物聯網技術在動力站房的應用

張鵬

摘 ?要：利用物聯網、Modbus儀器儀表和傳感器等技術，對動力站房設備運行參數、儀器儀表、質量標準等進行遠程數據采集設計，本文介紹一種設計思路和設計方案，實現站房運行數據實時在線監測、歷史記錄查詢、報警等功能，可隨時隨地通過網頁或手機APP進行查看。

關鍵詞：物聯網云平臺;GM20-DTU網關;DL/T645電能表;RS485儀表;4-20mA儀表

0 ?前言

陜西型汽車有限公司動力一廠承擔著公司西廠區高壓配電室、空壓站、污水站、地源熱泵、天然氣鍋爐房等系統的運行與維護。各站房設備、儀表的數據觀察僅限于現場查看，不具備遠程查看功能。

隨著物聯網技術、RS485通訊儀表、4～20mA傳感器、協議轉換器、隔離器以及無線數傳技術的發展，實現動力站房數據遠程采集變得更加簡單。

本文介紹利用藍蜂EMCP物聯網云平臺打造動力站房遠程數據監控系統技術方案，該方案設計簡單、操作方便、投入成本低。

1.藍蜂EMCP物聯網云平臺

河北藍蜂EMCP物聯網云平臺是一個工業級，服務于工業、農業、商業用戶的綜合物聯網平臺，支持多用戶、跨行業、跨設備無縫接入。通過EMCP平臺無需編程，無需安裝運行軟件，即可快速便捷的實現產品或系統的物聯網平臺搭建，打造企業專屬的物聯網云平臺。

通過EMCP平臺，用戶只需關注自己的設備、儀表和系統是否與GM10/20網關通訊協議和通訊參數相一致，而無需關注網絡側如何實現的難題。EMCP平臺作為完整的物聯網集合體將數據傳輸、處理、存儲、展示、用戶管理、報警等功能進行打包，用戶在EMCP平臺的后臺完成設備、數據規則、組態畫面、用戶的創建。然后無論身處何地，只要有網絡的地方打開電腦網頁、手機APP登陸平臺即可實現對設備的遠程管理。

2 GM10/20-DTU網關

GM10/20-DTU網關是用于EMCP物聯網云平臺連接下位設備所用的4G全網通網關，可以利用4G網絡或有線網絡連接物聯網云平臺。GM10/20-DTU利用串口或網口實現Modbus數據自動采集和傳輸，配置參數方式靈活，運行安全穩定。

用戶可以通過遠程配置GM10/20-DTU各項參數，實現網絡通訊。無論作為Modbus主站進行串口通訊或作為Modbus客戶端進行網口通訊，均可以靈活地實現多個Modbus子設備或多個Modbus Server設備的接入，適用于各種觸摸屏、PLC、Modbus儀器儀表或工業控制器的遠程聯網與監控。

3 終端儀表類型

⑴4～20mA傳感器：

動力站房常用測量設備參數如壓力、溫度、液位、PH 計、溫濕度傳感器和煙感等儀器儀表的信號電流都為4～20mA，指最小電流為4mA時，對應的是儀表的下限值，最大電流為20mA時，對應的是儀表的上限值，是工業上最廣泛采用的電流傳輸模擬量形式。

該類型傳感器需要實現GM10/20-DTU網關遠程數據采集，需配備多路4～20mA轉RS485模擬量采集輸入模塊，例如：匠人電子生產的MA420- Inx模擬器，可以實現多路4～20mA信號接入，輸出RS485信號，通訊參數支持 9600-8-N-1（可設），通訊協議Modbus-rtu，即可實現數據遠傳功能。

⑵RS485接口，Modbus-rtu通訊協議儀表：

動力站房常用流量計、遠傳水表、Modbus電度表、直流控制柜、溫濕度傳感器、煙感、PLC和觸摸屏等設備儀表具有RS485接口，Modbus-rtu通訊協議。

該類型設備需要實現GM10/20-DTU網關遠程數據采集，只要滿足通訊參數9600-8-N-1（可設），通訊協議Modbus-Rtu，即可實現數據遠傳功能。

⑶DL/T645-1997/2007通訊協議多功能電度表：

電力供配電系統，高壓配電室、低壓配電室計量儀表電度表，一般具有2路RS485接口， 支持DL/T645-1997或DL/T645-2007通訊協議。該電表因通訊協議與GM10/20-DTU網關通訊協議不同，該類型電度表實現GM20-DTU網關遠程數據采集，可以提供兩種解決方案，方案一：采用DL/T645轉Modbus協議轉換器配，例如：杭州方竹FZ160電表協議轉換模塊，同時支持8臺DL/T645-1997協議和DL/T645-2007協議電度表，采集電度表常用的18項參數，輸出RS485信號，通訊參數支持 9600-8-N-1（可設），即可實現數據遠傳功能。方案二：利用PLC采集電表數據，進行協議轉換，輸出Modbus-rtu協議，通訊參數 9600-8-N-1（可設），即可實現數據遠傳功能。

⑷LORa無線數傳設備

LORa是一種遠距離無線通訊方案。LORa和GPRS/4G方案相比它無需入網和Wifi、Zigbe相比較距離更遠。所以，LORa在小數據、遠距離通訊中越來越得到廣泛應用。例如：上海卓嵐ZLAN9700支持3中串口形式，即RS232/485/422，戶外通訊距離8km 具有遠距離、低功耗、抗干擾等特點，避免了遠距離布線或布線困難現場布線成本高的問題。

4. EMCP物聯網云平臺配置

以Mudbus從站設備連接EMCP物聯網平臺，通過電腦和手機遠程監控為例，介紹如何使用平臺系統。

以管理員權限將現場需要監控的設備調整為Mudbus從站、連接上DTU，在平臺進行DTU和展示相關的設置，就可以實現遠程監控的功能。方法如下：

第一步：將現場用戶設備，如PLC、儀表、觸摸屏和工控機等，調整為Mudbus從站，并明確需要監控的數據的Mudbus數據類型和地址。

第二步：使用管理員賬號登錄平臺，進入“后臺管理”進行如下配置與設置。

⑴模塊管理：將DTU的SN綁定在本賬號，并且使模塊聯網在線，使用“遠程配置”，配置DTU的串口參數（波特率、校驗位等），將需要監控的數據配置到Mudbus通道中。

⑵數據規則：創建一個數據規則，添加按照需要監控數據的Mudbus地址，創建實時數據列表，如有需要可使用組態功能編輯組態展示頁面。

⑶設備管理：創建一個用于展示的設備，將DTU的SN和創建的數據規則綁定在此設備。

第三步：在PC 瀏覽器和手機APP，使用賬號密碼登錄后，就可以看到創建的設備，并且能夠進行數據查看和操控。

5.結論

動力一廠“智慧動力”遠程數據系統的建立，實現了動能保障和動能供應的自動化、遠程化、可控化、數據化，提高了動能保障水平，提高了人員利用效率，降低了管理成本。

參考文獻

[1] 張飛舟，楊東凱.物聯網應用于解決方案[M].北京：電子工業出版社2015.

[2] 劉少強，張靖.現代傳感器技術面向物聯網應用M].北京：電子工業出版社，2017.

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