高速公路遂道供配电监控系统设计

韩 芳，王红梅，韩红生

（1.新疆工程学院计算机工程系，乌鲁木齐830091；2.新疆塔城电力有限公司，塔城834700）

高速公路遂道供配电监控系统设计

韩 芳1，王红梅1，韩红生2

（1.新疆工程学院计算机工程系，乌鲁木齐830091；2.新疆塔城电力有限公司，塔城834700）

网络监控应用范围很广，针对高速公路的网络监控也很多，从系统架构、系统功能、系统的总体实施等三个方面进行高速公路隧道供配电监控系统的设计，最后基于IP网络传输，实现其集中监控的核心功能以及远程智能控制隧道照明系统等功能。

智能；供配电监控系统；网络传输；光纤以太网

1 引 言

随着现代化进程的推进，高速公路建设在迅猛发展。高速公路隧道是目前国内比较常见的一种高速公路通车道路。高速公路隧道如不采用先进的监控管理措施，在交通量大、气候恶劣的情况下，极易发生交通事故和交通阻塞。高速公路隧道一般会设立隧道配电所对隧道内的照明，交通情况，供配电情况，风机运行情况等进行管理。配电所设有值班人员进行巡检，但对处于山区的高速公路，隧道可能比较多，人员值班管理难度比较大，出现故障时就很难及时处理。目前许多隧道的管理不得不采用24小时专人值班，定时巡查环境设备，这样不仅加重了管理人员的负担，也会导致安全隐患不能及时排除。从而对高速公路运维的有效及科学管理，提高客户服务质量等方面都会造成一定的影响。为了高速公路正常通车，防范交通安全隐患，需要一整套智能隧道供配电监控系统，对高速公路路段内的多个隧道进行集中监控管理，实时了解各隧道内灯光照明情况，风机运行情况，各配电所内高低压配电情况，发电机组，UPS等智能设备运行情况等，远程智能控制隧道照明系统，风机启停运转控制等等。

通过对高速公路遂道供配电监控系统进行设计，最后基于IP网络传输，实现其集中监控的核心功能以及远程智能控制隧道照明系统等功能。

2 系统架构

高速公路隧道供配电监控系统采用三层结构进行架构，如图1所示。主要为隧道监控管理中心主站，各遂道配电房本地管理站及各隧道前端测控装置等。

第一层：隧道管理中心主站层。主要由服务器、GNC-Manager管理系统、数据库及后台报警系统组成。全局管理本路段内所有隧道供配电监控系统。

图1 高速公路隧道供配电监控系统架构

第二层：各区域隧道配电所本地管理站。为了更好地管理上百公里路段内各遂道的整体对象，我们提出区域的概念，本地管理站管理本地配电房内的供配电监控系统。

第三层：各隧道前端各类测控装置。主要包括安装于各隧道配电房内的各类监控主机，智能设备监控器及各类配电测控模块等。

第一层与第二层通过主干光纤以太网结合一体，第二层与第三层通过区域内部的TCP／IP协议网络为传输通道，与整个系统结合成一体。

根据以上系统架构及本系统技术要求特点，我们确定按照以下的设计思路进行系统建设：针对于隧道供配电监控的实际状况和具体需求，采用TCP／IP协议，用高速公路光纤IP网络为传输通道，集中构建高性能、安全可靠的网络监控系统。全面实现对各隧道供配电系统的“遥测、遥信、遥控”及无人值守（或少人值班），节约人力资源，实现对高速公路整个路段内隧道供配电系统的集中远程智能管理。对各隧道照明系统，风机系统，配电所高低压配电系统和配电所内的各类智能设备进行一体化综合监控、统一管理。在各个隧道配电所监测现场使用GNC系列网络监控主机及各类测控模块对各系统进行监控，GNC-M系列监控主机基于IP网络进行数据传输，使用现场总线采集控制技术，通过标准的MODBUS协议可以与32个测控模块连接，实现对供配电系统的电压、电流、开关及刀闸、智能电源的监控。在各隧道配电所设立本地调度管理中心，在高速公路监控中心建立供配电监控系统的调度监控中心，各中心使用GNC-Manager网络监控系统，软件包主体是以实时监测及告警联动处理为主的，支持地图及组态图的显示、编辑，有不同的安全权限，可以详细记录数据，方便查询，形成相应的统计报表（如月统计用电量，考虑节能），给主管人员提供决策依据。可以通过网络以声音、电子邮件、小灵通短信、手机短信和电话语音的形式将告警信息发送到值班人员和主管人员。

3 系统主要功能：

（1）“遥测”是指通过系统网络监控主机、485测控模块以及组态软件实现对隧道内照明情况和风机运行情况的实时检测；配电所内各高低压重要回路的电量采集，即电流、电压、有功功率、无功功率、视在功率、有功电度、无功电度、视在电度、功率因数、频率等；配电各类智能设备的运行状态的实时检测，如ATS、UPS和发电机等。

（2）“遥信”是指通过系统网络监控主机、485测控模块以及组态软件实现配电所中所有开关量的采集，如断路器的分合闸、电机储能状态、变压器风机运行状态、断路器故障信号、事故跳闸信号、综合保护器的故障类型等开关量。

（3）“遥控”是指通过系统网络监控主机、485测控模块以及组态软件实现照明系统开关的远程控制；风机正反转远程控制；带有电动操作机构的框架式断路器和分励脱扣的塑壳断路器以及接触器等远程控制功能。

（4）GNC-Manager网络监控中心系统可以根据系统组态画面、实时采集数据列表以及历史数据库来分析每个回路的实际用电量，同时记录回路的名称、站号以及用电量等情况。及时、准确地知道各用电回路的情况，同时也给变配电的安全保障、经济运行、负荷分析、经济核算、合理调度及故障及时处理等现代化管理提供了保障。

（5）系统可以对潜在的事故进行预报警，同时实现各种电量的越限报警，便于及时处理以避免事故或隐患的出现，减少损失。供配电系统出现异常时，可以及时了解到有关故障信息（故障原因、性质、地点及发生时间），来指导维修，减少故障的处理时间及停电时间。

（6）监控主机和各类测控模块设在隧道管理所内，主机与测控模块采用总线方式进行传输，实现对高压配电系统和低压供电系统主回路进行监控，并可实时测量系统电压、电流、功率和功率因数等参数，同时监测UPS、柴油发电机的工作状态。本系统采用IP网络＋MODBUS现场总线方式对数据进行采集控制，施工实时方便，不影响原系统的正常运行。

4 系统总体实施方案

根据前面对隧道供配电监控系统的介绍，及整个系统的设计架构，系统具体实施全部采用GNC系列产品进行建设。系统主要由GNC系列监控主机，GNC智能设备监控器，GNC系列485测控模块，GNC-Manager网络监控系统及后台多媒体报警系统组成，隧道供配电监控系统的基本拓扑结构如图2所示。

图2 隧道供配电监控系统基本拓扑结构图

整个系统以IP网络为传输通信平台，分为三级结构进行建设，各隧道配电所的建设基本按图2中的隧道配电所1的功能进行实施。每个隧道配电所根据监测需求选择相应的设备，通过内部IP网络将监测数据分别上传到本地管理站和高速公路管理监控中心进行分级集中管理。每增加一个隧道配电所，增加一套配电所需监测的相关硬件产品即可，可以非常方便的对整段公路中的隧道配电所供配电系统进行集中管理及分布建设。为此设计建议，隧道供配电监控系统全部采用TCP／IP协议平台架构。各采集监控主机全部采用嵌入式操作系统，以IP协议的方式与监控中心传输数据。在高速公路监控管理中心机房设立隧道供配电监控系统监控中心主站，在其它各配电所本地设立本地管理站，配电所内的采集监控主机、网络控制器等IP智能控制主机将监测数据通过内部局域网通道传送到各级监控中心站。

5 结束语

针对高速公路隧道供配电室设计了监控系统，整个系统以IP网络为传输平台，全面实现对各隧道供配电系统的 “遥测、遥信、遥控”及无人值守（或少人值班），节约人力资源，实现对高速公路整个路段内隧道供配电系统的集中远程智能管理。该设计具有一定的通用性和开放性，可以被多地高速公路隧道所采用，具有一定的借鉴意义。

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Design of Highway TunnelMonitoring System of Power Supply and Distribution System

HAN Fang1，WANG Hong-mei1，HAN Hong-sheng2
（1.Computer Engineering Department，Xinjiang Institute of Engineering，Urumqi830091，China；2.Xinjiang Tacheng Power Co..Ltd.，Tacheng 834700，China）

The network monitoring is widely used，and the highway network monitoring is available aswell.This paper introduces the design of the highway tunnelmonitoring system of power supply and distribution system in three aspects of the system architecture，system function and the overall implementation of the system.Based on the IP network transmission，the system can realize the functions of the centralized monitoring and the tunnel lighting system by remote control intelligent.

Intelligence；Power supply and distribution monitoring system；Network transmission；Fiberoptic Ethernet

10.3969／j.issn.1002-2279.2014.04.015

TP393.1

：B

：1002-2279（2014）04-0047-03

韩芳（1978-），女，甘肃武威人，硕士研究生，副教授，主研方向：计算机网络、信息安全。

2013-12-18