小水電站遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)

史旭丹

摘要：目前小水電站的使用場合越來越多，尤其是在偏遠(yuǎn)山村，它對改善偏遠(yuǎn)山村的生活環(huán)境有著決定性的作用，但是它的自動化程度較低，一般都需要人工值守，小水電遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)就是在這樣的背景下誕生的，本課題就是針對監(jiān)測系統(tǒng)的核心部分——數(shù)據(jù)接收與管理部分進(jìn)行的設(shè)計與分析。它可在水電站實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)采集、中文報表生成、事故綜合處理等功能，使電站達(dá)到無人監(jiān)控、少人值班的高自動化水平，使操作人員從傳統(tǒng)的、煩瑣的手工抄表中得到解脫,提高了水電站的自動化水平和運行的安全可靠性，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：小水電站； 遠(yuǎn)程監(jiān)測； VC； Access

中圖分類號：TP273;TV742文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-3315（2013）03-168-001

一、小水電站監(jiān)測系統(tǒng)概況

隨著小水電行業(yè)的發(fā)展，小水電的監(jiān)控已經(jīng)成為此行業(yè)的風(fēng)向標(biāo)，它作為現(xiàn)代化監(jiān)控系統(tǒng)，集計算機(jī)自動化和現(xiàn)代安全管理措施為一體，涉及電子、機(jī)械、計算機(jī)技術(shù)、通訊等諸多新技術(shù)。

二、小水電站系統(tǒng)的發(fā)展

在我國，自改革開放以來，小水電得到空前發(fā)展，累計解決了6億無電人口的用電，至今還有800多個縣主要由小水電供電。但是小水電站的自動化程度較低，一般都需要人工值守，而在發(fā)達(dá)國家，在上世紀(jì)的60年代就已經(jīng)實現(xiàn)計算機(jī)自動化了，而我國在80年代才開始把計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到水電站中，部分實現(xiàn)無人值守，相比之下，農(nóng)村的小水電計算機(jī)自動化較滯后。

針對上述情況，我們設(shè)計出一套小型水電站遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)，它能夠?qū)⑿∷娬镜倪\行狀態(tài)傳送給遠(yuǎn)處監(jiān)控室的監(jiān)控系統(tǒng)，使其能做到無人值守，并在設(shè)備故障時自動保護(hù)設(shè)備并報警。

三、系統(tǒng)總體設(shè)計框圖

該監(jiān)測系統(tǒng)分為三大模塊：串口通訊模塊，數(shù)據(jù)庫模塊，監(jiān)控系統(tǒng)模塊。如下圖：

圖1-1組成框圖

串口通訊模塊：串口通訊模塊是連接上位機(jī)和下位機(jī)的橋梁，它按位（bit）發(fā)送和接收字節(jié)，主要通過RS-232線纜實現(xiàn)。

數(shù)據(jù)庫模塊：本系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫使用Access2003，使用ADO動態(tài)連接數(shù)據(jù)庫的方式連接數(shù)據(jù)庫。

監(jiān)控系統(tǒng)模塊：監(jiān)控系統(tǒng)是本監(jiān)測系統(tǒng)的人機(jī)界面，直接面對用戶，用戶可通過此界面獲得小水電站的信息，分為六個模塊：水電站工作狀態(tài)，工作參數(shù)，查詢，系統(tǒng)設(shè)置，查詢，更新。

四、串行通訊

串行通訊時，要求通訊雙方都采用一個標(biāo)準(zhǔn)接口，使不同的設(shè)備可以方便地連接起來進(jìn)行通訊，RS-232-C接口（又稱 EIA RS-232-C），是目前最常用的一種串行通訊接口。介紹了RS-232的電器特性，連接器的機(jī)械特性，RS-232的接口信號，串行的通信協(xié)議。

五、軟件設(shè)計

1．總體設(shè)計

總體設(shè)計思路：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（下位機(jī)）把采集到的纜索信息通過串口傳送給小水電站遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)（上位機(jī)），此串口使用RS-232-C接口，采用的是起止式異步傳輸協(xié)議。而對于上位機(jī)，需要建立一個數(shù)據(jù)庫接收存儲下位機(jī)傳來的數(shù)據(jù)，還要在監(jiān)控系統(tǒng)界面上實現(xiàn)設(shè)置，查詢，打印功能。

2．處理流程

此軟件的總體流程是下位機(jī)采集信號經(jīng)過信號處理（A/D轉(zhuǎn)換，編碼），通過RS-232線纜傳到上位機(jī)，上位機(jī)即監(jiān)控系統(tǒng)接受下位機(jī)傳來的數(shù)據(jù),把數(shù)據(jù)由二進(jìn)制信號轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制信號存儲到數(shù)據(jù)庫中，再通過界面的查詢，顯示功能對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作，還可在界面對串口和系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置。

3．模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計

通過主程序轉(zhuǎn)入三個子程序的模塊：水電站工作狀態(tài)模塊，工作參數(shù)，功能模塊。

3．1水電站工作狀態(tài)：綠燈閃爍正常，紅燈閃爍異常報警，主要實時體現(xiàn)水電站的工作狀態(tài)是否正常。

3．2工作參數(shù)：工作參數(shù)實際上也是體現(xiàn)小水電站的工作情況，只是用數(shù)字的形式體現(xiàn)出來，包括三個參數(shù)，溫度，電壓，電流；溫度和電壓由串口直接獲得二進(jìn)制數(shù)據(jù)，經(jīng)由程序轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)據(jù)，電流根據(jù)U=IR公式可計算得到，再存入數(shù)據(jù)庫之前此三個數(shù)據(jù)會與警戒值比較，如果超過范圍，則觸發(fā)報警事件——紅燈閃爍。

3．3功能模塊：主要包括設(shè)置，更新，查詢功能。

設(shè)置可以對串口進(jìn)行串口端口號，波特率，校驗方式，采樣頻率的設(shè)置。

查詢主要是用戶輸入規(guī)范查詢條件，界面顯示輸出查詢結(jié)果。

更新主要是針對采樣頻率每秒鐘采集一次，每兩分鐘發(fā)送一次，有可能數(shù)據(jù)的出現(xiàn)未與輸出頻率同步，更新之后就會實時顯示每兩分鐘的數(shù)據(jù)。

4．?dāng)?shù)據(jù)庫接口設(shè)計

一個系統(tǒng)的好壞往往取決于數(shù)據(jù)庫設(shè)計，所以數(shù)據(jù)庫的選擇和使用設(shè)計一定要重視。在本設(shè)計中數(shù)據(jù)庫采用Access2003，選擇ODBC(開放式數(shù)據(jù)庫連接)來配置數(shù)據(jù)源，采用ADO對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作，在程序中添加Microsoft ADO data Control和Microsoft Datagrid Control來完成對數(shù)據(jù)庫的操作。

小水電站監(jiān)測系統(tǒng)實際上是一個水電站的仿真系統(tǒng)，是一個軟件和硬件都很齊全的系統(tǒng)——下位機(jī)模擬實際水電站的運行情況，上位機(jī)對其實行監(jiān)控。由于時間和經(jīng)驗限制，本水電站監(jiān)控系統(tǒng)還存在不少需要改進(jìn)的地方。如在查詢模塊能查詢到具體時刻，查詢范圍較小，需要改進(jìn)。在打印模塊，在打印之前最好要有個打印預(yù)覽，由于時間關(guān)系，沒有實現(xiàn)此功能。