基于物联网技术的发电机组工业云平台的设计

王滏荥，黄宗盛，文胜福，吴 过，付 蔚

（重庆邮电大学 自动化学院，重庆 400065）

0 引 言

随着我国节能减排管理制度的硬化推进，如何提高包括风能在内的无污染能源的利用率成为了电网企业关注的焦点。因此，利用当前快速发展的工业物联网技术，建立具有智能、实时、节能的发电机组监控系统迫在眉睫。

经调查显示，目前常见的发电机组云平台技术是利用Hadoop平台先将数据存储和发送到并行操作服务器集群，再通过云平台对数据进行快速过滤和分析。为了进一步实现风力发电机组的故障诊断、节能减排和远程监控的功能，研究人员在Hadoop平台的基础上，将云计算和FFT算法应用于发电机故障诊断系统；将工控机、Linux GCC等软硬件结合实现发电机组的节能减排。为了实现对发电机组的远程监控，可以通过OPC协议建立联系读取相应数据采集服务器的OPC Server，并将读取的数据发送到实验室云平台的Kafka集群。但由以上研究可知，现阶段的发电机组云平台普遍存在功能单一，不能实现发电机组的启停控制功能的缺点。基于此，本文介绍一种基于阿里云平台的发电机组控制系统，该系统可同时实现发电机组远程监控和在线控制的功能，具有及时、智能、节能的特点。

1 系统分析

发电机组云控平台是利用现代先进的物联网技术将发电机组与计算机建立连接。其中，云控制模块充当了发电机组与用户之间的桥梁，将数据传送到服务器，用户通过手机、电脑等设备就可以实现对发电机组的远程监控。除此之外，用户还可以通过手机、电脑等终端设备下达一系列指令，实现对发电机组的GPS定位、控制、检测等操作。

发电机组云控系统图如图1所示。发电机与控制器建立连接后，发电机信息采集模块先从发电机采集相关信息，将接收到的数据以封包分组交换传输的模式通过利用接口的帧中继规程、七号信令协议、IP协议，在将数据打包以通信模块为桥梁以56～114 Kb/s的速率传送到控制器。同时再通过服务器将打包的数据利用IP协议发送到平台上，利用服务器串口对数据双向透明传输对数据进行及时的处理并做出相应的操作，以实现对发电机组的实时控制功能。

图1 发电机组云控系统图

2 典型功能模块设计

2.1 发电机组控制器模块

发电机组控制器是发电机的核心。文献[7]提出一种基于可编程逻辑控制器的水电机组监测系统，采用上下位机模式实现了对机组的实时监控，但是因为PLC没有储存器，所以搜集到的数据需要通过现场总线的方式传送到基站，基站再按照一定的顺序依次将数据传送给主机、工程师和操作员，一定程度上缺乏对数据的实时反馈能力和智能化。因此，本文设计的发电机组云平台采用了DC40D和DC42D控制器，主要负责发电机组的启停、监视以及参数设置功能。

2.2 通信模块

传统通信模块一般采用CAN通信电路进行信号传输，需要借助双绞线、电缆、光纤等传输介质，传输必须要媒介才可以。相较于传统的CAN通信电路，本系统采用了DT3000与DT4000的数据采集通信模块，主要负责将发电机组控制器连接到互联网，模块支持2G网络、4G网络以及无线GPRS网络。

2.3 Web管理模块

Web管理模块包括服务端和Web端两部分，其主要是为用户提供设备添加、设备删除、设备控制和设备运行状态的可视化管理界面。服务端通过onMessage（）方法将数据库的数据转发给前端页面和接受前端页面发来的控制命令。Web端设计的开发环境利用Linux+Apache+PHP+MySQL搭建，并通过WebSocket协议与服务端进行双向通信。

2.4 远程监控模块

远程监控模块负责将控制器检测到的数据，采用JSON格式的网络数据通信协议与压缩算法，通过RS 485、RS 232或者Link通信接口把数据信息经过云猫，利用GPRS、4G、有线或无线（WiFi）网络传送到云服务器以供用户查看。

3 结 语

本文设计了一种以云平台为核心的发电机组控制系统。实验表明，该系统可实现发电机组远程监控和在线控制的功能，具有智能、实时、节能的特点，很大大程度上满足了“中国制造2025”的背景下发电机组行业的要求。