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行信息交流和互動已成為人們追求的目標，把物聯(lián)網(wǎng)的這種思想運用到傳統(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)展帶來了重要契機。根據(jù)現(xiàn)代電網(wǎng)的技術(shù)發(fā)展趨勢，采用基于物聯(lián)網(wǎng)的直流屏系統(tǒng)監(jiān)測既解決了現(xiàn)在直流電源系統(tǒng)監(jiān)測的不足，又符合現(xiàn)代電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展方向?，F(xiàn)有的直流屏監(jiān)測系統(tǒng)的主要特點是監(jiān)測信息經(jīng)由傳感器檢測，通過數(shù)據(jù)傳輸通道上傳至數(shù)據(jù)庫，再由集中監(jiān)測軟件將數(shù)據(jù)在屏幕上集中顯示，屏幕可以為液晶屏和觸摸屏。整個監(jiān)測系統(tǒng)最大的缺點是數(shù)據(jù)如果在傳輸過程中丟失，數(shù)據(jù)庫也就沒有這些數(shù)據(jù)，它們將無法恢復(fù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有“讓物說話”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，使得單方面監(jiān)控變成互動式協(xié)調(diào)，可有效提高監(jiān)測的準確性和可靠性。譬如， 直流系統(tǒng)的蓄電池組有自己的“思想”，將會開口說話，除將充電參數(shù)、運行參數(shù)主動提供給集中監(jiān)控平臺外，在監(jiān)控平臺內(nèi)甚至在蓄電池上嵌入智能評判系統(tǒng)，實時反映電池的運行狀態(tài) ；同時電池自身保留狀態(tài)數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)現(xiàn)場報警，并可在一定范圍實現(xiàn)自動保護措施等。

1 基于物聯(lián)網(wǎng)的直流屏監(jiān)測硬件系統(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)測實際上 就是這四大環(huán)節(jié)的監(jiān)測。其中，整流裝置的監(jiān)測包括交流電源 部分，直流配電監(jiān)測包括直流母線部分。在整流環(huán)節(jié)中，需要對整流器的電壓、電流、參數(shù)等進行監(jiān)測，從這些狀態(tài)和參數(shù)中判斷整流器的運行狀態(tài)和運行性能。同時，還需要對整流器進行實時調(diào)節(jié)，以滿足對蓄電池充電電壓、充電電流以及負載電壓和負載電流的要求。在并聯(lián)運行的整流器之間也需要進行協(xié)調(diào)，以保證均流特性或運行的最佳效率。這就是說，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，和其它環(huán)節(jié)相比，蓄電池既重要又脆弱。所以，要適時對蓄電池的電壓、電流、電量、溫度等物理量進行監(jiān)測，將監(jiān)測數(shù)據(jù)或監(jiān)測結(jié)果實時傳向監(jiān)控系統(tǒng)。同時，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)和蓄電池模型，推斷蓄電池運行狀態(tài)， 以便對蓄電池進行科學(xué)維護。如果是自動維護，需要向蓄電池維護裝置下達指令。

直流配電和工頻逆變的監(jiān)測量也需要向監(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，同時需要接受命令，對直流電源系內(nèi)部進行操作。 

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

基于物聯(lián)網(wǎng)的直流屏監(jiān)測硬件系統(tǒng)架構(gòu)如圖 2 所示，該 系統(tǒng)采用智能型 RTU（Remote Terminal Unit 遠動終端）終端 采集直流屏設(shè)備的參數(shù)及運行數(shù)據(jù)，并進行簡單的數(shù)據(jù)處理 與存儲。通過現(xiàn)場總線進行數(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)器進行數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)存儲。通過顯示操作工作站進 行數(shù)據(jù)與運行狀態(tài)的顯示，并通過其對現(xiàn)場設(shè)備進行操作和 對智能型 RTU 終端進行設(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，既可實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備 參數(shù)及運行數(shù)據(jù)信息的獲取，也可連接現(xiàn)場設(shè)備的執(zhí)行環(huán)節(jié)， 實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的控制。

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

基于物聯(lián)網(wǎng)的直流屏監(jiān)測軟件是集數(shù)據(jù)采集、顯示、報警、 報表、通信等功能于一體的開放式、網(wǎng)絡(luò)化、組態(tài)化的監(jiān)測 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、 擴建組建頻繁等特點，軟件從分析、設(shè)計到具體編程，全部 采用面向?qū)ο蟮姆椒?，融合最新的計算機編程技術(shù)，在滿足 嚴格的可靠性、實時性基礎(chǔ)上，更在系統(tǒng)的可組態(tài)性、可擴 展性、可用性、可維護性等方面實現(xiàn)新的突破，圖 3 所示為直 流電源監(jiān)測軟件結(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（通信口）和協(xié)議解釋（單元） 分層的設(shè)計原則，它們之間有標準的軟件接口。通信口負責(zé)通 信報文的接收和發(fā)送，是單元與外部設(shè)備進行信息交換的軟件 通道 ；單元一方面負責(zé)解釋通信口接收的通信報文，更新數(shù) 據(jù)子系統(tǒng)中與之相關(guān)的數(shù)據(jù)，另一方面負責(zé)構(gòu)造要求通信口發(fā) 送的通信報文。也就是說，通信口負責(zé)接收和發(fā)送怎么實現(xiàn)， 單元負責(zé)接收和發(fā)送什么內(nèi)容。

設(shè)備驅(qū)動和協(xié)議解釋分層的設(shè)計思想，增強了系統(tǒng)的可 組態(tài)性和可擴展性，因為它們之間的搭配十分靈活。同時，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)管理著整個系統(tǒng)所有的應(yīng)用信息，包括模擬 量、開關(guān)量、整定值和各種類型的事件，其主要功能如下： 

（1）對子系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)、操作及各種運行參數(shù)實現(xiàn)有效 管理 ；

（2）接受通信子系統(tǒng)對其數(shù)據(jù)的刷新 ； 

（3）通過“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）通過數(shù)據(jù)庫管理器，完成數(shù)據(jù)自動保存，為構(gòu)建統(tǒng) 計報表提供數(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 計算機中，由其他工具軟件進行創(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)計報表和工程圖紙五種， 以滿足不同應(yīng)用場合下的功能要求。

 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，實現(xiàn)操作人員與系統(tǒng)交互的人機 接口。

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

4 結(jié) 語

基于物聯(lián)網(wǎng)的直流屏監(jiān)測系統(tǒng)，運用物聯(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)及運行數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)直流 屏監(jiān)測系統(tǒng)對其它系統(tǒng)開放、透明和與協(xié)議無關(guān)，做到“物與物” 的無障礙交流和互動，實現(xiàn)了基于物聯(lián)網(wǎng)的直流屏監(jiān)測。