通信電源遠程監控系統的應用研究分析

趙丹陽，高麗媛

（1.國網天津市電力公司薊州供電分公司，天津 301900；2.國網天津市電力公司東麗供電分公司，天津 301900）

0 引 言

為有效提高電力通信系統檢修維護的便捷性，有必要借助通信電源遠程監控系統對通信電源開展實時、集中的監控管理。因此，文章主要分析與研究通信電源遠程監控系統的應用，為提高通信電源遠程監控系統的應用廣度與深度提供參考與借鑒。

1 通信電源監控系統的網絡架構組成

通信電源監控系統的網絡架構如圖1 所示，根據數據收集、分析、處理以及應用顯示的邏輯，普遍劃分為3 個層級，即監控中心（應用顯示層）、監控站（數據分析與處理層）以及監控單元（物理層）[1]。

圖1 通信電源監控系統的網絡架構

1.1 監控中心

監控中心是整個通信電源監控系統的最高層級，該層級含有基礎的監控站功能模塊，能夠對下層連接的監控站進行監控管理，并完成信息操作指令的傳遞。監控中心通過計算機應用軟件或網站實現系統運行工作狀態的可視化，同時對監控站上傳的系統運行數據與異常故障信息進行故障預警和監測，為相關檢修維修工作人員提供數據參考與故障處理建議。

1.2 監控站

監控站的主要功能是接收底層監控單元上傳的數據信息，同時完成數據的分析與處理，并將處理后的數據包再次封裝傳輸至上層監控中心中。監控站能夠實現對監控單元的集中監控和統一管理，通過網絡協議對監控單元開展實時、動態化的監管，了解監控單元的工作狀態，并確保數據信息傳遞的完整性與真實性。不僅如此，為確保監控站的功能效用能夠充分發揮，需要合理設置監控單元的運行參數，收集數據信息并將其繪制成表格上傳至監控中心。

1.3 監控單元

監控單元位于電源監控系統的最底層，主要功能是收集數據信息，并生成周期性的系統運行工作日志，而后通過網絡傳輸協議將相關數據信息封裝成數據包傳遞給上層監控站，同時監控單元也會接收上層監控站的信息操作指令，刷新配置文件。如果信息傳輸受到各種因素影響導致數據傳輸失敗、信息傳輸中斷，監控單元在識別到信息傳輸異常時，會激發傳輸控制協議的安全保護機制，在第一時間保存數據信息，等到通信傳輸恢復后將未能傳輸成功的數據信息再次進行上傳，保證信息數據的完整性，

2 通信電源監控系統的數據通信接入方式

2.1 RS-232 接口接入

RS-232 接口的監控單元接入方式能夠有效確保數據信息傳輸的安全性和實效性，這是由于RS-232接口的處理協議具備較高的數據傳輸可靠性，能夠完成數據信息的傳輸及共享，且通信電源監控系統能夠實現故障預警，借助人機交互的可視化界面及時將故障信息進行報警處理，便于相關工作人員了解與掌握故障信息[2]。不僅如此，系統在遭遇突發故障時會立即采取故障應急管理預案，確保系統的運行不會出現影響，數據包不會丟失。

2.2 直連數據庫接入

借助直連數據庫接入方式能夠在保障系統穩定運行的同時，有效提升數據信息的傳輸效率。在數據信息傳輸的過程中，如果電力供電突然出現中斷，則會直接影響電力通信的質量。針對這種問題，需要升級與強化通信電源的監控質量，通過全面、實時的監控方式切實保證電力通信系統的正常運行。

3 通信電源遠程監控系統的總體設計規劃

3.1 通信電源遠程監控系統的功能需求分析

相關技術人員可以選擇使用C#或者C++進行通信電源遠程監控系統的功能設計開發，該系統的主要開發功能包含電源數據信息的查詢、管理、維護、故障預警以及系統管理等服務。系統管理主要提供的服務操作包含系統角色管理、電源權限管理等基礎性功能服務，相關工作人員可以根據實際工作范疇，合理創建角色數量、管理層級以及角色權限。通信電源監控系統管理如圖2 所示，可以將管理層級劃分為系統管理員、設備管理員以及普通員工，每個層級所擁有的管理權限不同。數據查詢與管理主要提供的服務操作包含電源設備網絡管理、設備運行配置管理。

圖2 通信電源監控系統管理

3.2 通信電源監控系統的功能設計與系統開發

通信電源監控系統的功能設計與系統開發主要涉及通信電源監控系統的網絡架構，即監控中心（應用顯示層）、監控站（數據分析與處理層）以及監控單元（物理層）。從軟件開發角度剖析該系統功能設計。其中，監控單元位于底層的物理層，該層也可以稱為硬件層，主要涉及各類型無線傳感器、MySQL服務器、設備接入串口以及Windows 服務器等硬件設施設備，借助這些設施設備和無線網絡能夠提供基礎系統管理與硬件管理服務，同時在應用程序接口（Application Programming Interface，API）和串口通信的支持下能夠有效收集系統運行數據信息[3]。監控站位于中間的數據分析與處理層，該層也可以簡稱為數據層，其會接收物理層上傳的設備信息、工作人員基本信息以及系統監控數據信息。該層的數據信息相比于物理層會更為全面，因此可以在該層上搭建MySQL 數據庫，用以實現數據信息的分析、歸類、存儲、查詢以及安全保護。同時，還需要考慮系統數據庫的兼容問題，可使其支持insert、delete 等數據信息操作。監控中心位于頂部的應用顯示層，該層也被稱為界面層，主要負責通信電源監控系統的可視化管理，會根據各系統功能為用戶提供登陸、權限設置、設備運行管理等管理界面，用以實現通信電源監控系統和用戶之間的信息交互。實際上，各管理界面的開發可以根據實際需求進行設計與優化。此外，通信電源監控系統的設計與開發可以選擇服務器/客戶機（Client/Server，C/S）網絡架構，MySQL 數據庫可以使用騰訊云數據服務，用以減少系統設計與開發的成本費用[4]。

除此之外，在系統設計與開發過程中需要利用相關信息管理軟件掃描串口，檢查系統是否處于正常工作狀態。如果掃描過程中發現系統存在故障問題，則能直接將故障處的異常數據反饋至管理界面中，同時系統會進行故障檢測，嘗試定位具體故障位置，在完成故障檢測后系統會切入初始化模式，保護系統不會遭受到故障影響。通信電源監控系統還支持遠程管控，獲得遠程管控權限的角色賬號可以進行系統參數修改，修改操作所涉及的數據信息也會同步存儲至MySQL 數據庫中，系統管理或維護人員可以直接查看MySQL 數據庫中的數據信息。通信電源監控系統的流程如圖3 所示。

圖3 通信電源監控系統的流程

3.3 MySQL 數據庫設計與開發

MySQL 數據庫具有高效率的數據查詢功能，同時支持源代碼開發，選擇MySQL 數據庫用于系統搭建能有效提高通信電源遠程監控系統的數據查詢效率。根據通信電源遠程監控系統的用途與功能，系統搭建的MySQL 數據庫主要涵蓋電源設備信息、人員信息以及數據收集信息3 方面的信息內容，其中電源設備信息一般包含設備編號、設備名稱、購買時間、使用年限、設備容量、出廠證明以及配置參數等；人員信息一般包含用戶姓名、年齡、性別、工作類型、工作崗位以及崗位編號等；數據收集信息一般包含數據收集時間、數據來源、數據內容以及數據傳輸狀態等。

3.4 通信電源遠程監控系統的硬件設計

3.4.1 監控中心的硬件設計

監控中心會通過RS-232 接口或直連數據庫接入的方式和程序控制機AC/DC 整流監控系統完成連接。同時將由監控中心的計算機和可編程邏輯控制器（Programmable logic Controller，PLC）提供上述2種接口，可以根據實際工作情況選擇更為合理的數據通信方式。通常來說，如果供電電源和機房之間的實際距離小于30 m，且通信電源遠程監控系統的供電方式為單一電源設備供電，則應該首先選擇RS-232 接口進行數據通信。如果系統工作站和監控中心之間的距離小于5 000 m，且系統工作站有多個供電設備進行供電，則可以利用公共電話交換網絡（Public Switched Telephone Network，PSTN）進行直連數據庫接入，完成數據通信。

3.4.2 監控站的硬件設計

監控站在接收與處理底層監控單元上傳的數據信息時，主要應用RS-232 接口，根據固定幀格式通過直連數據庫接入方式和PSTN 完成信息聯絡。系統在執行監測巡檢時，利用直連數據庫接入方式能夠將故障預警信息發送至監控中心的計算機，并通過集散式測量分析對激報警信息及遠程自動智能化監測信息展開深度分析。

3.4.3 監控單元的硬件設計

為充分提高數據信息收集的全面性、真實性以及可靠性，底層的監控單元通常使用分立元件采集與調制數據。數據在經過調制后會通過RS-232 接口發送至PLC 系統進行數據分析與處理，同時監控單元會接收PLC 系統的遠程控制操作指令，實時對供電電源的配置參數進行調整[5]。

4 結 論

通信電源遠程監控系統的研究與應用能切實保證通信電源的安全使用，保障電力通信系統的長期穩定運行。因此，需要對通信電源遠程監控系統展開深入研究，不斷提高通信電源遠程監控系統設計與開發的規范性，進而有效減少系統的運行故障，提高系統管理效率。