本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)監(jiān)控領(lǐng)域，尤其涉及一種變壓器遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

在工業(yè)監(jiān)控及維護(hù)領(lǐng)域，提升監(jiān)控效率，改善運營水平，降低管理成本，是持久不變的追求。尤其像民用變配電領(lǐng)域中的電力變壓器，數(shù)量多、分布散且可靠性要求高，給其日常運行監(jiān)控及維護(hù)管理帶來極大挑戰(zhàn)。

傳統(tǒng)的變壓器監(jiān)控，要么通過485總線直接將變壓器監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)脚潆姺康腜C上實現(xiàn)本地監(jiān)控，要么通過以太網(wǎng)線將監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸至局域網(wǎng)實現(xiàn)局域網(wǎng)監(jiān)控，或者更進(jìn)一步用以太網(wǎng)線將監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸至互聯(lián)網(wǎng)上實現(xiàn)遠(yuǎn)程PC監(jiān)控。

這些傳統(tǒng)監(jiān)控方式存在幾大問題：一是成本較高，監(jiān)控系統(tǒng)圍繞著PC為中心，配電房必須配備一臺PC；二是效率低，值班人員需值守在PC前關(guān)注隨時可能發(fā)生的數(shù)據(jù)變化，無法實現(xiàn)無人值守；三是每個維護(hù)人員掌握自己管轄的變壓器運行數(shù)據(jù)，成千上萬臺變壓器的監(jiān)控數(shù)據(jù)互相之間是割裂的，無法集中匯總做大數(shù)據(jù)分析，沒有體現(xiàn)數(shù)據(jù)的價值，變壓器廠家也無法集中掌握了解其產(chǎn)品出廠后的運行狀況，無法依據(jù)眾多產(chǎn)品實際運行狀況做針對性的設(shè)計改良，也無法提前預(yù)告用戶其設(shè)備可能存在的故障隱患。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展方興未艾，在智能家居、智慧城市等領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)監(jiān)控領(lǐng)域結(jié)合，能大大提升后者的效率和水平,正符合高新技術(shù)嫁接到傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的大趨勢。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種變壓器遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)及方法，采用云端大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，利用智能手機(jī)進(jìn)行人機(jī)交互，而無需配置相應(yīng)的PC機(jī)，成本低廉，變壓器可24小時無人值守，方便跟蹤變壓器出廠后的運行狀況。

本發(fā)明監(jiān)控系統(tǒng)采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種變壓器遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)，包括依次連接的變壓器監(jiān)控子設(shè)備、智能網(wǎng)關(guān)、云端后臺服務(wù)器及手機(jī)終端；變壓器監(jiān)控子設(shè)備和智能網(wǎng)關(guān)均設(shè)有多個，每個智能網(wǎng)關(guān)均分別與若干個變壓器監(jiān)控子設(shè)備連接；智能網(wǎng)關(guān)搜集變壓器監(jiān)控子設(shè)備的監(jiān)測數(shù)據(jù)并上傳到云端后臺服務(wù)器。

本發(fā)明監(jiān)控方法采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：變壓器遠(yuǎn)程智能監(jiān)控方法，包括以下步驟：

S1、變壓器監(jiān)控子設(shè)備獲取相應(yīng)變壓器的各項狀態(tài)參數(shù)作為監(jiān)測數(shù)據(jù)，并通過RS485總線上報給智能網(wǎng)關(guān)；

S2、智能網(wǎng)關(guān)和云端后臺服務(wù)器進(jìn)行通信，上傳監(jiān)測數(shù)據(jù)給云端后臺服務(wù)器，接收云端后臺服務(wù)器下發(fā)的控制命令；

S3、云端后臺服務(wù)器存儲、匯總智能網(wǎng)關(guān)所上傳的監(jiān)測數(shù)據(jù)，提供歷史狀態(tài)數(shù)據(jù)查詢服務(wù)，存儲用戶的控制數(shù)據(jù)并進(jìn)行統(tǒng)計，進(jìn)行設(shè)備管理、用戶管理、消息推送、數(shù)據(jù)存儲、分析及報警，且與手機(jī)終端通訊以實現(xiàn)人機(jī)交互。

所述智能網(wǎng)關(guān)通過HTTPS協(xié)議進(jìn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)的上傳，通過MQTT協(xié)議接收來自云端后臺服務(wù)器的控制命令。

所述智能網(wǎng)關(guān)通過HTTPS協(xié)議進(jìn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)的上傳過程為：智能網(wǎng)關(guān)通過HTTPS協(xié)議將監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳至云端后臺服務(wù)器的HTTP請求處理模塊，HTTP請求處理模塊對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，然后再將監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)布到MQTT服務(wù)器，相應(yīng)的手機(jī)終端將收到MQTT服務(wù)器的數(shù)據(jù)推送。

所述智能網(wǎng)關(guān)通過MQTT協(xié)議接收來自云端后臺服務(wù)器的控制命令，過程為：手機(jī)終端通過HTTPS協(xié)議將控制命令上傳到云端后臺服務(wù)器的HTTP請求處理模塊，HTTP請求處理模塊對控制命令進(jìn)行存儲，然后再將控制命令發(fā)布到MQTT服務(wù)器，相應(yīng)的智能網(wǎng)關(guān)將收到MQTT服務(wù)器的數(shù)據(jù)推送。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果：

1、采用智能手機(jī)終端作為人機(jī)交互終端，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PC機(jī)，智能手機(jī)終端從云端后臺服務(wù)器獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)，用圖形化的方式展現(xiàn)給用戶；因而本發(fā)明對變壓器的監(jiān)控，無需配備相應(yīng)的PC機(jī)，極大地降低了成本。

2、運營人員實時通過智能手機(jī)查看變壓器運行狀態(tài)，可實現(xiàn)24小時無人值守。

3、變壓器異常或報警信息，可通過微信推送、短信甚至電話的方式告知運營人員。

4、變壓器廠家或多個變配電所的管理者可通過云端后臺服務(wù)器獲取所有變壓器的歷史運行數(shù)據(jù)，并進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，跟蹤獲取變壓器出廠后的運行狀況，進(jìn)而有針對性地對產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計改良，以及將有故障隱患的運行設(shè)備提前預(yù)警告知其維護(hù)人員。

附圖說明

圖1是本發(fā)明監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是云端后臺服務(wù)器與多個變壓器監(jiān)控子設(shè)備的連接示意圖；

圖3是本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理交互示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。

實施例

如圖1、2所示，本發(fā)明變壓器遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)，包括依次連接的變壓器監(jiān)控子設(shè)備、智能網(wǎng)關(guān)、云端后臺服務(wù)器及手機(jī)終端；變壓器監(jiān)控子設(shè)備和智能網(wǎng)關(guān)均設(shè)有多個，每個智能網(wǎng)關(guān)均分別通過RS485總線與若干個變壓器監(jiān)控子設(shè)備連接，智能網(wǎng)關(guān)與若干個變壓器監(jiān)控子設(shè)備之間通過Modbus協(xié)議進(jìn)行通信。智能網(wǎng)關(guān)收集變壓器監(jiān)控子設(shè)備中各類傳感器監(jiān)測的數(shù)據(jù)，通過以太網(wǎng)或GPRS通訊方式將前述監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳到云端后臺服務(wù)器。云端后臺服務(wù)器分別與智能網(wǎng)關(guān)、手機(jī)終端進(jìn)行通信。

手機(jī)終端內(nèi)可設(shè)有與云端后臺服務(wù)器連接的微信或APP，即采用智能手機(jī)進(jìn)行人機(jī)交互有兩種表現(xiàn)形式，一種是基于微信公眾號技術(shù)的H5應(yīng)用，一種是基于操作系統(tǒng)(android或者iOS)的APP應(yīng)用。前者無須下載安裝APP，只需關(guān)注廠家的公眾號，即可使用本發(fā)明智能遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)；后者需要安裝APP，但其在UI展現(xiàn)和統(tǒng)計分析的定制實現(xiàn)方面比前者更加靈活。

變壓器監(jiān)控子設(shè)備上具有多種傳感器，包括溫度傳感器、電壓電流傳感器等，用于獲取相應(yīng)變壓器的各項狀態(tài)參數(shù)作為監(jiān)測數(shù)據(jù)，并通過RS485總線上報給智能網(wǎng)關(guān)。智能網(wǎng)關(guān)也能夠通過RS485總線向相應(yīng)的變壓器監(jiān)控子設(shè)備發(fā)起控制，比如，溫度參數(shù)高于溫度上限時，智能網(wǎng)關(guān)能夠發(fā)送風(fēng)機(jī)啟動命令，使其溫度下降。

智能網(wǎng)關(guān)通過GPRS模塊或有線以太網(wǎng)和云端后臺服務(wù)器進(jìn)行通信，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)變壓器監(jiān)控子設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)給云端后臺服務(wù)器，以及通過RS485總線轉(zhuǎn)發(fā)云端后臺服務(wù)器下發(fā)的控制命令。其中，智能網(wǎng)關(guān)和云端后臺服務(wù)器之間采用HTTPS協(xié)議以及MQTT協(xié)議進(jìn)行通信。智能網(wǎng)關(guān)除了具有轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)功能外，還具有數(shù)據(jù)初步分析處理和報警功能，如上所述，在溫度過高時，智能網(wǎng)關(guān)能夠直接判斷并下發(fā)開啟風(fēng)機(jī)控制命令，對于某些嚴(yán)重情況，智能網(wǎng)關(guān)能夠通過GPRS模塊實時向手機(jī)終端發(fā)送短信進(jìn)行警報通知。智能網(wǎng)關(guān)還具有遠(yuǎn)程固件升級功能，智能網(wǎng)關(guān)能夠通過HTTPS查詢最新固件版本，并且能夠通過HTTPS完成固件下載和本地更新。

云端后臺服務(wù)器匯總智能網(wǎng)關(guān)發(fā)送的監(jiān)測數(shù)據(jù)，負(fù)責(zé)設(shè)備管理、用戶管理、消息推送、數(shù)據(jù)存儲、分析及報警，且負(fù)責(zé)與手機(jī)終端通訊以實現(xiàn)人機(jī)交互。設(shè)備管理指云端后臺服務(wù)器能夠接入多個智能網(wǎng)關(guān)，而每個智能網(wǎng)關(guān)也能管理多個變壓器監(jiān)控子設(shè)備，如圖2所示。云端后臺服務(wù)器為每臺智能網(wǎng)關(guān)和變壓器監(jiān)控子設(shè)備分配唯一標(biāo)識，并且管理每臺設(shè)備的信息，包括：設(shè)備別名、設(shè)備物理地址、設(shè)備和用戶的綁定關(guān)系、設(shè)備升級固件等。用戶管理包括管理通過APP注冊的用戶以及使用微信登錄本系統(tǒng)的用戶，記錄每個用戶的信息，包括用戶名、密碼、唯一標(biāo)志ID、手機(jī)號碼等信息。用戶通過掃描智能網(wǎng)關(guān)的二維碼進(jìn)行綁定，其中二維碼信息包括智能網(wǎng)關(guān)的物理地址，并且用戶只用對智能網(wǎng)關(guān)進(jìn)行綁定，智能網(wǎng)關(guān)下的各個變壓器監(jiān)控子設(shè)備都自動和用戶建立綁定關(guān)系。APP具有用戶賬號注冊登錄功能、二維碼掃描功能、設(shè)備別名設(shè)置功能，其中，二維碼掃描功能用于用戶對設(shè)備進(jìn)行綁定。

云端后臺服務(wù)器能夠存儲智能網(wǎng)關(guān)所上傳的狀態(tài)數(shù)據(jù)，能夠為用戶提供歷史狀態(tài)數(shù)據(jù)查詢服務(wù)，同時云端后臺服務(wù)器也能夠存儲用戶的控制數(shù)據(jù)并進(jìn)行統(tǒng)計。智能網(wǎng)關(guān)通過HTTPS協(xié)議進(jìn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)的上傳，通過MQTT協(xié)議接收來自云端后臺服務(wù)器的控制命令。手機(jī)終端將對變壓器的控制數(shù)據(jù)通過HTTPS上傳，對于變壓器狀態(tài)數(shù)據(jù)通過MQTT協(xié)議接收。云端后臺服務(wù)器設(shè)有相連接的MQTT服務(wù)器、HTTP請求處理模塊及數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)處理交互的過程如圖3所示。

智能網(wǎng)關(guān)通過HTTPS協(xié)議進(jìn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)的上傳，過程為：智能網(wǎng)關(guān)設(shè)備通過HTTPS協(xié)議將監(jiān)測數(shù)據(jù)(即變壓器狀態(tài)參數(shù))上傳至云端后臺服務(wù)器的HTTP請求處理模塊，HTTP請求處理模塊對變壓器狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行存儲，然后再將變壓器狀態(tài)參數(shù)發(fā)布到MQTT服務(wù)器，相應(yīng)的手機(jī)終端(例如手機(jī)終端上運行著訂閱了相關(guān)主題的MQTT客戶端)將會收到MQTT服務(wù)器的數(shù)據(jù)推送。

手機(jī)終端的控制命令到達(dá)智能網(wǎng)關(guān)的過程為：手機(jī)終端的APP通過HTTPS協(xié)議將控制命令上傳到云端后臺服務(wù)器的HTTP請求處理模塊，HTTP請求處理模塊對控制命令進(jìn)行存儲，然后再將控制命令發(fā)布到MQTT服務(wù)器，訂閱了相關(guān)主題的MQTT客戶端，即相應(yīng)的智能網(wǎng)關(guān)將會收到MQTT服務(wù)器的數(shù)據(jù)推送。

云端后臺服務(wù)器的數(shù)據(jù)推送功能包括向APP推送、微信推送以及短信推送。短信推送發(fā)生在智能網(wǎng)關(guān)檢測到變壓器狀態(tài)數(shù)據(jù)有異常的情況，通過GPRS模塊的短信功能，能夠及時向管理員進(jìn)行警報。APP能夠?qū)崟r根據(jù)從云端后臺服務(wù)器獲取的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，完成可視化圖表繪制，為用戶提供變壓器實時變化狀態(tài)。

除了APP推送，云端后臺服務(wù)器還支持與微信平臺對接，使得用戶可以使用手機(jī)微信完成與設(shè)備的雙向通信。手機(jī)微信端通過H5頁面向用戶提供監(jiān)控界面，云端后臺服務(wù)器通過微信平臺提供的JSSDK和微信進(jìn)行通信，所提供的功能和獨立安裝的APP一樣，兩種只是不同的終端形式。由于微信平臺推送的方式與APP推送的方式是類似的，因而本實施例中只著重講解了APP推送方式。

上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。