母線運行溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研究

李 飛

(鎮(zhèn)江西門子母線有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212200)

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母線運行溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研究

李 飛

(鎮(zhèn)江西門子母線有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212200)

在低壓母線槽上安裝并整合市場上通用的溫度傳感器、采集器，然后編寫上位機采集和數(shù)據(jù)處理程序，將采集的溫度數(shù)據(jù)上傳至SQL Server數(shù)據(jù)庫，并能夠通過運行管理程序?qū)@些數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和分析，對母線運行過程中的溫度進(jìn)行實時監(jiān)測，并對異常信息進(jìn)行篩選處理、報警，有效地提高了母線運行的可靠性和穩(wěn)定性。

低壓母線；溫升異常；數(shù)據(jù)庫；實時監(jiān)測

母線槽系統(tǒng)既可以用于變壓器與配電柜之間的連接，還可以用于車間樓宇的用電負(fù)荷的配電。根據(jù)國家“十二五”規(guī)劃及當(dāng)前經(jīng)濟(jì)環(huán)境下的振興規(guī)劃，航空航天、軌道交通、船舶、核電和新能源等領(lǐng)域?qū)⒊蔀閲医ㄔO(shè)的重點，而這些領(lǐng)域的發(fā)展將進(jìn)一步帶動我國母線制造的市場需求，促進(jìn)母線制造行業(yè)高速發(fā)展[1]。隨著母線越來越廣泛的使用，也逐步地暴露出了一些問題，例如：母線連接處由于安裝不當(dāng)，導(dǎo)致的接觸電阻增大，在長時間過熱運行后，會加速絕緣層老化，甚至破壞絕緣，最終引起短路事故，造成安全事故。因此，對此類異常溫度的監(jiān)測，對于母線的安全可靠運行具有極為重要的意義[2]。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

本文設(shè)計了基于帕斯菲克C-LJ-C采集器、溫度傳感器以及采用串口服務(wù)器和局域網(wǎng)方案的母線溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，系統(tǒng)拓?fù)淙鐖D1所示。

圖1 系統(tǒng)拓?fù)鋱D

在該系統(tǒng)中，溫度傳感器和采集器均采用了市場上成熟的產(chǎn)品，并且使用了串口服務(wù)器。串口服務(wù)器是串口連接到網(wǎng)絡(luò)的接口轉(zhuǎn)化設(shè)備。由于串口一般包括RS-485，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議也是TCP/IP協(xié)議，所以串口服務(wù)器也可以看做是將RS-485數(shù)據(jù)形式轉(zhuǎn)化為TCP/IP數(shù)據(jù)形式，或?qū)CP/IP數(shù)據(jù)形式轉(zhuǎn)化為RS-485數(shù)據(jù)形式的通信接口轉(zhuǎn)化器。

工業(yè)現(xiàn)場的環(huán)境比較復(fù)雜，如果將采集器均放置在上位機所處的機房內(nèi)部，則可能因為長距離傳輸造成數(shù)據(jù)無法正常接收；因此在本方案中，采用串口服務(wù)器與采集器RS-485連接，將溫度數(shù)據(jù)以TCP/IP協(xié)議由車間或廠房已有的局域網(wǎng)傳輸至上位機，以降低組網(wǎng)成本，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃訹3]。

2 上位機軟件設(shè)計

該系統(tǒng)上位機采集程序采用Visual Basic進(jìn)行編寫，采集到的所有數(shù)據(jù)采用SQL Server 2008[4]數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲。

2.1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)流

根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖(見圖2)分析可知：1)由采集軟件發(fā)送Modbus指令向采集器查詢溫度值；2)采集器接收到指令后，返回溫度數(shù)據(jù)；3)程序?qū)⒔邮盏降臄?shù)據(jù)進(jìn)行CRC16校驗，校驗通過后，按字節(jié)將數(shù)據(jù)存放在臨時數(shù)據(jù)表中；4)根據(jù)溫度采集器硬件所定義的數(shù)據(jù)幀格式，從臨時數(shù)據(jù)表中將各個字節(jié)所對應(yīng)的信息進(jìn)行解析和處理，同時寫入實時溫度信息表和歷史信息表，方便數(shù)據(jù)的查詢；5)在發(fā)送查詢指令時將查詢指令進(jìn)行CRC16校驗。

圖2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖

2.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

在該系統(tǒng)中使用了SQL Server數(shù)據(jù)庫，主要是為了滿足大數(shù)據(jù)的存儲以及多個顯示終端對數(shù)據(jù)訪問的并發(fā)需求。

臨時數(shù)據(jù)表(見圖3)用于接收Winsock控件在DataArrival事件中收到的字節(jié)。每次收到新數(shù)據(jù)時，原有數(shù)據(jù)即被清空。溫度探測點信息表(見圖4)用于存儲各個探測點的實時溫度數(shù)據(jù)。因為采集器所返回的數(shù)據(jù)包括了眾多溫度點的數(shù)據(jù)，筆者采用機號和存儲位置的對照關(guān)系來解析數(shù)據(jù)幀中每一個字節(jié)所表示的是哪一個溫度探測點的數(shù)據(jù)[5]。歷史信息表(見圖5)用于存儲各個溫度點的歷史數(shù)據(jù)，方便日后的查詢和分析。

圖3 臨時數(shù)據(jù)表

圖4 溫度探測點信息表

圖5 歷史信息表

2.3 部分程序代碼和程序界面

CRC16校驗部分代碼如下：

Public Function CRC16(Data() As Byte, start As Integer, size As Integer) As Long

…

CRC16Lo = &HFF

CRC16Hi = &HFF

CL = &H1

CH = &HA0

For i = 0 To size - 1

CRC16Lo = CRC16Lo Xor Data(start + i)

For Flag = 0 To 7

SaveHi = CRC16Hi

SaveLo = CRC16Lo

CRC16Hi = CRC16Hi

CRC16Lo = CRC16Lo

If ((SaveHi And &H1) = &H1) Then

CRC16Lo = CRC16Lo Or &H80

End If

If ((SaveLo And &H1) = &H1) Then

CRC16Hi = CRC16Hi Xor CH

CRC16Lo = CRC16Lo Xor CL

End If

Next Flag

Next i

CRC16 = CRC16Hi

CRC16 = CRC16*256

CRC16 = CRC16 + CRC16Lo

End Function

數(shù)據(jù)顯示界面如圖6所示。

圖6 數(shù)據(jù)顯示界面

3 測試效果

測試所使用的環(huán)境為普通辦公環(huán)境，溫度傳感器分別放置在生產(chǎn)部、質(zhì)檢部和研發(fā)部辦公室，采集器和串口服務(wù)器放置在研發(fā)部辦公室，串口服務(wù)器采用局域網(wǎng)IP，其中生產(chǎn)部辦公室與采集器之間隔著6堵墻(無鋼筋網(wǎng))，質(zhì)檢部辦公室與采集器之間隔著1堵墻(無鋼筋網(wǎng))。經(jīng)過2個月的連續(xù)數(shù)據(jù)采集，最終所有節(jié)點的丟包率均遠(yuǎn)<1%，個別節(jié)點甚至沒有丟包，穩(wěn)定性和可靠性得到了驗證。

4 結(jié)語

在市場上有多種溫度傳感器硬件可供選擇。在本系統(tǒng)中，僅以上述幾種硬件為例進(jìn)行組網(wǎng)，并編寫相關(guān)采集程序，利用已有的局域網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，節(jié)約組網(wǎng)成本。該系統(tǒng)仍有許多有待改進(jìn)和提升之處，例如：應(yīng)用軟件針對大量歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出母線運行溫升的規(guī)律，可以指導(dǎo)日常的運行維護(hù)工作。

[1] 孫林，鄒國偉，李飛，等. 基于多跳WSN的母線監(jiān)測系統(tǒng)研究[J]. 計算機工程，2012(2):109-112.

[2] 黃振超.淺談一種封閉母線槽接頭或插頭測溫系統(tǒng)的技術(shù)及應(yīng)用[J].建筑與設(shè)備，2010(4)：80-82.

[3] 王晶，張金波，邵通廣.基于WSN的母線槽溫升在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[J].微處理機，2014(1)：93-96.

[4] 金玉明.精通SQL SERVER 2008完全自學(xué)手冊[M].北京：中國鐵道出版社，2011.

[5] 李慶杰，徐志宏.封閉式母線槽溫濕度智能監(jiān)測系統(tǒng)[J].低壓電器，2012(12)：17-20.

責(zé)任編輯 鄭練

Research of Temperature Monitoring System for Low-voltage Busbar

LI Fei

(Zhenjiang Siemens Busbar Trunking Systems Co., Ltd., Zhenjiang 212200, China)

By integrating the general temperature sensors on the market, and writing the upper machine data collection and data processing program on sensors, we can upload the running data of bus bar into the SQL Server database. This system is also able to run management program for the display and analysis data, for the real-time monitoring of the temperature of bus bar operation. The program could do the abnormal information filtering processing and alarm, then effectively improve the reliability and stability of the bus bar running.

low voltage bus bar, abnormal temperature rising, database, real-time monitoring

TP 277

A

李飛(1981-)，男，大學(xué)本科，主要從事機械、自動化等方面的研究。

2016-07-26