基于物聯網技術的發電機組工業云平臺的設計

王滏滎，黃宗盛，文勝福，吳 過，付 蔚

（重慶郵電大學 自動化學院，重慶 400065）

0 引 言

隨著我國節能減排管理制度的硬化推進，如何提高包括風能在內的無污染能源的利用率成為了電網企業關注的焦點。因此，利用當前快速發展的工業物聯網技術，建立具有智能、實時、節能的發電機組監控系統迫在眉睫。

經調查顯示，目前常見的發電機組云平臺技術是利用Hadoop平臺先將數據存儲和發送到并行操作服務器集群，再通過云平臺對數據進行快速過濾和分析。為了進一步實現風力發電機組的故障診斷、節能減排和遠程監控的功能，研究人員在Hadoop平臺的基礎上，將云計算和FFT算法應用于發電機故障診斷系統；將工控機、Linux GCC等軟硬件結合實現發電機組的節能減排。為了實現對發電機組的遠程監控，可以通過OPC協議建立聯系讀取相應數據采集服務器的OPC Server，并將讀取的數據發送到實驗室云平臺的Kafka集群。但由以上研究可知，現階段的發電機組云平臺普遍存在功能單一，不能實現發電機組的啟停控制功能的缺點。基于此，本文介紹一種基于阿里云平臺的發電機組控制系統，該系統可同時實現發電機組遠程監控和在線控制的功能，具有及時、智能、節能的特點。

1 系統分析

發電機組云控平臺是利用現代先進的物聯網技術將發電機組與計算機建立連接。其中，云控制模塊充當了發電機組與用戶之間的橋梁，將數據傳送到服務器，用戶通過手機、電腦等設備就可以實現對發電機組的遠程監控。除此之外，用戶還可以通過手機、電腦等終端設備下達一系列指令，實現對發電機組的GPS定位、控制、檢測等操作。

發電機組云控系統圖如圖1所示。發電機與控制器建立連接后，發電機信息采集模塊先從發電機采集相關信息，將接收到的數據以封包分組交換傳輸的模式通過利用接口的幀中繼規程、七號信令協議、IP協議，在將數據打包以通信模塊為橋梁以56～114 Kb/s的速率傳送到控制器。同時再通過服務器將打包的數據利用IP協議發送到平臺上，利用服務器串口對數據雙向透明傳輸對數據進行及時的處理并做出相應的操作，以實現對發電機組的實時控制功能。

圖1 發電機組云控系統圖

2 典型功能模塊設計

2.1 發電機組控制器模塊

發電機組控制器是發電機的核心。文獻[7]提出一種基于可編程邏輯控制器的水電機組監測系統，采用上下位機模式實現了對機組的實時監控，但是因為PLC沒有儲存器，所以搜集到的數據需要通過現場總線的方式傳送到基站，基站再按照一定的順序依次將數據傳送給主機、工程師和操作員，一定程度上缺乏對數據的實時反饋能力和智能化。因此，本文設計的發電機組云平臺采用了DC40D和DC42D控制器，主要負責發電機組的啟停、監視以及參數設置功能。

2.2 通信模塊

傳統通信模塊一般采用CAN通信電路進行信號傳輸，需要借助雙絞線、電纜、光纖等傳輸介質，傳輸必須要媒介才可以。相較于傳統的CAN通信電路，本系統采用了DT3000與DT4000的數據采集通信模塊，主要負責將發電機組控制器連接到互聯網，模塊支持2G網絡、4G網絡以及無線GPRS網絡。

2.3 Web管理模塊

Web管理模塊包括服務端和Web端兩部分，其主要是為用戶提供設備添加、設備刪除、設備控制和設備運行狀態的可視化管理界面。服務端通過onMessage（）方法將數據庫的數據轉發給前端頁面和接受前端頁面發來的控制命令。Web端設計的開發環境利用Linux+Apache+PHP+MySQL搭建，并通過WebSocket協議與服務端進行雙向通信。

2.4 遠程監控模塊

遠程監控模塊負責將控制器檢測到的數據，采用JSON格式的網絡數據通信協議與壓縮算法，通過RS 485、RS 232或者Link通信接口把數據信息經過云貓，利用GPRS、4G、有線或無線（WiFi）網絡傳送到云服務器以供用戶查看。

3 結 語

本文設計了一種以云平臺為核心的發電機組控制系統。實驗表明，該系統可實現發電機組遠程監控和在線控制的功能，具有智能、實時、節能的特點，很大大程度上滿足了“中國制造2025”的背景下發電機組行業的要求。