多元能源地下管网的电源智能监控系统设计

1、多元能源地下管网的电源智能监控系统 设计程遥川托普信息技术职业学院汽车工程系摘要：传统方法对于多元能源地下管网的电源系统监控和管理缺乏有效性，不能从根 本上控制和减少安全事故的发生。提出一种多元能源地下管网的智能电源监控系 统设计，系统由监控后台、通信网络、监控前台和终端系统四个模块组成。终端 系统采集多元能源地下管网系统运行中的各种数据和参数;监控前台作为通讯桥 梁，负责与监控后台和终端设备之间的数据传送;监控后台对采集的数据进行处 理并对终端系统发送指令。系统硬件与终端设备之间采用无线通信技术进行连接， 释放了硬件空间上的压力。试验证明文章提出的系统设计在对多元能源地下管网 的监控过程中具

2、有实用性和有效性，能为其他类型地下管网的电源监控设计提 供有益参考。关键词：智能监控系统;监控后台;监控前台;终端系统;作者简介：程遥（1983-）,女，重庆人，讲师，研宄方向：电子信息工程。收稿日期：2016-12-12design of power supply intelligent monitoring system for multi energy underground pipe networkcheng yaodepartment of automotive engineering, sichuantop it vocational institute:abstract：the

3、traditional method for multiple energy of the underground pipe network of power system monitoring and management of the lack of effectiveness, cannot fundamentally control and reducing the occurrence of safety accidents. put forward a kind of multiple energy of the underground pipe network of intell

4、igent power monitoring and control system design, system by monitoring the background, communication network, monitoring at the front desk and terminal system of four modules. terminal system to collect multiple energy of the underground pipe network system is running in a variety of data and parame

5、ters; monitor front office as a communication bridge, with monitoring the background and the data transmission between terminal equipment; monitoring the background to the acquisition of data processing and the terminal system to send instructions. the system hardware and the wireless communication

6、technology to connect between terminal equipment, release the pressure on the hardware space. experiment shows the system design of the article puts forward the multiple energy in the process of the underground pipe network monitoring has the practicality and effectiveness, can provide the power of

7、the other types of underground pipe network monitoring design with beneficial reference.keyword：intelligent monitoring and control system; monitoring background; monitoring foreground; terminal system;received： 2016-12-12城市能源地下管网分布广泛、错综复杂，各种管路接门、阀件数据量庞大。对多 元能源地下管网的电源系统进行监控面临极大挑战，监控内容不仅包括地下管 路走向、分布等地

8、理信息，更包含管路压力、流量等重要属性信息。传统方法处 理这些信息的方式效率低、数据共享程度较差，地下管m管理部门难以及时对整 个管网状态进行正确把握，管网数据也难以快速、直观地传递到控制中心1，2。 提出一种新的智能电源监控系统的设计方案，通过对地下管网的电源系统进行 检测和监控以实现对管网的有序利用并且促进其安全运行11。文章提出的智 能电源监控系统通过终端对管网实施监控，将数据信息通过通信网络传递到监 控前台和监控后台6-8，再由监控后台对数据信息进行处理并对终端系统发布 指令。多元能源地下管网智能监控系统具冇采集信息量大、信息点多和精确度高 等特点，同时各项数据之间的交互和共享程度较高

9、1一种电源智能监控系统设计1.1电源监控系统总体架构多元能源地下管网智能电源监控系统主要由监控后台、监控前台、终端系统和通 信系统四个模块组成。1.2电源监控系统硬件设计通过标准和通用的软硬件，构建多元能源地卜*管网智能电源监控系统平台。智能 电源监控系统的监控平台设计包括硬件平台设计和软件平台设计，并且需要有 安全、可靠的供电保障。硬件平台是软件平台和电源系统骨架的载体，图1是多 元能源地下管网电源监控系统的硬件架构，其中，监控后台通过与网络服务器、 通信服务器，应用服务器和其他应用系统的连接和数据交互对通过监控前台输 入的数据进行处理和加工，并传达指令，实现对管网系统的监控和管理。图1电源

10、监控系统的硬件架构fig. 1 hardware architecture for power monitoring system下载原图多元能源地下管网智能监控的前台系统是连接监控后台和终端系统的中转站， 一般按照系统需要可以设置能源管网配电室或监控室以提高信息传输效率。监控 前台系统与数据库和函数库相连可实现对数据的存储和函数信息的传递。多元能源地下管网电源监控前台可采用嵌入式硬件平台和嵌入式软件平台。监控前台基 木功能包括信息汇集、交互传递，系统的维护和自诊断;扩展功能伍括对信息和 数据函数的处理和电源的并网管理，图2为多元能源地下管网电源监控前台架 构。多元能源地下管网智能监控系统的终

11、端用于采集地下管网中各种类型的电源数 据。支撑终端软件功能的基础是终端系统硬件平台，由一系列采集和处理单元组 成，如图3所示。终端系统监控整个管网的运行，并对终端电流、电压、流量等 各种信息数据进行采集11。远方终端系统操作功能包括数据的采集、传递、系 统监控、人机交互及系统的维护，可实现同期并网功能;并对网点的电源进行监 测和分析。多元能源地下管网的智能监控系统的通信模块采用传统的通信网络覆盖模式实 现对监控后台、监控前台和终端系统的有效连接。2.3电源监控系统软件设计多元能源地下管网的电源监控软件的总体结构如图4所示。将终端系统软件进行 初始化，终端交互模块是操作界而和显示触摸屏部分将各种

12、数据信息，如电路 数据、温度数据等进行监控和收集，并对各种信息进行预警处理;将预警处理后 的各种数据输入数据库以后，进入核心程序，监控后台负责这些数据进行交互 处理。数据和指令通过函数库和数据库两个系统模块可以进行更新扩充处理，各 个模块之间可实现无缝对接，组合形成易于扩展和移植、且具有较强通用性软件 平台。通过数据控制和预警处理将监控系统中各种数据、工作状态信息，经整理 分析后，实现对电源系统的监控和管理，并对各种故障给出报警。智能系统在监控电源运行和处理数据信息时，核心步骤是从电源设备中读取来 自终端网络的数据，并持续向电源终端系统发送和传达后台指令。write cmd to device

13、为电源监控系统向终端发送的抽象数据函数，返回结果抽象函数为 write-line device,从终端系统中读取的函数源代码如下：public void read cmd to devicstream processing units, string ci if ( ! stream processing uniti stream processing units. c stream processing units. public string read line from (serial port stream processi string result =if ( ! stream p

14、rocessing unit stream processing units. c int try times = 0;do while ( result.times < 3);length& & resulif (try times 二=3 result = "null' return result;监控后台数据交互监控目ij台函数库图 2 电源监控前台硬件架构 fig. 2 the hardware structure of power supply monitoring下载原图图 3 终端系统硬件结构 fig. 3 the hardware str

15、ucture of the terminal system下载原图幵始程序设s初始化朿图4电源监控系统软件结构图fig. 4 power monitoring system software structure diagram 卜载原图通过上述函数，实现功能模块调用，完成读取返回的结果和向电源监控后台发 送cmd。通过对函数信息的读取能够实现监控后台系统对终端系统指令的发布、 对终端系统数据的解读和对整个智能管网系统的监控。电源监控后台是处理管网系统终端数据和对终端系统传达指令的中枢，对电源 监控后台的系统软件控制是多元能源地下管网的电源智能监控系统控刺的核心， 可以采用成熟而且高效p1d控制

16、算法对监控后台软件进行系统控制。p1d控制系 统是应用最广泛的一种控制方式，其控制器结构简单，不需要应用复杂的数学 模式，易于操作。这种算法可以按照微分、比例、积分的函数关系对电源数据进行处理，在电源监控系统的实际应用中可灵活改变pid控制器结构，满足对电 源监控系统的需求，ptd特征输出公式为：= kxk + k 从 k) +其中，kp为比例系数控制系统精度和速度、k:为积分系数控制系统稳定指数、ku 为微分系数控制系统动态特征，at (k)、at (k-1)为相关的控制参数，利用 公式(2)和公式(3)进行表述：蝉)=t(k) - t(k - 1)st(k-l) = t(k-l)-t(k-

17、2)通过以上公式(2)和公式(3)可以实现对电源监控系统中参数进行调整和控 制，完成多元能源地下管网的电源智能监控，详细实现过程描述如下：首先，对系统初始化，初始化完成后即进入监控程序，依次循环监控参数设定、 故障査询和维修指南査询等请求，然后采样、判断输入输出参数。其次，在系统硬件设计中，设计一个电源故障信息贮存器对电源故障信息进行 存储，并及时更新。最后，在电源故障信息贮存器中建立“故障维修指南”数据库，该指南集成了 电源研发工程师的全部经验，寄存了电源的各种故障模式，针对每一种故障模 式给出丫故障原因和维修方法，在电源监控过程屮，当出现电源故障时，相当 于随产品配备了一名维修工程师，降低

18、了电源维修、操作人员的技能要求。3试验结果与分析本文运用仿真试验来证明提出的电源监控系统设计冇效性。设计一套相对简易智 能电源监控系统，监控系统由模拟监控后台和1个终端设备组成。实验过程选取 1个电源，对电源的数据进行监控，设置电机工作流程和电机供给脉冲，获得终端测量数据。对比传统电源监控方法，本文的智能监控系统能够对模拟多元能 源地下管网的电源系统的电流变化异常情况做出有效的识别，而传统方法并未 识别出电源参数异常，没有实现预期目标。本文提出的智能监控系统能够对终端采集的数据进行处理，并且能够识别出电 源系统的电流异常情况，很好地预防了电源的异常工作，有效地保护了整个系 统。图5是运用木文提

19、出的智能方法对多元能源地下管网电源监控系统模型的电流 异常情况监控图，从电流的冋馈情况可以看出能够检测出电流的异常。图6是运 用传统方法对电源监控系统电流异常情况的监控，电流的波动变化情况少，不 能有效地对电流异常情况进行识别。从阁示上可以明显看出，本文的系统设计系 统能够通过对电源系统的电流进行监控，识别出其异常情况。电涼/ma2502001501005000.511.522.；t/s图5智能电源监控系统电流采集fig. 5 intelligent monitoring system ofpower supply current acquisition 下载原图250电流/ma图 6 传统方

20、法电流米集 fig. 6 the traditional method of current collection下载原图本文通过仿真试验分别对100组电流数据和100组电压数据的异常情况进行综合 识别和汇总。从图7可以看出本文提出的多元能源地不管网的智能电源监控系统 相对于传统方法在电源数据监控识别率上具有较大优势，能够有效地对电流和 电源的异常情况做出精准的识别和预警。9080706050403020电源数据监控识别率/%本文方法传统方法图7电源数据异常情况识别汇总图fig. 7 power abnormal data recognition summary 下载原图4002i的i) |o

21、 4ji|i)iv设计一种波形图显示电源电压数据的变化趋势，随时直观地观察系统电压的变 化情况。如图8数据显示，纵轴为电压值大小、横轴为时间、波形图为数据记录 中电源的电压值的显示。从波形图的趋势可以看图本文提出的方法对电压的变化 情况进行有效的识别和监控。以上仿真试验证明本文提出的多元能源地下管网的电源智能监控系统能够有效 的对复杂的城市地下管网系统实行有效的监控，能源保证管网的正常和运行和 保证整个管网系统的安全性和有效性。参考文献1 任蔷，张玮，安石，等.基于lab view的csrm电源输出监测系统j.强激光 与粒子束，2016, 4:172-175.2 何宁辉，郝金鹏，沙伟燕，等.电缆温度监测装置的取能电源设计与实现j. 电气应用，2016，4:73-76.3 陈凯.高压输电线路在线监测装置供能电源的研制j.广东电力，2016, 29 :121-125.4 崔涛，刘孝刚，姜珊珊，等.