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【智能巡检】基于物联网通信机房动力环境监控系统 在电...

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vguangxian 发表于 2023-3-17 20:31:44 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
基于当前网络环境和电力二次系统特点,结合计算机相关技术,提出通信动环系统在大型火电厂的应用。
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PART 0
引言

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通信在电力系统中地位变得越来越重要。为了保证电力通信设备正常运行,必须对通信设备及环境进行远程监测。通信机房动环监控系统可以实时获取设备告警信息、性能情况以及在设备发生告警时能通过电话、手机短信及时通知相关维护人员、缩短故障处理时间,为大型火电厂通信设备安全运行提供了技术支持,具有非常重要的意义。

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PART 1
通信机房动环监控系统

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1.1 通信机房动环监控系统简介

机房环境监控系统是一个综合利用计算机网络技术、数据库技术、通信技术、自动控制技术、新型传感技术等构成的计算机网络,提供的一种以计算机技术为基础、基于集中管理监控模式的自动化、智能化和高效率的技术手段。机房动力环境监控系统,监控的内容包括:视频图像、温湿度、门磁、水浸、空调、通信电源、蓄电池等。
机房动力环境监控系统的建设能够更快,全面的了解设备的运行情况,实时获取设备告警信息、性能情况以及在设备告警时能及时通过短信、微信等手段通知相关维护人员、缩短故障处理时间,统一规范工作流程,为电力调度安全运行提供了技术支持,能够取得较好的社会和经济效益。

1.2大型火电厂对机房动环监控系统的一般需求

机房动力环境监控系统要满足电力通信运行的要求,提高对设备监控准确性、完整性和及时性,强化对通信设备运行过程中的故障判断能力,保障通信设备运行稳定及指标正常;能够将故障从事后处理转变为主动监控预防,并在设备发生异常时能够及时、准确的通知检修人员,提高应急处理响应速度和抢修能力,实现对通信机房及设备运行的监控、预判、告警、运行分析与评价的智能化全过程的管控。
在电厂新增一套环境监控系统,实现对电源设备的全面监控。
在机房增加一台数据采集单元(2路以太网、6路RS485、4路RS232、16路遥测、16路遥信、8路开关量输出),完成对机房设备的数据采集并上传至监控中心。
通信电源监测。通过电源监控单元RS232接口进行数据协议转换采集。采集的内容:每套电源的两路交流输入、输出状态,母线输出电压、负载电流、直流分路开关状态。
蓄电池监测。增加蓄电池采集仪对蓄电池组进行采集,采集内容包括:蓄电池组电压、充放电电流、蓄电池组温度,每节蓄电池电压、内阻等信息。
环境监测。通过加装传感器对机房环境进行监控。主要采集的内容:烟雾、温湿度、水浸、摄像机、门禁、空调等。

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PART 2
监控系统方案介绍

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为了响应国家电网“集约化、扁平化、专业化”的管理内涵,建立一体化运营新模式,通过管理优势和技术优势,实现核心资源的优化配置与核心业务的集约管控,实现管理的标准统一、流程科学、界面清晰、管控有力,推动企业整体运营效率和服务质量的全面提升。

建立集中的环境监控系统平台,能够加强对通信设备的管理,可以提高对通信机房和设备监控准确性、完整性和及时性,强化对通信设备运行过程中的故障预判能力,保障通信设备运行稳定及指标正常;通过统一的管理界面和灵活多变的告警机制,实现对机房温湿度、水浸、烟雾、空调、通信电源、蓄电池等设备运行状态的集中监控,能够将故障从事后处理转变为主动监控预防,并在设备发生异常时能够及时、准确的通知检修人员,提高应急处理响应速度和抢修能力,实现对通信机房及设备运行的监控、预判、告警、运行分析与评价的智能化全过程的管控。


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2.1监控中心站

监控中心站部署一套监控系统平台,配置服务器、网络交换机等。

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具体配置如下:

服务器一台,用于安装监控系统软件,包括:后台服务软件、数据库服务软件、数据采集服务软件。并提供数据对外发布、数据共享、数据配置等功能。

数据库服务软件负责数据的存储,数据的再加工;后台服务软件负责对数据的管理,数据写入、数据的查询、数据的调用、数据的共享、数据发布等功能;数据采集服务软件负责对前端采集设备的数据采集,包含协议软件、设备的数据类型、设备的通信方式等。

网络交换机,用于监控系统的网络连接,是服务器与设备相连的重要设备。

短信发送器,用于监控发生告警时提供短信通知维护人员和值班人员。


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2.2机房设备配置

机房配置一套基于物联网数据采集单元、蓄电池采集仪(可选)、环境传感器(可选)等。

基于物联网的数据采集单元,采用嵌入式操作系统,它集计算机技术、通信技术、电模技术、物联网技术为一体,具备本地实时监测、本地显示、本地告警、本地联动等功能。它负责对本地各种设备的集中接入,提供电源协议解析、接摸屏数据显示、设备采集状态、提供IEC61850、IEC104、ModBus等规约服务等,它是现场数据采集的核心。

通信电源协议采集:对通信电源的RS232/RS485接口进行协议转换采集,采集内容:通信电源的交流输入状态及直流电压、负载电流、模块电压、模块状态等。

通信电源的直采(可选):新增电压电流传感器,对通信电的ATS两路交流输入、母线电压、电流等进行直采,一套通信电源配置2只交流电压传感器、1只直流电压传感器、1只直流电流传感器。

蓄电池组监控(可选):新增蓄电池监测装置对蓄电池组电压、充放电电流,每节电池电压、内阻进行监测。一组蓄电池组配置:蓄电池组采集仪一套、温度传感器一只、每节电池采集模块24只。

本地告警显示:数据采集单元配有4寸触摸屏,在屏幕上的“当前告警”信息栏中查看当前设备告警信息。

本地声光告警(可选):在机房顶上配置一只声光报警器,通过对数据采集单元设置的越限阀值,当发生告警时,声光报警器发生告警提示。


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2.3功能和性能

2.3.1 系统功能

通信动环监控管理系统提供了丰富的接入手段,将通信网内各种专业网管、智能设备以及“哑设备”的信息在充分考虑安全性的前提下,在统一的平台上实现实时数据的接入、整合,有效消除了各专业网管、设备之间数据不能有效共享的问题。
通信动环监控管理系统在统一接入的前提下,以生动、形象的画面在动环监控中心将被动环监控对象的实时状态、运行参数反应出来,并能够以最快的速度、丰富的通知方式将通信网内发生的告警信息通知相关人员,以便做出快速反应。
通信动环监控管理系统具有方便、简单的维护管理平台,系统的维护管理人员可以根据实际需要对系统的界面进行维护和修改。
通信动环监控管理系统具有良好的开放性,系统应提供切实有效的通信接口,以便和其他系统进行有效的数据交换。
建立授权和访问机制,防止非法用户侵入,同时又授予运行、维护人员优先权。
建立安全日志,记录访问系统的用户及时间、访问内容等资料。

2.3.2 动环监控管理功能

通信动环监控管理系统能够对机房中处于运行状况下的各通信设备进行实时动环监控。主要是实现对各种网络、专业网管、通信电源、机房环境的运行参数、告警等信息的采集、显示、识别、分析、处理等功能。使值班工作人员实时掌握各通信设备运行状况,保证整个机房设备的安全运行。
电力通信网中设备种类繁多,通信网动环监控管理系统能够以高效、实时、安全的方式将各种设备的实时数据有效采集并统一管理。
2.3.2.1画面监测功能
通信网动环监控管理系统将以生动、直观的画面将被动环监控对象的运行状态、运行参数等各种实时数据反应到动环监控中心,便于值班人员及时掌握。动环监控画面具有形象的动画效果,简单直接地反映出设备的最新运行状况。
2.3.2.2告警管理功能
系统对被动环监控对象的异常进行实时监测并记录,并及时以有效的方式通知工作人员,实现对通信网的故障信息集中监视和管理,辅助运行维护人员快速的发现网络问题和定位故障,并能生成故障通知单,同时提供告警显示、故障处理、故障统计查询、故障通知等功能。
告警发生时,系统界面上具有声、光提示,告警分等级(不同告警的颜色、表现方式可以用户自定义),并且可按等级来优先处理告警级别高的告警,并且具有优先显示、告警推屏等功能。
告警时能通过语音通知值班人员具体的告警源、告警信息、告警等级等,并在值班界面上通过动画、颜色等多种方式呈现上述告警信息。
对于等级高的告警,可以按照用户的设定以手机短信的方式通知相应的工作人员。手机短信告警可以由用户自定义。
2.3.2.3报警联动功能
系统提供报警联动功能,视频系统为通信动环监控系统提供摄像头、视频数据以及报警信息,通信动环监控系统向视频主机发出报警时的操作数据,实现报警联动、自动调用预置位。
2.3.2.4画面回放功能
系统具有历史画面回放功能。系统能将历史数据存入历史数据库,并能够从任意时刻开始回放选定的历史动环监控画面,回放时具有自动播放、暂停、快进等功能。
2.3.2.5数据分析功能
通过对通信电源、蓄电池采集获得的数据,根据专家库相关的知识,对数据进行分析处理,形成数据分析报告,能够对通信系统电源、蓄电池的运行状态在线评估、设备隐患安全预警、运行状态提前预测的功能,使通信系统运维从设备层面向数据层面转变、变被动响应为主动防御。
2.3.2.6配置管理功能
系统提供配置管理功能以便维护被动环监控对象的基础信息,包括局、厂站、设备、板卡、监测点等基础数据。配置信息的管理支持外部文件导入、手工录入等方式。
配置信息的录入,能支持批量处理或拷贝方式,对于相同或相似的配置数据,无需重复人工操作,最大程度减轻维护人员的工作负担。
系统实施后的配置维护管理支持批量处理或拷贝的方式,对于相同或相似设备的添加、修改,系统软件将最大程度辅助工作人员,以减轻维护人员的工作负担。

2.3.3综合业务管理功能

2.3.3.1数据查询功能
具有历史数据存储功能,保存一年内的状态变位事件记录、一年内的模拟量曲线等数据以备随时查看,打印报表。
可随时查询各种数据信息,了解通信网运行情况,如模拟量名称、越限情况等。状态量名称、变位情况,数据采集站运行状态,工作站运行情况等。通过查询可诊断采集系统自身故障。
2.3.3.2报表管理
报表模板管理:系统的报表定制通过报表模板的方式实现,用户可以灵活定制报表模板。
报表模板包含数据的内容列表、报表格式等信息。其中内容列表可以由用户通过数据库中的数据生成,也可以由报表模板中已有的字段通过简单的函数生成;在报表格式中,可以设置默认的过滤方式、显示格式、排序条目等,用户还可以在报表模板中设置由指定列生成的图形方式(如直方图、曲线图、饼图等)。
报表生成:报表的自动生成基于系统已有的报表模板或自定义报表。
报表输出及发布:通信网动环监控管理系统根据用户设置的报表自动生成任务,在设定的时间,自动生成各种预设的报表,以HTML,Microsoft EXCEL等文件格式自动发布。通信网动环监控管理系统支持对报表的存储、查询、输出。

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2.4设备的接入方式

2.4.1电源设备

串口通信接口网管或网元设备如下图方式,将网管或网元设备的接口按RS232接口规范连接到串口通信服务器,串口通信服务器将通过网络与串口设备采集适配器通信,串口设备采集适配器按照网管或网元设备的接口协议获取其数据。
如图3所示。
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图3:设备接入连接图
厂站的电源:如爱默生电源、灵达电源、华为电源、金宏威电源等。通过电源自身的通信模块的RS232接口接入到数据采集器中来,通过对采集器的采集将电源的数据送到网管系统中。通过采集软件对电源进行协议转换,将数据传送到动环监控系统服务器。

2.4.2环境设备

环境动环监控的内容主要有:机房温湿度、烟雾、红外、门磁等。通过加装相应的传感器对环境进行采集。
精密空调主要通过空调控制器自带的RS232接口或网络接口,通过规转换接入到动环监控系统中。
图像动环监控通过前端配置的海康视频主机,通过网络接入到动环监控系统中。

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PART 3
应用实施案例

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苏州某燃机发电厂,针对生产和管理的需要,在燃机通信电源柜安装数据采集模块,通过光纤传输设备传输至集控室监控平台。便于值班人员实时监控通信电源设备工作状态,及时发现设备异常并处理。
在对于燃机通信电源远程监控系统安装工程中,全部考虑基于网络平台上来设计,这样一是方便以后各系统的点位扩展和功能扩展,二是基于网络平台,能使各系统相应的功能及系统之间的联动得到最大程度的发挥。系统采用专业嵌入式一体化的工业设计,结构紧凑,线缆连接隐蔽,设备的安全性强,所有设备全部内置在一个机箱内,形成一套完整的产品,整体设备模块化设计,维护方便简单。
机房动力环境监控系统的建设实现了设备管理从“无人”管理至“有人”实时管理的转变,使得值班人员能够更快,全面的了解设备的运行情况,实时获取设备告警信息、性能情况以及在设备告警时能及时通过短信、微信等手段通知相关维护人员、缩短故障处理时间,统一规范工作流程,为电力调度安全运行提供了技术支持,能够取得较好的社会和经济效益。

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PART 4
结束语

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通信网动环监控系统是在智慧电厂如火如荼建设的大背景下,充分发挥流域集中管控的优势,既要满足电力智能化的建设要求,又要具有广泛的适应性和良好的扩展性。系统建成后不仅提高了运行人员的快速反应能力,更为重要的是提高了自动化运行水平。但通信网动环监控系统在软件设计人性化,易操作,界面布局方面有待提高;在充分挖掘开发平台自带功能方面还需要进一步理解、开发和应用。

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参考文献:
[1] 江苏通信管理系统动力环境监控配置规范;南京: 江苏省电力公司
[2] 通信电源维护管理;人民邮电出版社
[3] 计算机网络技术;国防式业出版社
[4] 现代通信网的监控与管理;北京邮电大学出版社






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