電氣設(shè)備智能化監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

摘 要：文章在現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上完成了一個基于Internet的智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計，通過使用 CAV 總線創(chuàng)建了針對現(xiàn)場數(shù)量眾多的電氣設(shè)備的局域控制網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合運用嵌入式通信系統(tǒng)實現(xiàn)了實時高效的聯(lián)網(wǎng)通信過程，使用計算機作為監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫及服務(wù)器的載體，系統(tǒng)軟件通過使用VB軟件完成具體的程序編寫。

關(guān)鍵詞：電氣設(shè)備;監(jiān)控系統(tǒng);PLC控制系統(tǒng);Internet

0 引言

隨著電氣設(shè)備數(shù)量及應(yīng)用范圍的不斷擴大，企業(yè)對電子環(huán)境安全的重視程度不斷提高，對電氣設(shè)備的安全性提出了更高的要求，促使對電氣設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)研究的不斷深入，一些電氣設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)普遍應(yīng)用于企業(yè)工廠、學(xué)校電控室等領(lǐng)域，包括網(wǎng)絡(luò)計算機、自動化等在內(nèi)的現(xiàn)代技術(shù)逐漸在電氣設(shè)備控制中得以廣泛運用，為當前設(shè)備智能控制系統(tǒng)的發(fā)展和完善提供了有力的支撐。

1 電氣設(shè)備智能化監(jiān)控系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計

本文結(jié)合運用 Internet技術(shù)實現(xiàn)電氣設(shè)備的智能監(jiān)控功能，系統(tǒng)的硬件部分主要由上位機和下位機構(gòu)成，通信部分為多客戶系統(tǒng)采用客戶機/服務(wù)器模式，下位機借助Internet實現(xiàn)監(jiān)控服務(wù)器及控制設(shè)備的信號傳輸過程。（1）現(xiàn)場設(shè)備控制網(wǎng)絡(luò)，主要通過現(xiàn)場總線技術(shù)的使用完成控制網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，并基于多設(shè)備創(chuàng)建局部控制網(wǎng)絡(luò)，為實現(xiàn)對設(shè)備的實時高效控制管理功能奠定基礎(chǔ)。電氣設(shè)備底層的通信網(wǎng)絡(luò)具體選用了CAN通信，在系統(tǒng)所有硬件設(shè)備中設(shè)置CAN接口電路，再通過嵌入現(xiàn)場的協(xié)議轉(zhuǎn)換通信模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息在 Internet的傳輸，以確?，F(xiàn)場設(shè)備通信過程的有效實現(xiàn)。 （2）網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，利用現(xiàn)場協(xié)議轉(zhuǎn)換通信技術(shù)連接互聯(lián)網(wǎng)，接入系統(tǒng)中的各電氣設(shè)備通過使用協(xié)議轉(zhuǎn)換通信模塊實現(xiàn)同接入 Internet 網(wǎng)絡(luò)的遠方 PC 機間的數(shù)據(jù)通信過程。（3）基于遠方PC機的后臺監(jiān)控軟件，主要負責完成服務(wù)器及數(shù)據(jù)庫的作用，實現(xiàn)用戶管理、監(jiān)控操作、界面顯示等功能，在系統(tǒng)中設(shè)置用戶管理功能從而使非法用戶的誤操作問題得以有效避免，用戶在合法登錄監(jiān)控系統(tǒng)的情況下能夠在權(quán)限范圍內(nèi)完成對監(jiān)控軟件的具體操作^[1]。

2 電氣設(shè)備智能化監(jiān)控系統(tǒng)核心模塊的設(shè)計與實現(xiàn)

2.1 智能CAN節(jié)點的設(shè)計

本文具體選用了具備低功耗及高性能優(yōu)勢的AT89C52作為CAN節(jié)點處理器，并通過 SJA1000芯片的使用完成了 CAN總線通信接口的設(shè)計，并結(jié)合運用嵌入式服務(wù)器實現(xiàn)通信過程。單片機是智能 CAN 節(jié)點的控制核心，CAN節(jié)點的結(jié)構(gòu)如圖1所示，使用傳感器完成相應(yīng)信號的收集后，由單片機負責對采集到的數(shù)據(jù)進行加工和處理。（1）節(jié)點初始化模塊。主要由CAN及節(jié)點兩部分控制器的初始化構(gòu)成，系統(tǒng)上電復(fù)位后CAN控制器完成初始化操作，主要完成工作模式及相關(guān)寄存器等的設(shè)置，具體在復(fù)位模式中完成包括接受碼、時鐘輸出、接收屏蔽碼等在內(nèi)的寄存器的設(shè)置;節(jié)點控制器在系統(tǒng)上電后即開始自身初始化設(shè)置成工作狀態(tài)。（2）數(shù)據(jù)收集處理模塊。該模塊主要用于讀取AD轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)及完成數(shù)據(jù)處理。此外在設(shè)計系統(tǒng)硬件時通過將屏蔽線置于信號線中使交流干擾問題得以有效避免，通過串聯(lián)電阻及旁路電容的添加和使用使隨機信號影響得以有效避免。

2.2 嵌入式服務(wù)器的設(shè)計

基于計算機的嵌入式系統(tǒng)有利于系統(tǒng)軟硬件整體功能的實現(xiàn)，具備靈活、高可靠性、低成本等優(yōu)勢的嵌入式服務(wù)器主要由處理器、存儲器和外圍設(shè)備等構(gòu)成，根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的具體應(yīng)用環(huán)境完成對嵌入式服務(wù)器的配置及調(diào)試，嵌入式服務(wù)器硬件的結(jié)構(gòu)如圖2所示，通過擴展板及核心板的使用，實現(xiàn)使用、維護成本以及系統(tǒng)整體可擴展性的有效兼顧。其中，核心板主要由 FLASH、隨機存儲器和微處理器構(gòu)成;擴展板主要由串口、電源模塊、CAN模塊、以太網(wǎng)等構(gòu)成^[2]。

2.3 火災(zāi)產(chǎn)生的危害氣體檢測電路

有害氣體檢測電路中采用了LM358，在現(xiàn)場電氣設(shè)備環(huán)境中存在有害氣體的情況下通過減小傳感器電阻值實現(xiàn)小部分電壓的分散，LM358的5腳電位值低于預(yù)設(shè)的電位值，在3腳中使用7腳輸出低電平成為電壓跟隨器輸入信號，1腳實現(xiàn)報警光信號的輸出;屬于預(yù)設(shè)電壓值的6腳在空氣良好的情況下通過提高傳感器電阻值分擔大部分電壓，使5腳電位值低于預(yù)設(shè)電壓值，電壓跟隨器的輸出1腳此時不產(chǎn)生觸發(fā)報警信號;傳感器的電阻值在檢測到電氣火災(zāi)有害氣體時會減小以分擔小部分電壓，使5腳電位值超過預(yù)設(shè)電壓值， 7腳輸出高電平進入3腳，此時1腳會產(chǎn)生有效觸發(fā)報警信號，并向單片機STC11F01的P1.7傳送，系統(tǒng)據(jù)此輸出傳感器信號、邏輯運算結(jié)果等信息，從而使監(jiān)控系統(tǒng)的抗干擾能力及可靠性得到顯著提升。STC11F01的P1.6腳檢測到高電平輸入后通過輸出低電平實現(xiàn)電氣設(shè)備火災(zāi)信號傳輸過程的觸發(fā)，確保在發(fā)生電氣火災(zāi)時做到快速通知和提醒，聯(lián)動控制系統(tǒng)根據(jù)接收的單片機發(fā)送的報警數(shù)據(jù)向配套執(zhí)行器發(fā)出控制信號，開啟自動滅火設(shè)備防止火勢蔓延，排出有毒煙霧，實現(xiàn)對各類消防設(shè)備的控制過程^[3]。

3 結(jié)語

本文完成了一種基于 Internet的電氣設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計，實現(xiàn)了實時高效的監(jiān)控功能，監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸正確率較高（可達100%），具備較高的網(wǎng)絡(luò)傳輸可靠性，對該智能監(jiān)控系統(tǒng)的模擬實驗結(jié)果表明，系統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性、可靠性，有效提高了對現(xiàn)場電氣設(shè)備的遠程監(jiān)控質(zhì)量及效率，易于操作和修改，具有較高的實際應(yīng)用價值。

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Design of intelligent monitoring system for electrical equipment

Niu Xiaoling

（Xian Railway Vocational and Technical Institute， Xian 710026， China）

Abstract：Based on the existing research results in this paper， the design of an Internet-based intelligent monitoring system is completed. The creation of a local control network for a large number of electrical equipment in the field is completed by using the CAV bus and combining with the use of embedded communication systems， which realizes the real-time and efficient network communication process. The computer is used as the carrier of the database and server of the monitoring system， and the specific programming of the system software is completed through the use of VB software.

Key words：electrical equipment; monitoring system; PLC control system; Internet

作者簡介：牛曉玲（1978—），女，陜西西安人，副教授，碩士;研究方向：控制工程，機電一體化。