基于云服務器的無線溫度監控系統的設計

【摘 要】論文敘述了一種以騰訊云平臺作為服務器后臺，手機APP和微信關注作為數據監控的客戶端，現場設備采用超低功耗的單片機進行溫度采集，并將溫度數據以無線的方式發送給溫度集中采集設備，溫度集中采集設備再通過網絡將數據傳輸到騰訊云平臺的數據庫中，客戶端通過手機訪問云平臺服務器，服務器后臺軟件可以隨時獲取數據庫內的溫度數據，真正意義上的實現軟件B/S架構，該系統是一套應用在電力系統開關柜內母排溫度監控的物聯網系統，其中主要分為傳感層溫度采集技術，網絡層數據傳輸技術，云平臺服務器數據存儲和服務技術，前端手機APP和微信關注技術。

【Abstract】This article describes a clients which use Tencent cloud platform as server background， use APP mobile phones and WeChat attention as data monitoring. The field equipment uses the ultra low power monolithic integrated circuit to carry on the temperature collection， and sends the temperature data by the wireless way to the temperature central gathering equipment. The temperature acquisition device then transmits the data to the Tencent cloud platform database through the network， the client access server through the mobile phone cloud platform， server software can obtain the temperature data in the database at any time， to realize the real meaning of the software architecture of B/S. The system is a networking system application in power system bus switch cabinet the temperature monitoring， which mainly consists of sensing layer temperature acquisition technology， network layer data transmission technology， cloud platform server data storage and service technology， the front-end mobile phone APP and WeChat on technology.

【關鍵詞】云服務器；溫度采集；手機APP；軟件B/S架構

【Keywords】cloud server； temperature collection； mobile phone APP； software B/S framework

【中圖分類號】TP277 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）08-0195-02

1 引言

在目前電力系統的高壓變電站中，對開關柜內進線，出線，母排的溫度監控設備還處于柜內單機監控或者站內組網監控的水平，雖然這樣的溫度監控設備有一定的監控效果，但是需要工作人員實時監測監控設備，耗時費力，而且站內數據相對獨立，數據只能存儲在站內的監控電腦內，一旦電腦故障，數據很難恢復，很難滿足電力系統大數據智能化的要求。

因此本文提出了一種基于云平臺服務器的軟件B/S架構，數據監控和數據存儲在云端實現的溫度監控系統。

2 系統基本原理

如上圖1所示，在變電站現場安裝無線溫度傳感器，該傳感器采用耐高溫硅膠表帶作為封裝，直接捆綁在高壓進線和出線的梅花頭上或母排上，安裝簡單方便。內部采用在低功耗領域知名的MSP430單片機作為主芯片，芯片自帶10位AD，采集NTC溫度傳感器的電壓值，換算成溫度后，通過射頻芯片CC2520將溫度數據發送給無線溫度集中檢測器，溫度集中采集設備將所有節點的溫度數據通過MODBUS-RTU協議打包封裝后，再進一步網絡協議打包封裝，通過因特網將在服務器控制臺軟件的幫助下將數據上傳到云平臺的數據庫內。

各種終端設備包括臺式PC，手機和筆記本，通過因特網可以直接訪問服務器后臺軟件，并獲取云數據庫內的數據。

3 云平臺基本工作原理

PC監控軟件和手機APP終端設備通過Internet連接到云服務器，等效于一個TCP/UDP客戶端，對配置好的云服務器IP地址和端口進行訪問，客戶端獲取網絡數據包后，解析出數據段，再根據MODBUS-RTU協議提取出每個柜子的傳感器溫度，最終顯示到終端設備上。

云服務器端分為控制臺，后臺服務，數據庫三部分，控制臺的功能相當于云端與外界進行溝通的橋梁，控制臺向下與溫度集中采集設備進行數據通訊，溫度集中采集設備作為TCP的客戶端，控制臺等效于網絡TCP服務器，通過TCP/IP協議獲取現場的溫度數據，并存儲到數據庫內；控制臺向上與各種終端APP軟件進行數據通訊，該部分功能涉及到手機系統，所以采用JAVA語言開發接口；后臺服務器主要實現數據的智能分析及各種應用服務，比如各個省市地區，不同變電站的變壓器溫度的走勢，不同區域的電力系統的溫度正常范圍以及長時間的溫度變化走勢，這些大數據為智能電網提供了重要的數據依據；控制臺和后臺服務通過MySql語言及專用API接口對數據庫進行訪問，數據格式嚴格按照國家智能電網協議定義。

現場無線溫度監測器作為現場硬件的重要一環，最大的技術難點在于一個監測器要求接收上百個無線傳感器傳輸過來的溫度數據，而開關柜的位置不同，這樣無線傳感器與監測器的距離和干擾都不一樣，而且上百個傳感器往一個集中監測器發數據，存在數據碰撞問題，因此要求射頻芯片無線傳輸距離遠，穿透力強，同時具有無線自組網和糾錯的能力，從而解決數據碰撞的問題。TI公司的射頻芯片CC2530能夠滿足上面所有要求，同樣是TI公司設計的Zigbee協議可以很好的無縫兼容CC2530芯片，解決自組網的問題；433M的頻段具有很強的穿透能力；20DB的信號放大能力在理想環境下無線傳輸距離達到500米，這個距離完全滿足在變電站內部無線數據穩定傳輸。

4 終端軟件

終端設備直接安裝APP軟件后進入登錄界面，客戶會得到登錄賬號和密碼，錄入效果如圖2所示，監控人員在終端上可以對所有溫度節點進行實時溫度監控，同時還具有溫度上下限設置，溫度過低/過高報警，溫度實時圖表顯示，報警歷史事件查詢，打開/關閉無源開關等功能。

5 結語

隨著物聯網的發展，電力系統必然向智能電網和大數據處理方向發展，云平臺的發展為智能電網提供了硬件平臺。本文將無線測溫技術與云平臺技術相結合，實現服務器和數據庫云平臺化，在云平臺強大的數據處理和數據存儲的基礎上，可以將全國所有變電站的開關柜溫度全部集中到云平臺的數據庫上進行集中監控，同時在該軟件架構上，可以擴展其他智能電網數據，比如電壓，電流等等，因此該系統技術前沿，應用前景非常廣闊。

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