電氣設備運行溫度在線監測App的開發與設計

張藝玄，王玲芝

(西安郵電大學自動化學院，陜西 西安 710121)

0 引言

電氣設備的運行維護有兩大類的監測方式: 一是離線式監測，需要電氣設備脫離電網，不帶電進行監測，對于非樞紐型電氣設備而言可采用此類監測方法進行監測; 另一種監測方式是電氣設備的在線監測，即在電網中進行監測，可帶電進行監測，此監測方式的弊端是可能會產生微小電磁干擾，導致測量結果產生偏差[1]。如果電氣設備長期運行在一個穩定的環境中，那么實時監測電氣設備溫度值也是穩定的。當溫度發生突然的變化時，這意味著電氣設備可能出現了問題。因此，對電氣設備進行實時溫度監測就可以判斷電氣設備的工作狀態，提前采取預防措施，最大程度保障電力系統可靠運行。

傳統的溫度監測方法需要人工巡檢或安裝溫度傳感器進行數據采集，無法實現遠程監測和及時預警。隨著物聯網技術的發展，越來越多的電氣設備開始引入物聯網監測系統，實現對設備運行情況的實時監測。其中，利用App 實現在線監測電氣設備運行溫度的方法日益受到關注，該方法具有監測精準、實時性強、操作便捷等優點[2]。

設計的電氣設備運行溫度在線監測App 將實時監測到的溫度數據與數據庫數據作對比，從而遠距離判斷故障。把電力設備運行溫度數據通過互聯網傳輸至數據庫，在可移動設備中安裝電氣設備溫度在線監測App。當出現緊急狀況時，電氣設備運行溫度在線監測App 可以幫助人員隨時查看設備的運行溫度和狀態，從而快速查找故障點，減少停電時間和停電范圍，突破時間和空間限制，提高電氣設備的安全運行水平。

該App 可實時監測電氣設備的溫度并展示歷史數據，用戶可通過該App 及時了解設備運行狀態，預測設備維護周期。設計采用客戶端-服務器架構，客戶端使用HBulider X 進行開發，數據可采用SQL server 進行數據庫的連接。設計的App 與數據庫進行連接，直接管理電氣設備，可以提高電氣設備運行維護的便捷性。

1 在線監測數據庫與云平臺

1.1 云平臺概念與基本結構

云平臺是一種基于互聯網技術的計算和存儲資源的共享平臺，可以提供各種計算、存儲、數據庫、網絡等服務[3]。云平臺的目標是為企業和個人提供可擴展性、高可用性、靈活性的數據服務，從而降低企業和個人IT 成本，提高信息化水平[4]。

云平臺的基本結構包括以下三個層次：

1) 基礎設施層，即云計算基礎設施，通過虛擬化技術對物理設備進行抽象，形成虛擬的計算、存儲、網絡、安全等資源池，提供計算能力和存儲空間等底層基礎技術支持[5-7]。

2) 平臺服務層，也稱為中間件層，為上層應用提供支持。這一層主要提供各種開發、管理、分析等服務，如應用開發、數據分析、消息隊列、緩存、負載均衡等。

3) 應用服務層，是基于云平臺上的應用服務。這一層提供了各種應用程序和工具，如軟件運營服務(SaaS)、在線協作、電子商務平臺、物聯網等，能夠滿足用戶的不同需求，是云平臺的最終目標。

這三個層次相互依存，構成了云平臺的完整架構。通過云平臺，用戶可以將多種計算、存儲和處理資源池化，實現資源的共享、統一管理和高效利用。同時，云平臺能夠為企業和個人帶來更高的靈活性和可擴展性，滿足不斷變化的業務需求。

1.2 云服務器配置

云服務器是一種基于互聯網技術的計算和存儲資源的共享平臺，可以提供各種計算、存儲、數據庫、網絡等服務。

電氣設備運行溫度在線監測系統采用云服務器的物聯網測溫技術，利用傳感器和互聯網技術實現對溫度的實時監測和數據采集，然后通過云服務器進行數據處理和存儲，最后將數據傳送至App 上。

在本設計中，所有數據都保存在數據庫內，每秒從數據庫中讀取一次溫度數據，傳輸至App 中，因此對云服務器的傳輸速度要求較高。操作系統選擇適配寶塔linux 面板的Windows Server-wkGc系統，以和數據庫達成統一，應用2 000 GB 流量包，數據流暢傳輸。為保證數據傳輸量在服務器可承受范圍內，選擇了四核8 GB 內存的云服務器，云硬盤空間180 GB 保障可以存儲足夠的數據。

1.3 數據庫與服務器搭建設計

數據庫是服務器的一個重要組成部分，數據庫依托服務器而存在。服務器可以被視為一臺計算機或硬件設備，負責處理客戶端請求并管理數據庫[8]。

當用戶請求與數據庫交互時，會向服務器發送請求，服務器會響應并進行必要的查詢、讀取和寫入操作。服務器將這些操作傳遞給數據庫，數據庫執行相應的操作，并將結果返回給服務器，服務器最后將結果反饋給用戶[9-10]。因此，在訪問數據庫時，需要使用服務器作為中介來訪問數據庫，以保證數據的安全性和完整性。同時，服務器還扮演著調度和管理資源的角色，確保系統始終保持高效穩定運行。

本設計使用MySQL 數據庫進行數據存儲，數據庫下包含三個數據表格：用戶信息表，用于登錄界面驗證使用；實時溫度表，產生實時溫度數據并傳輸至App 溫度監測的位置；超溫報警表，在此表內設置報警溫度，將超過報警溫度的數據存放在此表中。

1.4 數據庫溫度表單更迭

數據庫中可以包含多個數據表單。這些表單可以根據業務需求和數據關系，進行邏輯上的劃分和組織，以實現更高效的數據管理。SQL 數據表單中存儲的表結構類似于excel 表格，均是行和列的結構，每一行是數據表單中的一條記錄，作用為記錄數據；每一列是數據表單中的項目，它表示了表中存儲的數據項目；每一行與每一列的交叉點就是單元格，每個單元格中只能輸入一條記錄[11]。

為實現對有限數據進行無限分析，模擬進行實際情況下電氣設備運行溫度的在線監測，需對溫度表單進行增刪改查處理。利用PHP 語言實現插入范圍內隨機數模擬新的溫度數據，并將新的數據儲存到溫度數據表單中。

2 在線監測App 的實現

2.1 需求分析

電氣設備正常運行是保障電網安全運行的必要條件。電氣設備因其數量大、使用頻率高的特點，是電網中發生故障概率最高的環節[12]，因此電氣設備運行溫度在線監測App 的設計就尤為重要。為了保證電網的長期穩定運行，電力管理部門需要實時監測電氣設備運行溫度的情況，以判斷電氣設備的工作情況。

電氣設備運行溫度在線監測的數據平臺需要能夠實時顯示電氣設備的溫度，對監測到的數據進行收集，通過4G/GPRS 通信協議將數據傳輸到服務器進行處理，并在平臺上進行展示，實現對電氣設備運行溫度的遠程實時監測[13]。電氣設備運行溫度在線監測App 的主要任務是實時溫度監測，超溫報警，歷史溫度曲線、歷史數據查詢等[14]。

電氣設備運行溫度在線監測App 的設計具體功能如下：

1) 登錄個人信息查詢數據。電氣設備運行情況屬于電網內部數據，并未向社會面公開，所以需要進行身份驗證，通過身份核驗的使用者可訪問查詢數據。

2) 遠程實時監測，監測數據可視化。通過App 進行數據訪問，可以查看對應電氣設備具體溫度數據并滿足監測系統實時數據的即時查詢需求，實現遠程實時監測，為運維人員判斷電氣設備的故障提供數據支持。

3) 歷史數據的存儲、查詢和管理。將數據存放進數據庫中，進行高效的存儲和管理，可以按照指定查詢時間范圍查看和統計查詢歷史監測數據，方便運維人員對電氣設備的歷史運行狀態和數據進行分析。

4) 報警處理。通過對以往數據的分析，設定電氣設備正常運行下溫度閾值(如40 ℃)。當電氣設備運行溫度超過該閾值時，判定為故障，向管理者發出警報[15]。

5) 超溫數據分析。將所有報警的信息做統計，集中在數據表中，便于管理者集中分析電氣設備運行中出現的故障。

6) 低成本、靈活便捷、穩定運行。降低監測平臺的建設成本，減少平臺的維護工作，確保App能穩定地運行。

基于以上分析，電氣設備運行溫度在線監測App 應全天候實時在線對電氣設備進行監測，并且具有數據接收解析、實時數據監測、歷史數據查詢、超溫數據分析、報警處理等基本功能。通過對電氣設備溫度的對標分析找到電氣設備的易壞點，實現精確化、智能化的管理，減少巡檢人員工作強度，保障電網的運行可靠。

2.2 利用HBuilder X 生成App

HBuilder X 是一個專門用于開發跨平臺hybrid 應用的集成開發環境(IDE)，支持多個平臺的應用開發，包括iOS、Android 等。下面是生成App 的步驟：

1) 安裝HBuilder X。在官網上下載并安裝HBuilder X 開發環境。

2) 選擇創建項目。在HBuilder X 界面中，選擇“ 新建” →“ HTML5+移動應用” →“ 創建” ，然后選擇要構建的模板。

3) 選擇應用端類型。在創建應用的過程中，可以選擇應用的移動設備平臺：iOS、Android 和H5。如果希望應用能夠運行在多個移動設備平臺上，則需要選擇“ 多端類型” 。

4) 設計界面。在所選的頁面模板上進行設計，并設置相關參數，如顏色、布局、文本內容等[16]。

5) 編寫代碼。在HBuilder X 中，可以使用HTML、CSS、JavaScript 等編寫程序代碼，并實現各種功能。此外，在編寫代碼之前，需要了解相應的開發技術和語言，例如Vue.js 框架、React 框架等等。

6) 預覽與測試。在HBuilder X的預覽窗口中，可以預覽App 的效果，并對其進行測試和調試。

7) 打包發布。完成設計和編碼后，需要將應用打包發布到相關的市場或商店，以供用戶下載和使用。在HBuilder X 中，可以制作出用于iOS 和Android 應用商店的APK、IPA 等。

為實現電氣設備運行溫度在線監測App 的設計，實現要求的效果圖，利用Vue.js 框架書寫了三種頁面，以登錄頁面為主頁面。這種登錄方式確保了先登錄才能查看數據，保證了數據的安全可靠，后續子界面為數據監測和數據中心。JavaScript 是一種高級編程語言，主要用于創建交互式Web 頁面和應用程序。它是一種解釋性語言，意味著代碼可以直接在瀏覽器中運行，而不需要先編譯成機器碼。JavaScript 可以被用于創建動態效果、處理用戶輸入以及與服務器進行通信等等。隨著Web技術的發展，JavaScript 已經成為了Web 前端開發不可或缺的技術之一。本課題設計的App 利用JavaScript 實現了前文所述App 功能需求，實現步驟如下：

1) 利用JavaScript 設計登錄頁面，主要內容有設計登錄按鈕以及用戶名密碼的設計。將用戶名與密碼內置于數據庫中，在登錄時核對是否一致，一致則允許登錄，反之則拒絕登錄，以保障數據的安全可靠。

2) 利用JavaScript 設計數據監測中心，是重點顯示監測頁面，實時數據在此頁面顯示，將數據庫內的數據每一秒生成一個，傳輸至App 頁面內，以圓形圖的形式直觀明了地展示，讓管理者直觀感受溫度的變化情況。

3) 利用JavaScript 設計數據中心，數據中心有歷史溫度表單，有報警溫度的設計以及超溫報警溫度的記錄，是管理檢修的必備部分，超溫報警記錄表可以幫助檢修人員觀察以往工作情況，具有重大的意義。

4) 利用JavaScript 設計超溫報警，對采集到的數據進行判斷，超過一定溫度(如40 ℃)的數據即認為需要檢修，此時報警以提示操作員。在監測到超溫數據后，報警鈴聲響起。

2.3 App 與數據庫連接

Uni App 作為一個跨平臺應用開發框架，可以連接各種類型的數據庫，以下是幾種常見的數據庫連接方式：

1) 使用RESTful API 接口：在服務端編寫RESTful API 接口，客戶端通過HTTP 請求調用接口，獲取或提交數據。

2) 使用ORM 框架：ORM (Object-Relational MApping)框架將數據庫表映射為對象，提供簡單的API 讓開發人員進行增刪改查等操作。常用的ORM 框架有Hibernate、My Batis、Sequelize 等。

3) 使用云數據庫：多家云服務商提供了完全托管的云數據庫服務，通常使用SQL 數據庫(如MongoDB、Redis 等)，具有高可用性、高擴展性和高安全性。

4) H5App 可以使用HTTP 協議的POST 和GET 方法來向服務器發送數據請求。

不同的數據庫連接方式適合不同的場景，開發人員需根據業務需求做出選擇。

采用HTTP 協議的POST 和GET 方法來向服務器發送數據請求，以寶塔Linux 面板為載體，提供網頁用以訪問數據。

寶塔Linux 面板是一款簡單易用的服務器管理面板，它支持與各種數據庫進行連接和管理。對服務器資源消耗較低，不影響服務器的正常運行。寶塔Linux 面板提供了豐富的管理功能，包括網站管理、數據庫管理、FTP 管理、文件管理、備份管理、SSL 證書管理等，可滿足大部分服務器管理需求。確保在設置數據庫連接時，使用正確的服務器名、端口號、數據庫用戶名和密碼等信息即可將數據庫與App 相互連接。

3 電氣設備運行溫度在線監測App 的測試

該設計的App 利用JavaScript 實現了前文所述App 功能需求。

為保證數據的私密性，登錄失敗提示用戶名密碼錯誤，仍然在登錄頁面不跳轉到子界面。登錄成功則直接進入實時監測界面，測溫數據實時呈現。

通過調整表單參數可更改報警溫度限值，本文設計的App 以40 ℃為例。在App 內設置歷史溫度記錄按鈕，可顯示最近20 條的歷史溫度記錄。在App 內設置超溫報警按鈕將超過警戒值的溫度與發生時間作記錄，便于管理員檢修與分析。

經PC 端與手機移動端測試，本文設計的App功能完備，運行狀況穩定，人機交互性能良好，滿足工程使用需求。

4 結論

基于電氣設備運行溫度在線監測技術，實現了一款易用、高效、可靠的App 應用。通過對模擬溫度數據進行分析并具象化展示，設備用戶可以及時了解設備的運行狀態，有效預防設備故障和事故的發生。

未來將繼續探索電氣設備在線監測技術，包括不僅限于設備溫度的監測，更多參數和指標的監測，如設備振動、聲音等。同時，也將提高App 的智能化水平，嘗試引入人工智能和大數據等相關技術，為用戶提供更為精準、個性化的設備監控服務。相信在不斷的努力與創新下，電氣設備在線監測技術將會得到更廣泛的應用，更好地幫助用戶保障工程安全和經濟效益的達成。