、統一管理。在各個隧道配電所監測現場使用GNC系列網絡監控主機及各類測控模塊對各系統進行監控，GNC-M系列監控主機基于IP網絡進行數據傳輸，使用現場總線采集控制技術，通過標準的MODBUS協議可以與32個測控模塊連接，實現對供配電系統的電壓、電流、開關及刀閘、智能電源的監控。在各隧道配電所設立本地調度管理中心，在高速公路監控中心建立供配電監控系統的調度監控中心，各中心使用GNC-Manager網絡監控系統，軟件包主體是以實時監測及告警聯動處理為主的，支持地圖及組態圖的顯示、編輯，有不同的安全權限，可以詳細記錄數據，方便查詢，形成相應的統計報表（如月統計用電量，考慮節能），給主管人員提供決策依據。可以通過網絡以聲音、電子郵件、小靈通短信、手機短信和電話語音的形式將告警信息發送到值班人員和主管人員。

3 系統主要功能：

（1）“遙測”是指通過系統網絡監控主機、485測控模塊以及組態軟件實現對隧道內照明情況和風機運行情況的實時檢測；配電所內各高低壓重要回路的電量采集，即電流、電壓、有功功率、無功功率、視在功率、有功電度、無功電度、視在電度、功率因數、頻率等；配電各類智能設備的運行狀態的實時檢測，如ATS、UPS和發電機等。

（2）“遙信”是指通過系統網絡監控主機、485測控模塊以及組態軟件實現配電所中所有開關量的采集，如斷路器的分合閘、電機儲能狀態、變壓器風機運行狀態、斷路器故障信號、事故跳閘信號、綜合保護器的故障類型等開關量。

（3）“遙控”是指通過系統網絡監控主機、485測控模塊以及組態軟件實現照明系統開關的遠程控制；風機正反轉遠程控制；帶有電動操作機構的框架式斷路器和分勵脫扣的塑殼斷路器以及接觸器等遠程控制功能。

（4）GNC-Manager網絡監控中心系統可以根據系統組態畫面、實時采集數據列表以及歷史數據庫來分析每個回路的實際用電量，同時記錄回路的名稱、站號以及用電量等情況。及時、準確地知道各用電回路的情況，同時也給變配電的安全保障、經濟運行、負荷分析、經濟核算、合理調度及故障及時處理等現代化管理提供了保障。

（5）系統可以對潛在的事故進行預報警，同時實現各種電量的越限報警，便于及時處理以避免事故或隱患的出現，減少損失。供配電系統出現異常時，可以及時了解到有關故障信息（故障原因、性質、地點及發生時間），來指導維修，減少故障的處理時間及停電時間。

（6）監控主機和各類測控模塊設在隧道管理所內，主機與測控模塊采用總線方式進行傳輸，實現對高壓配電系統和低壓供電系統主回路進行監控，并可實時測量系統電壓、電流、功率和功率因數等參數，同時監測UPS、柴油發電機的工作狀態。本系統采用IP網絡＋MODBUS現場總線方式對數據進行采集控制，施工實時方便，不影響原系統的正常運行。

4 系統總體實施方案

根據前面對隧道供配電監控系統的介紹，及整個系統的設計架構，系統具體實施全部采用GNC系列產品進行建設。系統主要由GNC系列監控主機，GNC智能設備監控器，GNC系列485測控模塊，GNC-Manager網絡監控系統及后臺多媒體報警系統組成，隧道供配電監控系統的基本拓撲結構如圖2所示。

圖2 隧道供配電監控系統基本拓撲結構圖

整個系統以IP網絡為傳輸通信平臺，分為三級結構進行建設，各隧道配電所的建設基本按圖2中的隧道配電所1的功能進行實施。每個隧道配電所根據監測需求選擇相應的設備，通過內部IP網絡將監測數據分別上傳到本地管理站和高速公路管理監控中心進行分級集中管理。每增加一個隧道配電所，增加一套配電所需監測的相關硬件產品即可，可以非常方便的對整段公路中的隧道配電所供配電系統進行集中管理及分布建設。為此設計建議，隧道供配電監控系統全部采用TCP／IP協議平臺架構。各采集監控主機全部采用嵌入式操作系統，以IP協議的方式與監控中心傳輸數據。在高速公路監控管理中心機房設立隧道供配電監控系統監控中心主站，在其它各配電所本地設立本地管理站，配電所內的采集監控主機、網絡控制器等IP智能控制主機將監測數據通過內部局域網通道傳送到各級監控中心站。

5 結束語

針對高速公路隧道供配電室設計了監控系統，整個系統以IP網絡為傳輸平臺，全面實現對各隧道供配電系統的 “遙測、遙信、遙控”及無人值守（或少人值班），節約人力資源，實現對高速公路整個路段內隧道供配電系統的集中遠程智能管理。該設計具有一定的通用性和開放性，可以被多地高速公路隧道所采用，具有一定的借鑒意義。

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Design of Highway TunnelMonitoring System of Power Supply and Distribution System

HAN Fang1，WANG Hong-mei1，HAN Hong-sheng2
（1.Computer Engineering Department，Xinjiang Institute of Engineering，Urumqi830091，China；2.Xinjiang Tacheng Power Co..Ltd.，Tacheng 834700，China）

The network monitoring is widely used，and the highway network monitoring is available aswell.This paper introduces the design of the highway tunnelmonitoring system of power supply and distribution system in three aspects of the system architecture，system function and the overall implementation of the system.Based on the IP network transmission，the system can realize the functions of the centralized monitoring and the tunnel lighting system by remote control intelligent.

Intelligence；Power supply and distribution monitoring system；Network transmission；Fiberoptic Ethernet

10.3969／j.issn.1002-2279.2014.04.015

TP393.1

：B

：1002-2279（2014）04-0047-03

韓芳（1978-），女，甘肅武威人，碩士研究生，副教授，主研方向：計算機網絡、信息安全。

2013-12-18