引 言

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，使物體與物體之間可以像人與人之間進(jìn)行信息交流和互動(dòng)已成為人們追求的目標(biāo)，把物聯(lián)網(wǎng)的這種思想運(yùn)用到傳統(tǒng)的電網(wǎng)中，為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電網(wǎng)技術(shù)中的應(yīng)用和發(fā)展帶來(lái)了重要契機(jī)。根據(jù)現(xiàn)代電網(wǎng)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，采用基于物聯(lián)網(wǎng)的直流屏系統(tǒng)監(jiān)測(cè)既解決了現(xiàn)在直流電源系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的不足，又符合現(xiàn)代電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展方向。現(xiàn)有的直流屏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是監(jiān)測(cè)信息經(jīng)由傳感器檢測(cè)，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸通道上傳至數(shù)據(jù)庫(kù)，再由集中監(jiān)測(cè)軟件將數(shù)據(jù)在屏幕上集中顯示，屏幕可以為液晶屏和觸摸屏。整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)最大的缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)如果在傳輸過(guò)程中丟失，數(shù)據(jù)庫(kù)也就沒(méi)有這些數(shù)據(jù)，它們將無(wú)法恢復(fù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有“讓物說(shuō)話”的能力，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到發(fā)電廠直流屏監(jiān)測(cè)，使得單方面監(jiān)控變成互動(dòng)式協(xié)調(diào)，可有效提高監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。譬如， 直流系統(tǒng)的蓄電池組有自己的“思想”，將會(huì)開(kāi)口說(shuō)話，除將充電參數(shù)、運(yùn)行參數(shù)主動(dòng)提供給集中監(jiān)控平臺(tái)外，在監(jiān)控平臺(tái)內(nèi)甚至在蓄電池上嵌入智能評(píng)判系統(tǒng)，實(shí)時(shí)反映電池的運(yùn)行狀態(tài) ；同時(shí)電池自身保留狀態(tài)數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警，并可在一定范圍實(shí)現(xiàn)自動(dòng)保護(hù)措施等。

1 基于物聯(lián)網(wǎng)的直流屏監(jiān)測(cè)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 

根據(jù)直流屏系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可以把直流系統(tǒng)分為整流裝置、 蓄電池、直流配電和工頻逆變四大環(huán)節(jié)，直流屏的監(jiān)測(cè)實(shí)際上 就是這四大環(huán)節(jié)的監(jiān)測(cè)。其中，整流裝置的監(jiān)測(cè)包括交流電源 部分，直流配電監(jiān)測(cè)包括直流母線部分。在整流環(huán)節(jié)中，需要對(duì)整流器的電壓、電流、參數(shù)等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從這些狀態(tài)和參數(shù)中判斷整流器的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行性能。同時(shí)，還需要對(duì)整流器進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，以滿足對(duì)蓄電池充電電壓、充電電流以及負(fù)載電壓和負(fù)載電流的要求。在并聯(lián)運(yùn)行的整流器之間也需要進(jìn)行協(xié)調(diào)，以保證均流特性或運(yùn)行的最佳效率。這就是說(shuō)，在整流環(huán)節(jié)，既需要整流器的狀態(tài)量向監(jiān)控系統(tǒng)傳輸，又需要控制量向整流器傳輸?shù)碾p向傳輸。

蓄電池是整個(gè)直流電源系統(tǒng)的關(guān)鍵元件。然而，蓄電池的性能和參數(shù)具有易變特點(diǎn)，和其它環(huán)節(jié)相比，蓄電池既重要又脆弱。所以，要適時(shí)對(duì)蓄電池的電壓、電流、電量、溫度等物理量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)或監(jiān)測(cè)結(jié)果實(shí)時(shí)傳向監(jiān)控系統(tǒng)。同時(shí)，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和蓄電池模型，推斷蓄電池運(yùn)行狀態(tài)， 以便對(duì)蓄電池進(jìn)行科學(xué)維護(hù)。如果是自動(dòng)維護(hù)，需要向蓄電池維護(hù)裝置下達(dá)指令。

直流配電和工頻逆變的監(jiān)測(cè)量也需要向監(jiān)控系統(tǒng)傳輸。這樣，在信息邏輯結(jié)構(gòu)上，完成了直流電源監(jiān)控系統(tǒng)與直流電源四個(gè)環(huán)節(jié)間的信息交換。其邏輯結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。

直流屏監(jiān)控系統(tǒng)作為發(fā)電站信息系統(tǒng)的一部分，需要向 發(fā)電站信息系統(tǒng)上傳信息，同時(shí)需要接受命令，對(duì)直流電源系內(nèi)部進(jìn)行操作。 

2 基于物聯(lián)網(wǎng)的直流屏監(jiān)測(cè)硬件系統(tǒng)體系架構(gòu) 

基于物聯(lián)網(wǎng)的直流屏監(jiān)測(cè)硬件系統(tǒng)架構(gòu)如圖 2 所示，該 系統(tǒng)采用智能型 RTU（Remote Terminal Unit 遠(yuǎn)動(dòng)終端）終端 采集直流屏設(shè)備的參數(shù)及運(yùn)行數(shù)據(jù)，并進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)處理 與存儲(chǔ)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，經(jīng)總線轉(zhuǎn)換器將數(shù)據(jù) 通信協(xié)議轉(zhuǎn)換成串行協(xié)議或工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，傳輸至監(jiān)控系 統(tǒng)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。通過(guò)顯示操作工作站進(jìn) 行數(shù)據(jù)與運(yùn)行狀態(tài)的顯示，并通過(guò)其對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行操作和 對(duì)智能型 RTU 終端進(jìn)行設(shè)置。服務(wù)器與顯示操作工作站采用 以太網(wǎng)連接，并與發(fā)電站信息系統(tǒng)通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。 

智能型 RTU 具有雙向數(shù)據(jù)傳輸能力，既可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備 參數(shù)及運(yùn)行數(shù)據(jù)信息的獲取，也可連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的執(zhí)行環(huán)節(jié)， 實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)的直流屏監(jiān)測(cè)軟件架構(gòu) 

基于物聯(lián)網(wǎng)的直流屏監(jiān)測(cè)軟件是集數(shù)據(jù)采集、顯示、報(bào)警、 報(bào)表、通信等功能于一體的開(kāi)放式、網(wǎng)絡(luò)化、組態(tài)化的監(jiān)測(cè) 軟件。為了適應(yīng)當(dāng)今電力系統(tǒng)使用設(shè)備多、縱向橫向聯(lián)系緊密、 擴(kuò)建組建頻繁等特點(diǎn)，軟件從分析、設(shè)計(jì)到具體編程，全部 采用面向?qū)ο蟮姆椒?，融合最新的?jì)算機(jī)編程技術(shù)，在滿足 嚴(yán)格的可靠性、實(shí)時(shí)性基礎(chǔ)上，更在系統(tǒng)的可組態(tài)性、可擴(kuò) 展性、可用性、可維護(hù)性等方面實(shí)現(xiàn)新的突破，圖 3 所示為直 流電源監(jiān)測(cè)軟件結(jié)構(gòu)。 

3.1 通信子系統(tǒng) 

通信子系統(tǒng)采用設(shè)備驅(qū)動(dòng)（通信口）和協(xié)議解釋（單元） 分層的設(shè)計(jì)原則，它們之間有標(biāo)準(zhǔn)的軟件接口。通信口負(fù)責(zé)通 信報(bào)文的接收和發(fā)送，是單元與外部設(shè)備進(jìn)行信息交換的軟件 通道 ；單元一方面負(fù)責(zé)解釋通信口接收的通信報(bào)文，更新數(shù) 據(jù)子系統(tǒng)中與之相關(guān)的數(shù)據(jù)，另一方面負(fù)責(zé)構(gòu)造要求通信口發(fā) 送的通信報(bào)文。也就是說(shuō)，通信口負(fù)責(zé)接收和發(fā)送怎么實(shí)現(xiàn)， 單元負(fù)責(zé)接收和發(fā)送什么內(nèi)容。

設(shè)備驅(qū)動(dòng)和協(xié)議解釋分層的設(shè)計(jì)思想，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可 組態(tài)性和可擴(kuò)展性，因?yàn)樗鼈冎g的搭配十分靈活。同時(shí)，系 統(tǒng)提供各種常用的通信口功能模塊和單元功能模塊，用戶只要 根據(jù)實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)連接，建立相應(yīng)的通信口和單元，即完成了通 信網(wǎng)絡(luò)設(shè)置。

3.2 數(shù)據(jù)子系統(tǒng) 

數(shù)據(jù)子系統(tǒng)管理著整個(gè)系統(tǒng)所有的應(yīng)用信息，包括模擬 量、開(kāi)關(guān)量、整定值和各種類型的事件，其主要功能如下： 

（1）對(duì)子系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)、操作及各種運(yùn)行參數(shù)實(shí)現(xiàn)有效 管理 ；

（2）接受通信子系統(tǒng)對(duì)其數(shù)據(jù)的刷新 ； 

（3）通過(guò)“連接接口”為其它子系統(tǒng)和管理器提供數(shù)據(jù)、 操作信息 ； 

（4）通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)管理器，完成數(shù)據(jù)自動(dòng)保存，為構(gòu)建統(tǒng) 計(jì)報(bào)表提供數(shù)據(jù)源。 

3.3 顯示子系統(tǒng) 

顯示子系統(tǒng)由各種圖片組成，圖片以文件的方式存在于 計(jì)算機(jī)中，由其他工具軟件進(jìn)行創(chuàng)建和修改。圖片分為屏幕主 圖、屏幕子圖、屏幕彈出式子圖、統(tǒng)計(jì)報(bào)表和工程圖紙五種， 以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)合下的功能要求。

 圖片包含圖形元件（圖元）的集合，并提供有效的管理。 圖元是畫(huà)面顯示的基本元素，可作為背景靜態(tài)顯示，也可有 數(shù)據(jù)連接、子圖、備注功能，實(shí)現(xiàn)操作人員與系統(tǒng)交互的人機(jī) 接口。

顯示子系統(tǒng)同時(shí)能嵌入各種可視化人機(jī)界面功能模塊， 用于完成標(biāo)準(zhǔn)圖片所無(wú)法完成的特殊的人機(jī)交互任務(wù)，如通信 狀態(tài)監(jiān)測(cè)、事件記錄查看、歷史數(shù)據(jù)分析等，以增強(qiáng)系統(tǒng)的 擴(kuò)展能力和應(yīng)用的靈活性。

4 結(jié) 語(yǔ)

基于物聯(lián)網(wǎng)的直流屏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，結(jié)合 智能電網(wǎng)的發(fā)展，以及發(fā)電廠智能控制的需要，采用智能型 RTU 終端采集直流屏設(shè)備的參數(shù)及運(yùn)行數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)直流 屏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)其它系統(tǒng)開(kāi)放、透明和與協(xié)議無(wú)關(guān)，做到“物與物” 的無(wú)障礙交流和互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了基于物聯(lián)網(wǎng)的直流屏監(jiān)測(cè)。