一、系統(tǒng)總述
1. 背景需求
配電房是電力系統(tǒng)末端配電網中分配、傳輸電能的重要場所，是城市配電網系統(tǒng)中不可或缺的組成部分。配電房具有分布廣、數量多、管理復雜等特點，一直是配電網運行管理工作中的薄弱環(huán)節(jié)。隨著社會經濟的快速發(fā)展，對電能的需求量不斷增加，對電網運行的可靠性要求也越來越高。因此，配電房的智能化建設迫在眉睫。通過建設配電房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，可以實現對配電房內各種環(huán)境參數和設備狀態(tài)的實時監(jiān)測，提升配電房的運行效率和安全性，確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
2. 項目概況
本項目位于**區(qū)內，配電房面積約60平方米，配備有30多臺配電機柜、1臺直流屏柜、4臺風機及1個水泵和集水坑。項目的主要監(jiān)控對象包括開關狀態(tài)、直流屏、漏水、溫濕度、煙霧探測器、防盜報警、照明等設備。系統(tǒng)將變壓器、配電、環(huán)境、火災消防、門禁等所有監(jiān)控量在監(jiān)控系統(tǒng)主界面上進行一體化顯示和控制。為確保在停電情況下系統(tǒng)仍能正常運行，特別配備了一臺5KVA的UPS電源，保證至少10小時的后備時間。
3. 設計依據
- 機房環(huán)境集中監(jiān)控用戶要求
- 《計算廣播機房環(huán)境安全要求》
- 《計算機站場地技術條件》（GB2887-89）
- 《工業(yè)企業(yè)通信接地設計規(guī)范》（GBJ79-85）
- 《安全防范工程程序與要求》（GA/T75-94）
- 《智能建筑設計規(guī)范》（GB/T 50314-2000）
- 《低壓配電設計規(guī)范》（GB 50054-95）
- 《中華人民共和國公共安全行業(yè)標準》（GA 247-2000）
4. 設計原則
- 先進性：系統(tǒng)軟件與硬件均采用最新的成熟技術，保持一定的前瞻性，能夠適應未來科技發(fā)展的需求。
- 可靠性：選用成熟的技術和設備，確保系統(tǒng)的高可靠性和長壽命。
- 運行管理方便：采用全中文B/S架構設計，操作簡便直觀。
- 可擴展性強：支持分布式系統(tǒng)架構，易于添加新的監(jiān)控設備而不影響現有設備的運行。
- 接口豐富：提供多種智能設備監(jiān)控接口，支持第三方軟件的兼容性。
- 施工簡化：采用標準化的通訊接口和網絡連接方案，簡化現場施工過程。
- 技術支持能力強：選擇技術實力雄厚的服務提供商，確保項目順利實施。
- 建設時間短：能夠在較短時間內完成系統(tǒng)的安裝與調試。
5. 系統(tǒng)性能
- 先進性：系統(tǒng)設計和技術選型具有前瞻性，能夠適應未來的科技進步。
- 可靠性：設備具有優(yōu)秀的電磁兼容性和電氣隔離特性，確保系統(tǒng)的安全性和抗干擾能力。
- 穩(wěn)定性：系統(tǒng)支持多種第三方智能設備的接口協(xié)議，確保長期穩(wěn)定運行。
- 實時性：能夠實時傳輸和保存圖像及數據，便于后續(xù)的查詢與分析。
- 實用性：系統(tǒng)性價比高，施工簡便，易于維護和使用，運行成本低。
- 擴展性：采用分布式架構設計，支持系統(tǒng)未來的擴展需求。
- 兼容性：能夠適應不同的操作平臺和語言環(huán)境，與不同供應商的產品兼容。
- 靈活性：系統(tǒng)構成簡單，功能配置靈活，利用現有計算機資源滿足不同業(yè)務部門的需求。
- 維護性：支持在線診斷和檢測，快速定位并處理系統(tǒng)故障。
二、系統(tǒng)設計
1. 系統(tǒng)概述
智慧站房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)基于有線或無線通信技術，實現對站內變壓器、配電設備、環(huán)境條件、門禁控制、防盜報警、暖通空調、照明等要素的全面監(jiān)控，并將這些信息遠程傳輸至監(jiān)控中心。系統(tǒng)采用分層、分區(qū)的分布式結構，主要包括站端控制主機和軟件系統(tǒng)兩大部分。監(jiān)控系統(tǒng)將所有監(jiān)控數據在主界面上進行一體化展示和控制，即使在網絡中斷或服務器故障的情況下，站端設備也能獨立運行，實現正常的刷卡開門、聯(lián)動報警、設備控制及數據記錄等功能。
2. 系統(tǒng)架構
智慧站房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的整體架構包括三個層次：主站層（管理層）、通訊間隔層（傳輸層）和遠端設備層（執(zhí)行層）。這種分層設計不僅符合當前通信系統(tǒng)的設計標準，還能確保每層都能獨立完成監(jiān)控任務，即便在上下層間出現通信故障時也不受影響。
- 主站層：作為在線監(jiān)控系統(tǒng)的指揮中樞，主要由安裝有站端監(jiān)控軟件的主機和服務器組成，負責數據的接收、分析、管理和決策執(zhí)行。
- 通訊間隔層：負責站端設備與主站之間的數據交換，是系統(tǒng)正常運行的關鍵。本項目中采用了4G網絡和Internet協(xié)議進行數據傳輸，遠端控制中心與監(jiān)測設備間的通信則通過RS485總線實現。
- 遠端設備層：包含各種監(jiān)控設備，如溫濕度傳感器、視頻監(jiān)控攝像頭等，負責采集站房內的環(huán)境參數和運行狀態(tài)，并向通訊層發(fā)送數據或接收來自主站的控制指令。
3. 子系統(tǒng)設計
針對本配電房的具體需求，環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)劃分為以下幾個子系統(tǒng)：
- 視頻監(jiān)控子系統(tǒng)：在配電房的入口處及設備機柜通道前后設置監(jiān)控攝像頭，共6個，能夠采集、存儲、發(fā)布視頻圖像，監(jiān)控系統(tǒng)能夠動態(tài)查詢到實時視頻圖像。
- 直流配電屏監(jiān)測：對配電房內直流配電屏的運行參數及狀態(tài)進行實時監(jiān)測，一旦發(fā)生故障及報警通過監(jiān)控平臺發(fā)出對外報警。通過直流/交流配電屏設備提供的RS485（或RS232）智能接口及通訊協(xié)議，采用總線的方式將直流/交流配電屏的監(jiān)控信號直接接入監(jiān)控主機的串口，由監(jiān)控平臺軟件進行直流/交流配電屏的實時監(jiān)測。系統(tǒng)可對監(jiān)測到的各項參數設定越限閥值，一旦發(fā)生越限報警，系統(tǒng)將發(fā)出報警，同時產生報警事件進行記錄存儲并有相應的處理提示，第一時間發(fā)出電話撥號、手機短信、E-Mail等對外報警。
- 風機監(jiān)控：對機房內風機的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測，同時可對風機實現遠程的開關機控制。由于風機不具有智能接口，通過單相導軌電表（帶控制）或中間繼電器來實現風機的開關機電源控制，單相導軌電表（帶控制）模塊通過RS485智能接口及通訊協(xié)議采用總線的方式將信號接入監(jiān)控主機的串口，由監(jiān)控平臺軟件進行風機開關機控制和運行狀態(tài)的實時監(jiān)測。系統(tǒng)支持定時開關機設置，使風機自動工作不需人為干預，延長設備使用壽命，達到節(jié)能降耗、無人值守的目標。
- 燈光照明控制：對站房內燈光照明回路進行遠程的開關燈控制。通過單相導軌電表（帶控制）或中間繼電器來控制燈光照明回路220V電源的通斷電，從而實現燈光照明的開關燈控制，并通過相導軌電表（帶控制）模塊通過RS485智能接口及通訊協(xié)議采用總線的方式將信號接入監(jiān)控主機的串口，由監(jiān)控平臺軟件進行燈光照明的開關燈控制。系統(tǒng)支持定時開關燈設置，使燈光照明自動工作不需人為干預，延長設備使用壽命，達到節(jié)能降耗、無人值守的目標。
- 水位監(jiān)測：通過設置水位檢測傳感器來監(jiān)測水位情況。水位傳感器的RS485接口與監(jiān)控主機的RS485接口連接，由監(jiān)控主機對實時監(jiān)測采集的現場信號進行數據實時分析處理及數據存儲。系統(tǒng)可對監(jiān)測到的各項參數設定上下限閥值，一旦參數發(fā)生超限報警，在相應位置發(fā)生報警的參數會變紅色顯示，同時產生報警事件進行記錄存儲并有相應的處理提示，系統(tǒng)一旦監(jiān)測到有報警或參數越限，第一時間發(fā)出電話撥號、手機短信、E-Mail等對外報警。
- 煙感監(jiān)測：在配電柜前后側及變壓器上端共設置3個煙感探測器，進行實時火警監(jiān)測，一旦發(fā)生報警通過監(jiān)控平臺發(fā)出對外報警。將煙感探測器提供的干接點信號直接接入監(jiān)控主機的DI口，由監(jiān)控平臺軟件進行消防的實時監(jiān)測。系統(tǒng)產生報警事件進行記錄存儲及有相應的處理提示，第一時間發(fā)出電話撥號、手機短信、E-Mail等對外報警。
- 溫濕度監(jiān)測：在站房的各個重要部位安裝溫濕度傳感器，對環(huán)境溫濕度進行實時監(jiān)測。通過溫濕度傳感器的RS485智能接口和通訊協(xié)議采用總線的方式將信號接入監(jiān)控主機的串口，由監(jiān)控平臺軟件進行溫濕度的實時監(jiān)測。系統(tǒng)可對溫度和濕度參數設定越限閥值，一旦溫濕度發(fā)生越限報警，系統(tǒng)將發(fā)出報警，同時產生報警事件進行記錄存儲并有相應的處理提示，第一時間發(fā)出電話撥號、手機短信、E-Mail等對外報警。系統(tǒng)支持與空調等其他子系統(tǒng)的聯(lián)動控制，如當溫度過高時自動聯(lián)動啟動空調進行制冷。
- 門禁監(jiān)控：對站房門進行門禁管理，采用進門刷卡（刷卡方式可選IC卡、指紋、密碼）、出門按按鈕的進出驗證方式，由監(jiān)控平臺軟件進行機房出入的門禁管理。使用網絡門禁控制器，通過網絡門禁控制器設備提供的TCP/IP接口及通訊協(xié)議，采用網絡的方式將門禁信號接入監(jiān)控主機，由監(jiān)控平臺軟件進行門禁的實時監(jiān)測。系統(tǒng)支持人員進出記錄、權限管理、遠程設置操作、集中發(fā)卡功能及與其他子系統(tǒng)的聯(lián)動功能，如發(fā)生火警時聯(lián)動門禁控制器自動打開各道門的電鎖以便逃生等。
三、系統(tǒng)特點
- 集中監(jiān)控：系統(tǒng)對站房內各種動力設備、環(huán)境設備及系統(tǒng)狀態(tài)信息、報警信息等進行完整集中監(jiān)控，并具備良好的擴展性，實現跨區(qū)域集中監(jiān)控管理。
- 來電自啟動功能：監(jiān)控主機采用低功耗ARM芯片和嵌入式操作系統(tǒng)，內置硬件看門狗，具有故障自動恢復功能，當主機重新啟動后，整個監(jiān)控系統(tǒng)也隨著在運行。
- WEB顯示功能：監(jiān)控主機內置WEB服務器，支持B/S架構，管理人員可直接通過瀏覽器和相應權限實時查看站房內所有動力環(huán)境監(jiān)控設備的運行狀態(tài)，可以遠程管理、調整相關設備的工作參數。
- 日志管理功能：整套機房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)對各種報警信息、系統(tǒng)事件、設備參數等進行詳細的記錄，能夠以報表形式進行數據導出、備份。
- 完善報警機制：監(jiān)控主機支持多種報警方式，包括現場聲光報警、電話撥號報警、手機短信報警、郵件報警等多種報警方式。
- 用戶權限功能：系統(tǒng)具有多級用戶管理，可設定用戶管理權限，來賓用戶只能對系統(tǒng)進行瀏覽，普通用戶除了對系統(tǒng)具有瀏覽權，還可以對系統(tǒng)進行部分的控制，管理人員可以配置、管理整個系統(tǒng)。
- 布防撤防功能：系統(tǒng)從人性化設計出發(fā)，可設置布防撤防功能，可臨時設置撤防多少時間來限制設備報警，方便靈活管理臨時性的工作安排。
- 短信遙測遙控功能：系統(tǒng)支持管理人員通過短信實時查詢當前站房的運行情況和監(jiān)控主機的網絡參數，并可通過短信對傳感器進行布防和撤防。
- 網絡監(jiān)測功能：站房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測站房環(huán)境參數，提供兩種監(jiān)測方式，TCP端口探測和PING探測方式。
四、總結
配電站房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)通過集成多種先進的監(jiān)控技術和設備，實現了對配電房內環(huán)境參數和設備狀態(tài)的全面、實時監(jiān)控。系統(tǒng)不僅提高了配電房的運行效率和安全性，還大大降低了維護成本，為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供了有力保障。隨著技術的不斷進步，配電站房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)將在未來的智能電網建設中發(fā)揮越來越重要的作用。
