燃油發電機組群控系統技術研究

重慶電子工程職業學院 重慶 401331

0 引言

隨著我國新基建概念的提出,把工業互聯網定義為未來七大領域中重點建設對象,工業互聯網的發展日新月異,在不同的工業領域均起到一定的作用。本文主要針對傳統燃油發電機組物理位置分散、位置偏遠以及一對一人工管控的問題,提出了一種發電機組云控技術的解決方案,將分散的發電機組進行入網管理,操作人員可通過WEB、APP端即可實現對燃油發電機組的遠程控制、數據管理等功能。

1 發電機組群控系統總體設計方案

基于工業互聯網的發電機組云控系統主要包含以下四層結構,其中包括設備層、傳輸層、平臺層以及平臺應用層,其具體如圖1所示,主要描述了系統的整體數據的傳輸方式以及模塊的組成。

①設備層:主要針對燃油發電機研發的一套控制器,實現與燃油發電機之間的數據通訊傳輸。其傳輸方式主要采用了485總線的形式,通訊協議采用工業標準的MODBUS協議。

②傳輸層:為了實現控制器與云端服務器的數據同步以及數據分發功能,這里研發了一套DTU通信模塊(Data Transfer unit)。其主要功能是與云端進行數據通訊、心跳檢測等功能。

③平臺層:平臺層主要完成與下層發電機組設備的數據收發,以及與應用層之間的數據收發等管理層。

④平臺應用層:主要包含了web、APP以及微信小程序,對管理的發電機組設備的數據,狀態以及故障情況進行監控管理。

圖1 發電機云控系統構架圖

2 發電機組群控系統底層架構

系統底層主要采用了控制器和DTU通信模塊兩個部分,目前控制器主要針對國三標準柴油發電機產品,其系統架構如圖2所示,控制器可通過標準的485總線或者can總線與發電機組進行連接,采用標準的modbus協議進行數據通信,modbus協議是一種串行通信協議,由Modicon公司制定,目前已經成為工業領域通信協議的業界標準。

3 發電機組云控系統

本系統技術板塊的授權中心采用RBAC設計,負責設備以及用戶的權限管理和分配,確保系統安全、可靠、靈活。平臺服務器基于高效的后端開發語言PHP、開源穩定的關系型數據庫Mysql以及Redis緩存策略設計,完成大量數據獲取、傳輸、存儲和處理的任務,如圖3所示。

產品軟件架構由原始數據采集、算法整合、接入無線網絡與云端、用戶操作平臺組成。接受DTU控制模塊發送的數據進行預處理,優化算法整合,對數據中的機器電壓等信號的波動進行智能化歸一化的處理,并進行閾值判決,智能計算機器當前狀態,將信息參數和判決狀態通過網絡上傳到云端數據庫,對數據進行分析后經由用戶操作平臺實現數據可視化,以最直觀的感受呈現到用戶眼前。

4 測試驗證

根據系統整體方案,針對系統的穩定性和可靠性,使用一套完整的設備(多臺發電機)與云控系統做燃油發電機組遠程監控測試,針對云控系統遠程監控發電機設備、人員權限分級對設備進行權限管理,以及云控控制面板對燃油發電機遠程控制等功能進行測試,達到將云端數據包傳送達到遠程控制。

圖2 子節點模塊硬件架構

圖3 云控系統技術架構

①系統主頁:當用戶登錄成功后,進入系統主頁,可查看到當前管理設備的運轉概況。

②設備列表:通過云端對數據包的收集,采用RBAC權限管理設計,設置公司分級權限管理與人員權限管理。系統主頁中點擊設備列表,可查看本單位所有設備列表。

③主要控制面板:外部環境需要遠程開啟/停止燃油發電機,在終端點擊開啟/停止按鈕,進行云端的數據包傳送達到遠程控制的目的。

5 結語

綜上所述,本文針對燃油發電機組設計了云控系統的四層結構,設計了設備層、傳輸層、平臺層以及平臺應用層分別作出闡述,主要介紹了對底層架構的控制器和DTU通信模塊、云控系統的軟件架構。基于PHP、關系型數據庫Mysql及Redis緩存策略的云控系統實現操作人員對燃油發電機的遠程操作、實時監控,發電機組數據入網管理,解決了傳統發電機行業的發展瓶頸和發電機組遠程管理等問題,突破了傳統發電機組在實際應用的拓展,取得終端遠程控制管理發電機群組成果。