电气设备智能化监控系统设计

摘 要：文章在现有研究成果的基础上完成了一个基于Internet的智能监控系统设计，通过使用 CAV 总线创建了针对现场数量众多的电气设备的局域控制网络，结合运用嵌入式通信系统实现了实时高效的联网通信过程，使用计算机作为监控系统的数据库及服务器的载体，系统软件通过使用VB软件完成具体的程序编写。

关键词：电气设备;监控系统;PLC控制系统;Internet

0 引言

随着电气设备数量及应用范围的不断扩大，企业对电子环境安全的重视程度不断提高，对电气设备的安全性提出了更高的要求，促使对电气设备监控系统研究的不断深入，一些电气设备监控系统已经普遍应用于企业工厂、学校电控室等领域，包括网络计算机、自动化等在内的现代技术逐渐在电气设备控制中得以广泛运用，为当前设备智能控制系统的发展和完善提供了有力的支撑。

1 电气设备智能化监控系统总体架构设计

本文结合运用 Internet技术实现电气设备的智能监控功能，系统的硬件部分主要由上位机和下位机构成，通信部分为多客户系统采用客户机/服务器模式，下位机借助Internet实现监控服务器及控制设备的信号传输过程。（1）现场设备控制网络，主要通过现场总线技术的使用完成控制网络的构建，并基于多设备创建局部控制网络，为实现对设备的实时高效控制管理功能奠定基础。电气设备底层的通信网络具体选用了CAN通信，在系统所有硬件设备中设置CAN接口电路，再通过嵌入现场的协议转换通信模块实现数据信息在 Internet的传输，以确保现场设备通信过程的有效实现。 （2）网络通信系统，利用现场协议转换通信技术连接互联网，接入系统中的各电气设备通过使用协议转换通信模块实现同接入 Internet 网络的远方 PC 机间的数据通信过程。（3）基于远方PC机的后台监控软件，主要负责完成服务器及数据库的作用，实现用户管理、监控操作、界面显示等功能，在系统中设置用户管理功能从而使非法用户的误操作问题得以有效避免，用户在合法登录监控系统的情况下能够在权限范围内完成对监控软件的具体操作^[1]。

2 电气设备智能化监控系统核心模块的设计与实现

2.1 智能CAN节点的设计

本文具体选用了具备低功耗及高性能优势的AT89C52作为CAN节点处理器，并通过 SJA1000芯片的使用完成了 CAN总线通信接口的设计，并结合运用嵌入式服务器实现通信过程。单片机是智能 CAN 节点的控制核心，CAN节点的结构如图1所示，使用传感器完成相应信号的收集后，由单片机负责对采集到的数据进行加工和处理。（1）节点初始化模块。主要由CAN及节点两部分控制器的初始化构成，系统上电复位后CAN控制器完成初始化操作，主要完成工作模式及相关寄存器等的设置，具体在复位模式中完成包括接受码、时钟输出、接收屏蔽码等在内的寄存器的设置;节点控制器在系统上电后即开始自身初始化设置成工作状态。（2）数据收集处理模块。该模块主要用于读取AD转换数据及完成数据处理。此外在设计系统硬件时通过将屏蔽线置于信号线中使交流干扰问题得以有效避免，通过串联电阻及旁路电容的添加和使用使随机信号影响得以有效避免。

2.2 嵌入式服务器的设计

基于计算机的嵌入式系统有利于系统软硬件整体功能的实现，具备灵活、高可靠性、低成本等优势的嵌入式服务器主要由处理器、存储器和外围设备等构成，根据监控系统的具体应用环境完成对嵌入式服务器的配置及调试，嵌入式服务器硬件的结构如图2所示，通过扩展板及核心板的使用，实现使用、维护成本以及系统整体可扩展性的有效兼顾。其中，核心板主要由 FLASH、随机存储器和微处理器构成;扩展板主要由串口、电源模块、CAN模块、以太网等构成^[2]。

2.3 火灾产生的危害气体检测电路

有害气体检测电路中采用了LM358，在现场电气设备环境中存在有害气体的情况下通过减小传感器电阻值实现小部分电压的分散，LM358的5脚电位值低于预设的电位值，在3脚中使用7脚输出低电平成为电压跟随器输入信号，1脚实现报警光信号的输出;属于预设电压值的6脚在空气良好的情况下通过提高传感器电阻值分担大部分电压，使5脚电位值低于预设电压值，电压跟随器的输出1脚此时不产生触发报警信号;传感器的电阻值在检测到电气火灾有害气体时会减小以分担小部分电压，使5脚电位值超过预设电压值， 7脚输出高电平进入3脚，此时1脚会产生有效触发报警信号，并向单片机STC11F01的P1.7传送，系统据此输出传感器信号、逻辑运算结果等信息，从而使监控系统的抗干扰能力及可靠性得到显著提升。STC11F01的P1.6脚检测到高电平输入后通过输出低电平实现电气设备火灾信号传输过程的触发，确保在发生电气火灾时做到快速通知和提醒，联动控制系统根据接收的单片机发送的报警数据向配套执行器发出控制信号，开启自动灭火设备防止火势蔓延，排出有毒烟雾，实现对各类消防设备的控制过程^[3]。

3 结语

本文完成了一种基于 Internet的电气设备智能监控系统的设计，实现了实时高效的监控功能，监控系统的传输正确率较高（可达100%），具备较高的网络传输可靠性，对该智能监控系统的模拟实验结果表明，系统具有较高的稳定性、可靠性，有效提高了对现场电气设备的远程监控质量及效率，易于操作和修改，具有较高的实际应用价值。

[参考文献]

[1]刘靖雯.电气设备自动控制系统中PLC的应用与设计[J].自动化应用，2018（4）：57-58.

[2]张黎.基于电气设备的智能监控系统设计应用[J].科技创新导报，2017（22）：8-13.

[3]胡明辉.电气自动化控制系统在建筑电气中的应用[J].建材与装饰，2018（32）：239-240.

Design of intelligent monitoring system for electrical equipment

Niu Xiaoling

（Xian Railway Vocational and Technical Institute， Xian 710026， China）

Abstract：Based on the existing research results in this paper， the design of an Internet-based intelligent monitoring system is completed. The creation of a local control network for a large number of electrical equipment in the field is completed by using the CAV bus and combining with the use of embedded communication systems， which realizes the real-time and efficient network communication process. The computer is used as the carrier of the database and server of the monitoring system， and the specific programming of the system software is completed through the use of VB software.

Key words：electrical equipment; monitoring system; PLC control system; Internet

作者簡介：牛晓玲（1978—），女，陕西西安人，副教授，硕士;研究方向：控制工程，机电一体化。