燃油发电机组群控系统技术研究

重庆电子工程职业学院 重庆 401331

0 引言

随着我国新基建概念的提出,把工业互联网定义为未来七大领域中重点建设对象,工业互联网的发展日新月异,在不同的工业领域均起到一定的作用。本文主要针对传统燃油发电机组物理位置分散、位置偏远以及一对一人工管控的问题,提出了一种发电机组云控技术的解决方案,将分散的发电机组进行入网管理,操作人员可通过WEB、APP端即可实现对燃油发电机组的远程控制、数据管理等功能。

1 发电机组群控系统总体设计方案

基于工业互联网的发电机组云控系统主要包含以下四层结构,其中包括设备层、传输层、平台层以及平台应用层,其具体如图1所示,主要描述了系统的整体数据的传输方式以及模块的组成。

①设备层:主要针对燃油发电机研发的一套控制器,实现与燃油发电机之间的数据通讯传输。其传输方式主要采用了485总线的形式,通讯协议采用工业标准的MODBUS协议。

②传输层:为了实现控制器与云端服务器的数据同步以及数据分发功能,这里研发了一套DTU通信模块(Data Transfer unit)。其主要功能是与云端进行数据通讯、心跳检测等功能。

③平台层:平台层主要完成与下层发电机组设备的数据收发,以及与应用层之间的数据收发等管理层。

④平台应用层:主要包含了web、APP以及微信小程序,对管理的发电机组设备的数据,状态以及故障情况进行监控管理。

图1 发电机云控系统构架图

2 发电机组群控系统底层架构

系统底层主要采用了控制器和DTU通信模块两个部分,目前控制器主要针对国三标准柴油发电机产品,其系统架构如图2所示,控制器可通过标准的485总线或者can总线与发电机组进行连接,采用标准的modbus协议进行数据通信,modbus协议是一种串行通信协议,由Modicon公司制定,目前已经成为工业领域通信协议的业界标准。

3 发电机组云控系统

本系统技术板块的授权中心采用RBAC设计,负责设备以及用户的权限管理和分配,确保系统安全、可靠、灵活。平台服务器基于高效的后端开发语言PHP、开源稳定的关系型数据库Mysql以及Redis缓存策略设计,完成大量数据获取、传输、存储和处理的任务,如图3所示。

产品软件架构由原始数据采集、算法整合、接入无线网络与云端、用户操作平台组成。接受DTU控制模块发送的数据进行预处理,优化算法整合,对数据中的机器电压等信号的波动进行智能化归一化的处理,并进行阈值判决,智能计算机器当前状态,将信息参数和判决状态通过网络上传到云端数据库,对数据进行分析后经由用户操作平台实现数据可视化,以最直观的感受呈现到用户眼前。

4 测试验证

根据系统整体方案,针对系统的稳定性和可靠性,使用一套完整的设备(多台发电机)与云控系统做燃油发电机组远程监控测试,针对云控系统远程监控发电机设备、人员权限分级对设备进行权限管理,以及云控控制面板对燃油发电机远程控制等功能进行测试,达到将云端数据包传送达到远程控制。

图2 子节点模块硬件架构

图3 云控系统技术架构

①系统主页:当用户登录成功后,进入系统主页,可查看到当前管理设备的运转概况。

②设备列表:通过云端对数据包的收集,采用RBAC权限管理设计,设置公司分级权限管理与人员权限管理。系统主页中点击设备列表,可查看本单位所有设备列表。

③主要控制面板:外部环境需要远程开启/停止燃油发电机,在终端点击开启/停止按钮,进行云端的数据包传送达到远程控制的目的。

5 结语

综上所述,本文针对燃油发电机组设计了云控系统的四层结构,设计了设备层、传输层、平台层以及平台应用层分别作出阐述,主要介绍了对底层架构的控制器和DTU通信模块、云控系统的软件架构。基于PHP、关系型数据库Mysql及Redis缓存策略的云控系统实现操作人员对燃油发电机的远程操作、实时监控,发电机组数据入网管理,解决了传统发电机行业的发展瓶颈和发电机组远程管理等问题,突破了传统发电机组在实际应用的拓展,取得终端远程控制管理发电机群组成果。