王滏滎，黃宗盛，文勝福，吳 過(guò)，付 蔚

（重慶郵電大學(xué) 自動(dòng)化學(xué)院，重慶 400065）

0 引 言

隨著我國(guó)節(jié)能減排管理制度的硬化推進(jìn)，如何提高包括風(fēng)能在內(nèi)的無(wú)污染能源的利用率成為了電網(wǎng)企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。因此，利用當(dāng)前快速發(fā)展的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立具有智能、實(shí)時(shí)、節(jié)能的發(fā)電機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)迫在眉睫。

經(jīng)調(diào)查顯示，目前常見的發(fā)電機(jī)組云平臺(tái)技術(shù)是利用Hadoop平臺(tái)先將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和發(fā)送到并行操作服務(wù)器集群，再通過(guò)云平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速過(guò)濾和分析。為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的故障診斷、節(jié)能減排和遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能，研究人員在Hadoop平臺(tái)的基礎(chǔ)上，將云計(jì)算和FFT算法應(yīng)用于發(fā)電機(jī)故障診斷系統(tǒng)；將工控機(jī)、Linux GCC等軟硬件結(jié)合實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組的節(jié)能減排。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)組的遠(yuǎn)程監(jiān)控，可以通過(guò)OPC協(xié)議建立聯(lián)系讀取相應(yīng)數(shù)據(jù)采集服務(wù)器的OPC Server，并將讀取的數(shù)據(jù)發(fā)送到實(shí)驗(yàn)室云平臺(tái)的Kafka集群。但由以上研究可知，現(xiàn)階段的發(fā)電機(jī)組云平臺(tái)普遍存在功能單一，不能實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組的啟?？刂乒δ艿娜秉c(diǎn)?；诖耍疚慕榻B一種基于阿里云平臺(tái)的發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可同時(shí)實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組遠(yuǎn)程監(jiān)控和在線控制的功能，具有及時(shí)、智能、節(jié)能的特點(diǎn)。

1 系統(tǒng)分析

發(fā)電機(jī)組云控平臺(tái)是利用現(xiàn)代先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將發(fā)電機(jī)組與計(jì)算機(jī)建立連接。其中，云控制模塊充當(dāng)了發(fā)電機(jī)組與用戶之間的橋梁，將數(shù)據(jù)傳送到服務(wù)器，用戶通過(guò)手機(jī)、電腦等設(shè)備就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)組的遠(yuǎn)程監(jiān)控。除此之外，用戶還可以通過(guò)手機(jī)、電腦等終端設(shè)備下達(dá)一系列指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)組的GPS定位、控制、檢測(cè)等操作。

發(fā)電機(jī)組云控系統(tǒng)圖如圖1所示。發(fā)電機(jī)與控制器建立連接后，發(fā)電機(jī)信息采集模塊先從發(fā)電機(jī)采集相關(guān)信息，將接收到的數(shù)據(jù)以封包分組交換傳輸?shù)哪Ｊ酵ㄟ^(guò)利用接口的幀中繼規(guī)程、七號(hào)信令協(xié)議、IP協(xié)議，在將數(shù)據(jù)打包以通信模塊為橋梁以56～114 Kb/s的速率傳送到控制器。同時(shí)再通過(guò)服務(wù)器將打包的數(shù)據(jù)利用IP協(xié)議發(fā)送到平臺(tái)上，利用服務(wù)器串口對(duì)數(shù)據(jù)雙向透明傳輸對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)的處理并做出相應(yīng)的操作，以實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)組的實(shí)時(shí)控制功能。

圖1 發(fā)電機(jī)組云控系統(tǒng)圖

2 典型功能模塊設(shè)計(jì)

2.1 發(fā)電機(jī)組控制器模塊

發(fā)電機(jī)組控制器是發(fā)電機(jī)的核心。文獻(xiàn)[7]提出一種基于可編程邏輯控制器的水電機(jī)組監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，采用上下位機(jī)模式實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)組的實(shí)時(shí)監(jiān)控，但是因?yàn)镻LC沒有儲(chǔ)存器，所以搜集到的數(shù)據(jù)需要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線的方式傳送到基站，基站再按照一定的順序依次將數(shù)據(jù)傳送給主機(jī)、工程師和操作員，一定程度上缺乏對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)反饋能力和智能化。因此，本文設(shè)計(jì)的發(fā)電機(jī)組云平臺(tái)采用了DC40D和DC42D控制器，主要負(fù)責(zé)發(fā)電機(jī)組的啟停、監(jiān)視以及參數(shù)設(shè)置功能。

2.2 通信模塊

傳統(tǒng)通信模塊一般采用CAN通信電路進(jìn)行信號(hào)傳輸，需要借助雙絞線、電纜、光纖等傳輸介質(zhì)，傳輸必須要媒介才可以。相較于傳統(tǒng)的CAN通信電路，本系統(tǒng)采用了DT3000與DT4000的數(shù)據(jù)采集通信模塊，主要負(fù)責(zé)將發(fā)電機(jī)組控制器連接到互聯(lián)網(wǎng)，模塊支持2G網(wǎng)絡(luò)、4G網(wǎng)絡(luò)以及無(wú)線GPRS網(wǎng)絡(luò)。

2.3 Web管理模塊

Web管理模塊包括服務(wù)端和Web端兩部分，其主要是為用戶提供設(shè)備添加、設(shè)備刪除、設(shè)備控制和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的可視化管理界面。服務(wù)端通過(guò)onMessage（）方法將數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給前端頁(yè)面和接受前端頁(yè)面發(fā)來(lái)的控制命令。Web端設(shè)計(jì)的開發(fā)環(huán)境利用Linux+Apache+PHP+MySQL搭建，并通過(guò)WebSocket協(xié)議與服務(wù)端進(jìn)行雙向通信。

2.4 遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊

遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊負(fù)責(zé)將控制器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)，采用JSON格式的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信協(xié)議與壓縮算法，通過(guò)RS 485、RS 232或者Link通信接口把數(shù)據(jù)信息經(jīng)過(guò)云貓，利用GPRS、4G、有線或無(wú)線（WiFi）網(wǎng)絡(luò)傳送到云服務(wù)器以供用戶查看。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了一種以云平臺(tái)為核心的發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)表明，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組遠(yuǎn)程監(jiān)控和在線控制的功能，具有智能、實(shí)時(shí)、節(jié)能的特點(diǎn)，很大大程度上滿足了“中國(guó)制造2025”的背景下發(fā)電機(jī)組行業(yè)的要求。