導語：淺析高壓斷路器遠程監(jiān)測系統(tǒng)設計一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：高壓斷路器遠程監(jiān)測平臺按照功能劃分可以劃分為兩個部分：本地數(shù)據(jù)的采集分析和遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控管理。本地數(shù)據(jù)采集器通過一些獨立的傳感器實時采集高壓斷路器的運行參數(shù)存入MySQL本地數(shù)據(jù)庫，之后使用MySQL數(shù)據(jù)庫的主從同步功能傳至云端數(shù)據(jù)庫。遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控管理平臺以高壓斷路器ID號為基礎，對指定ID的高壓斷路器進行實時監(jiān)控，可查看指定高壓斷路器的基本信息、運行參數(shù)、維保信息、故障信息等。

關鍵詞：數(shù)據(jù)采集，遠程數(shù)據(jù)

監(jiān)控，主從同步高壓斷路器作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，對電力系統(tǒng)起到控制作用和保護作用，而高壓斷路器的故障往往會引起較大規(guī)模的電力系統(tǒng)故障。因此監(jiān)測高壓斷路器的工作狀態(tài)，確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的運行，已經成為了社會發(fā)展的重要課題。

1系統(tǒng)總體結構設計

本課題設計并開發(fā)了一個高壓斷路器遠程監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)的架構由本地數(shù)據(jù)采集終端和遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控管理平臺組成。本地數(shù)據(jù)采集終端由STM32開發(fā)板以及各類振動傳感器與電流傳感器組成，本地數(shù)據(jù)采集終端采集到各個傳感器的信號之后進行數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)分析之后寫入本地數(shù)據(jù)庫，然后使用MySQL數(shù)據(jù)庫的主從同步功能，本地主庫將實時更新到云端的從庫，使得高壓斷路器的數(shù)據(jù)能冗余備份，在主庫數(shù)據(jù)損壞時可以從從庫進行數(shù)據(jù)恢復。遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控管理平臺以高壓斷路器ID號為基礎，對指定ID的高壓斷路器進行實時監(jiān)控，可查看指定高壓斷路器的基本信息、運行參數(shù)、維保信息、故障信息等。遠程監(jiān)控管理平臺以高壓斷路器ID號為基礎，搜索某個高壓斷路器的ID號，該ID號若存在于系統(tǒng)中，服務器向MySQL數(shù)據(jù)庫查詢該斷路器的所有信息，作為緩存存入Redis數(shù)據(jù)庫。當用戶再次點擊查詢維護信息時，服務器會返回當前高壓斷路器的維護信息如當前高壓斷路器型號、該斷路器的生產廠家、斷路器類別、額定電流、額定電壓、額定短路開斷電流。當用戶再次點擊查詢分合閘電流及振動信號波形時，服務器會返回當前高壓斷路器的運行參數(shù)如操動機構振動波形圖、分合閘電流波形圖、分閘時間、合閘時間、分合閘不同期性等參數(shù)。

2本地數(shù)據(jù)采集終端設計

2．1本地數(shù)據(jù)采集終端下位機設計

本地數(shù)據(jù)采集終端下位機主要由主控模塊（STM32）、電源模塊、晶振、電壓基準模塊、傳感器模塊。傳感器模塊包括：電流傳感器和振動傳感器。電壓基準模塊采用REF2930芯片，該芯片輸入5．0V電壓，輸出3．0V電壓。根據(jù)芯片數(shù)據(jù)手冊，芯片的精度可以達到2％（即輸出電壓的正負誤差不超過0．06V）。數(shù)據(jù)采集芯片選用TI公司生產的一款ADS1256芯片，該芯片精度為24位，支持高速數(shù)據(jù)采集，最高數(shù)據(jù)采集速率位30k／s，支持5V模擬電壓輸入，1．8V到3．6V數(shù)字電壓輸入。本系統(tǒng)采用7．68MHz晶振作為ADS1256芯片的外部時鐘源，采用SPI接口與ADS1256芯片建立通信，提供了相應的接口使數(shù)據(jù)信息快速的傳送，簡化了數(shù)據(jù)的讀寫。ADS1256芯片支持兩種讀寫模式：一種是單次讀寫模式，ADS1256芯片采集并轉換完成時，會將其DRDY引腳拉低，SPI主機檢測到DRDY引腳處于低電平便向SPI從機讀取數(shù)據(jù)（向從機發(fā)出0x00000001命令字）；第二種模式為連續(xù)讀取數(shù)據(jù)模式，ADS1256芯片采集并轉換完成，會將其DRDY引腳拉低，SPI主機檢測到DRDY引腳處于低電平便向SPI從機讀取數(shù)據(jù)（向從機發(fā)出0x00000011命令字），便可向從機連續(xù)讀取數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)將ADS1256芯片的DRDY引腳映射到STM32的PC3引腳，利用PC3引腳作為主控芯片的外部中斷來判斷何時向SPI從機讀取數(shù)據(jù)。在ADS1256芯片的驅動移植中，TI的ADS1256芯片引腳被映射為多個STM32端口。

2．2本地數(shù)據(jù)采集終端上位機設計本地數(shù)據(jù)采集終端上位機使用Qt框架編寫，采用用了Qt中的多線程、信號與槽、MVD等技術。其中Qt中的MVD（Model、View、Delegate）借鑒了MVC的設計思想，Model負責與數(shù)據(jù)源通信并提供接口給其他組件，View用于對Model的數(shù)據(jù)進行渲染并向用戶展示，Delegate則起到中間橋梁的作用，用于編輯Model及渲染View。本系統(tǒng)通過主線程直接向Model提供數(shù)據(jù)源，通過View向用戶展示接收到的數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)從線程通過485總線接收下位機的數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進行解析，數(shù)據(jù)解析完成后放入系統(tǒng)緩沖區(qū)，主線程定時檢查緩沖區(qū)有無數(shù)據(jù)，若有數(shù)據(jù)則依次執(zhí)行寫入數(shù)據(jù)庫，更新Model，曲線顯示等任務，主線程空閑時用于檢測并響應用戶事件。

3遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控管理平臺設計

遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控管理平臺采用Redis緩存技術，Redis是一種基于鍵值對的NoSQL數(shù)據(jù)庫，與很多兼職對數(shù)據(jù)庫不同的是，Redis中的值可以由字符串、哈希、列表、集合、有序集合、位圖等多種數(shù)據(jù)結構和算法組成，而且因為Redis會將所有數(shù)據(jù)存放在內存中，所以它的讀寫速度很驚人。本平臺使用Redis作為用戶管理數(shù)據(jù)庫及熱點數(shù)據(jù)緩存數(shù)據(jù)庫，以提高網站對數(shù)據(jù)請求的響應速度，使用jQueryEasyUI技術進行界面設計，同時結合使用Tornado框架對系統(tǒng)功能進行實現(xiàn)。通過設計數(shù)據(jù)通信協(xié)議以及數(shù)據(jù)接口，將本地數(shù)據(jù)采集終端采集到的數(shù)據(jù)上傳到本地MySQL數(shù)據(jù)庫。通過MySQL主從同步功能與遠程服務器數(shù)據(jù)庫建立連接，實現(xiàn)本地數(shù)據(jù)采集終端和服務器之間的數(shù)據(jù)同步。整個平臺分為以下三個功能：用戶管理、數(shù)據(jù)監(jiān)控和歷史記錄。用戶管理分為管理員和普通用戶；數(shù)據(jù)監(jiān)控負責記錄高壓斷路器各個性能指標；歷史記錄分為高壓斷路器故障歷史信息和維保歷史信息。

遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控管理平臺是基于Python而采用的tornado框架，我們可以通過Python中的元類來編寫Model／View模型完成對象和表之間的映射，通過Model／View模型對數(shù)據(jù)進行查詢，可以大幅度減少開發(fā)人員使用SQL查詢數(shù)據(jù)的代碼量。遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控管理平臺使用Nginx作為反向服務器，作為輕量級HTTP服務器，Nginx具有體積小、配置靈活、并發(fā)能力強,穩(wěn)定性高等優(yōu)點。平臺使用Nginx作為反向服務器，可以顯著提高服務器返回靜態(tài)資源請求的速度。實時數(shù)據(jù)接收與顯示功能的實現(xiàn)需要實現(xiàn)終端與網頁的數(shù)據(jù)通信，這時需要對它們之間基于移動通信網絡的HTTPS通信協(xié)議進行設計。進入監(jiān)控界面可以看到高壓斷路器的詳細信息和運行狀態(tài)信息，

4結束語

本文設計了一套高壓斷路器遠程監(jiān)測系統(tǒng)，支持設備擴展，對高壓斷路器的歷史數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫，并進行了云端備份提高了系統(tǒng)的可用性和容災性。經過測試，本系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，可擴展性好，后期維護方便。

參考文獻

［1］付磊，張益軍．Redis開發(fā)與運維［M］．北京：工業(yè)機械出版社，2017：1－2

［2］高群凱．深入剖析Nginx［M］．北京：人民郵電出版社，2013：1－2

作者:徐凱 朱斌 蔡衛(wèi)峰 單位:南京理工大學自動化學院