母線運行溫度數據采集系統研究

李 飛

(鎮江西門子母線有限公司，江蘇 鎮江 212200)

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母線運行溫度數據采集系統研究

李 飛

(鎮江西門子母線有限公司，江蘇 鎮江 212200)

在低壓母線槽上安裝并整合市場上通用的溫度傳感器、采集器，然后編寫上位機采集和數據處理程序，將采集的溫度數據上傳至SQL Server數據庫，并能夠通過運行管理程序對這些數據進行顯示和分析，對母線運行過程中的溫度進行實時監測，并對異常信息進行篩選處理、報警，有效地提高了母線運行的可靠性和穩定性。

低壓母線；溫升異常；數據庫；實時監測

母線槽系統既可以用于變壓器與配電柜之間的連接，還可以用于車間樓宇的用電負荷的配電。根據國家“十二五”規劃及當前經濟環境下的振興規劃，航空航天、軌道交通、船舶、核電和新能源等領域將成為國家建設的重點，而這些領域的發展將進一步帶動我國母線制造的市場需求，促進母線制造行業高速發展[1]。隨著母線越來越廣泛的使用，也逐步地暴露出了一些問題，例如：母線連接處由于安裝不當，導致的接觸電阻增大，在長時間過熱運行后，會加速絕緣層老化，甚至破壞絕緣，最終引起短路事故，造成安全事故。因此，對此類異常溫度的監測，對于母線的安全可靠運行具有極為重要的意義[2]。

1 系統架構

本文設計了基于帕斯菲克C-LJ-C采集器、溫度傳感器以及采用串口服務器和局域網方案的母線溫度數據采集系統，系統拓撲如圖1所示。

圖1 系統拓撲圖

在該系統中，溫度傳感器和采集器均采用了市場上成熟的產品，并且使用了串口服務器。串口服務器是串口連接到網絡的接口轉化設備。由于串口一般包括RS-485，網絡協議也是TCP/IP協議，所以串口服務器也可以看做是將RS-485數據形式轉化為TCP/IP數據形式，或將TCP/IP數據形式轉化為RS-485數據形式的通信接口轉化器。

工業現場的環境比較復雜，如果將采集器均放置在上位機所處的機房內部，則可能因為長距離傳輸造成數據無法正常接收；因此在本方案中，采用串口服務器與采集器RS-485連接，將溫度數據以TCP/IP協議由車間或廠房已有的局域網傳輸至上位機，以降低組網成本，保證數據傳輸的可靠性[3]。

2 上位機軟件設計

該系統上位機采集程序采用Visual Basic進行編寫，采集到的所有數據采用SQL Server 2008[4]數據庫進行存儲。

2.1 系統數據流

根據系統數據流圖(見圖2)分析可知：1)由采集軟件發送Modbus指令向采集器查詢溫度值；2)采集器接收到指令后，返回溫度數據；3)程序將接收到的數據進行CRC16校驗，校驗通過后，按字節將數據存放在臨時數據表中；4)根據溫度采集器硬件所定義的數據幀格式，從臨時數據表中將各個字節所對應的信息進行解析和處理，同時寫入實時溫度信息表和歷史信息表，方便數據的查詢；5)在發送查詢指令時將查詢指令進行CRC16校驗。

圖2 系統數據流圖

2.2 數據庫設計

在該系統中使用了SQL Server數據庫，主要是為了滿足大數據的存儲以及多個顯示終端對數據訪問的并發需求。

臨時數據表(見圖3)用于接收Winsock控件在DataArrival事件中收到的字節。每次收到新數據時，原有數據即被清空。溫度探測點信息表(見圖4)用于存儲各個探測點的實時溫度數據。因為采集器所返回的數據包括了眾多溫度點的數據，筆者采用機號和存儲位置的對照關系來解析數據幀中每一個字節所表示的是哪一個溫度探測點的數據[5]。歷史信息表(見圖5)用于存儲各個溫度點的歷史數據，方便日后的查詢和分析。

圖3 臨時數據表

圖4 溫度探測點信息表

圖5 歷史信息表

2.3 部分程序代碼和程序界面

CRC16校驗部分代碼如下：

Public Function CRC16(Data() As Byte, start As Integer, size As Integer) As Long

…

CRC16Lo = &HFF

CRC16Hi = &HFF

CL = &H1

CH = &HA0

For i = 0 To size - 1

CRC16Lo = CRC16Lo Xor Data(start + i)

For Flag = 0 To 7

SaveHi = CRC16Hi

SaveLo = CRC16Lo

CRC16Hi = CRC16Hi

CRC16Lo = CRC16Lo

If ((SaveHi And &H1) = &H1) Then

CRC16Lo = CRC16Lo Or &H80

End If

If ((SaveLo And &H1) = &H1) Then

CRC16Hi = CRC16Hi Xor CH

CRC16Lo = CRC16Lo Xor CL

End If

Next Flag

Next i

CRC16 = CRC16Hi

CRC16 = CRC16*256

CRC16 = CRC16 + CRC16Lo

End Function

數據顯示界面如圖6所示。

圖6 數據顯示界面

3 測試效果

測試所使用的環境為普通辦公環境，溫度傳感器分別放置在生產部、質檢部和研發部辦公室，采集器和串口服務器放置在研發部辦公室，串口服務器采用局域網IP，其中生產部辦公室與采集器之間隔著6堵墻(無鋼筋網)，質檢部辦公室與采集器之間隔著1堵墻(無鋼筋網)。經過2個月的連續數據采集，最終所有節點的丟包率均遠<1%，個別節點甚至沒有丟包，穩定性和可靠性得到了驗證。

4 結語

在市場上有多種溫度傳感器硬件可供選擇。在本系統中，僅以上述幾種硬件為例進行組網，并編寫相關采集程序，利用已有的局域網基礎設施，節約組網成本。該系統仍有許多有待改進和提升之處，例如：應用軟件針對大量歷史數據進行分析，得出母線運行溫升的規律，可以指導日常的運行維護工作。

[1] 孫林，鄒國偉，李飛，等. 基于多跳WSN的母線監測系統研究[J]. 計算機工程，2012(2):109-112.

[2] 黃振超.淺談一種封閉母線槽接頭或插頭測溫系統的技術及應用[J].建筑與設備，2010(4)：80-82.

[3] 王晶，張金波，邵通廣.基于WSN的母線槽溫升在線監測系統設計[J].微處理機，2014(1)：93-96.

[4] 金玉明.精通SQL SERVER 2008完全自學手冊[M].北京：中國鐵道出版社，2011.

[5] 李慶杰，徐志宏.封閉式母線槽溫濕度智能監測系統[J].低壓電器，2012(12)：17-20.

責任編輯 鄭練

Research of Temperature Monitoring System for Low-voltage Busbar

LI Fei

(Zhenjiang Siemens Busbar Trunking Systems Co., Ltd., Zhenjiang 212200, China)

By integrating the general temperature sensors on the market, and writing the upper machine data collection and data processing program on sensors, we can upload the running data of bus bar into the SQL Server database. This system is also able to run management program for the display and analysis data, for the real-time monitoring of the temperature of bus bar operation. The program could do the abnormal information filtering processing and alarm, then effectively improve the reliability and stability of the bus bar running.

low voltage bus bar, abnormal temperature rising, database, real-time monitoring

TP 277

A

李飛(1981-)，男，大學本科，主要從事機械、自動化等方面的研究。

2016-07-26