小水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)軟件的開(kāi)發(fā)

亓靜

【摘要】 對(duì)于小型水電站而言，人工監(jiān)控運(yùn)行方式的應(yīng)用不僅需要耗費(fèi)較多的人力資源，監(jiān)控不及時(shí)現(xiàn)象的出現(xiàn)還可能影響水電站的正常運(yùn)行。相比之下，利用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可以獲得更加優(yōu)質(zhì)的監(jiān)控效果。本文從監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)軟件的構(gòu)成入手，對(duì)小水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)軟件的開(kāi)發(fā)進(jìn)行分析和研究。

【關(guān)鍵詞】 小水電站 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)軟件 開(kāi)發(fā)

前言：小水電站的運(yùn)行過(guò)程中涉及的要素種類(lèi)較多。因此，自動(dòng)化控制方式的應(yīng)用在提升水電站運(yùn)行控制效率的同時(shí)，還會(huì)降低不合理控制問(wèn)題的發(fā)生概率。自動(dòng)化控制方式是通過(guò)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。該系統(tǒng)作用的產(chǎn)生與上位機(jī)軟件的開(kāi)發(fā)質(zhì)量息息相關(guān)。

一、小水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)軟件的構(gòu)成

從整體角度來(lái)講，小水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)軟件的構(gòu)成要素主要包含以下幾種：第一，應(yīng)用軟件。這種軟件主要包含數(shù)據(jù)采集處理方面、數(shù)據(jù)通訊方面等內(nèi)容。第二，系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)軟件的作用主要是保障上位機(jī)軟件運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性[1]。

二、小水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)軟件的開(kāi)發(fā)

這里主要從以下幾方面入手，對(duì)小水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)軟件的開(kāi)發(fā)進(jìn)行研究：

2.1報(bào)警方面的開(kāi)發(fā)

就小水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)軟件而言，報(bào)警模塊是保障小水電站運(yùn)行安全的重要部分。當(dāng)該模塊得到數(shù)據(jù)采集處理模塊的異常信息通知時(shí)，可以通過(guò)聲音或者警示燈等方式向小水電站的管理人員進(jìn)行報(bào)警。除了保障運(yùn)行安全功能之外，報(bào)警模塊所產(chǎn)生的報(bào)警信息全部會(huì)被記錄在歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中。當(dāng)小型水電站中的管理人員需要分析其故障發(fā)生規(guī)律時(shí)，可以按照?qǐng)?bào)警現(xiàn)象發(fā)生時(shí)間或者類(lèi)型進(jìn)行有效查詢(xún)。在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)軟件中，報(bào)警模塊的開(kāi)發(fā)主要集中在對(duì)異常現(xiàn)象（如開(kāi)入量變位等）的事件信息內(nèi)容設(shè)計(jì)及提示框彈出方面。為了保證小水電站管理人員對(duì)事件的及時(shí)有效處理，應(yīng)該將該部分的事件信息設(shè)計(jì)為：由具體內(nèi)容、事件種類(lèi)、產(chǎn)生事件設(shè)備名稱(chēng)這幾種要素組成[2]。

2.2通訊方面的開(kāi)發(fā)

1.計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)軟件通訊模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

從實(shí)際應(yīng)用的角度來(lái)講，通訊模塊的通訊對(duì)象主要包含上位機(jī)監(jiān)控程序、RTU以及PLC單元這幾種。當(dāng)通訊模塊并未接收到相關(guān)指令時(shí)，其能夠自動(dòng)向RTU發(fā)送讀取數(shù)據(jù)指令，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)讀取小水電站運(yùn)行監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)信息的目的。該模塊與RTU之前的連接方式為RS-485總線(xiàn)；該模塊與上位機(jī)監(jiān)控程序之間的通訊連接設(shè)計(jì)為Winsock控件；將該模塊與PLC單元的通訊方式設(shè)計(jì)為計(jì)算機(jī)串行通信端口。

2.計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)軟件通訊模塊的檢驗(yàn)

為了保證通訊模塊的設(shè)計(jì)質(zhì)量，該部分的檢驗(yàn)對(duì)象主要是通訊模塊與RTU、PLC單元以及上位機(jī)監(jiān)控程序之間的連接。就其與RTU而言，檢驗(yàn)結(jié)果表明這種連接方式的應(yīng)用能夠有效保證通訊質(zhì)量，其抗外部干擾的效果相對(duì)較好；就其與PLC單元而言，其數(shù)據(jù)信息通信安全性、穩(wěn)定性較高；就其與上位機(jī)監(jiān)控程序而言，檢驗(yàn)結(jié)果表明其通訊實(shí)時(shí)性較好[3]。

2.3數(shù)據(jù)采集處理方面的開(kāi)發(fā)

該方面是計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)軟件的主要功能。其數(shù)據(jù)采集處理模塊的作用為按照一定的周期規(guī)律從RTU中獲取數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的處理和分析。小型水電站監(jiān)控過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)主要包含開(kāi)出量、開(kāi)入量、直流、交流模擬量以及發(fā)電機(jī)溫度這幾種。為了保證數(shù)據(jù)采集處理模塊的有效性，這里將該模塊的數(shù)據(jù)獲取周期和儲(chǔ)存周期分別設(shè)計(jì)為5s和5min。就數(shù)據(jù)讀取過(guò)程而言，5s時(shí)間結(jié)束之后，上位機(jī)軟件的數(shù)據(jù)采集和處理模塊可以按照上述幾種類(lèi)別分別將數(shù)據(jù)放入數(shù)據(jù)庫(kù)中的對(duì)應(yīng)位置。當(dāng)數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)完成后，該模塊能夠?qū)⒏碌臄?shù)據(jù)信息中是否存在異常現(xiàn)象，如越限事件或者變位事件等自動(dòng)識(shí)別出來(lái)。如果數(shù)據(jù)信息中存在上述事件，則該模塊會(huì)聯(lián)合報(bào)警模塊向小型水電站的管理人員發(fā)出報(bào)警，提示管理人員分析該事件情況，并將越限事件或變位事件的數(shù)據(jù)信息儲(chǔ)存起來(lái)。就數(shù)據(jù)儲(chǔ)存過(guò)程而言，當(dāng)5min時(shí)間結(jié)束之后，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)軟件的數(shù)據(jù)采集處理模塊會(huì)將水電站設(shè)備作為參考依據(jù)，對(duì)該段時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行有條理地儲(chǔ)存。除此之外，每天凌晨該軟件的數(shù)據(jù)采集分析模塊還會(huì)將24h時(shí)間范圍內(nèi)產(chǎn)生的小水電站運(yùn)行監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的最小值和最大值識(shí)別出來(lái)，并對(duì)其進(jìn)行儲(chǔ)存以獲得小水電站的運(yùn)行監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)閾值規(guī)律[4]。

結(jié)論：對(duì)于小水電站而言，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用能夠有效保障其運(yùn)行安全。上位機(jī)軟件是計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，其開(kāi)發(fā)內(nèi)容主要包含數(shù)據(jù)采集模塊、報(bào)警模塊以及通訊模塊等內(nèi)容。需要通過(guò)對(duì)所有組成模塊的合理設(shè)計(jì)和檢驗(yàn)，保證上位機(jī)軟件的開(kāi)發(fā)質(zhì)量。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]胡國(guó)強(qiáng). 小水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)軟件的開(kāi)發(fā)[D].中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)，2002.

[2]何正韡. 基于Modicon M340 PLC的水電站監(jiān)控仿真系統(tǒng)研究[D].浙江工業(yè)大學(xué)，2014.

[3]饒志波. 基于網(wǎng)絡(luò)的小型水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[D].重慶大學(xué)，2012.

[4]張琦，黃成果，臧海霞. OPC技術(shù)在微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 中國(guó)農(nóng)村水利水電，2008，05：133-135.