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摘要：本文对低压供电在线监测系统在智能化建筑中的应用做出了阐释，较为具体的介绍了从设备选用到具体操作的整个流程，有一定参考价值。
关键词：低压供电；在线监测；楼宇自动化
Abstract: in this paper, the on-line monitoring system for low voltage power supply to make the interpretation of application in intelligent building, detailed introduction from the selection of equipment to the specific operation of the entire process, has a certain reference value.
Keywords: low voltage power supply; on-line monitoring; building automation
中圖分类号：U223文献标识码： A 文章编号：
0 引言：随着智能建筑的不断推出和自动化生产、办公系统的大量涌现，低压供电系统在线监测便成为楼宇自动化的重要组成部分。低压供电在线监测系统可实现：电压、电流、谐波、负荷、故障位置的自动记录及故障性质的初步判断，为故障排查赢得时间。同时，将监测数据上传至楼宇监控中心，统一调度，实现监测点与监控中心实时查询、互访，并形成数据报表及负荷曲线，提高了工作效率，减轻了供电值班人员的劳动强度，增强了事故预防能力。
1 系统组成
1.1 硬件组成
系统由数据采集、数据传输、数据处理三部分构成。系统组成框图如图1所示。数据采集部分由电流互感器、数字电力监测仪表、DI数据采集模块组成。数字电力监测仪表监测各用户供电参数，包括：回路电压、电流、频率、谐波、功率、开关状态等参数。由于采集节点多且数据量大，系统巡检采集一次所用的时间较长，增加了DI数据采集模块和多串口卡方式，将巡检与并行采集结合起来，以实现快速获取故障数据、开关位置信息及由于电流或电压超限引发的越限继电器动作信息；数据传输主要是将采集到的数据通过RS-485总线传输，包括：485隔离单元、485/232转换模块、网线/光纤转换模块、传输介质等；数据处理由工控机完成，工控机将传输来的数据打包、整理形成有规律的数据存放格式，以便查询、调用。
1.2 监测软件组成
系统软件采用C/S结构，按执行的功能不同，划分为监测软件和数据管理软件两部分。软件系统框图如图2所示。
监测软件在各监控主机上安装后运行，实时监测各测试节点的数据，并将数据存储于数据库中进行管理。监测软件按功能划分主要包括：数据通信模块、人机交互模块、监测节点管理模块、数据采集模块、数据存储与数据上传模块、数据访问和处理模块、超限设置与故障报警模块。数据管理软件管理监控点数据和信息，进行监测数据查询，同时还可完成数据统计、图形显示、报表打印等。
2 设备选型
2.1 数字电力监控仪表选型
由于系统中的监测节点多，监测模块的工作稳定性和电磁兼容性能作为主要依据，同时还要考虑监测参数的适用范围。
2.2 DI数据采集模块的选型
DI数据采集模块可实现快速获取故障发生时间及节点位置信息的功能。当监测数据超限后，引发越限继电器动作，DI数据采集模块实时采集越限信息，并将其传输至计算机，系统软件中断正常的巡检流程，迅速切换至故障节点进行采集，从而实现快速获取故障发生时间及故障类型信息。因此，该模块主要考虑能否与电力监控模块方便的通信。
2.3 监控主机的选型
由于系统需要进行长期、连续、稳定工作，普通兼容机很难满足要求，本系统选用工控机作为监控主机，工控机性能优异，稳定可靠，能够满足测试系统长期工作的要求。
2.4 系统软件
系统软件按功能分为监测软件和数据管理软件两部分。系统软件采用VC开发，主要考虑VC比较灵活，与操作系统结合比较紧密，代码效率比较高。
3 系统软件实现
3.1 监测软件功能实现
监测软件功能主要包括：数据通信模块、人机交互模块、监测节点管理模块、数据采集模块、数据存储与数据上传模块、数据访问和处理模块、超限设置与故障报警模块。监测子系统软件功能模块如图3所示。
1)数据通信模块。监测主机与监测模块之间的通信利用RS-485总线，采用MODBUS协议进行。数据通信模块包括数据准备、数据收发与数据解码三部分内容，数据准备过程形成待发送的编码数据，将要获取节点的某参数的节点地址、参数代码、寄存器地址、获取的字节数以及这些信息计算生成的CRC校验码，按规定的命令格式进行组织，形成编码数据。数据收发过程：将数据准备过程中形成的编码数据通过串口发送出去，同时接收测试节点传送过来的数据，数据收发过程采用多线程的方式进行实现。数据解码过程将接收的数据进行解码，检查接收的数据是否有效，如果为有效数据，将其按照要求的参数进行解码，如电压、电流数据等。
2)人机交互模块。人机交互模块是操作员操作低压在线监测系统的主要功能模块，包括人机图形界面、数据显示、功能操作菜单和按钮等。其中人机图形界面以配电系统的电网拓扑结构图和配电柜示意图为背景，辅助以数据显示、功能操作菜单和按钮，完成各供电回路测试参数显示，开关指示、报警信息高亮警示等功能。监测系统可根据不同应用场合采用不同的交互界面。
3)监测节点管理模块。系统对各测量节点进行分区，分参数测量的方式管理。根据实际应用，预设置了正常巡检、重点巡检、用户巡检等几种测量方式，可随时切换测量方式，并可根据需要随时增减测量节点和参数。
4)数据采集模块。数据采集模块分为两项内容：正常供电参数和回路参数超限报警信息。其中正常供电参数包括测量所选择的所有参数，由数字电力监控模块完成现场采集，数据采集采用巡检方式进行。
5)数据存储。采集的数据包括各节点测试参数、测试分区的变化信息、测试节点超限数据、各测试节点供电质量参数等。将这些采集数据按照一定的结构和时序上传至数据库进行保存。
6)超限设置与故障报警模块。对每一监测节点的数据设定其超限范围，一旦监测数据超限,启动报警机制，通过报警声音和不同颜色的指示灯进行告警提示，值班人员可对告警信息进行手动确认、复位。故障报警采用中断方式进行处理，能够迅速定位故障节点和类型，并保存告警信息和数据，以利于故障分析、排查。
7)数据访问和处理模块。各监测主机可通过访问服务器存储的数据获得所有监测节点的监测数据，可在监测和显示本地测试节点的同时表现远端其它测试节点的数据。此外，各监测主机都可以通过服务器将所有测试节点的数据按需求进行表现。
3.2 数据管理软件的功能实现
数据管理软件管理各监测点的数据信息，对监测数据进行查询，同时还可对数据进行统计、图形显示、报表打印等。
存储于数据库的供电数据需要进行分类管理才能为用户所使用，由于数据管理功能与监测功能相对独立，因此对数据管理功能进行了单独设计，数据管理软件可被监测软件所调用，也可单独使用。采用SQL Server管理系统进行数据库开发管理，前端采用Visual C++进行开发，采用ADO数据访问技术，并将每个数据库表的字段和操作封装到类中，将面向对象的程序设计思想应用到数据库应用程序设计中。
1)数据查询。管理监测点信息，依据用户需求对各监测节点供电参数和故障信息进行查询。系统将监测节点数据按数据类型不同分为供电基本参数、谐波分量、谐波畸变系数、超限信息和超限数据等五类，用户可根据需求设置数据类型、供电参数、起止时间等条件进行数据查询，并将查询结果按时间逆排序进行显示。
2)报表设置和输出。报表输出是数据管理的基本要求，软件可根据用户需要进行定制报表输出。对同一节点可选择不同的监测参数、起止时间、时间跨度进行输出。
4 系统安装与调试
4.1 数字电力监控仪表调试
1)仪表设置。通过监测计算机对模块进行地址编码及识别实验，对仪表参数及越限条件进行设置。
2)仪表误差测试。对单个综合电力模块进行加电实验，进行对比测试，检测仪表的测量准确性。
参考文献
[1] 华东建筑设计研究院.智能建筑设计技术[M].2版.上海：同济大学出版社，2002.
[2] 刘健，倪建立，邓永辉.配电自动化系统[M].北京：中国水利水电出版社，2001.
关键词：低压供电；在线监测；楼宇自动化
Abstract: in this paper, the on-line monitoring system for low voltage power supply to make the interpretation of application in intelligent building, detailed introduction from the selection of equipment to the specific operation of the entire process, has a certain reference value.
Keywords: low voltage power supply; on-line monitoring; building automation
中圖分类号：U223文献标识码： A 文章编号：
0 引言：随着智能建筑的不断推出和自动化生产、办公系统的大量涌现，低压供电系统在线监测便成为楼宇自动化的重要组成部分。低压供电在线监测系统可实现：电压、电流、谐波、负荷、故障位置的自动记录及故障性质的初步判断，为故障排查赢得时间。同时，将监测数据上传至楼宇监控中心，统一调度，实现监测点与监控中心实时查询、互访，并形成数据报表及负荷曲线，提高了工作效率，减轻了供电值班人员的劳动强度，增强了事故预防能力。
1 系统组成
1.1 硬件组成
系统由数据采集、数据传输、数据处理三部分构成。系统组成框图如图1所示。数据采集部分由电流互感器、数字电力监测仪表、DI数据采集模块组成。数字电力监测仪表监测各用户供电参数，包括：回路电压、电流、频率、谐波、功率、开关状态等参数。由于采集节点多且数据量大，系统巡检采集一次所用的时间较长，增加了DI数据采集模块和多串口卡方式，将巡检与并行采集结合起来，以实现快速获取故障数据、开关位置信息及由于电流或电压超限引发的越限继电器动作信息；数据传输主要是将采集到的数据通过RS-485总线传输，包括：485隔离单元、485/232转换模块、网线/光纤转换模块、传输介质等；数据处理由工控机完成，工控机将传输来的数据打包、整理形成有规律的数据存放格式，以便查询、调用。
1.2 监测软件组成
系统软件采用C/S结构，按执行的功能不同，划分为监测软件和数据管理软件两部分。软件系统框图如图2所示。
监测软件在各监控主机上安装后运行，实时监测各测试节点的数据，并将数据存储于数据库中进行管理。监测软件按功能划分主要包括：数据通信模块、人机交互模块、监测节点管理模块、数据采集模块、数据存储与数据上传模块、数据访问和处理模块、超限设置与故障报警模块。数据管理软件管理监控点数据和信息，进行监测数据查询，同时还可完成数据统计、图形显示、报表打印等。
2 设备选型
2.1 数字电力监控仪表选型
由于系统中的监测节点多，监测模块的工作稳定性和电磁兼容性能作为主要依据，同时还要考虑监测参数的适用范围。
2.2 DI数据采集模块的选型
DI数据采集模块可实现快速获取故障发生时间及节点位置信息的功能。当监测数据超限后，引发越限继电器动作，DI数据采集模块实时采集越限信息，并将其传输至计算机，系统软件中断正常的巡检流程，迅速切换至故障节点进行采集，从而实现快速获取故障发生时间及故障类型信息。因此，该模块主要考虑能否与电力监控模块方便的通信。
2.3 监控主机的选型
由于系统需要进行长期、连续、稳定工作，普通兼容机很难满足要求，本系统选用工控机作为监控主机，工控机性能优异，稳定可靠，能够满足测试系统长期工作的要求。
2.4 系统软件
系统软件按功能分为监测软件和数据管理软件两部分。系统软件采用VC开发，主要考虑VC比较灵活，与操作系统结合比较紧密，代码效率比较高。
3 系统软件实现
3.1 监测软件功能实现
监测软件功能主要包括：数据通信模块、人机交互模块、监测节点管理模块、数据采集模块、数据存储与数据上传模块、数据访问和处理模块、超限设置与故障报警模块。监测子系统软件功能模块如图3所示。
1)数据通信模块。监测主机与监测模块之间的通信利用RS-485总线，采用MODBUS协议进行。数据通信模块包括数据准备、数据收发与数据解码三部分内容，数据准备过程形成待发送的编码数据，将要获取节点的某参数的节点地址、参数代码、寄存器地址、获取的字节数以及这些信息计算生成的CRC校验码，按规定的命令格式进行组织，形成编码数据。数据收发过程：将数据准备过程中形成的编码数据通过串口发送出去，同时接收测试节点传送过来的数据，数据收发过程采用多线程的方式进行实现。数据解码过程将接收的数据进行解码，检查接收的数据是否有效，如果为有效数据，将其按照要求的参数进行解码，如电压、电流数据等。
2)人机交互模块。人机交互模块是操作员操作低压在线监测系统的主要功能模块，包括人机图形界面、数据显示、功能操作菜单和按钮等。其中人机图形界面以配电系统的电网拓扑结构图和配电柜示意图为背景，辅助以数据显示、功能操作菜单和按钮，完成各供电回路测试参数显示，开关指示、报警信息高亮警示等功能。监测系统可根据不同应用场合采用不同的交互界面。
3)监测节点管理模块。系统对各测量节点进行分区，分参数测量的方式管理。根据实际应用，预设置了正常巡检、重点巡检、用户巡检等几种测量方式，可随时切换测量方式，并可根据需要随时增减测量节点和参数。
4)数据采集模块。数据采集模块分为两项内容：正常供电参数和回路参数超限报警信息。其中正常供电参数包括测量所选择的所有参数，由数字电力监控模块完成现场采集，数据采集采用巡检方式进行。
5)数据存储。采集的数据包括各节点测试参数、测试分区的变化信息、测试节点超限数据、各测试节点供电质量参数等。将这些采集数据按照一定的结构和时序上传至数据库进行保存。
6)超限设置与故障报警模块。对每一监测节点的数据设定其超限范围，一旦监测数据超限,启动报警机制，通过报警声音和不同颜色的指示灯进行告警提示，值班人员可对告警信息进行手动确认、复位。故障报警采用中断方式进行处理，能够迅速定位故障节点和类型，并保存告警信息和数据，以利于故障分析、排查。
7)数据访问和处理模块。各监测主机可通过访问服务器存储的数据获得所有监测节点的监测数据，可在监测和显示本地测试节点的同时表现远端其它测试节点的数据。此外，各监测主机都可以通过服务器将所有测试节点的数据按需求进行表现。
3.2 数据管理软件的功能实现
数据管理软件管理各监测点的数据信息，对监测数据进行查询，同时还可对数据进行统计、图形显示、报表打印等。
存储于数据库的供电数据需要进行分类管理才能为用户所使用，由于数据管理功能与监测功能相对独立，因此对数据管理功能进行了单独设计，数据管理软件可被监测软件所调用，也可单独使用。采用SQL Server管理系统进行数据库开发管理，前端采用Visual C++进行开发，采用ADO数据访问技术，并将每个数据库表的字段和操作封装到类中，将面向对象的程序设计思想应用到数据库应用程序设计中。
1)数据查询。管理监测点信息，依据用户需求对各监测节点供电参数和故障信息进行查询。系统将监测节点数据按数据类型不同分为供电基本参数、谐波分量、谐波畸变系数、超限信息和超限数据等五类，用户可根据需求设置数据类型、供电参数、起止时间等条件进行数据查询，并将查询结果按时间逆排序进行显示。
2)报表设置和输出。报表输出是数据管理的基本要求，软件可根据用户需要进行定制报表输出。对同一节点可选择不同的监测参数、起止时间、时间跨度进行输出。
4 系统安装与调试
4.1 数字电力监控仪表调试
1)仪表设置。通过监测计算机对模块进行地址编码及识别实验，对仪表参数及越限条件进行设置。
2)仪表误差测试。对单个综合电力模块进行加电实验，进行对比测试，检测仪表的测量准确性。
参考文献
[1] 华东建筑设计研究院.智能建筑设计技术[M].2版.上海：同济大学出版社，2002.
[2] 刘健，倪建立，邓永辉.配电自动化系统[M].北京：中国水利水电出版社，2001.