电气设备运行温度在线监测App的开发与设计

张艺玄，王玲芝

(西安邮电大学自动化学院，陕西 西安 710121)

0 引言

电气设备的运行维护有两大类的监测方式: 一是离线式监测，需要电气设备脱离电网，不带电进行监测，对于非枢纽型电气设备而言可采用此类监测方法进行监测; 另一种监测方式是电气设备的在线监测，即在电网中进行监测，可带电进行监测，此监测方式的弊端是可能会产生微小电磁干扰，导致测量结果产生偏差[1]。如果电气设备长期运行在一个稳定的环境中，那么实时监测电气设备温度值也是稳定的。当温度发生突然的变化时，这意味着电气设备可能出现了问题。因此，对电气设备进行实时温度监测就可以判断电气设备的工作状态，提前采取预防措施，最大程度保障电力系统可靠运行。

传统的温度监测方法需要人工巡检或安装温度传感器进行数据采集，无法实现远程监测和及时预警。随着物联网技术的发展，越来越多的电气设备开始引入物联网监测系统，实现对设备运行情况的实时监测。其中，利用App 实现在线监测电气设备运行温度的方法日益受到关注，该方法具有监测精准、实时性强、操作便捷等优点[2]。

设计的电气设备运行温度在线监测App 将实时监测到的温度数据与数据库数据作对比，从而远距离判断故障。把电力设备运行温度数据通过互联网传输至数据库，在可移动设备中安装电气设备温度在线监测App。当出现紧急状况时，电气设备运行温度在线监测App 可以帮助人员随时查看设备的运行温度和状态，从而快速查找故障点，减少停电时间和停电范围，突破时间和空间限制，提高电气设备的安全运行水平。

该App 可实时监测电气设备的温度并展示历史数据，用户可通过该App 及时了解设备运行状态，预测设备维护周期。设计采用客户端-服务器架构，客户端使用HBulider X 进行开发，数据可采用SQL server 进行数据库的连接。设计的App 与数据库进行连接，直接管理电气设备，可以提高电气设备运行维护的便捷性。

1 在线监测数据库与云平台

1.1 云平台概念与基本结构

云平台是一种基于互联网技术的计算和存储资源的共享平台，可以提供各种计算、存储、数据库、网络等服务[3]。云平台的目标是为企业和个人提供可扩展性、高可用性、灵活性的数据服务，从而降低企业和个人IT 成本，提高信息化水平[4]。

云平台的基本结构包括以下三个层次：

1) 基础设施层，即云计算基础设施，通过虚拟化技术对物理设备进行抽象，形成虚拟的计算、存储、网络、安全等资源池，提供计算能力和存储空间等底层基础技术支持[5-7]。

2) 平台服务层，也称为中间件层，为上层应用提供支持。这一层主要提供各种开发、管理、分析等服务，如应用开发、数据分析、消息队列、缓存、负载均衡等。

3) 应用服务层，是基于云平台上的应用服务。这一层提供了各种应用程序和工具，如软件运营服务(SaaS)、在线协作、电子商务平台、物联网等，能够满足用户的不同需求，是云平台的最终目标。

这三个层次相互依存，构成了云平台的完整架构。通过云平台，用户可以将多种计算、存储和处理资源池化，实现资源的共享、统一管理和高效利用。同时，云平台能够为企业和个人带来更高的灵活性和可扩展性，满足不断变化的业务需求。

1.2 云服务器配置

云服务器是一种基于互联网技术的计算和存储资源的共享平台，可以提供各种计算、存储、数据库、网络等服务。

电气设备运行温度在线监测系统采用云服务器的物联网测温技术，利用传感器和互联网技术实现对温度的实时监测和数据采集，然后通过云服务器进行数据处理和存储，最后将数据传送至App 上。

在本设计中，所有数据都保存在数据库内，每秒从数据库中读取一次温度数据，传输至App 中，因此对云服务器的传输速度要求较高。操作系统选择适配宝塔linux 面板的Windows Server-wkGc系统，以和数据库达成统一，应用2 000 GB 流量包，数据流畅传输。为保证数据传输量在服务器可承受范围内，选择了四核8 GB 内存的云服务器，云硬盘空间180 GB 保障可以存储足够的数据。

1.3 数据库与服务器搭建设计

数据库是服务器的一个重要组成部分，数据库依托服务器而存在。服务器可以被视为一台计算机或硬件设备，负责处理客户端请求并管理数据库[8]。

当用户请求与数据库交互时，会向服务器发送请求，服务器会响应并进行必要的查询、读取和写入操作。服务器将这些操作传递给数据库，数据库执行相应的操作，并将结果返回给服务器，服务器最后将结果反馈给用户[9-10]。因此，在访问数据库时，需要使用服务器作为中介来访问数据库，以保证数据的安全性和完整性。同时，服务器还扮演着调度和管理资源的角色，确保系统始终保持高效稳定运行。

本设计使用MySQL 数据库进行数据存储，数据库下包含三个数据表格：用户信息表，用于登录界面验证使用；实时温度表，产生实时温度数据并传输至App 温度监测的位置；超温报警表，在此表内设置报警温度，将超过报警温度的数据存放在此表中。

1.4 数据库温度表单更迭

数据库中可以包含多个数据表单。这些表单可以根据业务需求和数据关系，进行逻辑上的划分和组织，以实现更高效的数据管理。SQL 数据表单中存储的表结构类似于excel 表格，均是行和列的结构，每一行是数据表单中的一条记录，作用为记录数据；每一列是数据表单中的项目，它表示了表中存储的数据项目；每一行与每一列的交叉点就是单元格，每个单元格中只能输入一条记录[11]。

为实现对有限数据进行无限分析，模拟进行实际情况下电气设备运行温度的在线监测，需对温度表单进行增删改查处理。利用PHP 语言实现插入范围内随机数模拟新的温度数据，并将新的数据储存到温度数据表单中。

2 在线监测App 的实现

2.1 需求分析

电气设备正常运行是保障电网安全运行的必要条件。电气设备因其数量大、使用频率高的特点，是电网中发生故障概率最高的环节[12]，因此电气设备运行温度在线监测App 的设计就尤为重要。为了保证电网的长期稳定运行，电力管理部门需要实时监测电气设备运行温度的情况，以判断电气设备的工作情况。

电气设备运行温度在线监测的数据平台需要能够实时显示电气设备的温度，对监测到的数据进行收集，通过4G/GPRS 通信协议将数据传输到服务器进行处理，并在平台上进行展示，实现对电气设备运行温度的远程实时监测[13]。电气设备运行温度在线监测App 的主要任务是实时温度监测，超温报警，历史温度曲线、历史数据查询等[14]。

电气设备运行温度在线监测App 的设计具体功能如下：

1) 登录个人信息查询数据。电气设备运行情况属于电网内部数据，并未向社会面公开，所以需要进行身份验证，通过身份核验的使用者可访问查询数据。

2) 远程实时监测，监测数据可视化。通过App 进行数据访问，可以查看对应电气设备具体温度数据并满足监测系统实时数据的即时查询需求，实现远程实时监测，为运维人员判断电气设备的故障提供数据支持。

3) 历史数据的存储、查询和管理。将数据存放进数据库中，进行高效的存储和管理，可以按照指定查询时间范围查看和统计查询历史监测数据，方便运维人员对电气设备的历史运行状态和数据进行分析。

4) 报警处理。通过对以往数据的分析，设定电气设备正常运行下温度阈值(如40 ℃)。当电气设备运行温度超过该阈值时，判定为故障，向管理者发出警报[15]。

5) 超温数据分析。将所有报警的信息做统计，集中在数据表中，便于管理者集中分析电气设备运行中出现的故障。

6) 低成本、灵活便捷、稳定运行。降低监测平台的建设成本，减少平台的维护工作，确保App能稳定地运行。

基于以上分析，电气设备运行温度在线监测App 应全天候实时在线对电气设备进行监测，并且具有数据接收解析、实时数据监测、历史数据查询、超温数据分析、报警处理等基本功能。通过对电气设备温度的对标分析找到电气设备的易坏点，实现精确化、智能化的管理，减少巡检人员工作强度，保障电网的运行可靠。

2.2 利用HBuilder X 生成App

HBuilder X 是一个专门用于开发跨平台hybrid 应用的集成开发环境(IDE)，支持多个平台的应用开发，包括iOS、Android 等。下面是生成App 的步骤：

1) 安装HBuilder X。在官网上下载并安装HBuilder X 开发环境。

2) 选择创建项目。在HBuilder X 界面中，选择“ 新建” →“ HTML5+移动应用” →“ 创建” ，然后选择要构建的模板。

3) 选择应用端类型。在创建应用的过程中，可以选择应用的移动设备平台：iOS、Android 和H5。如果希望应用能够运行在多个移动设备平台上，则需要选择“ 多端类型” 。

4) 设计界面。在所选的页面模板上进行设计，并设置相关参数，如颜色、布局、文本内容等[16]。

5) 编写代码。在HBuilder X 中，可以使用HTML、CSS、JavaScript 等编写程序代码，并实现各种功能。此外，在编写代码之前，需要了解相应的开发技术和语言，例如Vue.js 框架、React 框架等等。

6) 预览与测试。在HBuilder X的预览窗口中，可以预览App 的效果，并对其进行测试和调试。

7) 打包发布。完成设计和编码后，需要将应用打包发布到相关的市场或商店，以供用户下载和使用。在HBuilder X 中，可以制作出用于iOS 和Android 应用商店的APK、IPA 等。

为实现电气设备运行温度在线监测App 的设计，实现要求的效果图，利用Vue.js 框架书写了三种页面，以登录页面为主页面。这种登录方式确保了先登录才能查看数据，保证了数据的安全可靠，后续子界面为数据监测和数据中心。JavaScript 是一种高级编程语言，主要用于创建交互式Web 页面和应用程序。它是一种解释性语言，意味着代码可以直接在浏览器中运行，而不需要先编译成机器码。JavaScript 可以被用于创建动态效果、处理用户输入以及与服务器进行通信等等。随着Web技术的发展，JavaScript 已经成为了Web 前端开发不可或缺的技术之一。本课题设计的App 利用JavaScript 实现了前文所述App 功能需求，实现步骤如下：

1) 利用JavaScript 设计登录页面，主要内容有设计登录按钮以及用户名密码的设计。将用户名与密码内置于数据库中，在登录时核对是否一致，一致则允许登录，反之则拒绝登录，以保障数据的安全可靠。

2) 利用JavaScript 设计数据监测中心，是重点显示监测页面，实时数据在此页面显示，将数据库内的数据每一秒生成一个，传输至App 页面内，以圆形图的形式直观明了地展示，让管理者直观感受温度的变化情况。

3) 利用JavaScript 设计数据中心，数据中心有历史温度表单，有报警温度的设计以及超温报警温度的记录，是管理检修的必备部分，超温报警记录表可以帮助检修人员观察以往工作情况，具有重大的意义。

4) 利用JavaScript 设计超温报警，对采集到的数据进行判断，超过一定温度(如40 ℃)的数据即认为需要检修，此时报警以提示操作员。在监测到超温数据后，报警铃声响起。

2.3 App 与数据库连接

Uni App 作为一个跨平台应用开发框架，可以连接各种类型的数据库，以下是几种常见的数据库连接方式：

1) 使用RESTful API 接口：在服务端编写RESTful API 接口，客户端通过HTTP 请求调用接口，获取或提交数据。

2) 使用ORM 框架：ORM (Object-Relational MApping)框架将数据库表映射为对象，提供简单的API 让开发人员进行增删改查等操作。常用的ORM 框架有Hibernate、My Batis、Sequelize 等。

3) 使用云数据库：多家云服务商提供了完全托管的云数据库服务，通常使用SQL 数据库(如MongoDB、Redis 等)，具有高可用性、高扩展性和高安全性。

4) H5App 可以使用HTTP 协议的POST 和GET 方法来向服务器发送数据请求。

不同的数据库连接方式适合不同的场景，开发人员需根据业务需求做出选择。

采用HTTP 协议的POST 和GET 方法来向服务器发送数据请求，以宝塔Linux 面板为载体，提供网页用以访问数据。

宝塔Linux 面板是一款简单易用的服务器管理面板，它支持与各种数据库进行连接和管理。对服务器资源消耗较低，不影响服务器的正常运行。宝塔Linux 面板提供了丰富的管理功能，包括网站管理、数据库管理、FTP 管理、文件管理、备份管理、SSL 证书管理等，可满足大部分服务器管理需求。确保在设置数据库连接时，使用正确的服务器名、端口号、数据库用户名和密码等信息即可将数据库与App 相互连接。

3 电气设备运行温度在线监测App 的测试

该设计的App 利用JavaScript 实现了前文所述App 功能需求。

为保证数据的私密性，登录失败提示用户名密码错误，仍然在登录页面不跳转到子界面。登录成功则直接进入实时监测界面，测温数据实时呈现。

通过调整表单参数可更改报警温度限值，本文设计的App 以40 ℃为例。在App 内设置历史温度记录按钮，可显示最近20 条的历史温度记录。在App 内设置超温报警按钮将超过警戒值的温度与发生时间作记录，便于管理员检修与分析。

经PC 端与手机移动端测试，本文设计的App功能完备，运行状况稳定，人机交互性能良好，满足工程使用需求。

4 结论

基于电气设备运行温度在线监测技术，实现了一款易用、高效、可靠的App 应用。通过对模拟温度数据进行分析并具象化展示，设备用户可以及时了解设备的运行状态，有效预防设备故障和事故的发生。

未来将继续探索电气设备在线监测技术，包括不仅限于设备温度的监测，更多参数和指标的监测，如设备振动、声音等。同时，也将提高App 的智能化水平，尝试引入人工智能和大数据等相关技术，为用户提供更为精准、个性化的设备监控服务。相信在不断的努力与创新下，电气设备在线监测技术将会得到更广泛的应用，更好地帮助用户保障工程安全和经济效益的达成。