摘要：針對(duì)高速公路隧道配電房管理現(xiàn)狀，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，設(shè)計(jì)了一套無人值守的配電房智能監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)可實(shí)時(shí)監(jiān)控配電房的運(yùn)行狀態(tài)，遇到異常情況能及時(shí)向監(jiān)控員發(fā)出報(bào)警,保證了隧道內(nèi)交通的安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；無人值守配電房；智能監(jiān)控管理系統(tǒng)

引言

高速公路隧道配電室通常分散，相距較遠(yuǎn)，地理環(huán)境復(fù)雜，不利于人工管理和維護(hù)。配電室的內(nèi)部設(shè)備非常重要，是隧道機(jī)電系統(tǒng)的核心設(shè)備。因此，人們對(duì)配電室的運(yùn)行環(huán)境和安全管理提出了新的要求，需要對(duì)煙霧、溫度和濕度、配電設(shè)施、門禁狀態(tài)、室內(nèi)照明、通風(fēng)、人員入侵和視頻信息進(jìn)行集中監(jiān)控和管理和分析，以便人們及時(shí)準(zhǔn)確地掌握設(shè)備運(yùn)行信息，實(shí)現(xiàn)故障的準(zhǔn)確定位，為配電室的安全可靠運(yùn)行提供有力的保障。

1隧道配電房管理現(xiàn)狀

以某高速公路隧道管理辦公室為例，管理辦公室管轄3個(gè)隧道，共5個(gè)配電室，已投入運(yùn)行15年。當(dāng)時(shí)配電室設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，沒有配置智能管理系統(tǒng)，無法監(jiān)測配電設(shè)備的監(jiān)控和配電室環(huán)境?，F(xiàn)有的監(jiān)控設(shè)施只能讓監(jiān)控人員通過安裝在配電室的攝像頭進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，抽屜柜的開合閘可以通過控制軟件實(shí)現(xiàn)。外勤人員每天只檢查一次配電室，沒有實(shí)時(shí)監(jiān)控配電室。隧道配電室設(shè)置在山區(qū)，植被炎熱，動(dòng)物潮濕。

2物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分。顧名思義，物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)連接物體的互聯(lián)網(wǎng)，包含兩層含義:第二，它的用戶端延伸和擴(kuò)展到任何物體之間，進(jìn)行信息交換和通信。

物聯(lián)網(wǎng)主要由三部分組成:感知互動(dòng)層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層和應(yīng)用服務(wù)層。感知互動(dòng)層主要由傳感系統(tǒng)、識(shí)別系統(tǒng)和相關(guān)外圍設(shè)備組成，主要負(fù)責(zé)信息采集、信息轉(zhuǎn)換和信息采集，包括各種配電室的溫濕度傳感器、電力儀表、防盜傳感器、煙霧傳感器、攝像頭等設(shè)備。傳感器是一種觀察和測量設(shè)備，類似于人類的感官系統(tǒng)。傳感器技術(shù)涉及許多學(xué)科，包括光學(xué)、聲學(xué)、半導(dǎo)體技術(shù)、測量技術(shù)、信息技術(shù)和微電子技術(shù)。

網(wǎng)絡(luò)傳輸層，包括移動(dòng)數(shù)據(jù)、藍(lán)牙、光纖、電纜等，主要負(fù)責(zé)信息的提取和傳輸，是連接應(yīng)用層和感知層的數(shù)據(jù)通道。其主要技術(shù)包括無線通信技術(shù)、Web技術(shù)、數(shù)據(jù)管理技術(shù)、ZigBee技術(shù)等。通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)了多種不同設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)接入，通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)了感知層中感知設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)傳輸層的連接。應(yīng)用程序?qū)影ū镜刂鳈C(jī)和控制器、物聯(lián)網(wǎng)中間件和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)。

應(yīng)用層主要基于計(jì)算機(jī)和軟件技術(shù)進(jìn)行各種數(shù)據(jù)處理。云計(jì)算技術(shù)作為海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和分析平臺(tái)，是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層的重要組成部分。物聯(lián)網(wǎng)中間件可以統(tǒng)一包裝計(jì)算機(jī)管理、設(shè)備控制和定位，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與各行業(yè)的服務(wù)系統(tǒng)連接起來，處理、過濾和整合互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，提供給所需的后端應(yīng)用系統(tǒng)。

3隧道配電房智能監(jiān)控管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，本文提出了隧道配電室智能監(jiān)控管理系統(tǒng)的集成技術(shù)解決方案。本文以一個(gè)配電室為例，設(shè)置供配電設(shè)備的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，通過在配電室內(nèi)設(shè)置環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，檢測漏水、煙霧、溫度和濕度、人員入侵等信息，監(jiān)控各種設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并上傳到中控室，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的集中監(jiān)控和統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)及時(shí)記錄、查詢和自動(dòng)報(bào)警等功能，讓監(jiān)控人員和現(xiàn)場人員及時(shí)接收報(bào)警信息，及時(shí)處理異常事故。

隧道配電室智能監(jiān)控管理系統(tǒng)由智能設(shè)備、傳輸線路和集成監(jiān)控主機(jī)組成。配電室內(nèi)的所有設(shè)備都通過以太網(wǎng)和串口服務(wù)器連接到網(wǎng)絡(luò)中；集成監(jiān)控主機(jī)直接連接到監(jiān)控以太網(wǎng)，與中控室網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。系統(tǒng)框架如圖1所示。該系統(tǒng)采用集中管理和分散控制，既滿足了分散監(jiān)控點(diǎn)集中統(tǒng)一管理的需要，又滿足了數(shù)據(jù)安全的要求。

4軟件設(shè)計(jì)配電房智能監(jiān)控管理系統(tǒng)

配電室智能監(jiān)控管理系統(tǒng)軟件集中處理、記錄、統(tǒng)計(jì)監(jiān)控服務(wù)器收集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，生動(dòng)地在界面上顯示數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，讓監(jiān)控人員和現(xiàn)場人員直觀輕松地掌握整個(gè)配電室的運(yùn)行狀態(tài)。此外，該系統(tǒng)還具有權(quán)限管理、報(bào)警管理、日志管理、報(bào)表輸出等功能。配電室監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)了與視頻監(jiān)控系統(tǒng)和隧道控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互。

該系統(tǒng)軟件需要支持TCP//IP、Modbus、許多協(xié)議，如SNMP，支持二次開發(fā)，具有以下功能：

（1）隧道配電室的位置和各配電柜、抽屜柜的位置采用電子地圖模式直觀顯示。通過全局地圖，我們可以了解配電室是否有報(bào)警信息。在地圖中選擇配電室后，我們可以進(jìn)入配電室進(jìn)行整體檢查，包括檢查溫度和濕度等信息。在布局圖上選擇配電柜可以查看配電柜的電壓、電流等信息。

（2）通過查看系統(tǒng)日志和報(bào)告，可以了解各種設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并生成報(bào)告。

（3）在監(jiān)控系統(tǒng)軟件上，可以隨意選擇聯(lián)動(dòng)設(shè)備。例如，當(dāng)檢測到配電室的溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，打開排氣扇，冷卻配電室以保護(hù)設(shè)備。當(dāng)煙霧傳感器檢測到火煙時(shí)，立即自動(dòng)啟動(dòng)排氣扇，自動(dòng)切斷智能斷路器和電源。這些功能使得實(shí)現(xiàn)“無人值守"配電室成為可能。

5安科瑞配電室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)

5.1概述

配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)包括智能監(jiān)控系統(tǒng)屏幕、通信管理機(jī)、UPS電源、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)(云臺(tái)球機(jī)、槍機(jī))、環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)(溫度、濕度、水浸、煙霧)、控制子系統(tǒng)(燈光、空調(diào)、除濕機(jī)、風(fēng)扇、水泵)、門禁監(jiān)控子系統(tǒng)(讀卡器、開門按鈕、磁鎖)、安全監(jiān)控子系統(tǒng)(雙鑒探測器)。

5.2應(yīng)用場所

適用于35kV及以下用戶端供配電自動(dòng)化系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)，如軌道交通、工業(yè)、建筑、學(xué)校、商業(yè)綜合體等。

5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

5.4系統(tǒng)功能

實(shí)時(shí)監(jiān)控；數(shù)據(jù)查詢；曲線查詢；操作報(bào)告；實(shí)時(shí)報(bào)警；歷史事件查詢；用戶權(quán)限管理；網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D；遙控功能

5.5系統(tǒng)硬件配置

6結(jié)語

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)的隧道配電房智能監(jiān)控管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了隧道配電房集中監(jiān)控、故障定位準(zhǔn)確、及時(shí)報(bào)警的管理模式，提高了對(duì)隧道配電房的監(jiān)控能力和數(shù)據(jù)自動(dòng)化處理和分析水平，為高速公路信息應(yīng)用和綜合管理系統(tǒng)應(yīng)用提供了有力的運(yùn)行維護(hù)，延長了設(shè)備的使用壽命。

參考文獻(xiàn)

[1]周旭.機(jī)房環(huán)境聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),2013(11):19-22.

[2]王曉靜,焦恩喜.變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)及監(jiān)控自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].中小企業(yè)管理與科技,2009(18):263-264.

[3]錢志鴻,王義君.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用研究[J].電子學(xué)報(bào),2012(5):1023-1029

[4]朱洪波,楊龍祥,朱琦.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)展與應(yīng)用[J].南京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2011(1):1-9.

[5]陳咨鑫.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的隧道配電房智能監(jiān)控管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

[6]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊2019.11版