鄧輝明，黃 峰

(1.湖南工程學院 電氣信息學院，湘潭 411104；2.湖南省高校風電裝備與電能變換協(xié)同創(chuàng)新中心，湘潭 411104)

基于移動終端的電機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)*

鄧輝明1,2，黃 峰1,2

(1.湖南工程學院 電氣信息學院，湘潭 411104；2.湖南省高校風電裝備與電能變換協(xié)同創(chuàng)新中心，湘潭 411104)

針對電機遠程監(jiān)測實際需要，設(shè)計了一套基于移動終端的消防泵電機監(jiān)控系統(tǒng).此系統(tǒng)由移動終端監(jiān)控軟件、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)通信模塊等組成，軟件交互界面友好，通過移動終端設(shè)備可實現(xiàn)多臺消防泵電機全天候的實時數(shù)據(jù)采集處理、設(shè)備控制、故障報警及故障信息管理.并能應用于其他電機控制場合，具有良好的應用前景.

移動終端；電機監(jiān)控系統(tǒng)；消防泵；故障報警；實時監(jiān)控

0 引言

電機是工業(yè)現(xiàn)場最常見的電氣設(shè)備之一.利用移動終端對電機進行遠程、全天候監(jiān)控，具有重要的應用價值.尤其是在消防安全領(lǐng)域，現(xiàn)代建筑越來越復雜，消防設(shè)施分布范圍廣、數(shù)量多、規(guī)格型號不同.為避免發(fā)生火災，前期必須加強對消防泵等的狀態(tài)監(jiān)控.而當火災發(fā)生時，更要求消防泵能夠迅速地投入工作，把火災撲滅，最大程度地挽回損失[1].

目前的消防設(shè)備管理系統(tǒng)只能在控制室查看消防泵電機的啟動、停止、狀態(tài)等簡單信息.無法查看消防泵電機的詳細運行狀態(tài)，更不能在遠程端實現(xiàn)有效地控制.嚴重影響了消防系統(tǒng)快速處理能力，埋下了安全隱患[2].因此，采用移動終端設(shè)備對消防泵電機進行全天候遠程、動態(tài)監(jiān)控非常有必要[3].

本文選用KB0系列控制與保護開關(guān)電器作為消防泵電機控制系統(tǒng)的核心器件，基于Android操作系統(tǒng)平臺，開發(fā)了基于移動終端的消防泵電機監(jiān)控系統(tǒng).系統(tǒng)可通過Wi-Fi/4G移動網(wǎng)絡構(gòu)建靈活便捷的安全監(jiān)控平臺，實現(xiàn)消防泵電機全天候狀態(tài)監(jiān)測、數(shù)據(jù)查詢、設(shè)備控制、故障告警等，提高了消防系統(tǒng)的時效性和安全性.軟件可以靈活移植，應用到其他電機應用場合，具有良好的社會效益和經(jīng)濟效益.

1 系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)[4-5]，分為現(xiàn)場設(shè)備層、網(wǎng)絡通信層及移動終端.系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示.

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

現(xiàn)場設(shè)備層采用KB0-T系列控制與保護開關(guān)(CPS)實現(xiàn)對設(shè)備的就地操作與保護控制.KB0-T能夠接通、承載和分斷正常條件下和非正常條件下的電流，具有過載和短路保護功能，并能夠采集和上傳現(xiàn)場信息以及執(zhí)行移動終端APP發(fā)送的各種指令.KB0-T的數(shù)字化控制器采樣電量信號、對所得結(jié)果進行分析和運算后發(fā)出相應處理指令，控制CPS主電路的通斷[6-7].

KB0-T采集各設(shè)備的參數(shù)信息和故障信息，通過通信模塊將這些信息發(fā)送到云平臺.網(wǎng)絡通信層是現(xiàn)場設(shè)備層與移動終端實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的通訊設(shè)備和通訊線路.本系統(tǒng)采用云服務平臺.通過工業(yè)以太網(wǎng)接口將設(shè)備信息發(fā)送到云平臺服務器，由服務器實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備與移動終端的通信.移動終端采用Android studio平臺開發(fā)APP軟件.軟件有良好的交互界面，能夠通過Wi-Fi/4G移動網(wǎng)絡對監(jiān)控系統(tǒng)進行全天候訪問.具有查詢設(shè)備運行參數(shù)、故障告警信息及對設(shè)備進行控制等功能.通信時CPS設(shè)備將實時數(shù)據(jù)上傳至云平臺服務器.當用戶登錄終端軟件時，APP自動訪問服務器，并將設(shè)備實時數(shù)據(jù)及故障信息顯示在界面上；當需要遠程控制設(shè)備時，APP發(fā)送的請求指令會經(jīng)服務器傳達給消防泵電機，從而實現(xiàn)對消防泵電機的控制.通信過程如圖2所示.

圖2 通信過程

2 移動終端軟件設(shè)計

終端軟件基于Android自主開發(fā).主要分為操作界面和網(wǎng)絡通信兩個模塊，其中操作界面遵循主流APP界面設(shè)計方式，界面友好、直觀.網(wǎng)絡通信模塊遵循h(huán)ttp協(xié)議，通過httpclient的post方式，采用異步通信加載方式與服務器進行通信.

(1)操作界面

移動終端界面包括：登錄界面與數(shù)據(jù)監(jiān)測界面、設(shè)備控制界面、故障信息界面.

用戶在登錄界面利用事先注冊好的賬號和密碼登錄服務器.帳號獲取服務器給客戶端分配的唯一sessionId，并對應相應的服務器訪問權(quán)限.數(shù)據(jù)監(jiān)測界面通過“心跳”機制定時刷新，實時獲取設(shè)備當前的參數(shù)信息，如三相電流、額定電流等.同時，在參數(shù)設(shè)置欄可以通過移動終端對設(shè)備的關(guān)鍵參數(shù)進行設(shè)定，如Modbus地址、額定電流等.登錄界面與數(shù)據(jù)監(jiān)測界面如圖3所示.

圖3 登錄界面與數(shù)據(jù)監(jiān)測界面

為了防止用戶誤操作，設(shè)備控制界面與設(shè)置界面聯(lián)動.只有當設(shè)置界面控制功能打開時，設(shè)備控制界面才能對設(shè)備進行遠程控制，如啟動、停止、復位.故障信息界面通過“心跳”機制定時訪問服務器，獲取設(shè)備故障信息.當設(shè)備發(fā)生故障時，如過載故障，界面將顯示相應的故障標識，同時會推送一條故障通知，并通過終端系統(tǒng)鈴聲或者振動的方式提醒用戶.控制與故障信息界面如圖4所示.

(2)通信模塊

移動終端通信模塊軟件設(shè)計流程圖如圖5所示.

現(xiàn)場設(shè)備與移動終端數(shù)據(jù)交互通過云服務平臺實現(xiàn)[8].打開APP軟件點擊設(shè)置界面，點擊登錄，通過在服務器注冊的賬號和密碼登錄服務器，獲取服務器分配的sessionId值.如果登錄成功，將通過發(fā)廣播的形式通知數(shù)據(jù)菜單欄，并通過單例模式將sessionId傳遞過去，以作為數(shù)據(jù)菜單訪問服務器獲取數(shù)據(jù)時的標識碼.數(shù)據(jù)菜單欄需要訪問服務器四個接口，分別為：獲取采集器信息接口、獲取采集器中變量接口、獲取變量值接口以及控制信號接口.為了保證軟件的響應速度和防止內(nèi)存泄漏，前面兩次訪問服務器接口只執(zhí)行一次.將獲取的信息全部保存，以在獲取變量值接口中使用.訪問獲取變量值接口程序中通過“心跳”機制定時訪問服務器，可保證能夠與服務器保持長連接，并實時獲取現(xiàn)場設(shè)備的信息.對從服務器獲取的變量值，通過遍歷的方法將所有數(shù)據(jù)進行分割、處理，并將所需要的信息通過Android代碼分別顯示在數(shù)據(jù)監(jiān)測和故障信息界面中.設(shè)備控制界面通過移動終端發(fā)出控制指令，利用httpclient方式將控制指令打包發(fā)送至服務器控制信號接口.服務器接收到控制變量接口信號時，再將控制信號下發(fā)給現(xiàn)場設(shè)備，以進行遠程控制.

圖4 設(shè)備控制與故障界面

圖5 通信模塊軟件流程圖

3 結(jié)論

基于移動終端的消防泵電機監(jiān)控系統(tǒng)在浙江中凱測試平臺上得到了有效驗證.系統(tǒng)經(jīng)過長時間的測試，通信正常，運行性能穩(wěn)定.

(1)能在Android移動終端上實現(xiàn)對消防泵電機的動態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測、設(shè)備控制、故障報警等功能.

(2)一臺移動終端設(shè)備能夠管理多臺消防泵電機，性價比較高.

(3)系統(tǒng)運行性能穩(wěn)定、安全，有較好的應用前景.

[1] 陳 凡.基于FM認證的消防泵控制系統(tǒng)設(shè)計[D].合肥工業(yè)大學碩士學位論文,2010.

[2] 趙利程.消防泵控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].機械工程與自動化,2008(2):178-179.

[3] 郝海娟.淺談火災報警及聯(lián)動的消防系統(tǒng)[J].安防科技,2011(10):37-39.

[4] 周平方.分布式智能消防報警控制系統(tǒng)的設(shè)計[D].中南大學碩士學位論文,2002.

[5] 張響亮.智能建筑火災自動報警系統(tǒng)的設(shè)計與研究[D].武漢理工大學碩士學位論文,2010.

[6] 徐秋勇,郭其一,黃世澤,等.基于控制與保護開關(guān)的智能配電系統(tǒng)研究[J].智能建筑電氣技術(shù),2015(5):23-26.

[7] 吳瀟俊,黃世澤,郭其一,等.基于可通信控制與保護開關(guān)的智能配電系統(tǒng)設(shè)計[J].低壓電器,2013(11):46-49.

[8] 公 磊,周 聰.基于Android的移動終端應用程序開發(fā)與研究[J].計算機與現(xiàn)代化,2008(8):85-89.

ResearchandImplementationofMotorMonitoringSystemBasedonMobileTerminalEquipment

DENG Hui-ming1,2, HUANG Feng1,2

(1. College of Electrical & Information Engineering, Hunan Institute of Engineering, Xiangtan 411104, China;2. The Cooperative Innovation Centor of Wind Power Equipment and Energy Conversion, Xiangtan 411104, China)

To meet the requirement of intelligent control and remote monitoring of motors, a fire pump monitoring system based on mobile terminal equipment is designed. The system consists of a data acquisition system, a data communication system and a mobile terminal software. By implement the system has a friendly interactive interface and can realize remote data collection, processing, equipment control, fault alarm and fault information management. Especially, the system can monitor and alarm fire pumps at anytime and anywhere through the Wi-Fi/4G mobile network.

mobile terminal equipment； motor monitoring system; fire pump; fault alarm; real-time monitoring

2017-05-29

湖南省教育廳資助科研項目(15K032)；湖南省高?？萍紕?chuàng)新團隊支持計劃資助項目(湘教通[2014]207號).

鄧輝明(1992-)，男，碩士研究生，研究方向：智能配電系統(tǒng).

TM301.2

A

1671-119X(2017)04-0010-03