電力管理中的移動(dòng)式作業(yè)監(jiān)控平臺建構(gòu)應(yīng)用

趙智勇 孫夢覺

摘 要：在我國基建水平不斷提高的過程中，我國海內(nèi)外電廠建設(shè)數(shù)量也在不斷的提高，原本電力管理監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足國際市場需求，此對于我國電力管理監(jiān)控系統(tǒng)提出的要求也在不斷提高。以此，本文就基于電力管理監(jiān)控平臺的功能，設(shè)計(jì)了電力管理移動(dòng)式作業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)，為后期利用管理監(jiān)控系統(tǒng)提高電力自動(dòng)化管理水平提供基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：電力管理;移動(dòng)式作業(yè);監(jiān)控平臺

在我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展和進(jìn)步的過程中，社會(huì)對于用電量需求也在不斷的提高，對于電力企業(yè)供電也提出了一定的要求。電力企業(yè)屬于我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的主要構(gòu)成，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供可靠電力基礎(chǔ)保證。我國電力系統(tǒng)通過長時(shí)間發(fā)展，在電廠建設(shè)規(guī)模、數(shù)量等方面都具有一定的成效。但是，在國際市場競爭越來越激烈背景下，我國傳統(tǒng)模式中電氣管理監(jiān)控系統(tǒng)無法滿足國際市場發(fā)展需求[1]。所以，電力企業(yè)要想在國際市場中占據(jù)一定優(yōu)勢，就要和實(shí)際情況相互結(jié)合，使產(chǎn)品市場競爭力得到提高，促進(jìn)我國電氣管理監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展。

1電力管控平臺的模式和結(jié)構(gòu)

電力管控平臺通過間隔層、站控層與通信層構(gòu)成，間隔層也稱之為現(xiàn)場監(jiān)控層。

1.1站控層

站控層在控制室中，在生產(chǎn)過程中，站控層能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測對象指定信息的收集。另外，還能夠?qū)κ占畔?shí)現(xiàn)處理和存儲，站控層的主要特點(diǎn)為：其一，并不會(huì)收到硬件平臺制約，在轉(zhuǎn)移高層代碼過程中，不需要進(jìn)行修改;其二，具有完善網(wǎng)絡(luò)功能，并且支持流行協(xié)議;其三，具備安全性能，并且使用雙網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)[2]。

1.2現(xiàn)場保護(hù)測控層

公共端和發(fā)電機(jī)的子系統(tǒng)為現(xiàn)場保護(hù)測控層主要構(gòu)成，并且各個(gè)子系統(tǒng)利用現(xiàn)場總線和通信管理連接。另外，系統(tǒng)通訊現(xiàn)場總線架構(gòu)實(shí)現(xiàn)雙網(wǎng)連接，保證網(wǎng)絡(luò)安全性。此系統(tǒng)利用雙網(wǎng)練級模式，如果其中某模式出現(xiàn)故障，系統(tǒng)就通過單網(wǎng)運(yùn)行，及時(shí)使故障信號對維修人員發(fā)送。維修人員接收到故障信號，及時(shí)維修故障，保證系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的運(yùn)行。

1.3運(yùn)行監(jiān)控與報(bào)警

通過監(jiān)測與控制系統(tǒng)創(chuàng)建監(jiān)控系統(tǒng)，在監(jiān)測設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測過程中，總控室還能夠?qū)⒈O(jiān)控畫面與相應(yīng)信息數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行展現(xiàn)。在監(jiān)測設(shè)備出現(xiàn)故障的時(shí)候，在終端中現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)異常波動(dòng)，并且將被控對象的名稱、代碼與當(dāng)時(shí)檢測值進(jìn)行記錄，記憶異常次數(shù)、時(shí)間與持續(xù)時(shí)間，使數(shù)據(jù)信息整理成為報(bào)告方式進(jìn)行打印。在出現(xiàn)故障和事故的時(shí)候，監(jiān)控系統(tǒng)能夠自動(dòng)發(fā)送事故的預(yù)警與警報(bào)，使工作人員對其注意，及時(shí)組織工作人員搶先修復(fù)，維護(hù)電廠利益，對電廠人員生命財(cái)產(chǎn)安全進(jìn)行保證[3]。

圖1為電力管控平臺的結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)庫與web服務(wù)器構(gòu)成web子系統(tǒng)，服務(wù)器實(shí)現(xiàn)設(shè)備層數(shù)據(jù)交互，并且利用瀏覽器實(shí)現(xiàn)相應(yīng)操作，數(shù)據(jù)庫部分能夠存儲信息。客戶子系統(tǒng)通過監(jiān)控計(jì)算機(jī)構(gòu)成，利用瀏覽器對服務(wù)器發(fā)送請求，下載客戶請求相應(yīng)網(wǎng)頁現(xiàn)實(shí)在瀏覽器中。瀏覽器能夠接收數(shù)據(jù)輸入，并且利用瀏覽器與web服務(wù)器對PLC發(fā)送命令[4]。

2電力管控平臺的創(chuàng)建和使用

某地創(chuàng)建地區(qū)主站和綜合監(jiān)控系統(tǒng)平臺，并且創(chuàng)建數(shù)據(jù)交換平臺與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。主站通信綜合監(jiān)控系統(tǒng)通過資源管理、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視、業(yè)務(wù)管理等子系統(tǒng)構(gòu)成，共有14個(gè)監(jiān)控子站。電力管理移動(dòng)式作業(yè)監(jiān)控平臺的創(chuàng)建為：

2.1硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

監(jiān)控主站配置一臺磁盤陣列、調(diào)度工作站、方式工作站和兩臺服務(wù)器、前置機(jī)、協(xié)議轉(zhuǎn)換機(jī)，通過此設(shè)備創(chuàng)建通信網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)硬件平臺，利用網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的配置創(chuàng)建局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

監(jiān)控系統(tǒng)各設(shè)備的主要功能為[5]：

其一，服務(wù)器使用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)存儲，并且能夠提供應(yīng)用服務(wù)。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器使用雙機(jī)熱備運(yùn)行機(jī)制，通過雙芯跳線相互連接，對另外主機(jī)運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，在出現(xiàn)故障的時(shí)候快速的切換，避免服務(wù)中斷。服務(wù)器實(shí)現(xiàn)SAS適配卡配置，對存儲設(shè)備進(jìn)行連接，并且實(shí)現(xiàn)集群軟件的配置，從而實(shí)現(xiàn)服務(wù)器雙機(jī)熱備份。集群中的集群軟件對數(shù)據(jù)服務(wù)器中全部軟件與硬件狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，在出現(xiàn)故障的時(shí)候快速的切換。快速切換和故障檢測過程為自動(dòng)，不需要操作員的干預(yù)。

其二，串口服務(wù)器利用串口對設(shè)備的分布和工作等監(jiān)控信息進(jìn)行收集，利用網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議轉(zhuǎn)換機(jī);

其三，前置機(jī)能夠?qū)χ髡竞褪≌{(diào)、D-MIS系統(tǒng)與綜合監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行相互連接與數(shù)據(jù)通信，兩天前置機(jī)實(shí)現(xiàn)集群軟件進(jìn)行安裝，在集群軟件發(fā)現(xiàn)前置機(jī)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)或者硬件故障的時(shí)候，應(yīng)用服務(wù)器到另外前置機(jī)進(jìn)行切換，從而使雙前置機(jī)熱備份進(jìn)行實(shí)現(xiàn);

其四，采集器能夠收集機(jī)房環(huán)境、PCM設(shè)備、光設(shè)備等告警，并且實(shí)現(xiàn)空調(diào)控制[6];

其五，通過計(jì)量工作現(xiàn)場管理，實(shí)現(xiàn)營銷系統(tǒng)到現(xiàn)場施工，到營銷系統(tǒng)的電子檔案閉環(huán)，避免人為干預(yù)，提高營銷檔案質(zhì)量，提升營銷系統(tǒng)電子化結(jié)算率和計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)自動(dòng)超標(biāo)率，同時(shí)對現(xiàn)場進(jìn)度、質(zhì)量進(jìn)行管控，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目驗(yàn)收數(shù)據(jù)支撐。

其六，通過電子標(biāo)簽RFID、高精度定位，實(shí)現(xiàn)“網(wǎng)格管理+設(shè)備主人”的數(shù)據(jù)支撐，電子標(biāo)簽是計(jì)量終端的二代“身份證”，可以記錄定位、資產(chǎn)信息、用戶信息等。高精度定位實(shí)現(xiàn)計(jì)量終端坐標(biāo)定位，提高網(wǎng)格化運(yùn)維質(zhì)量、運(yùn)維效率。

其七，調(diào)度工作站能夠使調(diào)度人員具備全網(wǎng)監(jiān)視功能，將網(wǎng)絡(luò)告警信號進(jìn)行實(shí)時(shí)的展現(xiàn)，并且實(shí)現(xiàn)光告警;

其八，方式工作站能夠?qū)①Y源管理功能提供給系統(tǒng)管理人員，實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)設(shè)備資源的錄入、工單調(diào)度、統(tǒng)計(jì)和電路調(diào)配等工作。

監(jiān)控子站利用光傳輸系統(tǒng)以太網(wǎng)接口和地區(qū)主站相互連接，微波監(jiān)控子站利用2M通道和地區(qū)主站相互連接。通過接口服務(wù)器、數(shù)據(jù)收集器構(gòu)成監(jiān)控子站，收集器能夠?qū)CM設(shè)備、光設(shè)備等機(jī)架告警進(jìn)行收集。接口服務(wù)器利用串口實(shí)現(xiàn)監(jiān)控信息的收集，利用網(wǎng)絡(luò)到協(xié)議轉(zhuǎn)換機(jī)中傳輸。接口服務(wù)器使監(jiān)控信息利用RS232接口到站內(nèi)綜自系統(tǒng)中傳輸[7]。

2.2平臺網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

電力設(shè)備現(xiàn)場利用數(shù)據(jù)傳輸、控制終端等功能不同出現(xiàn)改變，包括配電變壓器、用戶表和開關(guān)等，利用RS485與GPRS功能終端實(shí)現(xiàn)通信，還能夠?qū)崿F(xiàn)命令控制。GPRS功能數(shù)據(jù)終端能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)雙向傳輸和控制，也就是利用內(nèi)部GPRS通信模塊，利用通信基站登錄到網(wǎng)絡(luò)中，通過GGSN接入到Internet中，GPRS終端能夠接收到系統(tǒng)主站所發(fā)送的命令，并且執(zhí)行命令。系統(tǒng)主站中的客戶端、應(yīng)用服務(wù)器利用APN經(jīng)由路由和Internet相互連接，根據(jù)防火墻抵御外部惡意攻擊，并且還能夠組織外部非法IP登錄。

2.3通信設(shè)備的接入

電力管理管控系統(tǒng)使用無線通信技術(shù)和電子標(biāo)簽RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)高精度的定位，對現(xiàn)場設(shè)備的使用、存儲進(jìn)行管控，利用公共頻段實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，通信通道與設(shè)備的投資比較小，并且維護(hù)量也比較小，在創(chuàng)建系統(tǒng)過程中牽涉部門比較少，缺點(diǎn)就是要實(shí)現(xiàn)頻點(diǎn)使用權(quán)的申請，造價(jià)高。以此，在通信設(shè)備創(chuàng)建過程中結(jié)合衛(wèi)星通信，包括跟蹤遙測指令站、通信衛(wèi)星、地面?zhèn)鬏斁€路與衛(wèi)星通信地球站，此通信距離比較短，覆蓋面積比較大，具有較強(qiáng)靈活性[8]。

2.4電力應(yīng)急指揮系統(tǒng)

電力應(yīng)急指揮系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視電力野外搶修、突發(fā)事件線程，并且對其遠(yuǎn)程指揮。電力施工人員在施工現(xiàn)場放置監(jiān)控設(shè)備，指揮中心通過無線網(wǎng)絡(luò)對施工人員作業(yè)流程與現(xiàn)場的情況進(jìn)行遠(yuǎn)程的監(jiān)控。其次，通過無線設(shè)備音頻對工作人員進(jìn)行遠(yuǎn)程的指揮，從而進(jìn)一步的提高電力企業(yè)的事件響應(yīng)速度與應(yīng)急處理能力[9]。

通過液晶顯示屏、高倍變焦紅外攝像頭、三腳架等創(chuàng)建提箱式監(jiān)控終端，施工人員通過現(xiàn)場情況架設(shè)監(jiān)控終端，通過云臺調(diào)整監(jiān)控場景為最佳狀態(tài)。攝像機(jī)是收集視頻圖像，利用無線網(wǎng)絡(luò)在中心視頻服務(wù)器中傳輸。工作人員利用無線筆記本、網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)、手機(jī)對前端設(shè)備發(fā)送視頻圖像進(jìn)行觀看。

將軍用箱體作為提箱式監(jiān)控的終端，比較方便攜帶，而且具備防水、防震、抗壓的能力。終端能夠有效支持硬盤、SD卡等設(shè)備，存儲本地視頻圖像。將大容量鋰電池組設(shè)置到終端中，供電時(shí)間比較長。其次，終端也能夠在汽車、外部電源中使用。另外，將防水外殼、360°無限位云臺設(shè)置到紅外攝像頭中，在晚上和惡劣天氣中也能夠使用[10]。

視頻監(jiān)控終端能夠隨身的攜帶，利用網(wǎng)絡(luò)在指揮中心實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場圖像的傳輸，并且實(shí)現(xiàn)指揮中心的語音通話，通過現(xiàn)場實(shí)際情況制定解決對策。視頻監(jiān)控終端具有緊湊的結(jié)構(gòu)，體積小，攜帶方便。手機(jī)視頻終端具備視頻回傳、語音通訊、衛(wèi)星定位等功能，能夠利用手機(jī)自帶攝像頭對現(xiàn)場視頻圖像進(jìn)行觀看，即便是在家中都能夠利用手機(jī)視頻傳輸?shù)墓δ軐ΜF(xiàn)場情況實(shí)時(shí)的了解。

2.5電力設(shè)備監(jiān)視系統(tǒng)

電力設(shè)備無線監(jiān)視具備信號處理技術(shù)、無線移動(dòng)通信技術(shù)與軟硬件技術(shù)，系統(tǒng)充分使用無線網(wǎng)絡(luò)，具有較高的傳輸效率，覆蓋比較廣，并且使電力設(shè)備中的圖像、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)竭h(yuǎn)端管理中，從而能夠使無線視頻監(jiān)控具備遠(yuǎn)距離、大范圍的數(shù)據(jù)監(jiān)測，并且實(shí)時(shí)監(jiān)控變電站運(yùn)行的情況，還能夠?qū)崿F(xiàn)指揮調(diào)度。系統(tǒng)能夠?qū)ψ冸娬竞驮O(shè)備環(huán)境參數(shù)、運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，對電力設(shè)備運(yùn)行視頻圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)查看。使無人值守變電站、電力設(shè)備、低壓線路等遠(yuǎn)程在線監(jiān)控問題得到解決[11]。

在電力管理過程中，有可能因?yàn)槭┕と藛T失誤導(dǎo)致出現(xiàn)事故，無線監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)こ踢M(jìn)度與質(zhì)量進(jìn)行保證。管理人員能夠遠(yuǎn)程監(jiān)督工程施工安全性與規(guī)范性，掌握管理過程中的資料。假如事故出現(xiàn)，就能夠通過監(jiān)控錄像調(diào)查事故。遠(yuǎn)距離低壓輸電線路會(huì)受到地理環(huán)境、氣候條件的限制，尤其是在冬天會(huì)導(dǎo)致傳輸出現(xiàn)困難，導(dǎo)線存在覆冰和電纜塔架倒塌的情況。無線監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控，使信息在指揮中心反饋，并且收集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中心利用數(shù)據(jù)分析和對比，及時(shí)的判斷應(yīng)急情況，保證低壓線運(yùn)行的安全性。

2.6低壓線路巡視系統(tǒng)

低壓線路無線巡視系統(tǒng)能夠?qū)Φ蛪壕€路運(yùn)行、建設(shè)的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，對突發(fā)事件及時(shí)的處理，對電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定進(jìn)行保證。巡視人員能夠攜帶無線監(jiān)控終端安裝到車頂中，主管人員利用電腦與無線網(wǎng)手機(jī)對現(xiàn)場監(jiān)控，從而及時(shí)看出線路建設(shè)、故障檢修等，通過設(shè)備音頻功能遠(yuǎn)程指揮現(xiàn)場人員。無線車載監(jiān)控終端具備高倍紅外攝像機(jī)和高抗震全方位云臺，并且將工業(yè)級無線數(shù)據(jù)處理單元安裝在車內(nèi)，具備無線傳輸與視頻數(shù)據(jù)的收集編碼，對全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)進(jìn)行集成在中斷中，通過大屏幕電子地圖通過定位指揮中心對車輛具體位置進(jìn)行掌握，還能夠展現(xiàn)現(xiàn)場圖像，對車輛進(jìn)行快速的調(diào)度。

在運(yùn)行低壓線路巡視系統(tǒng)過程中，能夠自己選擇巡視車輛和線路，調(diào)整攝像頭焦距，控制云臺旋轉(zhuǎn)，使巡視人員工作強(qiáng)度得到降低。其次，使語音對講的功能得到實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)低壓線路巡視人員進(jìn)行遠(yuǎn)程指揮，實(shí)時(shí)的存儲巡視過程中的錄像[12]。

3系統(tǒng)平臺的實(shí)現(xiàn)

利用設(shè)計(jì)，系統(tǒng)使用.NET框架實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)服務(wù)器操作系統(tǒng)使用Windows Server2003版。系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)主要包括：

其一，儀器管理。儀器管理模塊主要包括儀器申請、儀器狀態(tài)監(jiān)控與儀器分配，儀器管理的頁面，儀器狀態(tài)監(jiān)控能夠?qū)x器運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控，整體監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中所有監(jiān)控儀器都具備唯一局域網(wǎng)IP，監(jiān)控儀器是否能夠正常的工作，利用監(jiān)控儀器IP是否在線進(jìn)行判斷。通過前臺頁面得到儀器編碼與設(shè)備編碼，在數(shù)據(jù)訪問層中，利用數(shù)據(jù)庫池得到數(shù)據(jù)庫連接，執(zhí)行數(shù)據(jù)庫插入操作之后釋放數(shù)據(jù)庫連接。

電壓監(jiān)控模塊中的底層設(shè)備電壓監(jiān)控使用成型電壓監(jiān)控儀器，此儀器配備組態(tài)軟件能夠收集電壓數(shù)據(jù)，通過模擬數(shù)據(jù)朝著數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變，使數(shù)據(jù)利用webServices接口進(jìn)行暴漏，通過供電設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)用。監(jiān)控系統(tǒng)利用發(fā)送的監(jiān)控指令，觸發(fā)數(shù)據(jù)調(diào)用接口對監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)接口進(jìn)行調(diào)用。電壓監(jiān)控底層收集設(shè)備利用監(jiān)控儀器中集成組態(tài)軟件提供數(shù)據(jù)接口，使原始模擬數(shù)據(jù)朝著數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)變，利用webServices接口能夠提供數(shù)據(jù)訪問。

視頻監(jiān)控能夠?qū)崿F(xiàn)底層視頻畫面，并且使視頻監(jiān)控軟硬件實(shí)現(xiàn)。因?yàn)橐曨l控件功能強(qiáng)大，系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控只要對應(yīng)攝像頭編號與設(shè)備場所編號，就能夠創(chuàng)建映射關(guān)系。另外，在視頻監(jiān)控調(diào)用過程中，在頁面中調(diào)用視頻控件，并且利用視頻SDK中API對視頻流信息進(jìn)行訪問。

系統(tǒng)還能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備保障，設(shè)備保障流程主要環(huán)節(jié)就是制定設(shè)備保障單，并且對設(shè)備維修環(huán)節(jié)進(jìn)行確定，在流轉(zhuǎn)流程過程中，假如設(shè)備保障流程的流轉(zhuǎn)世間比較長，并且超過系統(tǒng)設(shè)置維修過程中，可以將緊急修復(fù)短信對維修人員發(fā)送[13]。

3結(jié)束語

通過本文研究表示，在信息化時(shí)代背景中，先進(jìn)信息技術(shù)被廣泛應(yīng)用到社會(huì)各領(lǐng)域中。在創(chuàng)建電力管理監(jiān)控系統(tǒng)過程中，電力企業(yè)要加大系統(tǒng)科技投入，在監(jiān)控系統(tǒng)中使用先進(jìn)信息技術(shù)，提高系統(tǒng)科技含量，從而使監(jiān)控系統(tǒng)朝著數(shù)字化、信息化的方向發(fā)展。

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