物联网技术在电气设备管理中的应用论文_赵天平

摘要：本文介绍了基于Python的物联网技术在电气设备管理中的应用，从而实现企业电气设备运行环境的监测及设备运行数据的信息化管理。

关键词：物联网技术；Python；电气设备

一、引言

随着网络技术的不断发展，企业内部局域网建设的不断完善，网络已经延伸到了厂房、工位，这为企业管理的网络化提供了硬件基础。5G技术应用的逐渐推广，物联网技术的应用都为企业信息化管理提供了更多的可能性和便利性。

电气设备是在电力系统中，对变压器、发电机、电力线路、断路器等设备的统称。电气设备在企业生产中起着保障电力供应的重要作用，它的运行好坏直接影响企业的生产。企业的规模越大，电气设备的复杂程序和数量就越大，管理难度也越大。如何加强电气设备的高效管理，保障电气设备的安全、可靠、经济运行，是企业的重要课题。针对电气设备的管理业务，将物联网技术应用到电气管理中，是强化电气设备管理的新手段。

二、系统的结构

整个系统由现场终端设备、中间网关、后台服务器等三部分组成。其架构如图1所示。

图1 系统架构图

从功能上来说，系统分为以下几个模块：

1.电气设备环境信息：通过温度、湿度等传感器采集数据，针对不同的电气设备，设置有不同的环境信息判定标准，根据采集到的现场数据，采取相应措施，如通风、加热等。同时，可以将采集的数据上传到服务器，用于储存和分析。

2.周界报警：通过人体红外传感器，检测人体与电气设备的安全距离是否满足要求，当人体侵入预设的安全距离周界时，发出警报信息。

3.电气设备运行数据：通过综合电力监控模块采集电气设备运行数据，可以对电气设备进行监测和控制，也可生成图表，便于统计、分析，制订相应对策。

4.电气设备管理：对电气设备的基本信息进行管理。设置有电气设备的各种技术参数，作为与现在采集数据对比的参照。

5.报表：通过服务器对采集到的各种数据进行分析，对电气设备每天的运行的情况形成报表，出现异常的电气设备作出统计。

三、终端设备的软件功能

终端设备与现场电气设备紧密结合，通过传感器采集现场各种数据，驱动风扇，加热器等外部设备。有了终端设备才能沟通计算机系统与电气设备。

终端设备的软件开发分为采集传感器的驱动程序、执行部分的驱动程序、与网关的通信程序等。采集传感器的驱动程序需要根据传感器的的具体类型编写相应的驱动程序。执行部分的驱动程序则通过继电器来驱动执行元件较多。

驱动程序采用运行于微处理器的Python，即MicroPython来编写。MicroPython有自己的虚拟机及解释器，功能全面，支持硬件多。下面以灯光报警为例，列出核心板TPYBoard通过继电器驱动灯光报警的驱动程序alarm_light.py：

import pyb

from pyb import Pin

pin_out = Pin（'Y1'，Pin.OUT_PP）

def alarm_on（）：

pin_out.high（）

def alarm_off（）：

pin_out.low（）

终端设备是通过LoRa模块与网关进行通信。通信程序分为LoRa模块初始化，数据发送，数据监听与读取等几部分。

四、网关的软件功能

网关是连接服务器端和终端设备的。网关通过LoRa模块与终端设备通信，通过有线和无线网络与服务器通信。网关在收到终端的报警时，可以通过2G模块拨打管理人员的电话或发送短信。

网关的数据存储功能。网关中存储有终端设备的状态信息和参数。数据存储使用SQLite数据库，创建wg.db数据库，创建表ZDSB，表中主要字段如表1，字段可根据需要增减：

表1 数据表ZDSB结构

通过以下SQL语句可创建表ZDSB

CREATE TABLE ZDSB（

ID INTEGER PRIMARY KEY NOT NULL，

WD1 INTEGER，

WD2 INTEGER，

SD1 INTEGER，

SD2 INTEGER，

YJ TEXT，

DH INTEGER

）；

运用其它SQL语句，还可以对数据库进行数据增加、删除、修改的操作。

五、服务器的软件功能

服务器通过与网关的通信，接收现场采集的数据和下达指令。通过Web页面，提供人机界面。其主要功能有：

网关的连接管理。服务器可采用MQTT协议、HTTP协议等与网关通信，传输数据和指令。

转发Web页面与设备之间的指令。服务器提供Web页面给浏览器，管理人员通过Web页面发出指令，服务器将指令通过网关发到设备。

呈现数据图表。现场采集的数据经网关传到服务器后，服务器对数据进行统计、分析、处理，然后用图表的方式，在Web页面中显示出来。还可以对统计、分析的结果生成报表，供管理人员使用。

报警查询与统计。报警信息作为特殊的异常信息需要特别关注，服务器端储存报警信息供管理人员查询，并对报警信息分类统计，管理人员可根据报警信息对电气设备加强管理。

用户管理。用于管理使用系统的用户，对用户的登录、操作，用户的基本信息进行管理。

Python提供了较多的Web框架，可实现快速的Web开发。Django就是其中一个用Python编写的、开源的Web应用框架。Django的部署很方便，它可以运行在Apache、Nginx上。Django支持多种数据库，比如Oracle、MySQL、SQLite3等。

六、结束语

电气设备的管理在企业设备管理中是非常重要的部分，通过物联网技术强化的电气设备管理，可以更加及时地掌握电气设备的状态，搜集电气设备的运行规律，制定更加有效的预防性措施，使得电气设备的运行更加安全、可靠、经济。

论文作者:赵天平

论文发表刊物:《基层建设》2019年第27期

论文发表时间:2020/1/6

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