小水电站远程监测系统

史旭丹

摘要：目前小水电站的使用场合越来越多，尤其是在偏远山村，它对改善偏远山村的生活环境有着决定性的作用，但是它的自动化程度较低，一般都需要人工值守，小水电远程监测系统就是在这样的背景下诞生的，本课题就是针对监测系统的核心部分——数据接收与管理部分进行的设计与分析。它可在水电站实现实时数据采集、中文报表生成、事故综合处理等功能，使电站达到无人监控、少人值班的高自动化水平，使操作人员从传统的、烦琐的手工抄表中得到解脱,提高了水电站的自动化水平和运行的安全可靠性，降低了生产成本，提高了生产效率。

关键词：小水电站； 远程监测； VC； Access

中图分类号：TP273;TV742文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2013）03-168-001

一、小水电站监测系统概况

随着小水电行业的发展，小水电的监控已经成为此行业的风向标，它作为现代化监控系统，集计算机自动化和现代安全管理措施为一体，涉及电子、机械、计算机技术、通讯等诸多新技术。

二、小水电站系统的发展

在我国，自改革开放以来，小水电得到空前发展，累计解决了6亿无电人口的用电，至今还有800多个县主要由小水电供电。但是小水电站的自动化程度较低，一般都需要人工值守，而在发达国家，在上世纪的60年代就已经实现计算机自动化了，而我国在80年代才开始把计算机技术应用到水电站中，部分实现无人值守，相比之下，农村的小水电计算机自动化较滞后。

针对上述情况，我们设计出一套小型水电站远程监测系统，它能够将小水电站的运行状态传送给远处监控室的监控系统，使其能做到无人值守，并在设备故障时自动保护设备并报警。

三、系统总体设计框图

该监测系统分为三大模块：串口通讯模块，数据库模块，监控系统模块。如下图：

图1-1组成框图

串口通讯模块：串口通讯模块是连接上位机和下位机的桥梁，它按位（bit）发送和接收字节，主要通过RS-232线缆实现。

数据库模块：本系统中数据库使用Access2003，使用ADO动态连接数据库的方式连接数据库。

监控系统模块：监控系统是本监测系统的人机界面，直接面对用户，用户可通过此界面获得小水电站的信息，分为六个模块：水电站工作状态，工作参数，查询，系统设置，查询，更新。

四、串行通讯

串行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯，RS-232-C接口（又称 EIA RS-232-C），是目前最常用的一种串行通讯接口。介绍了RS-232的电器特性，连接器的机械特性，RS-232的接口信号，串行的通信协议。

五、软件设计

1．总体设计

总体设计思路：数据采集系统（下位机）把采集到的缆索信息通过串口传送给小水电站远程监测系统（上位机），此串口使用RS-232-C接口，采用的是起止式异步传输协议。而对于上位机，需要建立一个数据库接收存储下位机传来的数据，还要在监控系统界面上实现设置，查询，打印功能。

2．处理流程

此软件的总体流程是下位机采集信号经过信号处理（A/D转换，编码），通过RS-232线缆传到上位机，上位机即监控系统接受下位机传来的数据,把数据由二进制信号转换成十进制信号存储到数据库中，再通过界面的查询，显示功能对数据库进行操作，还可在界面对串口和系统进行设置。

3．模块结构设计

通过主程序转入三个子程序的模块：水电站工作状态模块，工作参数，功能模块。

3．1水电站工作状态：绿灯闪烁正常，红灯闪烁异常报警，主要实时体现水电站的工作状态是否正常。

3．2工作參数：工作参数实际上也是体现小水电站的工作情况，只是用数字的形式体现出来，包括三个参数，温度，电压，电流；温度和电压由串口直接获得二进制数据，经由程序转换成十进制数据，电流根据U=IR公式可计算得到，再存入数据库之前此三个数据会与警戒值比较，如果超过范围，则触发报警事件——红灯闪烁。

3．3功能模块：主要包括设置，更新，查询功能。

设置可以对串口进行串口端口号，波特率，校验方式，采样频率的设置。

查询主要是用户输入规范查询条件，界面显示输出查询结果。

更新主要是针对采样频率每秒钟采集一次，每两分钟发送一次，有可能数据的出现未与输出频率同步，更新之后就会实时显示每两分钟的数据。

4．数据库接口设计

一个系统的好坏往往取决于数据库设计，所以数据库的选择和使用设计一定要重视。在本设计中数据库采用Access2003，选择ODBC(开放式数据库连接)来配置数据源，采用ADO对数据库进行操作，在程序中添加Microsoft ADO data Control和Microsoft Datagrid Control来完成对数据库的操作。

小水电站监测系统实际上是一个水电站的仿真系统，是一个软件和硬件都很齐全的系统——下位机模拟实际水电站的运行情况，上位机对其实行监控。由于时间和经验限制，本水电站监控系统还存在不少需要改进的地方。如在查询模块能查询到具体时刻，查询范围较小，需要改进。在打印模块，在打印之前最好要有个打印预览，由于时间关系，没有实现此功能。