導語：淺析高壓斷路器遠程監測系統設計一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：高壓斷路器遠程監測平臺按照功能劃分可以劃分為兩個部分：本地數據的采集分析和遠程數據監控管理。本地數據采集器通過一些獨立的傳感器實時采集高壓斷路器的運行參數存入MySQL本地數據庫，之后使用MySQL數據庫的主從同步功能傳至云端數據庫。遠程數據監控管理平臺以高壓斷路器ID號為基礎，對指定ID的高壓斷路器進行實時監控，可查看指定高壓斷路器的基本信息、運行參數、維保信息、故障信息等。

關鍵詞：數據采集，遠程數據

監控，主從同步高壓斷路器作為電力系統的重要組成部分，對電力系統起到控制作用和保護作用，而高壓斷路器的故障往往會引起較大規模的電力系統故障。因此監測高壓斷路器的工作狀態，確保電力系統穩定可靠的運行，已經成為了社會發展的重要課題。

1系統總體結構設計

本課題設計并開發了一個高壓斷路器遠程監測系統，系統的架構由本地數據采集終端和遠程數據監控管理平臺組成。本地數據采集終端由STM32開發板以及各類振動傳感器與電流傳感器組成，本地數據采集終端采集到各個傳感器的信號之后進行數據分析，數據分析之后寫入本地數據庫，然后使用MySQL數據庫的主從同步功能，本地主庫將實時更新到云端的從庫，使得高壓斷路器的數據能冗余備份，在主庫數據損壞時可以從從庫進行數據恢復。遠程數據監控管理平臺以高壓斷路器ID號為基礎，對指定ID的高壓斷路器進行實時監控，可查看指定高壓斷路器的基本信息、運行參數、維保信息、故障信息等。遠程監控管理平臺以高壓斷路器ID號為基礎，搜索某個高壓斷路器的ID號，該ID號若存在于系統中，服務器向MySQL數據庫查詢該斷路器的所有信息，作為緩存存入Redis數據庫。當用戶再次點擊查詢維護信息時，服務器會返回當前高壓斷路器的維護信息如當前高壓斷路器型號、該斷路器的生產廠家、斷路器類別、額定電流、額定電壓、額定短路開斷電流。當用戶再次點擊查詢分合閘電流及振動信號波形時，服務器會返回當前高壓斷路器的運行參數如操動機構振動波形圖、分合閘電流波形圖、分閘時間、合閘時間、分合閘不同期性等參數。

2本地數據采集終端設計

2．1本地數據采集終端下位機設計

本地數據采集終端下位機主要由主控模塊（STM32）、電源模塊、晶振、電壓基準模塊、傳感器模塊。傳感器模塊包括：電流傳感器和振動傳感器。電壓基準模塊采用REF2930芯片，該芯片輸入5．0V電壓，輸出3．0V電壓。根據芯片數據手冊，芯片的精度可以達到2％（即輸出電壓的正負誤差不超過0．06V）。數據采集芯片選用TI公司生產的一款ADS1256芯片，該芯片精度為24位，支持高速數據采集，最高數據采集速率位30k／s，支持5V模擬電壓輸入，1．8V到3．6V數字電壓輸入。本系統采用7．68MHz晶振作為ADS1256芯片的外部時鐘源，采用SPI接口與ADS1256芯片建立通信，提供了相應的接口使數據信息快速的傳送，簡化了數據的讀寫。ADS1256芯片支持兩種讀寫模式：一種是單次讀寫模式，ADS1256芯片采集并轉換完成時，會將其DRDY引腳拉低，SPI主機檢測到DRDY引腳處于低電平便向SPI從機讀取數據（向從機發出0x00000001命令字）；第二種模式為連續讀取數據模式，ADS1256芯片采集并轉換完成，會將其DRDY引腳拉低，SPI主機檢測到DRDY引腳處于低電平便向SPI從機讀取數據（向從機發出0x00000011命令字），便可向從機連續讀取數據。本系統將ADS1256芯片的DRDY引腳映射到STM32的PC3引腳，利用PC3引腳作為主控芯片的外部中斷來判斷何時向SPI從機讀取數據。在ADS1256芯片的驅動移植中，TI的ADS1256芯片引腳被映射為多個STM32端口。

2．2本地數據采集終端上位機設計本地數據采集終端上位機使用Qt框架編寫，采用用了Qt中的多線程、信號與槽、MVD等技術。其中Qt中的MVD（Model、View、Delegate）借鑒了MVC的設計思想，Model負責與數據源通信并提供接口給其他組件，View用于對Model的數據進行渲染并向用戶展示，Delegate則起到中間橋梁的作用，用于編輯Model及渲染View。本系統通過主線程直接向Model提供數據源，通過View向用戶展示接收到的數據。本系統從線程通過485總線接收下位機的數據并對數據進行解析，數據解析完成后放入系統緩沖區，主線程定時檢查緩沖區有無數據，若有數據則依次執行寫入數據庫，更新Model，曲線顯示等任務，主線程空閑時用于檢測并響應用戶事件。

3遠程數據監控管理平臺設計

遠程數據監控管理平臺采用Redis緩存技術，Redis是一種基于鍵值對的NoSQL數據庫，與很多兼職對數據庫不同的是，Redis中的值可以由字符串、哈希、列表、集合、有序集合、位圖等多種數據結構和算法組成，而且因為Redis會將所有數據存放在內存中，所以它的讀寫速度很驚人。本平臺使用Redis作為用戶管理數據庫及熱點數據緩存數據庫，以提高網站對數據請求的響應速度，使用jQueryEasyUI技術進行界面設計，同時結合使用Tornado框架對系統功能進行實現。通過設計數據通信協議以及數據接口，將本地數據采集終端采集到的數據上傳到本地MySQL數據庫。通過MySQL主從同步功能與遠程服務器數據庫建立連接，實現本地數據采集終端和服務器之間的數據同步。整個平臺分為以下三個功能：用戶管理、數據監控和歷史記錄。用戶管理分為管理員和普通用戶；數據監控負責記錄高壓斷路器各個性能指標；歷史記錄分為高壓斷路器故障歷史信息和維保歷史信息。

遠程數據監控管理平臺是基于Python而采用的tornado框架，我們可以通過Python中的元類來編寫Model／View模型完成對象和表之間的映射，通過Model／View模型對數據進行查詢，可以大幅度減少開發人員使用SQL查詢數據的代碼量。遠程數據監控管理平臺使用Nginx作為反向服務器，作為輕量級HTTP服務器，Nginx具有體積小、配置靈活、并發能力強,穩定性高等優點。平臺使用Nginx作為反向服務器，可以顯著提高服務器返回靜態資源請求的速度。實時數據接收與顯示功能的實現需要實現終端與網頁的數據通信，這時需要對它們之間基于移動通信網絡的HTTPS通信協議進行設計。進入監控界面可以看到高壓斷路器的詳細信息和運行狀態信息，

4結束語

本文設計了一套高壓斷路器遠程監測系統，支持設備擴展，對高壓斷路器的歷史數據存入數據庫，并進行了云端備份提高了系統的可用性和容災性。經過測試，本系統穩定可靠，可擴展性好，后期維護方便。

參考文獻

［1］付磊，張益軍．Redis開發與運維［M］．北京：工業機械出版社，2017：1－2

［2］高群凱．深入剖析Nginx［M］．北京：人民郵電出版社，2013：1－2

作者:徐凱 朱斌 蔡衛峰 單位:南京理工大學自動化學院