王新，鄭志強，王艷敏，林海

（1.中國石油集團濟柴動力有限公司再制造分公司；2.巨龍鋼管有限公司，河北 滄州 062658）

內(nèi)燃機電站是由多臺柴油/天然氣發(fā)電機組組成的獨立電源，其用途廣泛。即可作為野外無電網(wǎng)施工的主用電源，也可在電力缺乏地區(qū)與電網(wǎng)進行調(diào)峰運行，還可作為備用電源以保障重要負荷的正常運行。因此內(nèi)燃機電站的穩(wěn)定、安全運行是保證電力正常供應的首要條件，電站的運行需要一種高效、經(jīng)濟、專業(yè)的管理模式。傳統(tǒng)的電站運行主要是配備專業(yè)的值班人員監(jiān)控設(shè)備的運行情況和執(zhí)行維護保養(yǎng)工作。日常運行依賴個人能力與態(tài)度，故障處理全憑個人經(jīng)驗，造成巡檢盲區(qū)多、隱患積累多，存在巨大的隱性風險。同時、運行缺乏數(shù)據(jù)支撐，運行無預警，故障判斷無依據(jù)，造成停機時間長。

物聯(lián)網(wǎng)是通過信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)，它是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸和擴展的一種網(wǎng)絡(luò)。利用物聯(lián)網(wǎng)+云監(jiān)控平臺對電站進行遠程監(jiān)控和管理，用信息化手段代替?zhèn)鹘y(tǒng)的值班方式，可對設(shè)備的運行狀態(tài)做到實時監(jiān)控、提前預警等智能化管理。

1 系統(tǒng)組成

云監(jiān)控系統(tǒng)組成主要包括現(xiàn)場終端、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心、用戶終端（手機APP、大屏顯示、PC用戶端）等部分。典型系統(tǒng)組網(wǎng)方式如圖1。

1.1 現(xiàn)場終端

現(xiàn)場終端在原發(fā)電機組控制屏的基礎(chǔ)上進行功能升級，添加DTU數(shù)據(jù)采集設(shè)備，對發(fā)電機組控制器(LXC7220)中的數(shù)據(jù)進行采集并上傳至數(shù)據(jù)中心服務(wù)器，實現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)遠程透明傳輸，于此同時可將前端設(shè)備所處位置的GPS信息上報至服務(wù)器，實現(xiàn)設(shè)備定位。發(fā)電機組控制器采用國際或國內(nèi)知名品牌，發(fā)動機熱工參數(shù)以及發(fā)電機電參數(shù)通過傳感器全部采集至發(fā)電機組控制器。DTU數(shù)據(jù)采集器與發(fā)電機組控制器可通過多種方式連接，包括RS232、RS485、USB、LINK等，具體鏈接方式取決于發(fā)電機組控制器的端口支持。DTU與控制器的通訊采用MODBUS RTU通訊協(xié)議，進行數(shù)據(jù)讀取與管理。

圖2 DTU數(shù)據(jù)采集器

圖3 現(xiàn)場終端控制屏

圖1 系統(tǒng)組網(wǎng)圖

1.2 數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)

DTU設(shè)備內(nèi)部集成了GPRS/CDMA/ET模塊，支持無線通信和以太網(wǎng)通信技術(shù)。使該系統(tǒng)現(xiàn)場終端、數(shù)據(jù)中心、用戶終端接入互聯(lián)網(wǎng)。考慮內(nèi)燃機電站的可移動性和便于安裝的目的，大多數(shù)案例的通訊方式采用4G物聯(lián)網(wǎng)卡即GPRS通信。

1.3 數(shù)據(jù)中心服務(wù)器

數(shù)據(jù)中心承擔著整個系統(tǒng)的計算服務(wù)，是整個系統(tǒng)的核心部分。服務(wù)器的構(gòu)成包括處理器、硬盤、內(nèi)存、系統(tǒng)總線等，和通用的計算機架構(gòu)類似，但是由于需要提供高可靠的服務(wù)，因此在處理能力、穩(wěn)定性、可靠性、安全性、可擴展性、可管理性等方面要求較高。因此搭建一臺服務(wù)器的成本是相對較高的，目前大多數(shù)用戶使用阿里云提供的租賃服務(wù)器。可根據(jù)用戶設(shè)備數(shù)量匹配合適的服務(wù)器，并方便后期升級維護。

數(shù)據(jù)中心主要承擔三方面作用：1.管理所有DTU模塊傳入的信息。2.管理用戶終端軟件的連接，進行身份驗證、數(shù)據(jù)管理、用戶交互。3.中轉(zhuǎn)與存儲所有數(shù)據(jù)，定期掃描，對設(shè)備的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控和功能實現(xiàn)。

1.4 用戶終端

用戶終端是用以顯示信息和遠程控制的用戶界面。主要以手機APP、網(wǎng)頁、大屏幕等方式通過友好的軟件界面對設(shè)備信息進行展示和管理。

圖4 網(wǎng)頁監(jiān)控界面

2 系統(tǒng)配置

為保證現(xiàn)場終端與數(shù)據(jù)中心能夠進行正常的數(shù)據(jù)交互，需要對DTU設(shè)備進行功能配置。配置項目包含但不限于以下內(nèi)容：

2.1 設(shè)備ID號

DTU設(shè)備的身份編號，通過這個編號，服務(wù)器可識別已經(jīng)連接的設(shè)備

2.2 設(shè)備軟硬件版本號

反應了設(shè)備的軟硬件版本信息，用于廠家的技術(shù)支持。

2.3 服務(wù)器登錄密碼

為了增加數(shù)據(jù)中心的安全性，DTU 在登錄上目標服務(wù)器時會發(fā)送一包稱為“注冊包” 的數(shù)據(jù)。在注冊包中會包含該參數(shù)，用戶軟件如果發(fā)現(xiàn)登錄密碼不符，可以拒絕設(shè)備的登錄?！暗卿浢艽a”可以設(shè)置成任何 8 字節(jié)長的字符串。

2.4 IP地址

IP 地址是 IP 協(xié)議提供的一種統(tǒng)一的地址格式，它為互聯(lián)網(wǎng)上的每一個網(wǎng)絡(luò)和每一臺主機分配一個邏輯地址，以此來屏蔽物理地址的差異。

2.5 DNS設(shè)置

當使用域名方式連接數(shù)據(jù)中心時，要配置域名服務(wù)器的 IP。一般情況下使用當?shù)匾苿?DNS 服務(wù)器連接會比較迅速。另外，此項可留空，留空時使用 DTU 內(nèi)部固化DNS 地址。

圖5 系統(tǒng)配置界面

3 系統(tǒng)功能

3.1 歷史記錄

對設(shè)備每次運行的數(shù)據(jù)進行記錄，同時可以文檔的形式輸出打印，代替了人工記錄。也便于故障的早、中、晚期技術(shù)分析。

3.2 故障診斷

對于超限值的參數(shù)進行故障報警和記錄，同時記錄故障前18S內(nèi)其他各參數(shù)（黑匣子功能），以便于遠程故障診斷。

3.3 保養(yǎng)提示

系統(tǒng)內(nèi)可對各部件的生命周期進行設(shè)置，運行時間到達后在平臺上發(fā)出公告提示并記錄保養(yǎng)工單，便于設(shè)備管理。

3.4 區(qū)域定位

系統(tǒng)集成GPS定位功能，實時掌握設(shè)備的分布情況。

3.5 實時監(jiān)控

系統(tǒng)可對設(shè)備的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控。即可遠程控制發(fā)電機組啟動/停止，斷路器分/合閘；又可對運行狀態(tài)、工作模式進行監(jiān)視，包括發(fā)電機組控制器輸入輸出狀態(tài)、運行數(shù)據(jù)監(jiān)視（轉(zhuǎn)速、電池電壓、運行時間、水溫、油壓、油耗、電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率、累積電量）。系統(tǒng)還可以連接現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)攝像頭，查看設(shè)備現(xiàn)場情況。

3.6 短信推送

根據(jù)不同用戶的特殊需求，系統(tǒng)具備短信推送功能。即在設(shè)備開/停機，保養(yǎng)提示，故障報警時向指定手機發(fā)送短信提示。

4 結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在內(nèi)燃機電站上的應用是科技和經(jīng)濟發(fā)展的必然趨勢。云監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟和社會效益，他的應用實現(xiàn)了設(shè)備的自動狀態(tài)跟蹤，降低了操作人員的勞動強度，提高了電站的智能化水平和數(shù)據(jù)的準確度，提高了生產(chǎn)效率；同時強化設(shè)備的維護保養(yǎng)，專家團隊遠程在線支持，提高使用壽命，實現(xiàn)了設(shè)備的健康管理。