水電站機電設備監控系統的設計與實現

田治國

（甘肅機電職業技術學院，甘肅天水 741001）

0 引言

水電站機電設備處于較為復雜的環境中，在實際運行過程中容易受到不利因素影響，出現一些問題。為此，加強機電設備監控系統設計研究很有必要，實現對機電設備運行的監控，確保其處于正常狀態。結合水電站實際情況，制定出科學合理方案，保證系統功能實現，不斷提高電力生產效率和質量。

1 水電站機電設備監控系統設計原則

機電設備監控系統設計要遵循安全、可行、經濟、高效的原則，確保滿足實際需求，在運用中可以發揮出有效作用。從用戶需求出發，優化設計理念，體現出較強針對性，保證效果落實。系統要采用集中控制、統一管理方式，有效利用先進技術，保證高效運行。考慮到水電站機電設備監控系統操作都是由非專業人員完成，因此要對軟件布局和結構設計進行優化，保證用戶在較短時間內可以熟練操作[1]。

為了保證監控的有效性，必須要保證數據信息快速、準確傳遞。如果信息出現延遲，則無法反映出機電設備的工作狀態，很有可能引發安全事故。因此，要求系統具有穩定性和高效性，增強對外界環境的抗干擾能力。考慮到系統最大承受能力，保證信息處理的有效性，具有較強能力和足夠快的速度。將系統安全放在第一位，保證用戶資料的安全性，同時做好數據備份，數據出現損壞時可以有效恢復。

系統開發技術已經趨于成熟，前期投入較少，綜合效益較高。因此，機電設備監控系統開發具有重要意義。分析系統特點，在實際安裝、使用、維護過程中操作都非常簡單，人員只需要學習就可以熟練操作，保證系統發揮出有效作用，為機電設備監控提供支持[2]。

2 可行性分析

為確保設計系統應用到實際中，開展可行性分析很有必要，可以降低系統開發的風險性，獲得最佳效益。

（1）從技術角度進行可行性分析。設計系統采用C/S 架構，開發語言選擇基于NET 的C#語言，數據庫選用SQL Server 數據庫。分析發現各項技術目前都比較成熟，應用在實際中可以取得良好成效。因此，從技術層面看，系統設計是可行的。

（2）從經濟角度進行可行性分析。除了系統開發成本外，還要考慮系統實施后帶來的經濟效益。機電設備監控系統成本主要包括研發費用、維護費用等。系統投入使用后，可以實現對機電設備的遠程管理、狀態監控等，大大提升系統自動化水平，減少人力資源投入，具有較高經濟效益。通過對比發現，系統應用帶來的經濟效益要遠大于系統開發成本，因此可行。

（3）從操作角度進行可行性分析。機電設備監控系統功能模塊劃分合理，整個流程清晰、合理，具有人性化特色，可以滿足用戶使用要求。對系統操作過程中會給出相應提示，即使不是專業人員，在提示下也可以進行操作。因此系統具有很強的可操作性，符合實際使用需求[3]。

3 系統功能需求分析

（1）登錄功能。需要對用戶名、密碼、權限進行驗證，確保準確無誤后才能正常登錄，不同身份用戶會登錄到相應的管理功能模塊。

（2）實時監控功能。是水電站機電設備監控系統的核心，采集設備工作參數，并且通過通信程序實現數據的交換。

（3）智能通信功能。目前常用通信手段較多，都可以滿足實際需求，根據實際情況選擇合理的通信接口，保證可以實現對機電設備運行狀態的監控。

（4）報警功能。為保證報警功能的有效性，需要進行科學設置，重點是閾值標準的確定，作為判斷事故是否會發生的參考依據。超過閾值便認為發生事故，報警系統啟動，閾值包括上限和下限。報警會通過聲音、圖像等方式，使得人員在第一時間處理問題，保證系統處于正常工作狀態中[4]。

4 水電站機電設備監控系統的設計

4.1 總體架構設計

本文研發的水電站機電設備監控系統采用C/S 架構，其中，邏輯架構分為數據層、業務層和應用層，維護簡單。在實際開展維護時，不會受到其他因素影響，可以實現數據的訪問和資源共享。但是也存在不足之處，對網絡依賴性較強。通用協議和私有協議有各自的優點和缺點，本文采用通用協議，讓用戶訪問更加方便，可以隨時隨地獲取資源。數據層功能是負責數據庫訪問，是機電設備監控系統的底層，為數據通信安全性提供保障。業務層功能是數據處理層，滿足對數據的有效處理，展現在用戶面前。業務層起到承上啟下的作用，基于體系構造的特點，要求機電設備監控系統在設計中要遵循分層設計原則。應用層可以滿足用戶的需求，創建出穩定、安全的操作環境，用戶可以實現對監測設備的遠程控制，并有效處理數據。數據層、業務層、應用層共同構成了設計架構。

4.2 功能模塊設計

機電設備監控系統在水電站運行中發揮著重要作用，對具體工作狀態進行監測，及時處理發現的問題，有助于提高運行效率。功能模塊設計包括登錄、監控、通信、報警等功能需求，構建出完善系統，設計時遵循模塊化最大化原則，可以提升功能的聚合性，從而優化系統擴展性。

（1）登錄模塊是基本功能模塊，對于系統安全起到關鍵作用。用戶在登錄時需要輸入用戶名和密碼，在正確情況下才能進入下一界面進行操作，為系統安全性提供保障。

（2）實時監控模塊設計。對監控數據可以起到管理作用，顯示實時數據，可以準確反映出機電設備工作狀態。WMI 技術提供了一種開發接口，實現對計算機系統資源的監管。另外監控模塊還可以向機電設備發送遙測信號，實現機電設備的有效操作。

（3）通信模塊設計。確保滿足通信的要求，包括外部和內部兩個方面，其中內部通信是指水電站站內計算機之間監控系統的互相通信，外部通信是指監控系統與外部網絡之間的通信。

（4）報警信息模塊設計。主要作用是在機電設備運行發生異常情況下，可以發出報警信息，便于及時檢修，恢復正常狀態。常見問題有設備無響應、設備鏈路不通等，報警信息會通過聲音、圖片等多種方式提醒工作人員。建立故障報警系統，當水電站機電設備出現異常時，系統會自行判斷，將故障類型記錄到數據庫中。設備處于不正常狀態時，系統可以在第一時間作出判斷，并將具體信息記錄下來。故障發生后由專業技術人員進行修復，并記錄整個過程。

4.3 數據庫設計

本文采用SQL Server2012 數據管理系統，具有很強適用性，運用到水電站機電設備監控系統，可以滿足實際需求。SQL Server2012 數據管理系統具有非常強大的關系型數據處理能力，同時具備數據庫管理功能，和互聯網聯系起來，再運用先進技術，會有效增強數據庫功能。

4.4 硬件設計

終端計算機設備要求具備良好穩定性，為實現這一目標，服務器性能應該滿足相關標準。硬件質量直接關系到系統運行，因此，水電站要加大這方面投入，保證硬件的高質量、高性能，更好應用在機電設備監控系統中[5]。

4.5 接口設計

如果直接訪問數據庫中的信息，會存在一定安全隱患，對系統正常運行產生不利影響。運用接口后可以得到改善，不用直接連接數據，提升了系統安全水平，而且模塊之間相互獨立。接口主要作用是數據信息傳輸，將各模塊連接在一起。根據接口類型可以分為服務器和服務適配器。用戶接口將系統和操作人員聯系起來，實現了有效交流。接口可以用語言來描述，需要注意的是保證語法之間相互獨立。每種用戶接口具有獨特性，由接口的數據結構決定，但從目前情況來看，現有工具函數無法滿足實際需求，因此要采用專門語言。

4.6 安全設計

安全是保證機電設備監控系統正常運行的重要保障，是系統的基本需求。開展安全設計時，要綜合考慮，以確保不同類型服務器的安全性。安全設計要圍繞用戶進入系統的機制進行設計，任何用戶進入到系統時都要使用用戶名和密碼來驗證，完成驗證后用戶會獲得對應的角色ID，這樣就實現了系統的安全性。用戶名和密碼采用加密方式存儲在數據庫服務器中。數據庫服務器、文檔服務器和身份認證服務器相互獨立，保證了系統安全性。

5 水電站機電設備監控系統實現

5.1 登錄模塊的實現

登錄水電站機電設備監控系統時，需要驗證用戶名和密碼才能進入到下一界面。用戶認證提交用戶請求后，系統會進行檢查，登錄狀態和沒有登錄會進行不同的操作。在進行驗證時，先要檢驗是否有相應用戶，如果有就需要輸入密碼，檢驗其登錄憑證。如果發現沒有對應的用戶，就返回提示信息，需要輸入正確密碼才可以，實現繼續操作。系統登錄有效保證了系統安全，對用戶身份進行識別，可以防止非法用戶對系統的操作。但是登錄驗證方式可能會發生密碼被盜竊的情況，考慮到這一點，要對密碼進行加密處理，保證密碼在存儲和傳輸過程中都是密文數據。

5.2 監控模塊的實現

監控模塊是水電站機電設備監控系統的核心，對遙測量、遙信量等數據進行采集、整理、分析，可以準確掌握設備的運行狀態。有效運用監控模塊，選擇相應的機電設備就可以獲得準確數據信息。另外還可以實現機電設備的復位、對時等操作，人員通過遠程管理來完成，具有方便、快捷的優勢。監控功能模塊除了能對各機電設備實現監控外，還可以將不同設備的同一參數進行對比分析，找到其中的規律。

5.3 日志模塊的實現

日志是系統的重要信息資源，日志模塊可以記錄水電站機電設備運行產生的數據信息，將復雜數據清晰展現出來，人眼查看起來非常方便，通過分析，掌握設備運行規律。

6 結語

探討水電站機電設備監控系統的設計與實現，確保功能正常發揮，對于實際工作開展具有重要指導意義。綜合考慮水電站機電設備監控系統的功能需求，在此基礎上完善設計方案，提升設計可行性，轉化為現實目標。實現對機電設備的監控，不斷提高水電站運行系統效率和質量。