基于组态王的机场地面电源计量设备故障监控系统

张积洪，徐海中

(中国民航大学航空自动化学院，天津 300300)

基于组态王的机场地面电源计量设备故障监控系统

张积洪，徐海中

(中国民航大学航空自动化学院，天津 300300)

利用组态王软件设计机场地面电源计量设备的上位机故障监控系统，下位机采集的数据存入SQLite数据库，通过网络将数据传输到上位机故障监控系统的SQL Server数据库。利用RS-232串口实现西门子GSM TC35通信模块与上位机故障监控系统通信。当计量设备发生故障以及场务人员在使用机场地面电源给飞机供电过程中违反操作规程时，故障监控系统立刻发生报警，并将报警信息通过电子邮件和短消息的形式发送给相关人员，短消息通过与上位机相连的TC35模块发送。

组态王;机场地面电源;SQL Server;TC35

为响应国家大力倡导的“节能减排”，发展“低碳经济”的战略方针，越来越多航空公司的航班在航前、过站、航后等地面等待时间使用地面电源设备(Ground Power Units，GPU)代替飞机辅助动力装置(Auxiliary Power Units，APU)的方式给飞机供电［1］。航空器在使用GPU过程中，需要对其用电量进行计量，目前多数采用的是人工抄表方式，该方式造成人力和物力的巨大浪费，缺少客观公平性和足够的信任度。为解决上述问题，设计了一种智能计量设备，该设备在独立于人为因素干扰下对GPU给航空器供电的用电量进行客观精确计量。文中主要介绍利用组态王6.53开发计量设备上位机故障监控系统的过程。传统基于组态王的上位机监控系统，采用RS-232或RS-485等方式实现与下位机各种数据采集模块或采集板卡的通信。但该通信方式对工作环境要求比较高，传送速率随距离的增长而减小，由于距离原因使用场合受到许多限制，为了克服以上缺点，采用网络通信方式，实现下位机SQLite数据库和上位机故障监控系统的SQL Server数据库之间的数据交换。

1 计量设备总体结构

整个系统结构图如图1所示。

地面电源设备 (GPU)将380 V市电变频变压给飞机提供400 Hz电源和给空调机组供电。系统工作过程如下，开机初始化系统，自检相关设备，自检成功则待机，失败则记录故障并停机;当飞机停靠后，机务人员在人机接口处刷卡，输入密码，使用的卡超出3年或者密码错误报错，如果正确则计量设备开始系统自检，自检成功则启动设备，下位机WinCE发送命令给控制器通过PLC使强电空气开关闭合，开始给飞机供电，计量设备开始分别对400 Hz电源和空调机组用电量进行计量，二者互不干扰。

图1 机场地面电源计量设备系统结构图

Win CE控制下位机各智能传感器实时测试电气柜的温度、湿度、是否漏水等参数，并将测得数据通过RS-485串口通信方式存入下位机SQLite数据库中。利用以太网实现上位机SQL Server数据库和下位机数据库的数据交换。考虑到计量设备一年四季在全国各大机场连续工作，温度和湿度因各地气候不同而千差万别，所以必须实时监控电气柜的温度和湿度，当超过正常范围时故障监控系统将发出报警信息［2］，报警信息包括设备号，使用设备飞机的航班号，所属航空公司，故障代码。故障代码及对应故障如表1所示。

一旦发生报警，所有报警都必须通过E－mail形式和西门子GSM模块TC35以SMS形式发给相关部门和人员。所有报警信息都必须自动保存到指定文件夹里，并同时打印成纸质版本保存下来供今后查看处理。在报警的同时给下位机发送通过PLC实现各种保护操作的命令，如温度过低则打开加热设备开关，温度过高则开启排风设备，当发生漏水时断开空气开关实现对电气柜的保护。

表1 故障代码与类型

2 关键技术

组态王 (KingView)具有良好交互性的用户界面。用户可在开发环境中进行系统设计与软件开发，监控画面设计优化后，需要做动画连接，使画面中的图形对象与被监控的实时变量之间相对应地关联起来。

实现变量的动态显示关键之处在于建立数据库。组态王利用其SQL访问功能实现监控系统和其他ODBC数据库之间的数据传输［3］。数据库和组态王变量之间的联系是依靠组态王SQL访问管理器来建立的［4］。数据库中表格的创建利用组态王的表格模板来完成。通过记录体建立数据库表格和组态王之间的联系，组态王具有通过记录体直接操纵数据库中的数据的权限［5］。

3 软件设计

上位机故障监控系统是用组态王6.53软件设计的。主要由用于用户管理的系统首页和用于实时监控报警前台面板以及后台数据库三部分组成［6］。上位机故障监控系统的软件框图如图2所示。

图2 故障监控系统框图

3.1 建立数据库连接

在组态王工程浏览器的SQL访问管理器中创建记录体［7］，新创建的记录体模板如图3所示。每个记录体与数据库中的一张表的字段顺序和变量类型对应。

图3 记录体模板

创建ODBC数据源，首先利用SQL Server 2008建立一个名为FaultInformation的数据库，进入控制面板/管理工具/数据源 (ODBC)，在系统DSN中创建一个FaultInfo源，关联到创建的 FaultInformation数据库，需要注意的是在添加数据库前确保1433端口处于打开状态。

在组态王对数据库进行任何操作之前，必须首先连接数据库［8］。在系统首页画面属性里面设置运行时，采用如下函数:SQLConnect(DeviceID，"dsn= FaultInfo源;uid=hai;pwd=123")实现组态王与SQL Server数据库连接。

3.2 界面设计

下面以系统首页和短信报警两个界面为例说明设计过程。

3.2.1 系统首页

系统首页界面如图4所示。由于使用该系统的不同人员具有不同的操作权限，故需在登录时根据用户名设置对应用于操作的权限。主要分为三个权限，拥有最高权限者可以对系统进行维护和设计;中等权限者可以查看数据，开启或关闭系统设备;最低权限者只能查看，不能进行任何操作。部分代码如下:

图4 系统首页

3.2.2 短信报警

在设计短信报警界面以前，需要将TC35短信模块利用RS-232与上位机连接，进入组态王工程浏览器/设备/COM1/新建/设备驱动/智能模块/……操作下去，直到添加好TC35智能模块，然后设置串口通信参数，至此连接完毕。在组态王工程浏览器数据词典中添加对TC35进行操作实现故障信息成功发送的变量。短信报警界面如图5所示。

图5 短信报警

需要注意的是在每次发送报警信息后都需要将短消息中心号码重置一遍。

4 结论

随着组态王软件的发展更新，其功能日益完善，对工业自动化的监控能力越来越强，广泛应用于各个工业领域。目前开始将其引入在民航领域使用，基于组态王6.55的计量设备故障监控系统，经试验本系统实现了多任务实时处理，准确监控机场地面电源计量设备的运行状态，实现了报警信息高效准确的传送和对系统的精确控制，软件运行稳定可靠。

［1］陈萧.航空公司应大力减少飞机APU的地面使用［EB/ OL］.http://cdn.Carno c.com/list/152/152053.html，2010－02－01/2013－04－21.

［2］易坦资讯.合广测控动环监控系统在广州铁路机房的应用 ［EB/OL］.http://www.etowz.com/2013/0313/ 358687.html.2013－03－13/2013－4－21.

［3］王宝红，康永辉.组态王软件与Access数据库相结合在橡胶坝监控系统中的应用［J］.广西水利水电，2008，(5):25－26.

［4］孙明革，朱喜林.基于组态软件下的SQL数据库技术［J］.微计算机信息，2006(7):109－111.

［5］李雁飞，陈国钧，张卫东，等.组态王环境下数据库访问技术及其应用［J］.微计算机信息，2004，20(12):5－6.

［6］杨勇.超高温杀菌系统监控软件开发［J］.江苏广播电视大学学报，2003(6):33－34.

［7］北京亚控科技发展有限公司.KingView6.5初级培训教程［M］.2007.

［8］郑健，成佳妮.组态王数据库访问在PLC控制系统中的应用［J］.工业控制计算机，2007(4):54－56.

Fault Supervision System of Airport Ground Power Unit Metering Equipment Based on KingView

ZHANG Jihong，XU Haizhong
(College of Automation，Civil Aviation University of China，Tianjin 300300，China)

KingView software was used to design airport Ground Power Unit(GPU)metering equipment's host computer fault monitoring system.All data collected by lower computer were stored in SQLite database.The data were transferred to the host computer fault monitoring system's SQL Server database through the network.The Siemens GSM TC35 was implemented to communicate with the host computer fault monitoring system through the RS-232 serial port.Alarm will be sent right away by the fault monitoring system，when metering equipment is out of order or field service personnel mishandled the operation rules in the process of using the GPU providing power to aircraft.At the same time，the alarm information is sent to the relevant staff by e-mail and Short Message Service (SMS)，and the SMS are issued by TC35 module which is connected to the host computer.

KingView;Ground power unit(GPU);SQL Server;TC35

TP277

B

1001－3881(2014)9－163－3

10.3969/j.issn.1001－3881.2014.09.045

2013－04－21

中央高校基本科研业务费专项资金资助项目 (ZXH2012G005)

张积洪 (1956—)，男，硕士，教授，主要研究方向为机场特种设备及机电一体化。E－mail:xuhaizhongtj@ 163.com。