隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，對電力能源供應(yīng)的安全性要求不斷提升，作為電網(wǎng)末端配電室的正常運行顯得越發(fā)重要。配電室內(nèi)部安裝了高電壓、高電流配電設(shè)備，運行過程中會產(chǎn)生一定的熱量和電磁輻射，對運行環(huán)境有較高的要求，有必要對配電室現(xiàn)場運行環(huán)境進(jìn)行實時不間斷監(jiān)控。城市中配電室數(shù)量眾多、地域分散、規(guī)模不一，配電室與監(jiān)控中心之間往往相隔較遠(yuǎn)，而且一個監(jiān)控中心需要對大量配電室進(jìn)行監(jiān)控管理，每一個配電室需要監(jiān)控的環(huán)境參數(shù)也非常多。該系統(tǒng)能實現(xiàn)對配電室現(xiàn)場運行環(huán)境進(jìn)行實時監(jiān)控，系統(tǒng)既可以獨立運行，又可以通過計算機網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心連接后作為配電室群分布式綜合監(jiān)控系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)運行，監(jiān)控中心具有遠(yuǎn)程操控能力。
1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)和功能
??配電室現(xiàn)場環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)需要對配電室現(xiàn)場運行環(huán)境進(jìn)行實時監(jiān)控和異常報警處理，監(jiān)控范圍包括門禁管理、煙霧探測、明火探測、門窗開閉探測、水浸探測、防盜入侵探測、溫濕度監(jiān)測、SF6氣體泄漏監(jiān)測、排風(fēng)控制、視頻和語音監(jiān)控、可視對講和手機短信報警等，需要處理數(shù)字量輸入/輸出、串口通信、視頻、語音、網(wǎng)絡(luò)等多種交互數(shù)據(jù)格式，對數(shù)據(jù)采集和控制操作的實時性和可靠性有較高要求。
??系統(tǒng)主控部分負(fù)責(zé)管理調(diào)度整個監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)通信和遠(yuǎn)動控制等功能。在系統(tǒng)運行過程中，外圍監(jiān)測設(shè)備實時采集環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)主控部分循環(huán)采集各個外圍設(shè)備的數(shù)據(jù)并顯示。如果監(jiān)控到異常數(shù)據(jù)則啟動3種報警方式，包括現(xiàn)場聲音報警、手機短信報警和計算機網(wǎng)絡(luò)報警，根據(jù)需要系統(tǒng)主控部分可以向控制設(shè)備發(fā)送控制命令以對報警進(jìn)行響應(yīng)。攝像機的視頻信號直接通過視頻線接入到系統(tǒng)主控部分進(jìn)行錄像存儲，拾音器的音頻信號同步傳入系統(tǒng)主控部分進(jìn)行錄音存儲，根據(jù)需要系統(tǒng)主控部分也可以向攝像機云臺發(fā)送控制命令，調(diào)節(jié)攝像機鏡頭遠(yuǎn)近和角度。
2系統(tǒng)主控部分結(jié)構(gòu)
??系統(tǒng)主控部分由監(jiān)控主機、PLC、視頻服務(wù)器、門禁主機、網(wǎng)絡(luò)交換機等部分構(gòu)成，系統(tǒng)主控部分和外圍設(shè)備連接硬件結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。系統(tǒng)通過組建Modbus總線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，監(jiān)控主機作為ModbusRTU主設(shè)備，負(fù)責(zé)Modbus總線的通信管理，具有Modbus接口的外圍設(shè)備作為ModbusRTU從設(shè)備接入總線，輸出信號為數(shù)字量的外圍設(shè)備統(tǒng)一接入到PLC，PLC接入到Modbus總線，需要數(shù)字量控制的外圍設(shè)備的控制信號由監(jiān)控主機通過PLC產(chǎn)生。短信報警模塊接入到Modbus總線中，當(dāng)需要報警時由監(jiān)控主機向短信報警模塊發(fā)送報警信息，由短信報警模塊向相關(guān)人員發(fā)送手機短信報警信息。攝像頭的視頻信號線和控制信號線直接接入到視頻服務(wù)器，由視頻服務(wù)器采集視頻信號并進(jìn)行存儲，攝像頭的控制信號由視頻服務(wù)器提供拾音器的音頻信號線直接接入到視頻服務(wù)器，由視頻服務(wù)器采集音頻信號并進(jìn)行存儲。電控鎖和讀卡器連接門禁主機，由門禁主機收取讀卡器信息并發(fā)送控制信號給電控鎖。系統(tǒng)主控部分各設(shè)備之間通過網(wǎng)絡(luò)交換機連接組成以太網(wǎng)，外圍設(shè)備中的對講。單元接入到網(wǎng)絡(luò)交換機，如果系統(tǒng)與上一級監(jiān)控中心之間連通了網(wǎng)絡(luò)，則配電室現(xiàn)場和監(jiān)控中心之間可以雙向呼叫，實現(xiàn)配電室現(xiàn)場與監(jiān)控中心之間的遠(yuǎn)程可視對講，也可以由監(jiān)控中心主動監(jiān)視配電室現(xiàn)場的圖像和聲音。
3系統(tǒng)軟件設(shè)計
??系統(tǒng)硬件平臺搭建完成后，需要設(shè)計軟件系統(tǒng)來實現(xiàn)系統(tǒng)功能，系統(tǒng)軟件主要包括監(jiān)控主機軟件和PLC軟件，軟件須實現(xiàn)基于Modbus的通信運行機制。
3.1監(jiān)控主機軟件
??監(jiān)控主機軟件采用安科瑞的1高性能組態(tài)工程編輯軟件來進(jìn)行編程設(shè)計，軟件界面友好，采用拖曳式的圖形編輯系統(tǒng)。由于集成豐富的通信協(xié)議庫，監(jiān)控主機軟件能夠通過編程實現(xiàn)Modbus接口，包括通過Modbus總線與外圍設(shè)備通信時作為
??ModbusＲTU主設(shè)備和通過以太網(wǎng)與上一級監(jiān)控中心通信時作為ModbusTCP從設(shè)備的通信接口。監(jiān)控主機MiniView－1000T同時作為人機交互設(shè)備進(jìn)行顯示和操控，設(shè)計的人機交互界面如圖3所示。監(jiān)控主機軟件運行時，通過循環(huán)采集外圍設(shè)備和PLC的監(jiān)測數(shù)據(jù)，將監(jiān)測數(shù)據(jù)存入主機嵌入式數(shù)據(jù)庫中，并在監(jiān)控主機屏幕顯示，通過判斷環(huán)境參數(shù)確定是否啟動/停止排風(fēng)控制。此外，監(jiān)控主機觸摸屏還需要對觸控操作進(jìn)行響應(yīng)，進(jìn)行相應(yīng)處理和顯示刷新，實現(xiàn)實時人機交互功能。在人機界面上，可以通過觸控方式執(zhí)行啟/停排風(fēng)扇、設(shè)置撤防/布防、開啟/停止短信報警等操作，以及操作菜單和在各個窗口中進(jìn)行切換。
3.2數(shù)字量輸入信息
??PLC軟件PLC主要實現(xiàn)采集監(jiān)控系統(tǒng)中的數(shù)字量輸入信息，以及產(chǎn)生數(shù)字量輸出控制信息。數(shù)字量輸入信息包括煙霧傳感器、明火傳感器、
??門磁窗磁傳感器、水浸傳感器、防盜入侵傳感器等傳感器信號，數(shù)字量輸出控制信息主要為排風(fēng)扇的控制信號。PLC通過Modbus總線接入到監(jiān)控系統(tǒng)
4、安科瑞配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的介紹與選型
4.1概述
配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)包括智能監(jiān)控系統(tǒng)屏、通訊管理機、UPS電源、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)（云臺球機、槍機）、環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)（溫度、濕度、水浸、煙感）、控制子系統(tǒng)（燈光、空調(diào)、除濕機、風(fēng)機、水泵）、門禁監(jiān)控子系統(tǒng)（讀卡器、開門按鈕、磁力鎖）、安防監(jiān)控子系統(tǒng)（雙鑒檢測器）。
4.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
4.3系統(tǒng)功能
4.3.1實時監(jiān)測
??能夠顯示配電室設(shè)備的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測配電室環(huán)境參數(shù)信息，實時顯示有關(guān)故障、告警等信息。
4.3.2數(shù)據(jù)查詢
??在人機界面中，可以直接查看配電室中各個設(shè)備的運行數(shù)據(jù)。
4.3.3曲線查詢
??可以直接查看各電參量曲線。
4.3.4運行報表
??查詢配電室內(nèi)設(shè)備的運行數(shù)據(jù)報表。
4.3.5實時告警
??具有實時告警功能，系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娛覝囟?、濕度、有害氣體、設(shè)備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。
4.3.6歷史事件查詢
??能夠?qū)Ξa(chǎn)生的所有事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和進(jìn)行歷史追溯、查詢統(tǒng)計、事故分析。
4.3.7用戶權(quán)限管理
??設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能，可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限。
4.3.8網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
??支持實時監(jiān)視并診斷各設(shè)備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
4.3.9遙控功能
??可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。
4.4系統(tǒng)硬件配置
5結(jié)論
??系統(tǒng)已成功應(yīng)用于某供電局運行維護(hù)的多個配電室中，有效地實現(xiàn)了對配電室運行環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，提高了運行維護(hù)效率，取得了良好的應(yīng)用效果。下一步研究方向為增加配電室配電設(shè)備運行情況的監(jiān)控，采集和上傳配電設(shè)備的電參量，將環(huán)境監(jiān)控和配電監(jiān)控集成為配電室現(xiàn)場配電與環(huán)境綜合監(jiān)控系統(tǒng)。并引入云計算的思想和方法，建立城市級配電室群分布式監(jiān)控云計算模型，在云計算平臺上運行監(jiān)控系統(tǒng)，增加信息接入和共享能力，為配電室的安全運行提供更大的技術(shù)支撐。
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