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摘 要：确保电源运行的可靠性和安全性是保障生产顺利进行以及电力系统安全的重要途径。本文提出了一种远程电源智能监控系统设计，该系统由硬件电路、下位机软件以及上位机监控平台三个模块组成，为其他电源监控系统设计提供借鉴。
关键词：远程电源；监控系统；设计
引言
当前，移动通信技术及物联网得到了迅猛的发展，远程电源智能监控系统的设计也越来越受重视。远程电源智能监控系统能够克服传统电源监控系统可靠性低、时效性差等问题，有效控制电源，减少相关安全事故的发展。基于此，笔者对远程电源智能监控系统的设计与实现进行了介绍。
1.远程电源智能监控系统总体设计
图1远程电源监控系统示意图，主要包括6个站点和后台工控机。而每个站点有两个智能断路器和一个控制模块，控制器模块可以控制智能断路器的开合并可监测断路器状态，控制模块与后台工控机通过内部局域网相互发送信息。
根据远程电源系统的控制要求，硬件电路主要包括控制器、控制模块、通讯模块、电源模块、检测模块和LED显示模块；下位机软件设计主要包括主程序、检测模块程序、控制模块程序、通讯模块程序、LED显示程序；上位机主要包括：用户安全管理、实时获取下位机状态、远程电源断电上电控制、历史数据查询、故障报警几大模块。
2.系统硬件设计
远程电源智能监控系统的硬件设计主要包含硬件的总体布局以及各个模块的组成。硬件电路主要包括以STM32为中央处理器的最小系统、通讯模块、电源模块、状态检测模块、控制模块。
2.1 断路器控制
本系统的控制对象是远程电源，需要控制其上电和断电状态。选用继电器完成此控制功能。继电器是一种微电控制器件，主要有电磁式和固态式两种，电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成，其工作原理是利用电磁效应实现动触点与常开静触点或者常闭静触点的吸合，从而达到电路控制的作用，最终选用了SRD-5VDC-SL-C型号的电磁式继电器。
2.2 状态检测
状态监测部分是指：当控制器接收到上位机的指令时，下位机需要把状态返回给上位机。由于断路器内有辅助继电器，輔助继电器与断路器动作同步，只需采集辅助继电器状态即可得断路器状态。
2.3 通讯模块
CH9121通讯内置网络变压器HR911105A。芯片CH9121接收上位机控制指令，将网络数据转换为串口数据发送给控制器STM32。控制器STM32执行指令并将控制结果反馈至CH9121，当检测模块检测到现场断路器的状态变化时，控制器STM32也会将状态信息发送至CH9121，CH9121将串口数据转换成网络数据发送给上位机，从而高效的完成了上位机与下位机的通信。
3.系统软件设计
3.1主程序设计
主程序主要实现上位机与下位机的良好通讯。下位机根据接收的上位机指令做出相应控制操作，并可以实时监测断路器状态。系统在启动时先调用SystemInit系统初始化函数，然后进入main函数。main函数中首先对I/O口、串口等进行初始化。随后通过检测函数，获得现在断路器的状态并记录状态，同时将状态通过串口发送给通讯模块；接着进入while（）循环，查询上位机是否向控制器发送控制指令，如果控制器接收到了来自通讯模块的控制指令，则调用上位机命令处理函数。
3.2 状态检测实现
系统通过检测断路器中辅助继电器状态可判断断路器状态，需检测与STM32连接的相应I/0口的电平高低即可。本设计用state1、state2、state3、state4分别接收来自主备继电器的状态。当state1=1时，表示主电源上电 ，赋值相应的主电源上电标志位；当state2=1时，表示主电源断电，赋值相应的主电源断电标志位；当state3=1时，表示备电源上电，赋值相应的备电源上电标志位；当state4=1时，表示备电源断电，赋值相应的备电源断电标志位。
3.3通讯功能的实现
通讯部分指STM32与通讯模块之间即CH9121之间的通讯。二者之间采用的是串口通信。主要包括，通讯模块向STM32发送的控制指令和查询指令，或STM32将控制结果或查询结果返回至通信模块。
3.4控制功能的实现
由上一章可知，通过控制开发板上的继电器以控制断路器状态，所以本设计只需控制与STM32连接的I/0口的电平高低即可电下面以主电源断电为例。电磁铁通电合闸后，不再继续通电，以防烧坏电磁铁。命令执行成功时，返回0x11。
4.上位机监控平台设计
4.1 数据库
远程电源监控系统涉及到相关数据的存储和查询，所以上位机在实现功能的过程中运用了SQLServer 2008数据库。SQL是一种数据库查询和程序设计语言，用于存取数据查询、更新和管理关系型数据库系统。
4.2 Socket通信
Socket是一种网络通信的套接字，是通信过程中所要使用的一些缓冲区以及一些相关的数据结构。套接字的连接有三个环节：服务器监听环节：等待连接，监听网络的状态；客户端请求：客户端的套接字希望连接客户端服务器；连接确认：服务端响应客户端的请求并建立新进程，将服务器的套接字描述给客户端，客户端一旦确认，则连接成功。
4.3 上位机界面
上位机界面设计主要包括用户安全管理、获取下位机当前状态、远程电源断电上电、报警提醒、历史数据查询等部分。
远程电源监控系统由港前、卸车场、调车场、中港、西港和线路所。每个站点下方都包括获取状态按键、主备电源状态显示标签、主备电源上电断电按钮、历史数据查询按键组成。
4.4 上位机功能设计 4.4.1 用户安全管理设计
该系统的安全管理主要有三方面内容：用户登录管理、密码修改管理和控制管理，以上三个功能均需要数据的存储和查询。为保证密码的安全性，建议用户定期的更换密码，本系统设有密码修改管理功能。
4.4.2 下位机状态实时显示设计
系统要求上位机实时显示下位机电源运行状态，即上电还是断电状态。系统为用户提供了两种获取下位机状态并显示的功能：用户按键获取和系统定时自动获取。以站点1港前电源为例。当用户主动按下获取状态按键时，触发Click事件，调用获取站点1主电源状态的函数ServerSendMsg1（），此函数中运用try...catch异常处理语句将相应的通讯协议发送给下位机。
4.4.3 远程电源控制设计
远程控制指用户通过操作上位机界面的控制按钮实现对现场设备的状态控制。本系统允许上位机远程断电和上电远程电源。同时为确保操作安全性，当按下操作按钮时，需要用户输入用户名和密码。正确无误时方可远程控制，否则显示错误。
5.系统调试
当通讯模块与下位机连接成功时点击“搜索模块”按键，模块列表会显示子网内已连接成功的模块IP，点击模块列表中苏旭配置模块，修改其参数。要填写的参数为：（1）工作模式，有三种分别为：TCP_Client、TCP_Server和UDP。本系统选择TCP_Client模式；（2）模块IP、子网掩码、默认网关（均为某个下位机的数据）此处分别为192.168.250.100，192.168.24.1，255.255，255，0；（3）模块端口8885；（4）目的IP（上位机）此处为192.168.250.107；（5）目的端口8885。
6.结语
综上所述，高质量、稳定可靠的智能监控系统是电源可靠、安全運行的重要保障，同时还能够节约人力资源，实现对电源的实时监控。本文介绍了一种远程电源智能监控系统，经实际运行验证，该系统满足设计的目的和要求，具有良好的应用成效。
参考文献：
[1]郭羽，李燕.矿井应急供电电源智能监控系统设计[J].煤炭技术，2018（04）：206-208.
[2]程遥.多元能源地下管网的电源智能监控系统设计[J].科技通报，2017，33（11）：145-149.
[3]郑丽娜.基于物联网的电源智能监控系统设计[J].电源技术，2017，41（03）：493-494.
关键词：远程电源；监控系统；设计
引言
当前，移动通信技术及物联网得到了迅猛的发展，远程电源智能监控系统的设计也越来越受重视。远程电源智能监控系统能够克服传统电源监控系统可靠性低、时效性差等问题，有效控制电源，减少相关安全事故的发展。基于此，笔者对远程电源智能监控系统的设计与实现进行了介绍。
1.远程电源智能监控系统总体设计
图1远程电源监控系统示意图，主要包括6个站点和后台工控机。而每个站点有两个智能断路器和一个控制模块，控制器模块可以控制智能断路器的开合并可监测断路器状态，控制模块与后台工控机通过内部局域网相互发送信息。
根据远程电源系统的控制要求，硬件电路主要包括控制器、控制模块、通讯模块、电源模块、检测模块和LED显示模块；下位机软件设计主要包括主程序、检测模块程序、控制模块程序、通讯模块程序、LED显示程序；上位机主要包括：用户安全管理、实时获取下位机状态、远程电源断电上电控制、历史数据查询、故障报警几大模块。
2.系统硬件设计
远程电源智能监控系统的硬件设计主要包含硬件的总体布局以及各个模块的组成。硬件电路主要包括以STM32为中央处理器的最小系统、通讯模块、电源模块、状态检测模块、控制模块。
2.1 断路器控制
本系统的控制对象是远程电源，需要控制其上电和断电状态。选用继电器完成此控制功能。继电器是一种微电控制器件，主要有电磁式和固态式两种，电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成，其工作原理是利用电磁效应实现动触点与常开静触点或者常闭静触点的吸合，从而达到电路控制的作用，最终选用了SRD-5VDC-SL-C型号的电磁式继电器。
2.2 状态检测
状态监测部分是指：当控制器接收到上位机的指令时，下位机需要把状态返回给上位机。由于断路器内有辅助继电器，輔助继电器与断路器动作同步，只需采集辅助继电器状态即可得断路器状态。
2.3 通讯模块
CH9121通讯内置网络变压器HR911105A。芯片CH9121接收上位机控制指令，将网络数据转换为串口数据发送给控制器STM32。控制器STM32执行指令并将控制结果反馈至CH9121，当检测模块检测到现场断路器的状态变化时，控制器STM32也会将状态信息发送至CH9121，CH9121将串口数据转换成网络数据发送给上位机，从而高效的完成了上位机与下位机的通信。
3.系统软件设计
3.1主程序设计
主程序主要实现上位机与下位机的良好通讯。下位机根据接收的上位机指令做出相应控制操作，并可以实时监测断路器状态。系统在启动时先调用SystemInit系统初始化函数，然后进入main函数。main函数中首先对I/O口、串口等进行初始化。随后通过检测函数，获得现在断路器的状态并记录状态，同时将状态通过串口发送给通讯模块；接着进入while（）循环，查询上位机是否向控制器发送控制指令，如果控制器接收到了来自通讯模块的控制指令，则调用上位机命令处理函数。
3.2 状态检测实现
系统通过检测断路器中辅助继电器状态可判断断路器状态，需检测与STM32连接的相应I/0口的电平高低即可。本设计用state1、state2、state3、state4分别接收来自主备继电器的状态。当state1=1时，表示主电源上电 ，赋值相应的主电源上电标志位；当state2=1时，表示主电源断电，赋值相应的主电源断电标志位；当state3=1时，表示备电源上电，赋值相应的备电源上电标志位；当state4=1时，表示备电源断电，赋值相应的备电源断电标志位。
3.3通讯功能的实现
通讯部分指STM32与通讯模块之间即CH9121之间的通讯。二者之间采用的是串口通信。主要包括，通讯模块向STM32发送的控制指令和查询指令，或STM32将控制结果或查询结果返回至通信模块。
3.4控制功能的实现
由上一章可知，通过控制开发板上的继电器以控制断路器状态，所以本设计只需控制与STM32连接的I/0口的电平高低即可电下面以主电源断电为例。电磁铁通电合闸后，不再继续通电，以防烧坏电磁铁。命令执行成功时，返回0x11。
4.上位机监控平台设计
4.1 数据库
远程电源监控系统涉及到相关数据的存储和查询，所以上位机在实现功能的过程中运用了SQLServer 2008数据库。SQL是一种数据库查询和程序设计语言，用于存取数据查询、更新和管理关系型数据库系统。
4.2 Socket通信
Socket是一种网络通信的套接字，是通信过程中所要使用的一些缓冲区以及一些相关的数据结构。套接字的连接有三个环节：服务器监听环节：等待连接，监听网络的状态；客户端请求：客户端的套接字希望连接客户端服务器；连接确认：服务端响应客户端的请求并建立新进程，将服务器的套接字描述给客户端，客户端一旦确认，则连接成功。
4.3 上位机界面
上位机界面设计主要包括用户安全管理、获取下位机当前状态、远程电源断电上电、报警提醒、历史数据查询等部分。
远程电源监控系统由港前、卸车场、调车场、中港、西港和线路所。每个站点下方都包括获取状态按键、主备电源状态显示标签、主备电源上电断电按钮、历史数据查询按键组成。
4.4 上位机功能设计 4.4.1 用户安全管理设计
该系统的安全管理主要有三方面内容：用户登录管理、密码修改管理和控制管理，以上三个功能均需要数据的存储和查询。为保证密码的安全性，建议用户定期的更换密码，本系统设有密码修改管理功能。
4.4.2 下位机状态实时显示设计
系统要求上位机实时显示下位机电源运行状态，即上电还是断电状态。系统为用户提供了两种获取下位机状态并显示的功能：用户按键获取和系统定时自动获取。以站点1港前电源为例。当用户主动按下获取状态按键时，触发Click事件，调用获取站点1主电源状态的函数ServerSendMsg1（），此函数中运用try...catch异常处理语句将相应的通讯协议发送给下位机。
4.4.3 远程电源控制设计
远程控制指用户通过操作上位机界面的控制按钮实现对现场设备的状态控制。本系统允许上位机远程断电和上电远程电源。同时为确保操作安全性，当按下操作按钮时，需要用户输入用户名和密码。正确无误时方可远程控制，否则显示错误。
5.系统调试
当通讯模块与下位机连接成功时点击“搜索模块”按键，模块列表会显示子网内已连接成功的模块IP，点击模块列表中苏旭配置模块，修改其参数。要填写的参数为：（1）工作模式，有三种分别为：TCP_Client、TCP_Server和UDP。本系统选择TCP_Client模式；（2）模块IP、子网掩码、默认网关（均为某个下位机的数据）此处分别为192.168.250.100，192.168.24.1，255.255，255，0；（3）模块端口8885；（4）目的IP（上位机）此处为192.168.250.107；（5）目的端口8885。
6.结语
综上所述，高质量、稳定可靠的智能监控系统是电源可靠、安全運行的重要保障，同时还能够节约人力资源，实现对电源的实时监控。本文介绍了一种远程电源智能监控系统，经实际运行验证，该系统满足设计的目的和要求，具有良好的应用成效。
参考文献：
[1]郭羽，李燕.矿井应急供电电源智能监控系统设计[J].煤炭技术，2018（04）：206-208.
[2]程遥.多元能源地下管网的电源智能监控系统设计[J].科技通报，2017，33（11）：145-149.
[3]郑丽娜.基于物联网的电源智能监控系统设计[J].电源技术，2017，41（03）：493-494.