基于SOAP協議的農村水電站遠程管理信息系統

周忠育（浙江省瑞安市林溪水電站，浙江 溫州 325213）

基于SOAP協議的農村水電站遠程管理信息系統

周忠育
（浙江省瑞安市林溪水電站，浙江 溫州 325213）

針對目前大部分農村水電站的計算機監控系統尚未實現與遠程或手機端的狀態通訊問題，開展了基于SOAP協議的技術研究，將SOAP協議和PLC或上位機組態軟件對接，采用webservice服務形式，采用異構分布式架構的數據接口設計，開發了農村水電站遠程管理信息系統，實現了移動手機與上位機的信息通訊。該系統在浙江省瑞安市林溪水電站應用，達到很好的效果，值得其他農村水電站的遠程監控借鑒。

水電站；遠程監控；管理信息系統；SOAP協議

1　引言

目前，大部分農村水電站的計算機監控信息通訊未實現遠程通訊，尤其未實現上位機和手機端的信息通訊。農村水電站由于資金等條件的限制，傳統的光纖或者專線通訊成本高，無法承受。隨著技術的發展，結合農村水電站遠程通訊的狀態數據量少等特點，可以采用SOAP協議來解決該問題。

SOAP協議與JE22、APP.NET等平臺［1］開發軟件有很好的對接功能，SOAP協議也可以和很多PLC或上位機組態軟件的接口進行對接，隨著webservice服務的廣泛應用，以及異構分布式架構的數據設計的流行，使得采用SOAP協議解決農村水電站的無線遠程狀態數據通訊成為現實。

本文重點研究基于SOAP協議的技術開發，包括PLC或上位機組態軟件的接口對接，webservice服務開發［2］、異構分布式架構的數據設計等內容。

2　總體構架

基于SOAP協議的農村水電站遠程信息管理系統［3］總體結構如圖1所示。從圖1可知，機組及輔助設備的信息，通過PLC或上位機，輸送到webservice服務，一般電站要為該信息管理系統配有一臺專門的webservice服務模塊和SOAP協議，該SOAP協議可與移動運營商處的SIM卡接口對接，通過移動通訊網絡將安全運行情況與電站各有關人員進行短信息互動，達到傳輸數據、電站運行狀態和接受實時指令的目的。

圖1　基于SOAP協議的系統總體結構圖

3　系統功能

該系統具有信息采集與發送、定時發送監控信息、遠程查詢機組狀態、事故報警發送、故障報警發送、開關機發送信息等功能，能滿足水電站的遠程監視功能，優化水電站的日常管理，為電站的安全可靠高效運行提供信息支撐。具體功能如下：

3.1監控信息

在定時發送、遠端查詢模式下，現場監控系統通過短信模塊返回采樣的監控信息。每一臺機組的運行信息為一條短信內容，最后一條為有功總電度量、無功總電度量。例如XX水電站有3臺機組，則每次需發送4條短信息，一臺機組一條短信，每一條短信內容如下：

機組號：根據用戶機組數可進行配置，預留5臺機組。發送內容為“1號LCU”、“2號LCU”……。

機組狀態：共5種狀態，停機態、空轉態、空載態、發電態、不定態。

有功功率：機組當前有功功率值。

無功功率：機組當前無功功率值。

功率因數：機組當前功率因數值。

最后一條短信內容為：

有功總電度：電站當前有功總電度。

無功總電度：電站當前無功總電度。

定時發送、遠端查詢模式下遠端手機應收到短信內容舉例如下：

“1號LCU，發電態，有功功率100 kW，無功功率50 kVar，功率因數0.90”

“2號LCU，發電態，有功功率100 kW，無功功率50 kVar，功率因數0.90”

“3號LCU，發電態，有功功率100 kW，無功功率50 kVar，功率因數0.90”

“有功總電度1 000 kW·h，無功總電度400kVar·h”。

3.2報警信息

當機組發生事故時發送告警短信。短信內容如下：

（1）機組號：發生事故的機組號，預留5臺機組。發送內容為“1號LCU”、“2號LCU”……。

（2）事故源：發生故障或事故的設備名稱。

事故告警短信在遠端手機收到的短信內容舉例如下：“1號LCU，機組后備保護裝置事故”。

3.3自動發送

自動發送模式是指在機組主開關動作時，自動將機組主開關信息發送到遠端手機上。發送短信內容如下：“1號LCU主開關合閘”或“1號LCU主開關分閘”。

3.4定時發送

定時發送模式是指用戶可設定若干個時間點，到設定的時間點時，自動將監控信息發送到遠端手機上。定時發送功能可通過專用配置軟件開啟和關閉。

3.5遠程終端查詢

當指定手機號碼發送查詢密碼到短信收發模塊時，監控系統會響應查詢要求，將監控信息回傳到發送該信息的遠端手機上。

3.6遠程終端手機號設定

遠程監控手機號碼需設定為指定號碼，指定號碼數量若干個，可由電站自行配置手機號碼。只有在指定號碼發送查詢信息時才返回監控信息到該手機號碼上。在自動發送模式和定時發送模式發送的監控信息以及事故告警信息，向所有指定手機號碼發送。

3.7查詢密碼設置

在遠端手機查詢模式下，需要核對短信內的查詢密碼。例如，遠端指定手機號碼發送短信內容為“888”的查詢密碼，則監控系統返回查詢信息。若密碼不符合，則忽略不發。此密碼可配置。

4　核心技術

4.1基于SOAP協議的接口封裝

該系統的核心技術為SOAP協議技術，該技術的數據接口通過應用支撐平臺提供對數據資源的訪問，同時提供訪問權限控制與檢查。數據訪問主要包括數據資源尋找、綁定、讀取或編輯等過程。應用程序從信息資源目錄上尋找該數據，然后進行綁定，之后通過應用支撐系統提供的服務進行查詢、編輯等操作。讀取或編輯環節，不允許應用系統直接訪問數據庫［4］，將所有信息資源（包括本次建設數據庫、水利系統其他部門所屬數據庫、水利系統外數據庫）進行封裝后，應用系統通過該接口進行訪問。

4.2異構分布式數據庫的接口設計

在異構分布式架構的數據接口設計中，能充分發揮其平臺無關性的特點，實現多種數據庫平臺的數據訪問，并以其跨防火墻的優勢，實現分布式數據交互功能。管理系統的中心與分中心分布在電站及各現地控制單元，服務器之間有防火墻進行安全隔離。在這種情況下，利用異構分布式數據庫的中間層組件，可以從應用層穿越80端口調用數據服務，不受防火墻的限制。

4.3建立Webservice服務

Webservice是一種XML格式［5］的服務，具有跨平臺、跨防火墻、易集成的特點。管理系統建設過程中建立的各類數據庫，根據其業務特性和使用需求將部署在不同的服務器上，為各類應用提供數據基礎服務，從安全性和共享性考慮，每個數據庫建立webservice接口，開放數據服務功能，為各類應用系統提供統一的數據訪問接口，從而屏蔽各種應用系統對數據庫本體的直接訪問，保證數據的安全性，同時充分實現數據共享。

4.4SOAP協議的封裝

基于設計完整性考慮，所有接口的SOAP協議的封裝、編碼規則、RPC均統一設計，其消息格式的數據結構采用以下構造：

POST/pda_service/pdaservice.asmx HTTP/1.1

Host：服務器ip

Content-Type：text/xml；charset=utf-8

Content-Length：length

SOAPAction："http：//tempuri.org/GetSearchResult"

＜soap：Envelopexmlns：xsi="http：//www.w3. org/2001/XMLSchema-instance"xmlns：xsd="http：//www.w3.org/2001/XMLSchema"xmlns：soap="http：//schemas.xmlsoap.org/soap/envelope/"＞

＜soap：Body＞

＜接口方法名xmlns="http：//tempuri.org/"＞

＜接口參數＞string＜/接口參數＞

＜/接口方法名＞

＜/soap：Body＞

＜/soap：Envelope＞

其中根據不同服務器配置host地址，根據應用配置接口方法及參數名。接口設計中所有webservice的數據組織結構均按上述表示方式進行設計，以下將不再具體介紹消息組成結構。

5　應用案例

浙江省瑞安市林溪水電站是林溪水庫附屬配套工程，于1965年10月建成投產發電，首期安裝2臺混流式水輪機組，裝機總容量為830 kW（1×200 kW，1×630 kW）。該水電站經過多次技術更新改造，裝機容量從最初的830 kW提高到現狀的1 890 kW （3×630 kW），水電站年平均發電量從250萬kW·h，提升到500萬kW·h，翻了一番。

瑞安市水利局作為農村水電站的行業主管部門，高度重視農村水電站安全生產與智能化創新工作。2012年9月份，先行先試，在該電站推進“遠程管理信息系統”試點工作，經過一段時間試運行，一座農村水電站實現了“遠程智能管理”。

浙江省瑞安市林溪水電站遠程管理信息系統通過SOAP協議進行構建，目前已經使用了3年時間，其最大優點為能夠通過現代網絡系統與林溪水電站的廠區、車間、發電機組等實行遠程實時管理和監控。將被稱為發電廠“心臟”的發電機組“開機閉機、運行數據、故障報警、視頻圖像”等信息有機地聯系起來，及時、準確、有效地以短信方式，即時發送到“管理者”移動手機上（注：“管理者”自行設定）。系統還可以定時發送“發電機組運行的其他信息”，使“管理者”實時掌握各個機組運行的動態。該系統還能查詢各個機組原始數據，為水電站的安全可靠高效運行提供信息技術支撐。

浙江省瑞安市林溪水電站遠程管理信息系統屬于林溪水電站綜合自動化系統的子系統。該子系統利用了移動電話短信息方便快捷的特性，實時地將系統的數據信息、報警信息、視頻信息按照指定的策略遠程通知給特定的管理者，同時提供系統數據的查詢、定時信息發送、機組開關機自動發送、事故信息告警發送等功能。為遠程安全管理監視、決策、指揮提供了靈活方便有效的手段。

浙江省瑞安市林溪水電站遠程智能管理信息系統綜合地運用了自動化控制技術和現代通訊技術等，實現了農村小型水電站的遠程監視功能，極大地提高了水電站的自動化程度及信息傳輸速度。

該系統功能齊全、安全可靠、準確及時，而且具有投入較為經濟，實用功能又強、操作簡單方便等特點，適用于農村小型水電站使用，特別對交通不便、人員缺乏、管理落后的偏避山區水電站更為適合。

6　結束語

本系統綜合運用了自動化控制技術、通訊技術，使系統功能齊全、可靠，配置靈活、經濟，用戶操作方便，解決了水電站的遠程管理、山區通訊、交通不便、智能化程度低和安全經濟運行等問題，從各方面滿足了用戶的需求。特別是基于SOAP協議的GSM信息查詢系統的引入，更加靈活的實現了水電站信息的遠程監視功能，極大的提高了水電站的自動化水平和信息傳輸速度，為水電站的日常管理，生產計劃、電力調度等提供了更多的方便，使水電更加智能、更加智慧。相信該遠程智能管理信息系統，經過不斷改進和完善，將成為今后農村水電站安全運行和日常管理的新模式。同時對農村水電站創建“無人值班，少人值守”模式起到的推動作用。

［1］AMERICAINSTITUTEOFDOWN-TO-EARTH QUALITY OF LEARNING.Microsoft SQL Server 2005 based Technology［M］.World Book Publishing Company，2007.

［2］張仁貢，王萬良，趙燕偉.農村水電站電能生產動態不確定優化調度模型的研究 ［J］.農業工程學報，2011，27（5）：275-281.

［3］張仁貢.水電站動力特性分析數據庫系統的研究與應用［J］.水力發電學報，2010，29（4）：240-244.

［4］張仁貢.水電站廠內經濟運行智能決策支持系統的設計與應用［J］.水力發電學報，2012，31（4）：243-246.

［5］王萬良.人工智能及其應用［M］.北京：高等教育出版社，2006.

TP315

A

1672-5387（2016）05-0001-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.05.001

2016-01-18

浙江省農村水電安全監管監控系統建設可行性研究（RC1421）

周忠育（1969-），男，工程師，研究方向：水電站運行與管理。