基于移动终端的电机监控系统设计与实现*

邓辉明，黄 峰

(1.湖南工程学院 电气信息学院，湘潭 411104；2.湖南省高校风电装备与电能变换协同创新中心，湘潭 411104)

基于移动终端的电机监控系统设计与实现*

邓辉明1,2，黄 峰1,2

(1.湖南工程学院 电气信息学院，湘潭 411104；2.湖南省高校风电装备与电能变换协同创新中心，湘潭 411104)

针对电机远程监测实际需要，设计了一套基于移动终端的消防泵电机监控系统.此系统由移动终端监控软件、数据采集模块、数据通信模块等组成，软件交互界面友好，通过移动终端设备可实现多台消防泵电机全天候的实时数据采集处理、设备控制、故障报警及故障信息管理.并能应用于其他电机控制场合，具有良好的应用前景.

移动终端；电机监控系统；消防泵；故障报警；实时监控

0 引言

电机是工业现场最常见的电气设备之一.利用移动终端对电机进行远程、全天候监控，具有重要的应用价值.尤其是在消防安全领域，现代建筑越来越复杂，消防设施分布范围广、数量多、规格型号不同.为避免发生火灾，前期必须加强对消防泵等的状态监控.而当火灾发生时，更要求消防泵能够迅速地投入工作，把火灾扑灭，最大程度地挽回损失[1].

目前的消防设备管理系统只能在控制室查看消防泵电机的启动、停止、状态等简单信息.无法查看消防泵电机的详细运行状态，更不能在远程端实现有效地控制.严重影响了消防系统快速处理能力，埋下了安全隐患[2].因此，采用移动终端设备对消防泵电机进行全天候远程、动态监控非常有必要[3].

本文选用KB0系列控制与保护开关电器作为消防泵电机控制系统的核心器件，基于Android操作系统平台，开发了基于移动终端的消防泵电机监控系统.系统可通过Wi-Fi/4G移动网络构建灵活便捷的安全监控平台，实现消防泵电机全天候状态监测、数据查询、设备控制、故障告警等，提高了消防系统的时效性和安全性.软件可以灵活移植，应用到其他电机应用场合，具有良好的社会效益和经济效益.

1 系统设计

系统采用分层分布式结构[4-5]，分为现场设备层、网络通信层及移动终端.系统架构图如图1所示.

图1 系统架构图

现场设备层采用KB0-T系列控制与保护开关(CPS)实现对设备的就地操作与保护控制.KB0-T能够接通、承载和分断正常条件下和非正常条件下的电流，具有过载和短路保护功能，并能够采集和上传现场信息以及执行移动终端APP发送的各种指令.KB0-T的数字化控制器采样电量信号、对所得结果进行分析和运算后发出相应处理指令，控制CPS主电路的通断[6-7].

KB0-T采集各设备的参数信息和故障信息，通过通信模块将这些信息发送到云平台.网络通信层是现场设备层与移动终端实现数据交换的通讯设备和通讯线路.本系统采用云服务平台.通过工业以太网接口将设备信息发送到云平台服务器，由服务器实现现场设备与移动终端的通信.移动终端采用Android studio平台开发APP软件.软件有良好的交互界面，能够通过Wi-Fi/4G移动网络对监控系统进行全天候访问.具有查询设备运行参数、故障告警信息及对设备进行控制等功能.通信时CPS设备将实时数据上传至云平台服务器.当用户登录终端软件时，APP自动访问服务器，并将设备实时数据及故障信息显示在界面上；当需要远程控制设备时，APP发送的请求指令会经服务器传达给消防泵电机，从而实现对消防泵电机的控制.通信过程如图2所示.

图2 通信过程

2 移动终端软件设计

终端软件基于Android自主开发.主要分为操作界面和网络通信两个模块，其中操作界面遵循主流APP界面设计方式，界面友好、直观.网络通信模块遵循http协议，通过httpclient的post方式，采用异步通信加载方式与服务器进行通信.

(1)操作界面

移动终端界面包括：登录界面与数据监测界面、设备控制界面、故障信息界面.

用户在登录界面利用事先注册好的账号和密码登录服务器.帐号获取服务器给客户端分配的唯一sessionId，并对应相应的服务器访问权限.数据监测界面通过“心跳”机制定时刷新，实时获取设备当前的参数信息，如三相电流、额定电流等.同时，在参数设置栏可以通过移动终端对设备的关键参数进行设定，如Modbus地址、额定电流等.登录界面与数据监测界面如图3所示.

图3 登录界面与数据监测界面

为了防止用户误操作，设备控制界面与设置界面联动.只有当设置界面控制功能打开时，设备控制界面才能对设备进行远程控制，如启动、停止、复位.故障信息界面通过“心跳”机制定时访问服务器，获取设备故障信息.当设备发生故障时，如过载故障，界面将显示相应的故障标识，同时会推送一条故障通知，并通过终端系统铃声或者振动的方式提醒用户.控制与故障信息界面如图4所示.

(2)通信模块

移动终端通信模块软件设计流程图如图5所示.

现场设备与移动终端数据交互通过云服务平台实现[8].打开APP软件点击设置界面，点击登录，通过在服务器注册的账号和密码登录服务器，获取服务器分配的sessionId值.如果登录成功，将通过发广播的形式通知数据菜单栏，并通过单例模式将sessionId传递过去，以作为数据菜单访问服务器获取数据时的标识码.数据菜单栏需要访问服务器四个接口，分别为：获取采集器信息接口、获取采集器中变量接口、获取变量值接口以及控制信号接口.为了保证软件的响应速度和防止内存泄漏，前面两次访问服务器接口只执行一次.将获取的信息全部保存，以在获取变量值接口中使用.访问获取变量值接口程序中通过“心跳”机制定时访问服务器，可保证能够与服务器保持长连接，并实时获取现场设备的信息.对从服务器获取的变量值，通过遍历的方法将所有数据进行分割、处理，并将所需要的信息通过Android代码分别显示在数据监测和故障信息界面中.设备控制界面通过移动终端发出控制指令，利用httpclient方式将控制指令打包发送至服务器控制信号接口.服务器接收到控制变量接口信号时，再将控制信号下发给现场设备，以进行远程控制.

图4 设备控制与故障界面

图5 通信模块软件流程图

3 结论

基于移动终端的消防泵电机监控系统在浙江中凯测试平台上得到了有效验证.系统经过长时间的测试，通信正常，运行性能稳定.

(1)能在Android移动终端上实现对消防泵电机的动态数据监测、设备控制、故障报警等功能.

(2)一台移动终端设备能够管理多台消防泵电机，性价比较高.

(3)系统运行性能稳定、安全，有较好的应用前景.

[1] 陈 凡.基于FM认证的消防泵控制系统设计[D].合肥工业大学硕士学位论文,2010.

[2] 赵利程.消防泵控制系统的设计[J].机械工程与自动化,2008(2):178-179.

[3] 郝海娟.浅谈火灾报警及联动的消防系统[J].安防科技,2011(10):37-39.

[4] 周平方.分布式智能消防报警控制系统的设计[D].中南大学硕士学位论文,2002.

[5] 张响亮.智能建筑火灾自动报警系统的设计与研究[D].武汉理工大学硕士学位论文,2010.

[6] 徐秋勇,郭其一,黄世泽,等.基于控制与保护开关的智能配电系统研究[J].智能建筑电气技术,2015(5):23-26.

[7] 吴潇俊,黄世泽,郭其一,等.基于可通信控制与保护开关的智能配电系统设计[J].低压电器,2013(11):46-49.

[8] 公 磊,周 聪.基于Android的移动终端应用程序开发与研究[J].计算机与现代化,2008(8):85-89.

ResearchandImplementationofMotorMonitoringSystemBasedonMobileTerminalEquipment

DENG Hui-ming1,2, HUANG Feng1,2

(1. College of Electrical & Information Engineering, Hunan Institute of Engineering, Xiangtan 411104, China;2. The Cooperative Innovation Centor of Wind Power Equipment and Energy Conversion, Xiangtan 411104, China)

To meet the requirement of intelligent control and remote monitoring of motors, a fire pump monitoring system based on mobile terminal equipment is designed. The system consists of a data acquisition system, a data communication system and a mobile terminal software. By implement the system has a friendly interactive interface and can realize remote data collection, processing, equipment control, fault alarm and fault information management. Especially, the system can monitor and alarm fire pumps at anytime and anywhere through the Wi-Fi/4G mobile network.

mobile terminal equipment； motor monitoring system; fire pump; fault alarm; real-time monitoring

2017-05-29

湖南省教育厅资助科研项目(15K032)；湖南省高校科技创新团队支持计划资助项目(湘教通[2014]207号).

邓辉明(1992-)，男，硕士研究生，研究方向：智能配电系统.

TM301.2

A

1671-119X(2017)04-0010-03