基于智能手机的变电站蓄电池状态云服务监控系统

包 蕊

（国网辽宁电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006）

1 概述

在电力系统中，直流系统给控制、信号、保护和自动装置等二次负荷提供电源，变电站蓄电池的状态监控尤为重要[1]。一种可以实时、便捷地获取蓄电池状态的系统也十分关键。依赖于智能手机的普及、3G/4G 网络的高带宽、资费降低以及云服务的灵活部署等特性，使得维护人员和管理人员可以实时地利用智能手机终端查询蓄电池状态，包括多种富媒体形式的查询，比基于 GPRS 网络和 GSM网络的短信通报形式更加便捷直观，并且还可以进行双向互操作，向远方的监控系统、维护设备发送指令[2-4]。

2 特点

基于现代科技 3G/4G 网络的高带宽性，可以从云端向运维人员和管理人员的智能手机发送富媒体格式的变电站蓄电池状态信息，例如图表型、数据流型信息。使相关人员能够更加清晰准确地掌握运行情况。

智能配置，该系统可以通过智能手机终端对所有变电站的蓄电池组监控装置设置不同的报警参数，例如电流、电压、内阻、温度等参数。该系统还可以为不同角色的人员设置不同警报级别、接收信息频度、指令操作。

云端采用云推送策略，包括基于事件触发的推送方案、基于事件的推送方案、基于用户角色的推送方案等。使用云推送策略可以实时、准确地将消息推送到订阅对应服务的用户。

3 系统构成

本系统以智能手机作为通知维护人员和管理人员变电站蓄电池状态的终端设备，通过云服务的灵活安全便捷的存储、分析、转发的特点，构建出新形式的获取蓄电池状态的实时监测系统（如图1所示），降低维护的成本。

图1 基于云服务和智能手机的实时监控系统架构图

本监控系统主要有 3 部分组成：（1）蓄电池组数据采集部分，通过变电站的监控单元实时监控蓄电池组和单体电池的状态，并通过 Internet 网络实时传输到云平台进行数据备份分析；（2）云服务平台，对下行的变电站提供数据采集和分析并中转控制指令。对上行的智能手机用户提供接入功能、订阅服务、消息推送、安全加密等功能；（3）智能手机终端，使用特殊定制开发的应用软件接入到云平台，获取已订阅的服务和接收变电站蓄电池组的运行状态，并且可以向云端发送蓄电池控制指令。

4 研究内容

4.1 蓄电池组数据采集模块

数据采集模块主要由检测模块、主控模块、通信传输模块组成，其中检测模块采用了差动式多路模拟开关设计，此设计可以避免常规双刀式继电器模拟开关对大型蓄电池组测量时需要的继电器太多，仪器的体积过大，功耗、成本及故障率高等众多缺点。主控模块由 Arm Cortex-M3 作为控制中心，下行将经过模数转换的蓄电池各参数转换成IPV4 报文格式，并由以太网口传输到通信传输模块。通信传输模块负责将主控模块传输的 IPV4 报文封装成 IEEE802.3 格式的数据帧，并将数据帧传送到云端。

4.2 云服务平台

图2 云服务平台架构图

云服务平台的架构如图2所示，主要由基础层、数据层、支撑层、应用层组成。基础层包含了硬件设备、网络系统、操作系统；数据层包括了基础数据、业务数据和交换数据，其中基础数据存储着各个变电站和蓄电池组以及对应运维人员的基础信息。业务数据存储着多种不同业务模式需要的关联数据，例如推送的对象、服务订阅的状态、接入请求的状态等。交换数据存储的是来自多路蓄电池组实施的监控状态的数据以及状态分析结果的数据；支撑层包括了报表服务、推送服务、用户认证服务、用户连接管理服务、信息订阅服务。其中报表服务提供将采集到的蓄电池组的状态转换成富媒体的表格形式，推送服务是依据用户的设定，可以定时地将蓄电池组的状态信息推送到用户，并且支持点对点发送、群组发送、广播发送模式。用户认证服务为用户提供基于 LADP 的企业级安全认证模式。用户连接管理服务提供所有用户的实时连接状态，当遇到紧急事件时，可以通过短信和语音的形式通知用户，是一种实时通知的保障机制。信息订阅服务为用户提供多种状态信息订阅的机制，同时也实现了不同角色用户的消息分级，成功订阅后，云平台只向用户推送所关心的状态信息更新。应用层包括接入管理系统、状态查询系统、消息分发系统。

4.3 智能手机终端软件

智能手机终端软件主要由用户注册登陆、订阅服务、接收消息、群组功能、富媒体表单展现、指令发送功能组成，可以实时地接收来自云端的蓄电池状态信息并通过富媒体表单形式呈现给用户，还可以针对不同的用户角色设置可订阅的服务类型，例如对于维护人员可以订阅普通状态事件（包含长时间、多参数）、紧急状态事件的消息订阅；对于管理人员可以订阅紧急状态事件、处理指令确认等消息的订阅。

5 结语

基于智能手机终端和云服务的变电站蓄电池监控系统：

（1）为维护人员和管理人员通过富媒体表单的形式展现蓄电池状态，包含了更多的信息内容，比传统的以及短信形式的传输展现更直观，方便用户分析判断问题和采取下一步指令。

（2）支持群组功能，可以将蓄电池的状态发送到群组中，并且所在群组的对应用户可以根据运行状态进行在线的讨论分析。

（3）采用云服务的推送技术，更加实时准确地将采集到的数据通过单点、群组转发、广播的形式发送到用户的智能手机终端。

（4）消息订阅的功能，为了区分不同的用户角色，维护和管理人员。支持可订阅的消息选项，消息的发送云平台会依据用户订阅的状态进行差异推送，以避免信息爆炸。

该系统投用之后，实现完全自动化的监控与接收，减少了相关人员维护的成本并提高了工作效率，以及采用了云端的后台服务，降低了数据中心的基础设施成本。

[1] 栗秋华, 周林, 张凤, 等.基于 GPRS 的电力系统蓄电池在线监测系统的设计与实现[J].电工技术学报，2007, 22(10): 185-190.

[2] 姚诸香, 何群, 郭玉金.利用电信手机短信实现自动化系统综合监控[J]．电网技术，2003, 27(6):71-72.

[3] 吴烈.基于网络的蓄电池监测系统[J]．仪器仪表学报, 2005, 26(8): 123-125.

[4] 胡鸿志.基 GSM 的蓄电池远程监测系统[J].装备制造技术, 2011(8): 92-93.