實時數(shù)據(jù)庫在變電站智能熱點(diǎn)監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用

孫 喬 ,展敬宇 ,聶 玲 ,苗 磊 ,徐志強(qiáng)

（北京國電通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司 北京中電飛華通信股份有限公司 北京 100070）

變電站智能熱點(diǎn)監(jiān)測系統(tǒng)是一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)(WSN)技術(shù)[1-2]的實時溫度監(jiān)測系統(tǒng)，在適當(dāng)?shù)奈恢貌荚O(shè)若干個無線基站，在需要監(jiān)測溫度的設(shè)備上放置多個無線溫度傳感器，構(gòu)成無線溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)，實時監(jiān)測各機(jī)柜內(nèi)部不同位置的溫度，主要實現(xiàn)對變電環(huán)節(jié)中各種電器設(shè)備因過載、緊固松動、散熱不良等原因而可能導(dǎo)致的溫度異常等狀況進(jìn)行實時監(jiān)測?，F(xiàn)有變電站智能熱點(diǎn)監(jiān)測系統(tǒng)分為3部分，包括管理中心、數(shù)據(jù)傳輸基站和無線溫度傳感器點(diǎn)位。目前管理中心的控制主機(jī)采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫對溫度傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的管理分析，存在數(shù)據(jù)采集實時性差、數(shù)據(jù)分析功能不完善，系統(tǒng)可視化展示手段不豐富，缺少類似Scada系統(tǒng)的動態(tài)化展示效果。本文主要是針對變電站智能熱點(diǎn)監(jiān)測系統(tǒng)的管理中心這一部分進(jìn)行改善。文章擬通過采用實時數(shù)據(jù)庫技術(shù)，實現(xiàn)溫度傳感數(shù)據(jù)的采集、展示、統(tǒng)計分析和報警等功能[3]。

1 實時數(shù)據(jù)庫介紹

實時數(shù)據(jù)庫擁有多種標(biāo)準(zhǔn)訪問接口，可實現(xiàn)廣泛的數(shù)據(jù)采集功能，采集頻率可達(dá)到毫秒級，較適合采集量隨時間連續(xù)變化的場合[4]。同時系統(tǒng)管理員可根據(jù)采集量的變化范圍和實際場景需求，對單個采集量設(shè)定相應(yīng)的壓縮比，在保證不丟失有效數(shù)據(jù)的前提下，達(dá)到節(jié)省存儲空間，實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)存儲的功能。實時數(shù)據(jù)庫除擁有自身的管理工具外，同時擁有豐富的外圍組件，可輕松實現(xiàn)現(xiàn)場生產(chǎn)流程繪制、數(shù)據(jù)報表統(tǒng)計、趨勢圖實時展現(xiàn)、web發(fā)布等功能[5]。

變電站智能熱點(diǎn)監(jiān)測系統(tǒng)溫度傳感數(shù)據(jù)隨環(huán)境的變化而不斷變化，而且系統(tǒng)需要實現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的實時顯示，報警，以及歷史數(shù)據(jù)的趨勢分析、曲線查詢、關(guān)聯(lián)分析等功能。鑒于實時數(shù)據(jù)庫適用于處理快速變化的數(shù)據(jù)及具有時間限制的事務(wù)處理，因此，運(yùn)用實時數(shù)據(jù)庫能更好的實現(xiàn)變電站智能熱點(diǎn)監(jiān)測系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 實時數(shù)據(jù)庫部署及數(shù)據(jù)遷移

將實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器端及客戶端軟件（客戶端軟件包括管理工具、組態(tài)工具、報表工具、Web展示工具等）安裝于一臺或多臺服務(wù)器中。

將變電站熱點(diǎn)設(shè)備溫度數(shù)據(jù)和環(huán)境溫度數(shù)據(jù)按照一定規(guī)則進(jìn)行命名，在Excel表格中創(chuàng)建變電站熱點(diǎn)監(jiān)測數(shù)據(jù)測點(diǎn)列表，利用實時數(shù)據(jù)庫嵌入excel的報表工具導(dǎo)出至實時數(shù)據(jù)庫，并以測點(diǎn)形式存儲于實時數(shù)據(jù)庫中，完成溫度傳感器監(jiān)測數(shù)據(jù)與實時數(shù)據(jù)庫測點(diǎn)間的映射。

存儲于關(guān)系數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)中的歷史數(shù)據(jù)通過開發(fā)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫與實時數(shù)據(jù)庫之間的接口入至實時數(shù)據(jù)庫中,如圖1所示。

圖1 實時數(shù)據(jù)庫部署、數(shù)據(jù)遷移Fig. 1 Deployment and data migrationof the real-time database

經(jīng)過以上3步，完成實時數(shù)據(jù)庫部置，測點(diǎn)創(chuàng)建和歷史數(shù)據(jù)遷移工作。

2.2 接口設(shè)計

變電站智能熱點(diǎn)監(jiān)測系統(tǒng)改進(jìn)前采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，無線溫度傳感器與數(shù)據(jù)傳輸基站間采用數(shù)字RF（2.45 GHz）通訊，基站間采用485總線通訊，無線溫度傳感器及環(huán)境溫度傳感器將溫度數(shù)據(jù)通過2.45 GHz無線信道傳輸?shù)交?，基站會保存、記錄這些數(shù)據(jù)。主機(jī)會定時通過RS-485總線（或CAN）輪詢各基站，各基站將收到的溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C(jī)，主機(jī)將總線溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并保存[6]。

實時數(shù)據(jù)庫取代關(guān)系數(shù)據(jù)庫后，需基于無線基站API和實時數(shù)據(jù)庫API開發(fā)兩者之間的數(shù)據(jù)傳輸接口，以實現(xiàn)變電站溫度數(shù)據(jù)的實時采集,如圖2所示。

圖2 接口轉(zhuǎn)換Fig. 2 Interface Converter

實時數(shù)據(jù)庫部署完畢、建立變電站熱點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)與實時數(shù)據(jù)庫測點(diǎn)間的映射關(guān)系，然后將存儲于與關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的歷史數(shù)據(jù)遷移至實時數(shù)據(jù)庫中，開發(fā)基于無線基站API與實時數(shù)據(jù)API的接口，將來自無線基站的溫度數(shù)據(jù)傳輸至實時數(shù)據(jù)庫中。完成實時數(shù)據(jù)庫取代關(guān)系數(shù)據(jù)庫的工作。

2.3 界面設(shè)計

以上工作完成后，可創(chuàng)建基于實時數(shù)據(jù)庫及其外圍組件的上層應(yīng)用系統(tǒng)。

系統(tǒng)的主界面由兩部分組成,如圖3所示：左邊的行政區(qū)劃導(dǎo)航和上邊的功能菜單導(dǎo)航兩部分。其中功能菜單導(dǎo)航包括實時數(shù)據(jù)、報警信息、查詢統(tǒng)計、設(shè)備管理、用戶設(shè)置、幫助信息6大部分。

3 結(jié) 論

圖3 主界面Fig. 3 Main display

實時數(shù)據(jù)庫的引入打破了變電站智能熱點(diǎn)監(jiān)測系統(tǒng)傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)管理模式，利用實時數(shù)據(jù)庫強(qiáng)大的高性能、高可用性、易用性、可靠性等特點(diǎn)，以及實時數(shù)據(jù)庫的豐富的外圍產(chǎn)品（組態(tài)工具、報警工具、報表工具、分析計算工具等）進(jìn)行系統(tǒng)實現(xiàn)，以節(jié)省工期，降低成本，提高效率，為運(yùn)行人員提供更好的決策支持。

[1] 李建中,高宏. 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究進(jìn)展[J].計算機(jī)研究與發(fā)展,2008,45(1):1-14.LI Jian-zhong,GAO Hong.Advances in wireless sensor networks[J].Computer Research and Development,2008,45(1):1-14.

[2] 司海飛,楊忠,王珺. 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究現(xiàn)狀及應(yīng)用[J].機(jī)電工程,2011,28(1):17-20.SI Hai-fei,YANG Zhong,WANG Jun.Wireless sensor networks research and application [J].Mechanical Electrical Engineering,2011,28 (1) :17-20.

[3] 鄒浩. 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的變電站設(shè)備在線測溫系統(tǒng)研究[D].山東大學(xué),2011.

[4] 劉吉臻,房方,牛玉廣. 電力企業(yè)中的實時數(shù)據(jù)庫技術(shù)[J].中國電力,2004,37(2):73-78.LIU Ji-zhen,FANG Fang,NIU Guang-yu.Real-time database technology in Electric power enterprise [J].Chinese Electricity,2004,37 (2) :73-78.

[5] 孫喬, 焦艷斌. 實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)研發(fā)及其在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用[J]. 電力信息化, 2012,10(11):105-109.SUN Qiao, JIAO Yan-bin.Real-time database systems research and its application in the smart grid [J].Power Information Technology,2012,10(11):105-109.

[6] 張巧芬,劉彥呈. 基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的變電站設(shè)備溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[J],低壓電器, 2011(19):39-44.ZHANG Qiao-fen,LIU Yan-cheng.Substation equipment temperature monitoring system design based on wireless sensor networks [J].Low-voltage Electrical Appliances,2011(19):39-44.