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配电室监控软件系统




系统实现

开发目标

基于.Net技术、以及以太网通信技术、嵌入式开发 技术,使用C#和C语言为开发环境,在VS2005平 台上编程实现一套配电室电力系统设备分布式监控 系统。
系统实现

用户登录
系统实现

系统管理

系统管理功能主要包括用户权限管理、单位管理、角色管理 以及数据分析参数管理
系统实现
系统设计

现场监控模块

现场监控模块的作用包括两个方面,分别是从传感器中获取 电力设备的运转状态以及将电力设备运转状态发送至网络通 信模块,并由后者负责将数据通过以太网基础设施发送给系 统管理模块进行处理。
系统设计

网络通信模块

网络通信模块主要包括以太网接口芯片、RJ45网络接头以及集线器 等网络设备,系统中的以太网接口芯片采用了RTL8019AS芯片。 通过将RTL8019AS芯片与PIC18F458单片机使用串口进行互联, 可以实现PIC18F458单片机以及RTL8019AS芯片之间的电力设备 监控数据的网络数据包传输。
相关技术与理论

.NET开发技术

.NET是微软公司(Microsoft)提供的新一代计算 机应用程序开发框架与平台,可以支持单机桌面型 应用程序、Web应用程序的开发,为开发人员提供 图形化的开发编辑、编译环境,同时还支持应用程 序的安装与部署,大大简化了Internet环境下应用 程序的开发难度,提高了开发效率。
系统设计

现场监控

电压/电流有效值的计算 功率计算 其他监控数据:直接从传感器或其他设备中获取 (温度、湿度、空调设备……)


系统设计

网络通信

运输层协议:UDP协议 无线通信芯片:RTL8019AS芯片 实现方法:在PIC18F458单片机中实现UDP、IP、 ICMP协议,将数据通过RTL8019AS发送

服务器操作系统:Windows Server 2003 客户端操作系统:Windows 7 网络环境:Internet 100Mb


系统测试

测试内容


功能测试:主要按照系统功能时行划分,包 括系统管理(用户管理、角色管理、单位管 理、功能管理),基础数据管理(参数管理、 设备管理、传感器管理、视频设备管理)、 温湿度监测、空调监测、配电柜温度监测、 综合分析等。 业务流程测试:模拟实际业务流程并按要求 准备测试数据按照测试方案进行流程验证。


系统测试

测试结果
工作总结

首先介绍了系统设计与开发过程中涉及到的基础理论知识与相关 技术,包括软件工程的相关理论、以太网通信、UML建模技 术、.NET开发技术、UDP通信技术以及中间件技术等方面。
其次,详细介绍了配电室智能监控系统的框架结构、需求分析、 应用范围分析、经济可行性以及技术可行性;并基于以上工作, 详细介绍了系统的设计过程,包括系统的整体架构设计、各功能 模块的详细设计以及数据库设计等。 最后采用嵌入式开发技术和.NET开发技术使用C语言和C#语言 完整实现了配电室智能监控系统,并给出了系统部分功能的测试 结果。
配电室智能监控系统的 设计与实现
姓名:*** 学号:***
研究背景

配电室作为电力供应系统中的重要组成元素,担负着 电能的降压与输送的重任,传统的配电室管理方法与 手段主要是依靠人工定时对电力仪表进行检查并形成 报表,其工作效率低下,无法适应迅速发展的供电规 模与居民的用电需求。
如何利用信息技术与网络传输技术对配电室电力设备 的运转状态进行远程实时监控,提高配电室管理的信 息化水平,增强居民用电的质量管理,是当前电力系 统部门以及其他经济部门的发展方向之一。

以太网组网方式

相关技术与理论

UML建模技术

UML(Unified Modeling Language,标准建模 语言)属于面向对象(Object Oriented)建模技 术,UML提供了一整套标记与定义实现了面向对象 的软件系统描述与建模过程与方法,极大地提高了 软件项目开发的工作效率。


RTL8019AS芯片还负责将从PIC18F458单片机接收到的监控数据 经由RJ45网络接头和集线器通过以太网发送给系统管理模块,并将 从系统管理模块发送来的电力配置信息与反馈数据经过串口发送给 PIC18F458单片机。
系统设计

系统管理模块

服务器模块作为系统管理模块的核心,其提 供的功能包括与网络通信模块进行通信、对 后台数据库进行操作以及与管理人员通过客 户端模块进行系统的管理等方面。

研究内容

对配电室智能监控系统设计与开发过程中涉及到的相 关基础理论与技术进行了概要介绍
详细介绍了配电室智能监控系统的需求分析、应用范 围、经济效益以及技术可行性


对配电室智能监控系统的设计过程进行了详细阐述, 包括系统的设计原则、总体框架设计、功能子模块设 计以及数据库设计
分析了配电室智能监控系统的实现过程,包括开发环 境简介、功能子模块的详细实现流程等
系统实现

监控数据综合分析实现流程
系统实现

监控数据综合分析
系统实现

数据库操作


数据库操作包括数据库 的创建、数据表的创建、 数据表的插入、查询、 修改等。 实现过程:首先组织数 据库操作对应的SQL语 句,随后调用C#类库 中提供的数据库操作类 接口即可实现数据库的 操作
ห้องสมุดไป่ตู้
系统测试

测试环境

相关技术与理论

软件项目生命周期


软件项目开发模型

定义阶段 开发阶段 运行维护阶段

瀑布模型 迭代模型 螺旋模型 敏捷开发模型
相关技术与理论

以太网通信理论与技术

以太网(Ethernet)是当前应用最为广泛的一种局 域网技术,其基础为CSMA/CD(带冲突检测的载 波监听多路访问,Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect)机制。 包括总线型以太网星形以太网,前者主要应用于规 模较小的内部网络中,后者对应的网络规模相对较 大,其核心网络通信硬件设备包括集线器(Hub) 与交换机(Switch),线路连接与数据传输介质 常采用双绞线。


系统设计

系统管理

整体架构:C/S 数据库操作处理 网络通信(Socket)


系统设计

数据库设计

监控信息表(Dev_info) 故障告警信息表(Alarm_info) 配电室信息表(SR_info)



系统管理员信息表(Admin_info)
系统实现

开发环境

开发工具:Visual Studio 2005 开发语言:C#语言、C语言 后台数据库系统:Microsoft SQL Server 2000

系统整体结构分析
系统需求分析

系统需要实现的功能

系统管理功能 基础数据管理


视频监控
开关柜测温 温度湿度监控 空调设备检测 积水检测
监控数据综合分析
系统需求分析

系统功能模块分析



硬件部署模块:对配电室的电力基础设备及监控传感器设施 进行安装、部署与配置。 现场监控模块:对传感器的安装、部署与配置并实现对这些 设备的统一管理,传感器主要包括电压互感器、电流互感器、 温度传感器、电压比较器等设备。 网络通讯模块:实现配电室智能监控系统监控端与服务器端 之间的数据通信功能,包括TCP/IP协议栈的实现、数据的发 送与接收等方面。 系统管理模块:包括监控端管理模块、客户端以及数据库操 作模块,监控端管理模块负责电力系统基础设施监控、管理 数据的收发;客户端模块负责处理管理员的管理操作请求; 服务器操作模块负责对系统中的数据库进行操作。
系统设计

总体功能框架设计
系统设计

硬件部署模块

包括电力基础设备以及对应的传感器设备,其中电力基础设 备又可以分为高压配电室(6kV——10kV)中安装部署的变 压器、计量柜、直流屏、电容柜、手车柜以及高压侧元件等 电力部件,低压配电室安装部署的联络断路器、进线/出线断 路器、母线以及其他低压元件,包括变频器、软启动器、接 触器、保护设备、电流互感器以及各种型号的仪表等。
系统测试

测试内容

性能测试:验证是否按照要求的性能指标是实现相关功能要 求,主要是根据设计的运行环境下去对每个指标去验证是否 满足。

稳定性测试:在常用的运行环境中去对每个功能去进行验证, 并按将运行一定的时间,判断系统在一定时间内是否运行正 常等。
文档测试:对系统中涉及到的文档进行验证,查看文档是否 符合规范、是否达到要求。 用户界面测试:检验系统的界面是否美观大方,是否具有可 操作性、是否具有人性化、颜色搭配是否合理等。



本系统中需要对多种类型的硬件设备进行统一化的管理,包 括配电室环境温度、湿度检测传感设备、空调设备电压和电 流采集硬件设备、空调设备、积水检测传感设备以及水泵硬 件设备等。 数据采集周期固定为10分钟采集一次,并通过无线通信网络 发送至控制服务器端进行数据解析和分析(阈值比较法), 即通过将采集数据和预定指标数据进行比较,如果发现异常 则启动联动报警功能,并将异常信息记录在系统的运行日志 文件中。 否则直接将解析后的数据存入后台数据库。在系统运行的不 同时间段中,系统将监控数据的时间戳、类型、数值进行统 计分析,实现对配电室运行状态的实时监控。
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