内燃机电站中物联网技术的应用探讨

王新，郑志强，王艳敏，林海

（1.中国石油集团济柴动力有限公司再制造分公司；2.巨龙钢管有限公司，河北 沧州 062658）

内燃机电站是由多台柴油/天然气发电机组组成的独立电源，其用途广泛。即可作为野外无电网施工的主用电源，也可在电力缺乏地区与电网进行调峰运行，还可作为备用电源以保障重要负荷的正常运行。因此内燃机电站的稳定、安全运行是保证电力正常供应的首要条件，电站的运行需要一种高效、经济、专业的管理模式。传统的电站运行主要是配备专业的值班人员监控设备的运行情况和执行维护保养工作。日常运行依赖个人能力与态度，故障处理全凭个人经验，造成巡检盲区多、隐患积累多，存在巨大的隐性风险。同时、运行缺乏数据支撑，运行无预警，故障判断无依据，造成停机时间长。

物联网是通过信息传感设备，按约定的协议，把物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络，它是在互联网基础上延伸和扩展的一种网络。利用物联网+云监控平台对电站进行远程监控和管理，用信息化手段代替传统的值班方式，可对设备的运行状态做到实时监控、提前预警等智能化管理。

1 系统组成

云监控系统组成主要包括现场终端、数据传输网络、数据中心、用户终端（手机APP、大屏显示、PC用户端）等部分。典型系统组网方式如图1。

1.1 现场终端

现场终端在原发电机组控制屏的基础上进行功能升级，添加DTU数据采集设备，对发电机组控制器(LXC7220)中的数据进行采集并上传至数据中心服务器，实现设备数据远程透明传输，于此同时可将前端设备所处位置的GPS信息上报至服务器，实现设备定位。发电机组控制器采用国际或国内知名品牌，发动机热工参数以及发电机电参数通过传感器全部采集至发电机组控制器。DTU数据采集器与发电机组控制器可通过多种方式连接，包括RS232、RS485、USB、LINK等，具体链接方式取决于发电机组控制器的端口支持。DTU与控制器的通讯采用MODBUS RTU通讯协议，进行数据读取与管理。

图2 DTU数据采集器

图3 现场终端控制屏

图1 系统组网图

1.2 数据传输网络

DTU设备内部集成了GPRS/CDMA/ET模块，支持无线通信和以太网通信技术。使该系统现场终端、数据中心、用户终端接入互联网。考虑内燃机电站的可移动性和便于安装的目的，大多数案例的通讯方式采用4G物联网卡即GPRS通信。

1.3 数据中心服务器

数据中心承担着整个系统的计算服务，是整个系统的核心部分。服务器的构成包括处理器、硬盘、内存、系统总线等，和通用的计算机架构类似，但是由于需要提供高可靠的服务，因此在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面要求较高。因此搭建一台服务器的成本是相对较高的，目前大多数用户使用阿里云提供的租赁服务器。可根据用户设备数量匹配合适的服务器，并方便后期升级维护。

数据中心主要承担三方面作用：1.管理所有DTU模块传入的信息。2.管理用户终端软件的连接，进行身份验证、数据管理、用户交互。3.中转与存储所有数据，定期扫描，对设备的运行状态进行实时监控和功能实现。

1.4 用户终端

用户终端是用以显示信息和远程控制的用户界面。主要以手机APP、网页、大屏幕等方式通过友好的软件界面对设备信息进行展示和管理。

图4 网页监控界面

2 系统配置

为保证现场终端与数据中心能够进行正常的数据交互，需要对DTU设备进行功能配置。配置项目包含但不限于以下内容：

2.1 设备ID号

DTU设备的身份编号，通过这个编号，服务器可识别已经连接的设备

2.2 设备软硬件版本号

反应了设备的软硬件版本信息，用于厂家的技术支持。

2.3 服务器登录密码

为了增加数据中心的安全性，DTU 在登录上目标服务器时会发送一包称为“注册包” 的数据。在注册包中会包含该参数，用户软件如果发现登录密码不符，可以拒绝设备的登录。“登录密码”可以设置成任何 8 字节长的字符串。

2.4 IP地址

IP 地址是 IP 协议提供的一种统一的地址格式，它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址，以此来屏蔽物理地址的差异。

2.5 DNS设置

当使用域名方式连接数据中心时，要配置域名服务器的 IP。一般情况下使用当地移动 DNS 服务器连接会比较迅速。另外，此项可留空，留空时使用 DTU 内部固化DNS 地址。

图5 系统配置界面

3 系统功能

3.1 历史记录

对设备每次运行的数据进行记录，同时可以文档的形式输出打印，代替了人工记录。也便于故障的早、中、晚期技术分析。

3.2 故障诊断

对于超限值的参数进行故障报警和记录，同时记录故障前18S内其他各参数（黑匣子功能），以便于远程故障诊断。

3.3 保养提示

系统内可对各部件的生命周期进行设置，运行时间到达后在平台上发出公告提示并记录保养工单，便于设备管理。

3.4 区域定位

系统集成GPS定位功能，实时掌握设备的分布情况。

3.5 实时监控

系统可对设备的运行状态进行实时监控。即可远程控制发电机组启动/停止，断路器分/合闸；又可对运行状态、工作模式进行监视，包括发电机组控制器输入输出状态、运行数据监视（转速、电池电压、运行时间、水温、油压、油耗、电压、电流、功率、功率因数、频率、累积电量）。系统还可以连接现场网络摄像头，查看设备现场情况。

3.6 短信推送

根据不同用户的特殊需求，系统具备短信推送功能。即在设备开/停机，保养提示，故障报警时向指定手机发送短信提示。

4 结语

物联网技术在内燃机电站上的应用是科技和经济发展的必然趋势。云监控系统的开发产生了可观的经济和社会效益，他的应用实现了设备的自动状态跟踪，降低了操作人员的劳动强度，提高了电站的智能化水平和数据的准确度，提高了生产效率；同时强化设备的维护保养，专家团队远程在线支持，提高使用寿命，实现了设备的健康管理。