基于SOAP协议的农村水电站远程管理信息系统

周忠育（浙江省瑞安市林溪水电站，浙江 温州 325213）

基于SOAP协议的农村水电站远程管理信息系统

周忠育
（浙江省瑞安市林溪水电站，浙江 温州 325213）

针对目前大部分农村水电站的计算机监控系统尚未实现与远程或手机端的状态通讯问题，开展了基于SOAP协议的技术研究，将SOAP协议和PLC或上位机组态软件对接，采用webservice服务形式，采用异构分布式架构的数据接口设计，开发了农村水电站远程管理信息系统，实现了移动手机与上位机的信息通讯。该系统在浙江省瑞安市林溪水电站应用，达到很好的效果，值得其他农村水电站的远程监控借鉴。

水电站；远程监控；管理信息系统；SOAP协议

1　引言

目前，大部分农村水电站的计算机监控信息通讯未实现远程通讯，尤其未实现上位机和手机端的信息通讯。农村水电站由于资金等条件的限制，传统的光纤或者专线通讯成本高，无法承受。随着技术的发展，结合农村水电站远程通讯的状态数据量少等特点，可以采用SOAP协议来解决该问题。

SOAP协议与JE22、APP.NET等平台［1］开发软件有很好的对接功能，SOAP协议也可以和很多PLC或上位机组态软件的接口进行对接，随着webservice服务的广泛应用，以及异构分布式架构的数据设计的流行，使得采用SOAP协议解决农村水电站的无线远程状态数据通讯成为现实。

本文重点研究基于SOAP协议的技术开发，包括PLC或上位机组态软件的接口对接，webservice服务开发［2］、异构分布式架构的数据设计等内容。

2　总体构架

基于SOAP协议的农村水电站远程信息管理系统［3］总体结构如图1所示。从图1可知，机组及辅助设备的信息，通过PLC或上位机，输送到webservice服务，一般电站要为该信息管理系统配有一台专门的webservice服务模块和SOAP协议，该SOAP协议可与移动运营商处的SIM卡接口对接，通过移动通讯网络将安全运行情况与电站各有关人员进行短信息互动，达到传输数据、电站运行状态和接受实时指令的目的。

图1　基于SOAP协议的系统总体结构图

3　系统功能

该系统具有信息采集与发送、定时发送监控信息、远程查询机组状态、事故报警发送、故障报警发送、开关机发送信息等功能，能满足水电站的远程监视功能，优化水电站的日常管理，为电站的安全可靠高效运行提供信息支撑。具体功能如下：

3.1监控信息

在定时发送、远端查询模式下，现场监控系统通过短信模块返回采样的监控信息。每一台机组的运行信息为一条短信内容，最后一条为有功总电度量、无功总电度量。例如XX水电站有3台机组，则每次需发送4条短信息，一台机组一条短信，每一条短信内容如下：

机组号：根据用户机组数可进行配置，预留5台机组。发送内容为“1号LCU”、“2号LCU”……。

机组状态：共5种状态，停机态、空转态、空载态、发电态、不定态。

有功功率：机组当前有功功率值。

无功功率：机组当前无功功率值。

功率因数：机组当前功率因数值。

最后一条短信内容为：

有功总电度：电站当前有功总电度。

无功总电度：电站当前无功总电度。

定时发送、远端查询模式下远端手机应收到短信内容举例如下：

“1号LCU，发电态，有功功率100 kW，无功功率50 kVar，功率因数0.90”

“2号LCU，发电态，有功功率100 kW，无功功率50 kVar，功率因数0.90”

“3号LCU，发电态，有功功率100 kW，无功功率50 kVar，功率因数0.90”

“有功总电度1 000 kW·h，无功总电度400kVar·h”。

3.2报警信息

当机组发生事故时发送告警短信。短信内容如下：

（1）机组号：发生事故的机组号，预留5台机组。发送内容为“1号LCU”、“2号LCU”……。

（2）事故源：发生故障或事故的设备名称。

事故告警短信在远端手机收到的短信内容举例如下：“1号LCU，机组后备保护装置事故”。

3.3自动发送

自动发送模式是指在机组主开关动作时，自动将机组主开关信息发送到远端手机上。发送短信内容如下：“1号LCU主开关合闸”或“1号LCU主开关分闸”。

3.4定时发送

定时发送模式是指用户可设定若干个时间点，到设定的时间点时，自动将监控信息发送到远端手机上。定时发送功能可通过专用配置软件开启和关闭。

3.5远程终端查询

当指定手机号码发送查询密码到短信收发模块时，监控系统会响应查询要求，将监控信息回传到发送该信息的远端手机上。

3.6远程终端手机号设定

远程监控手机号码需设定为指定号码，指定号码数量若干个，可由电站自行配置手机号码。只有在指定号码发送查询信息时才返回监控信息到该手机号码上。在自动发送模式和定时发送模式发送的监控信息以及事故告警信息，向所有指定手机号码发送。

3.7查询密码设置

在远端手机查询模式下，需要核对短信内的查询密码。例如，远端指定手机号码发送短信内容为“888”的查询密码，则监控系统返回查询信息。若密码不符合，则忽略不发。此密码可配置。

4　核心技术

4.1基于SOAP协议的接口封装

该系统的核心技术为SOAP协议技术，该技术的数据接口通过应用支撑平台提供对数据资源的访问，同时提供访问权限控制与检查。数据访问主要包括数据资源寻找、绑定、读取或编辑等过程。应用程序从信息资源目录上寻找该数据，然后进行绑定，之后通过应用支撑系统提供的服务进行查询、编辑等操作。读取或编辑环节，不允许应用系统直接访问数据库［4］，将所有信息资源（包括本次建设数据库、水利系统其他部门所属数据库、水利系统外数据库）进行封装后，应用系统通过该接口进行访问。

4.2异构分布式数据库的接口设计

在异构分布式架构的数据接口设计中，能充分发挥其平台无关性的特点，实现多种数据库平台的数据访问，并以其跨防火墙的优势，实现分布式数据交互功能。管理系统的中心与分中心分布在电站及各现地控制单元，服务器之间有防火墙进行安全隔离。在这种情况下，利用异构分布式数据库的中间层组件，可以从应用层穿越80端口调用数据服务，不受防火墙的限制。

4.3建立Webservice服务

Webservice是一种XML格式［5］的服务，具有跨平台、跨防火墙、易集成的特点。管理系统建设过程中建立的各类数据库，根据其业务特性和使用需求将部署在不同的服务器上，为各类应用提供数据基础服务，从安全性和共享性考虑，每个数据库建立webservice接口，开放数据服务功能，为各类应用系统提供统一的数据访问接口，从而屏蔽各种应用系统对数据库本体的直接访问，保证数据的安全性，同时充分实现数据共享。

4.4SOAP协议的封装

基于设计完整性考虑，所有接口的SOAP协议的封装、编码规则、RPC均统一设计，其消息格式的数据结构采用以下构造：

POST/pda_service/pdaservice.asmx HTTP/1.1

Host：服务器ip

Content-Type：text/xml；charset=utf-8

Content-Length：length

SOAPAction："http：//tempuri.org/GetSearchResult"

＜soap：Envelopexmlns：xsi="http：//www.w3. org/2001/XMLSchema-instance"xmlns：xsd="http：//www.w3.org/2001/XMLSchema"xmlns：soap="http：//schemas.xmlsoap.org/soap/envelope/"＞

＜soap：Body＞

＜接口方法名xmlns="http：//tempuri.org/"＞

＜接口参数＞string＜/接口参数＞

＜/接口方法名＞

＜/soap：Body＞

＜/soap：Envelope＞

其中根据不同服务器配置host地址，根据应用配置接口方法及参数名。接口设计中所有webservice的数据组织结构均按上述表示方式进行设计，以下将不再具体介绍消息组成结构。

5　应用案例

浙江省瑞安市林溪水电站是林溪水库附属配套工程，于1965年10月建成投产发电，首期安装2台混流式水轮机组，装机总容量为830 kW（1×200 kW，1×630 kW）。该水电站经过多次技术更新改造，装机容量从最初的830 kW提高到现状的1 890 kW （3×630 kW），水电站年平均发电量从250万kW·h，提升到500万kW·h，翻了一番。

瑞安市水利局作为农村水电站的行业主管部门，高度重视农村水电站安全生产与智能化创新工作。2012年9月份，先行先试，在该电站推进“远程管理信息系统”试点工作，经过一段时间试运行，一座农村水电站实现了“远程智能管理”。

浙江省瑞安市林溪水电站远程管理信息系统通过SOAP协议进行构建，目前已经使用了3年时间，其最大优点为能够通过现代网络系统与林溪水电站的厂区、车间、发电机组等实行远程实时管理和监控。将被称为发电厂“心脏”的发电机组“开机闭机、运行数据、故障报警、视频图像”等信息有机地联系起来，及时、准确、有效地以短信方式，即时发送到“管理者”移动手机上（注：“管理者”自行设定）。系统还可以定时发送“发电机组运行的其他信息”，使“管理者”实时掌握各个机组运行的动态。该系统还能查询各个机组原始数据，为水电站的安全可靠高效运行提供信息技术支撑。

浙江省瑞安市林溪水电站远程管理信息系统属于林溪水电站综合自动化系统的子系统。该子系统利用了移动电话短信息方便快捷的特性，实时地将系统的数据信息、报警信息、视频信息按照指定的策略远程通知给特定的管理者，同时提供系统数据的查询、定时信息发送、机组开关机自动发送、事故信息告警发送等功能。为远程安全管理监视、决策、指挥提供了灵活方便有效的手段。

浙江省瑞安市林溪水电站远程智能管理信息系统综合地运用了自动化控制技术和现代通讯技术等，实现了农村小型水电站的远程监视功能，极大地提高了水电站的自动化程度及信息传输速度。

该系统功能齐全、安全可靠、准确及时，而且具有投入较为经济，实用功能又强、操作简单方便等特点，适用于农村小型水电站使用，特别对交通不便、人员缺乏、管理落后的偏避山区水电站更为适合。

6　结束语

本系统综合运用了自动化控制技术、通讯技术，使系统功能齐全、可靠，配置灵活、经济，用户操作方便，解决了水电站的远程管理、山区通讯、交通不便、智能化程度低和安全经济运行等问题，从各方面满足了用户的需求。特别是基于SOAP协议的GSM信息查询系统的引入，更加灵活的实现了水电站信息的远程监视功能，极大的提高了水电站的自动化水平和信息传输速度，为水电站的日常管理，生产计划、电力调度等提供了更多的方便，使水电更加智能、更加智慧。相信该远程智能管理信息系统，经过不断改进和完善，将成为今后农村水电站安全运行和日常管理的新模式。同时对农村水电站创建“无人值班，少人值守”模式起到的推动作用。

［1］AMERICAINSTITUTEOFDOWN-TO-EARTH QUALITY OF LEARNING.Microsoft SQL Server 2005 based Technology［M］.World Book Publishing Company，2007.

［2］张仁贡，王万良，赵燕伟.农村水电站电能生产动态不确定优化调度模型的研究 ［J］.农业工程学报，2011，27（5）：275-281.

［3］张仁贡.水电站动力特性分析数据库系统的研究与应用［J］.水力发电学报，2010，29（4）：240-244.

［4］张仁贡.水电站厂内经济运行智能决策支持系统的设计与应用［J］.水力发电学报，2012，31（4）：243-246.

［5］王万良.人工智能及其应用［M］.北京：高等教育出版社，2006.

TP315

A

1672-5387（2016）05-0001-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.05.001

2016-01-18

浙江省农村水电安全监管监控系统建设可行性研究（RC1421）

周忠育（1969-），男，工程师，研究方向：水电站运行与管理。