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物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的發(fā)電機組工業(yè)云平臺設計

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物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的發(fā)電機組工業(yè)云平臺設計

摘要:針對現(xiàn)階段的發(fā)電機組云平臺普遍存在功能單一,不能實現(xiàn)發(fā)電機組的啟??刂乒δ艿娜秉c,設計一種以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為核心的發(fā)電機組云控制系統(tǒng)。文中詳細闡述發(fā)電機組云平臺系統(tǒng)架構(gòu)和介紹平臺的典型功能板塊設計。實驗結(jié)果表明,該平臺實現(xiàn)發(fā)電機組遠程監(jiān)控和在線控制的功能,具有智能、實時、節(jié)能的特點。

關鍵詞:中國制造2025;物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);發(fā)電機組;遠程監(jiān)控;云平臺;在線控制

引言

隨著我國節(jié)能減排管理制度的硬化推進,如何提高包括風能在內(nèi)的無污染能源的利用率成為了電網(wǎng)企業(yè)關注的焦點。因此,利用當前快速發(fā)展的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),建立具有智能、實時、節(jié)能的發(fā)電機組監(jiān)控系統(tǒng)迫在眉睫。經(jīng)調(diào)查顯示,目前常見的發(fā)電機組云平臺技術(shù)是利用Hadoop平臺先將數(shù)據(jù)存儲和發(fā)送到并行操作服務器集群,再通過云平臺對數(shù)據(jù)進行快速過濾和分析。為了進一步實現(xiàn)風力發(fā)電機組的故障診斷、節(jié)能減排和遠程監(jiān)控的功能,研究人員在Hadoop平臺的基礎上,將云計算和FFT算法應用于發(fā)電機故障診斷系統(tǒng);將工控機、LinuxGCC等軟硬件結(jié)合實現(xiàn)發(fā)電機組的節(jié)能減排。為了實現(xiàn)對發(fā)電機組的遠程監(jiān)控,可以通過OPC協(xié)議建立聯(lián)系讀取相應數(shù)據(jù)采集服務器的OPCServer,并將讀取的數(shù)據(jù)發(fā)送到實驗室云平臺的Kafka集群。但由以上研究可知,現(xiàn)階段的發(fā)電機組云平臺普遍存在功能單一,不能實現(xiàn)發(fā)電機組的啟??刂乒δ艿娜秉c?;诖?,本文介紹一種基于阿里云平臺的發(fā)電機組控制系統(tǒng),該系統(tǒng)可同時實現(xiàn)發(fā)電機組遠程監(jiān)控和在線控制的功能,具有及時、智能、節(jié)能的特點。

1系統(tǒng)分析

發(fā)電機組云控平臺是利用現(xiàn)代先進的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將發(fā)電機組與計算機建立連接。其中,云控制模塊充當了發(fā)電機組與用戶之間的橋梁,將數(shù)據(jù)傳送到服務器,用戶通過手機、電腦等設備就可以實現(xiàn)對發(fā)電機組的遠程監(jiān)控。除此之外,用戶還可以通過手機、電腦等終端設備下達一系列指令,實現(xiàn)對發(fā)電機組的GPS定位、控制、檢測等操作。發(fā)電機組云控系統(tǒng)圖如圖1所示。發(fā)電機與控制器建立連接后,發(fā)電機信息采集模塊先從發(fā)電機采集相關信息,將接收到的數(shù)據(jù)以封包分組交換傳輸?shù)哪J酵ㄟ^利用接口的幀中繼規(guī)程、七號信令協(xié)議、IP協(xié)議,在將數(shù)據(jù)打包以通信模塊為橋梁以56~114Kb/s的速率傳送到控制器。同時再通過服務器將打包的數(shù)據(jù)利用IP協(xié)議發(fā)送到平臺上,利用服務器串口對數(shù)據(jù)雙向透明傳輸對數(shù)據(jù)進行及時的處理并做出相應的操作,以實現(xiàn)對發(fā)電機組的實時控制功能。

2典型功能模塊設計

2.1發(fā)電機組控制器模塊

發(fā)電機組控制器是發(fā)電機的核心。文獻[7]提出一種基于可編程邏輯控制器的水電機組監(jiān)測系統(tǒng),采用上下位機模式實現(xiàn)了對機組的實時監(jiān)控,但是因為PLC沒有儲存器,所以搜集到的數(shù)據(jù)需要通過現(xiàn)場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、工程師和操作員,一定程度上缺乏對數(shù)據(jù)的實時反饋能力和智能化。因此,本文設計的發(fā)電機組云平臺采用了DC40D和DC42D控制器,主要負責發(fā)電機組的啟停、監(jiān)視以及參數(shù)設置功能。

2.2通信模塊

傳統(tǒng)通信模塊一般采用CAN通信電路進行信號傳輸,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,主要負責將發(fā)電機組控制器連接到互聯(lián)網(wǎng),模塊支持2G網(wǎng)絡、4G網(wǎng)絡以及無線GPRS網(wǎng)絡。

2.3Web管理模塊

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

2.4遠程監(jiān)控模塊

遠程監(jiān)控模塊負責將控制器檢測到的數(shù)據(jù),采用JSON格式的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通信協(xié)議與壓縮算法,通過RS485、RS232或者Link通信接口把數(shù)據(jù)信息經(jīng)過云貓,利用GPRS、4G、有線或無線(WiFi)網(wǎng)絡傳送到云服務器以供用戶查看。

3結(jié)語

本文設計了一種以云平臺為核心的發(fā)電機組控制系統(tǒng)。實驗表明,該系統(tǒng)可實現(xiàn)發(fā)電機組遠程監(jiān)控和在線控制的功能,具有智能、實時、節(jié)能的特點,很大大程度上滿足了“中國制造2025”的背景下發(fā)電機組行業(yè)的要求。

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作者:王滏滎 黃宗盛 白勝福 吳過 付蔚 單位:重慶郵電大學