一種緊湊型模塊式一體柜研制

陳伯龍

(廣東電網(wǎng)有限責任公司廣州供電局通信中心,廣東廣州 510000)

0 概述

隨著云大物移智時代的到來,為了滿足繼電保護、遠動控制、智能電房、智慧路燈等大量傳統(tǒng)與新型業(yè)務的接入需求,在電力通信網(wǎng)中必須擴展壯大,設備規(guī)模必然持續(xù)增長。而目前我國轄區(qū)范圍內各個老舊的變電站、配電房、供電所等生產(chǎn)辦公場所普遍存在著富余空間不足、供電電源容量過小、現(xiàn)場環(huán)境簡陋等問題,導致新增設備無法安裝并可靠運行。

緊湊型模塊式一體柜是集成柜(IDU)內供配電、UPS、整流柜、開關柜、綜合系統(tǒng)設備監(jiān)控柜、設備柜、風機等設備和環(huán)境的綜合系統(tǒng)設備監(jiān)控管理系統(tǒng)。通過系統(tǒng)設備監(jiān)控觸摸屏界面,方便快速了解綜合柜內部運行情況,如運行參數(shù)、報警等,報警信息可進入相應的綜合柜系統(tǒng)設備監(jiān)控觸摸屏系統(tǒng),查看其相關參數(shù)和狀態(tài)設備、控制一體化柜門開啟、風機設置、報警消除等相關操作,以滿足隨時隨地的管理需求,提高管理效率。通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析和智能過濾的報警事件圖形和報表呈現(xiàn)給用戶,為用戶提供簡潔易懂的冷通道關鍵匯總信息。微單元系統(tǒng)設備監(jiān)控系統(tǒng)具有本地聲光報警、短信報警提示、電子郵件報警等通知方式,并內置WEB服務。用戶可以通過WEB瀏覽器查看和管理系統(tǒng)設備監(jiān)控系統(tǒng)。為系統(tǒng)管理員提供遠程設置、遠程系統(tǒng)設備監(jiān)控、遠程維護、遠程報警等專業(yè)管理功能。該系統(tǒng)設備監(jiān)控系統(tǒng)具有系統(tǒng)穩(wěn)定、功能強大、界面友好、使用簡單、安裝維護方便等特點。為實時監(jiān)測供配電系統(tǒng)的運行參數(shù)和開關狀態(tài),設計了緊湊型模塊化綜合柜,如圖1所示。

圖1 一體柜單元監(jiān)控系統(tǒng)結構圖

1 研制過程

1.1 技術原理

本項的技術特點闡述如下:手段簡潔:前端信息采集、系統(tǒng)連接、操作管理簡單。

設備標準化:各類信息端口和系統(tǒng)模塊接口標準化、模塊化、便于將來系統(tǒng)擴展。投資少:系統(tǒng)選型具有高性能價格比。建設時間短:在較短的時間內完成系統(tǒng)的安裝調試。節(jié)能環(huán)保主機采用低功耗高性能CPU,功耗低于其他類一體柜。維護方便:模塊化結構,并具備專家自診斷功能。模塊化供電單元:采用機架式安裝,主輸入63A/1P,單相UPS輸入32A/1P、輸出32A/1P,維修旁路32A/2P,帶防雷開關(32A/2P)和防雷模塊(20kA),市電和UPS支路輸出具備電量及狀態(tài)監(jiān)控功能,并配置有RS485接口。監(jiān)控主機:采用4核處理器、4G內存、液晶顯示屏,具備數(shù)據(jù)采集、分析、顯示傳輸功能。該嵌入式一體化監(jiān)控主機模塊化供電單元:采用機架式安裝,主輸入63A/1P,單相UPS輸入32A/1P、輸出32A/1P,維修旁路32A/2P,帶防雷開關(32A/2P)和防雷模塊(20kA),市電和UPS支路輸出具備電量及狀態(tài)監(jiān)控功能,并配置有RS485接口。監(jiān)控主機:采用4核處理器、4G內存、液晶顯示屏,具備數(shù)據(jù)采集、分析、顯示傳輸功能[1]。

1.2 技術分析

端口:6個數(shù)字量信號檢測端口(DI,帶12V傳感器供電),2個數(shù)字量輸出控制端口(DO,帶12V傳感器供電),2路RS232/RS485串口,4路RS485串口(帶12V傳感器供電),1路外接WiFi天線,2個USB口,1個HDMI接口,1個10/100/1000M自適應以太網(wǎng)口1個以太網(wǎng)口。

尺寸:長×寬×高(mm):270×221×40 ;重量(kg):約1.65kg;安裝尺寸:250×201;安裝方式:柜體開口安裝/掛墻安裝。工作環(huán)境:環(huán)境溫度攝氏0℃到+50℃,環(huán)境濕度10%到90%相對濕度,電源輸入:12VDC,額定功率:20W。

(1)一體柜的系統(tǒng)設備監(jiān)控系統(tǒng)能實現(xiàn)對柜內所有設備運行狀態(tài)的綜合系統(tǒng)設備監(jiān)控與快速響應,能滿足不同類型設備、不同協(xié)議的系統(tǒng)設備監(jiān)控管理需求,全面、直觀地展示設備的運行狀態(tài)。

(2)一體柜的各功能系統(tǒng)全部采用模塊化設計,機架式安裝,做到合理緊湊,留有足夠的可用空間。

(3)機架式供電單元,自帶電量及狀態(tài)系統(tǒng)設備監(jiān)控功能;將目前獨立布置的整流柜、開關柜、綜合系統(tǒng)設備監(jiān)控柜及設備柜整合為一體式機柜,適用于富余空間不足的各個生產(chǎn)辦公場所。

(4)一體柜可根據(jù)具體的需求靈活配置、快捷組裝,并易于批量生產(chǎn)和快速部署。

1.3 技術關鍵及創(chuàng)新點

(1)應用面。一體柜的系統(tǒng)設備監(jiān)控系統(tǒng)能實現(xiàn)對柜內所有設備運行狀態(tài)的綜合系統(tǒng)設備監(jiān)控與快速響應,能滿足不同類型設備、不同協(xié)議的系統(tǒng)設備監(jiān)控管理需求,全面、直觀地展示設備的運行狀態(tài)。

(2)空間排布。一體柜的各功能系統(tǒng)全部采用模塊化設計,機架式安裝,做到合理緊湊,留有足夠的可用空間。

(3)優(yōu)秀的適應性。機架式供電單元,自帶電量及狀態(tài)系統(tǒng)設備監(jiān)控功能;將目前獨立布置的整流柜、開關柜、綜合系統(tǒng)設備監(jiān)控柜及設備柜整合為緊湊型模塊式一體機柜,適用于富余空間不足的各個生產(chǎn)辦公場所。

1.4 緊湊型模塊式一體柜優(yōu)勢

隨著云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展,數(shù)據(jù)中心規(guī)模不斷增大并呈兩極分化趨勢,末端的微型數(shù)據(jù)中心越來越多,而零星分布的微型數(shù)據(jù)中心因地理、環(huán)境、建筑等方面的差異,一直面臨難以難以統(tǒng)一規(guī)劃建設和運營管理的困境,為業(yè)務的快速上線發(fā)展帶來了挑戰(zhàn)。一體柜將數(shù)據(jù)中心基礎設施產(chǎn)品進行深度整合,包含UPS、配電、制冷、機柜、消防等多個子系統(tǒng),通過系統(tǒng)設備監(jiān)控系統(tǒng)對全部系統(tǒng)實現(xiàn)統(tǒng)籌管理,簡化設計和建設流程。

(1)節(jié)約人力。一體柜微單元系統(tǒng)設備監(jiān)控主機軟硬件一體化設計,高度集成,功耗小于其他類型一體柜,無硬盤設計,使用壽命更長,主機自帶串口,報警輸入輸出端口,無需采集模塊、串口服務器、通訊轉換模塊、開關電源、模塊箱等中間模塊,故障點少；各種被系統(tǒng)設備監(jiān)控設備,傳感器直接端子插拔式安裝,即插即用,施工方便,布線簡潔；具有消警復位按鈕,當現(xiàn)場出現(xiàn)報警,一鍵快速復位,方便管理員維護。

(2)操作方便。無需安裝客戶端軟件,完全Web方式管理和瀏覽,無需安裝插件,可隨時隨地遠程管理微單元系統(tǒng)設備監(jiān)控系統(tǒng),方便維護。支持系統(tǒng)設備監(jiān)控觸摸屏界面瀏覽,無需依賴于PC終端,現(xiàn)場管理方便[2]。

(3)軟件功能全面。強大的軟件管理功能,綜合巡檢(告警信息、UPS負載、供電模式、溫濕度、月度能耗),基礎設施管理(UPS、風扇、供配電、微環(huán)境、視頻、門禁),能效管理(技術曲線、能耗分布、月度能耗表),報表中心(技術情況、用電量、告警分布、告警細則),告警管理(詳細告警、告警等級呈現(xiàn)),自定義告警通知,支持短信電話語音,郵件、聲光、語音等報警通知。

(4)大屏幕顯示。微單元主機一體化,六路數(shù)字量信號檢測端口,二路數(shù)字量輸出控制端口,自帶超大觸控顯示屏,超高像素液晶顯示屏,支持多點觸控;自帶短信報警和電話語音報警硬件模塊和軟件功能。

1.5 緊湊型模塊式一體柜獨特的系統(tǒng)性能

(1)可靠性。系統(tǒng)滿足電磁兼容和電氣隔離性能的設計要求,不會影響被監(jiān)測設備的正常運行。系統(tǒng)具有自診斷功能,能自動重啟和恢復軟硬件故障。監(jiān)測設備接地良好,抗干擾能力強。選用高可靠性工業(yè)設備,保證系統(tǒng)全年不間斷運行。系統(tǒng)成熟穩(wěn)定,支持主流廠商的幾乎所有接口通信協(xié)議。

(2)穩(wěn)定性。系統(tǒng)采用多總線方式,一個子系統(tǒng)的故障不影響其他子系統(tǒng)的正常運行。

(3)實時性。采用同類設備的單總線采集方式,保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時性。前端設備數(shù)據(jù)采集控制時間、遠程系統(tǒng)設備監(jiān)控數(shù)據(jù)刷新時間、電話報警響應時間均小于市場其他一體柜。

(4)安全性。系統(tǒng)設備監(jiān)控系統(tǒng)基于Linux操作系統(tǒng),具有較強的殺毒能力和較高的安全性,最大限度地保證了網(wǎng)絡安全。具有多級權限管理和功能模塊化權限管理。系統(tǒng)具有多級權限管理。無人值守操作一段時間后,系統(tǒng)可自動注銷并鎖定。所有報警和歷史數(shù)據(jù)都存儲在大容量存儲芯片中,徹底消除了硬盤機械讀寫數(shù)據(jù)帶來的安全隱患。

(5)維護性。系統(tǒng)設備監(jiān)控主機集串口、Di、do等于輸出電路于一體,可直接連接到感煙探測器、UPS、風機等系統(tǒng)設備監(jiān)控設備,方便了綜合柜的接線和維護。系統(tǒng)支持在線修改,可以在不停止系統(tǒng)設備監(jiān)控系統(tǒng)的情況下修改系統(tǒng)設備監(jiān)控設備的參數(shù)。支持報警復位。當發(fā)生報警時,聯(lián)動聲光報警器報警。

(6)擴充性。系統(tǒng)支持多種標準化協(xié)議和接口,能快速、方便地將各種系統(tǒng)設備監(jiān)控對象集成到系統(tǒng)中。

2 實施運用與市場可行性分析

2.1 實施運用

通過數(shù)據(jù)庫進行邏輯設定,當環(huán)境溫度、濕度、煙霧監(jiān)測到的各項參數(shù)設定越限閥值(包括上下限、恢復上下限),一旦微環(huán)境發(fā)生越限報警或故障,系統(tǒng)將自動產(chǎn)生報警事件, 并第一時間發(fā)出電話撥號、手機短信、E -Mail、聲光等對外報警。由監(jiān)控平臺軟件進行微環(huán)境的實時監(jiān)測。可根據(jù)不同時間來顯示不同時期的溫度/濕度曲線,共24h、7d、30d三項選擇;縱坐標為溫度(℃)/濕度(℃),橫坐標根據(jù)時間選項來拉放時間軸。提供曲線記錄,直觀顯示實時及歷史曲線,可查詢三年內相應參數(shù)的歷史曲線及具體時間的參數(shù)值(包括最大值、最小值),并可將歷史曲線導出為EXCEL格式,方便管理員全面了解風扇的運行狀況。

2.2 一體柜報警通知服務器RT-A800的運行

RT-A800報警通知服務器,是專門針對需要無人值守或遠程控制要求的現(xiàn)場而設計,采用高性能GSM/GPRS短信電話模塊,只需通過USB/RS232線與監(jiān)控主機連接,即可實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的報警通知功能,解除您的后顧之憂,可廣泛應用于基站監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)數(shù)據(jù)采集、電力監(jiān)控等多種領域。本產(chǎn)品是在GSM/GPRS網(wǎng)絡環(huán)境中使用,配合環(huán)境監(jiān)控主機使用可以實現(xiàn)打電話,語音播報,短信群發(fā)等無線通信功能,打電話接聽后可重播/確認報警[3]。

3 結語

緊湊型一體化柜是一種非標自動化產(chǎn)品,如果需要對PLC的一體化機柜產(chǎn)品工藝設計中形狀與基本條件。有必要編寫一定的程序,并且程序結構應該能夠達到不同產(chǎn)品在變化過程中的簡單操作優(yōu)點。該PLC的一體化機柜是通過伺服PLC實現(xiàn)機械手監(jiān)控PLC的一體化機柜與供配膠系統(tǒng)平臺實現(xiàn)相互配合,完成緊湊的一體化柜體工作。