智能配电柜控制系统

WCTUWCTU 智能配电柜控制系统智能配电柜控制系统 摘要 摘要 本文提供了一种基于 WCTU 无线远程控制配电柜以及监控 配电柜实时工作状态设计和实现方法 简要介绍了 WCTU 的无线透明 传输技术 描述了 WCTU 无线传输应用于配电柜系统的实现方法 通 过现场实施和应用 取得了减少人力物力的效果 并保证生产 生 活中 工作的可靠性及其配电柜安全性 关键词 关键词 WCTU INTERNET 配电柜 透明传输 加密 一 一 概述概述 远程配电柜控制系统是一个集计算机技术 数据传输 控制技 术 自动化设备 远程传输及服务器管理一体的综合控制系统 他 通过无线的网络把众多的带有通信接口的配电柜与管理服务器进行 连接起来 由于计算机对配电柜的智能化管理 实现了数据集中处 理 集中分析 集中控制 及集中调度的新型现代远程的配电系统 目前在国内所有的应用配电柜中还没有用到完整的远程控制的功能 这种远程控制的配电柜系统 能过起到远程配置电源跟远程监控电 源情况的作用 当线路出现异常时 有利于控制故障范围减少经济 损失 也可以方便迅速找到故障点并加与排除 另外配电柜内方便 放置各种保护设备 如防止短路器 防止过载的空气开关等 对线 路和用电设备起到保护作用 二 配电柜远程控制系统的优势二 配电柜远程控制系统的优势 目前全国有各种需要配电柜的系统大约在 200 万 自己虚构的 套 左右 故障的发现目前大部分还是主要靠人工巡检完成的 这对一 些比较偏远的矿区 耗费的人力物力占用了很大的成本 实时性也 不高 配电柜远程控制系统的开发 解决了这方面的问题 只需要 在办公室的服务器总的就能王城上述的许多功能 实现了实时查看 及时控制的作用 当发现现场的配电柜出现异常时 系统可以自动 的切断电源的供电 如果系统没有自动的切断电源 也可以通过手 动的方式对现场的电源进线切断 这样可以节省电能还能避免系统 在异常的情况下继续供电照成的更大损坏 对比人工巡视管理的好 处 远程控制系统对减少人工成本 对节能减排起到了一定的作用 三 三 WCTUWCTU 简介简介 3 13 1 什么是什么是 WCTU WCTU WCTU Wireless Collect Transfer Unit 全称为无线采集传输单 元 是专门用于将串口数据 232 485 422 TTL AD 接口 转换 为 IP 数据或将 IP 数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送 的无线终端设备 利用 WCTU 的 IO 脚输入跟输出高低电平功能 对 设备进行远程控制跟实时监测设备异常并对异常信息进行报警功能 是厦门为那通信科技有限公司最新自主研发的综合 WCTU RTU 及短 信收发功能为一体的高性能工业级无线数据采集传输设备 WCTU 简 单说是一种工业级别无线传输 采集设备 主要用在各种行业无线数 据采集中 该设备把终端数据通过串口把数据通过运营商的无线网 络传输到服务端 WCTU 无线采集 主要方式是通过运营商基站网络提供上网 也就是 移动 电信 联通 国内目前就这三家 在 WCTU 设备里面插一张 SIM UIM 卡 手机卡 来实现无线传输跟控制的功能 其实也就是 跟手机上网差不多一样的原理 3 23 2 WCTUWCTU 工作过程描述工作过程描述 WCTU 登陆运营商网络 然后进行 PPP 拨号 拨号成功后 WCTU 将获 得一个由运营商随机分配的内部 IP 地址 也就是说 WCTU 处于运 营商内网中 而且其内网 IP 地址通常是不固定的 随着每次拨号而 变化 我们可以理解为 WCTU 这时是一个运营商内部局域网内的设备 通过移动运营商网关来实现与外部 Internet 公网的通信 这与局域 网内的电脑通过网关访问外部网络的方式相似 WCTU 主动发起与数据中心的通信连接 并保持通信连接一直存在 由于 WCTU 处于移动内网 而且 IP 地址不固定 因此 只能由 WCTU 主动连接数据中心 而不能由数据中心主动连接 WCTU 这就要求数 据中心具备固定的公网 IP 地址或固定的域名 数据中心的公网 IP 地址或固定的域名作为参数存储在 WCTU 内 以便 WCTU 一旦上电拨 号成功 就可以主动连接到数据中心 具体地讲 WCTU 通过数据中心的 IP 地址 如果是采用中心域名的 话 先通过中心域名解析出中心 IP 地址 以及端口号等参数 向数 据中心发起 TCP 或 UDP 通信请求 在得到中心的响应后 WCTU 即认 为与中心握手成功 然后就保持这个通信连接一直存在 如果通信 连接中断 WCTU 将立即重新与中心握手 由于 TCP UDP 通信连接已经建立 就可以进行数据双向通信了 对 于 WCTU 来说 只要建立了与数据中心的双向通信 完成用户串口 IO 数据与网络数据包的转换就相对简单了 一旦接收到用户的 串口数据 WCTU 就立即把串口 IO 数据封装在一个 TCP UDP 包里 发送给数据中心 反之 当 WCTU 收到数据中心发来的 TCP UDP 包时 从中取出数据内容 立即通过串口 IO 发送给用户设备 WCTU 还提供了 IO 短信报警功能跟短信修改 WCTU 的 IO 高低电平变 化的功能 当 WCTU 的 IO 脚为输入报警状态时 当设备产生一个高 低电平变化触发 WCTU 的 IO 然后根据 WCTU 里面预设置的报警电话 把里面预设置好的报警内容发送到指定的手机上面 进行设备故障 报警 当 WCTU 的 IO 脚为输出功能时 就是利用 WCTU 里面设置好的 控制手机号码 然后通过指定的手机号码发送控制指令 对 WCTU 的 IO 脚进行高低电平的变化 以达到控制下位机设备的目的 短信 修改 IO 高低电平也是跟短信报警同种原理 3 3 3WCTU 3WCTU 采集的优势采集的优势 WCTU 通信方式更适合于野外与移动数据采集业务 目前还存在很多 监测站与各采集点采用电话线传送数据或手工抄录 实时性差 费 用也不便宜 WCTU 无线传输数据有以下优势 1 WCTU 用户可随意分布和移动自己的网络点 无须担心线路的维 护或有线在移机时导致的通讯中断 建设新的营业点无需进行拉线 埋线等工作 较光纤 或专线系统投资较少 设备安装方便 2 安装价格比较低 与拉线埋线相比较 WCTU 其终端价格便宜很多 3 仪器设备双向传输功能 在 WCTU 通过无线跟数据中心进行连接 成功后 WCTU 跟数采中心就可以进行双向传输 4 WCTU 能最好地支持频繁的 少量突发型数据业务 通信质量稳 定可靠 永久在线 5 支持 IO 报警功能 当下位设备出现异常情况时 WCTU 产生报警 信息 及时联系相关人员处理 减少损失 6 支持短信控制 配置功能 相关管理人员可以实时的控制设备跟 修改 WCTU 配置 7 支持多种安全加密协议 WCTU 支持 AES 3DES DES 等加密方式 防止用户信息泄露 8 支持数据灯查看设备运行状态 不用电脑连接串口就可以一目了 然的看到设备的运行状态 9 支持远程在线升级 不用在担心由于设备需要升级而跑到现场操 作 浪费人力物力 减少企业开支 10 支持双串口 在进行通信的时候还可以进行配置 不影响串口 数据的传输 方便了设备的调试跟使用 11 优化了 485 的通信功能 485 同时收发串口数据不会出现数据 乱码的现象 四 四 WCTUWCTU 硬件硬件 软件特性软件特性 根据多年行业应用用户的使用和需求信息综合开发出来的一套实用 性强 稳定性高 操作简易的无线采集通信模块 主要功能特性有 通信协议 根据 10 年行业经验和用户需求自主开 发通信协议 灵活多变 稳定可靠 安全性高 软件 网络功 能 网络制式 支持 GSM GPRS CDMA EVDO WCDMA TD SCDMA 等 2G 3G 网络制式 协议转换 支持 Modbus RTU TCP 协议转换 透明 传输 支持主流组态软件驱动如 亚 控 力控 紫金桥等 安全可 靠 数据加密 支持 3 种加密协议 AES DES 3DES 数据传输安全 防 止数据传输中被窃取 监听 数据安 全可靠 短信配置支持通信时 通过短信方式配置管理与 维护网络配置支持通信时 通过网络远程配置 串口类型 接口丰富 支持 RS232 RS485 TTL RS422 等多种通信 方式 支持多路 IO 输入输出或是 AD 采集接口共用 可自定义设置任意单 路或是多路接口定义 灵活多变 互 不干扰 接口 本地配置 支持本地主备串口通信 主串口通信 备用串口配置 方便用户在不用切换 通信模式 就能快速修改配置参数 不影响数据的正常传输 信号灯 可通过本地信号灯闪烁颜色 简易快 速判断信号强度 硬件 指示灯 状态灯可通过状态灯闪烁颜色 预警并有短 信报警通知 直观方便用户快速了解 设备运行状态及问题故障 五 项目设计五 项目设计 系统的组成主要是前端采集仪器收集到仪表数据信息后 通过 WCTU 的方式把仪表数据发送到监控中心 前端设备的传输设备就是用了 厦门为那通信自主研发的 WCTU 进行传输的 WCTU 与数采中心的连 接方式是 WCTU 利用手机卡的功能 进行 PPP 拨号 利用 WCTU 里面 设置的主中心跟端口号 WCTU 主动发送请求链接功能 这样需要服 务器提供让外网可以访问的公网 IP 或者提供外网的固定 IP 如果 没有固定的外网 IP 可以通过域名绑定的方式 让 WCTU 跟数据中 心进行链接 该系统结构是 WCTU 的无线传输功能 利用运营提供的移动网络信号 把串口接收的数据 通过无线网络的方式传输到网络中指定的公网 IP 上面 上位机软件在根据采集的数据进行分析跟组合 并显示在 显示器上面 并存于采集中心的数据库中 在采集中心再搭建一个 WEB 服务器 可以让用户在任何可以上网的地方看到现场的实时采 集数据的查看 并可以对现场的设备进行控制 根据 WCTU 的 IO 报 警 控制特性 用户可以短信接收设备的工作状态 也可以通过手 机短信的方式对设备进行控制 由于本系统在数据中心搭建了一个 短信发送服务器 如果当数据中心采集的数据分析出现电压 电流 过高或者过低 现场配电箱数据异常 都会触发短信服务器发送异 常报警 系统方案图 六 系统功能六 系统功能 本放案设计的想法 目前主要是定位在一些需要用配电柜 作为配套设备的项目上 由于配电柜的运行状态会影响到很多人的 用电问题 如果配电柜用于小区 配电柜异常会照成很多用户使用 电问题 对电力公司也照成一定的损失 如果用于工厂上面 配电 柜关系到生产的用电 由于配电柜的重要性 就需要配电柜处于长 时间的稳定工作 及其出现异常很够快速恢复工作 配电柜大部分 都是处于无人值守状态 这个就需要实时监测配电柜的工作情况 降低出现异常情况及出现异常及时报警的作用 让相关的维修人员 可以及时的处理设计完成后能实现如下的功能和应用 智能配电系统包括三大部分 硬件系统 监控系统 报警系统 数 据保密系统 6 16 1 硬件功能硬件功能 1 智能配电系统的硬件可实现对双路电源的切换 市电的分配 UPS 空调等回路的供电 UPS 输出回路的配电 输出可采用热插拔卡 式断路器 灵活在线扩容 灵活调节负载三相平衡 2 配电系统还配置完善的防雷措施 防止雷雨天气对设备电力跟供 电的影响 3 厦门为那无线传输模块 WCTU 支持 232 485 422 TTL 等多种 串口传输 可以更好的兼容各种 PLC 设备 及其相关的周围采集设 备 厦门为那 WCTU 带有丰富的接口还提供 6 路 IO 报警功能 在你 现场的设备出现异常情况 WCTU 能及时的发送出短信对相关人员进 行异常告警 6 26 2 监控功能监控功能 监控系统的软件由柜内监控模块和远程监控软件组成 本 地大屏幕的触摸屏和远程监控软件全方位实现对电源状态的监控和 记录 可轻松监控主路和各支路的电压 电流 频率 谐波 功率 电度等参数 可实时监控开关状态 记录当前故障和历史故障 可 设置电流阀值预告警 开关动作告警以及实现高低压 过流 缺相 不平衡度等各种故障的声光告警 智能配电监控系统由远程监控系统主机和本地监控系统从机组成 远程监控主机是通过 WCTU 的功能把 TCP IP 数据转化成串口数据 串口数据转换成 TCP IP 数据 跟采集设备总线连接 进行远程操 作监控 也可以在本地触摸屏 本地监控系统从机 上面进行操作 可满足用户开放式组屏的习惯需求 用户也可以通过扩展多路综合 监测单元 支路电流检测单元等产品 以构成功能更强的一体化智 能交流监控系统 6 36 3 报警功能报警功能 短信报警系统由配电柜中 WCTU 的 IO 报警模块和远程监控中心报警 服务器组成 1 本地报警功能是利用 WCTU 的 IO 脚进行报警 本地报警功能主要 负责的是现场设备的异常短路 设备电源故障 设备无故关机 设 备硬件故障等报警 这种方式是利用设备连接 IO 脚高低电平产生的 变化触发报警 2 远程监控中心的报警主要是利用中心的短信报警服务器 根据采 集设备采集到数据发送到中心 中心服务器应用程序对采集信息进 行分析导出异常信息 对异常数据进行编辑并发送到短信服务器进 行短信报警的功能 6 46 4 数据保密功能数据保密功能 第一 数据库是由 ORACLE 公司提供的数据库系统