本發明涉及電力系統監控領域，尤其涉及一種變壓器遠程智能監控系統及方法。

背景技術：

在工業監控及維護領域，提升監控效率，改善運營水平，降低管理成本，是持久不變的追求。尤其像民用變配電領域中的電力變壓器，數量多、分布散且可靠性要求高，給其日常運行監控及維護管理帶來極大挑戰。

傳統的變壓器監控，要么通過485總線直接將變壓器監測數據傳輸到配電房的PC上實現本地監控，要么通過以太網線將監控數據傳輸至局域網實現局域網監控，或者更進一步用以太網線將監控數據傳輸至互聯網上實現遠程PC監控。

這些傳統監控方式存在幾大問題：一是成本較高，監控系統圍繞著PC為中心，配電房必須配備一臺PC；二是效率低，值班人員需值守在PC前關注隨時可能發生的數據變化，無法實現無人值守；三是每個維護人員掌握自己管轄的變壓器運行數據，成千上萬臺變壓器的監控數據互相之間是割裂的，無法集中匯總做大數據分析，沒有體現數據的價值，變壓器廠家也無法集中掌握了解其產品出廠后的運行狀況，無法依據眾多產品實際運行狀況做針對性的設計改良，也無法提前預告用戶其設備可能存在的故障隱患。

物聯網技術發展方興未艾，在智能家居、智慧城市等領域已經得到廣泛應用，與傳統電力系統監控領域結合，能大大提升后者的效率和水平,正符合高新技術嫁接到傳統產業的大趨勢。

技術實現要素：

為解決現有技術所存在的技術問題，本發明提供一種變壓器遠程智能監控系統及方法，采用云端大數據分析技術，利用智能手機進行人機交互，而無需配置相應的PC機，成本低廉，變壓器可24小時無人值守，方便跟蹤變壓器出廠后的運行狀況。

本發明監控系統采用以下技術方案來實現：一種變壓器遠程智能監控系統，包括依次連接的變壓器監控子設備、智能網關、云端后臺服務器及手機終端；變壓器監控子設備和智能網關均設有多個，每個智能網關均分別與若干個變壓器監控子設備連接；智能網關搜集變壓器監控子設備的監測數據并上傳到云端后臺服務器。

本發明監控方法采用以下技術方案來實現：變壓器遠程智能監控方法，包括以下步驟：

S1、變壓器監控子設備獲取相應變壓器的各項狀態參數作為監測數據，并通過RS485總線上報給智能網關；

S2、智能網關和云端后臺服務器進行通信，上傳監測數據給云端后臺服務器，接收云端后臺服務器下發的控制命令；

S3、云端后臺服務器存儲、匯總智能網關所上傳的監測數據，提供歷史狀態數據查詢服務，存儲用戶的控制數據并進行統計，進行設備管理、用戶管理、消息推送、數據存儲、分析及報警，且與手機終端通訊以實現人機交互。

所述智能網關通過HTTPS協議進行監測數據的上傳，通過MQTT協議接收來自云端后臺服務器的控制命令。

所述智能網關通過HTTPS協議進行監測數據的上傳過程為：智能網關通過HTTPS協議將監測數據上傳至云端后臺服務器的HTTP請求處理模塊，HTTP請求處理模塊對監測數據進行存儲，然后再將監測數據發布到MQTT服務器，相應的手機終端將收到MQTT服務器的數據推送。

所述智能網關通過MQTT協議接收來自云端后臺服務器的控制命令，過程為：手機終端通過HTTPS協議將控制命令上傳到云端后臺服務器的HTTP請求處理模塊，HTTP請求處理模塊對控制命令進行存儲，然后再將控制命令發布到MQTT服務器，相應的智能網關將收到MQTT服務器的數據推送。

本發明與現有技術相比，具有如下優點和有益效果：

1、采用智能手機終端作為人機交互終端，代替傳統的PC機，智能手機終端從云端后臺服務器獲取監測數據，用圖形化的方式展現給用戶；因而本發明對變壓器的監控，無需配備相應的PC機，極大地降低了成本。

2、運營人員實時通過智能手機查看變壓器運行狀態，可實現24小時無人值守。

3、變壓器異常或報警信息，可通過微信推送、短信甚至電話的方式告知運營人員。

4、變壓器廠家或多個變配電所的管理者可通過云端后臺服務器獲取所有變壓器的歷史運行數據，并進行大數據分析，跟蹤獲取變壓器出廠后的運行狀況，進而有針對性地對產品進行設計改良，以及將有故障隱患的運行設備提前預警告知其維護人員。

附圖說明

圖1是本發明監控系統的結構示意圖；

圖2是云端后臺服務器與多個變壓器監控子設備的連接示意圖；

圖3是本發明的數據處理交互示意圖。

具體實施方式

下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。

實施例

如圖1、2所示，本發明變壓器遠程智能監控系統，包括依次連接的變壓器監控子設備、智能網關、云端后臺服務器及手機終端；變壓器監控子設備和智能網關均設有多個，每個智能網關均分別通過RS485總線與若干個變壓器監控子設備連接，智能網關與若干個變壓器監控子設備之間通過Modbus協議進行通信。智能網關收集變壓器監控子設備中各類傳感器監測的數據，通過以太網或GPRS通訊方式將前述監測數據上傳到云端后臺服務器。云端后臺服務器分別與智能網關、手機終端進行通信。

手機終端內可設有與云端后臺服務器連接的微信或APP，即采用智能手機進行人機交互有兩種表現形式，一種是基于微信公眾號技術的H5應用，一種是基于操作系統(android或者iOS)的APP應用。前者無須下載安裝APP，只需關注廠家的公眾號，即可使用本發明智能遠程監控技術；后者需要安裝APP，但其在UI展現和統計分析的定制實現方面比前者更加靈活。

變壓器監控子設備上具有多種傳感器，包括溫度傳感器、電壓電流傳感器等，用于獲取相應變壓器的各項狀態參數作為監測數據，并通過RS485總線上報給智能網關。智能網關也能夠通過RS485總線向相應的變壓器監控子設備發起控制，比如，溫度參數高于溫度上限時，智能網關能夠發送風機啟動命令，使其溫度下降。

智能網關通過GPRS模塊或有線以太網和云端后臺服務器進行通信，負責轉發變壓器監控子設備的狀態參數給云端后臺服務器，以及通過RS485總線轉發云端后臺服務器下發的控制命令。其中，智能網關和云端后臺服務器之間采用HTTPS協議以及MQTT協議進行通信。智能網關除了具有轉發數據功能外，還具有數據初步分析處理和報警功能，如上所述，在溫度過高時，智能網關能夠直接判斷并下發開啟風機控制命令，對于某些嚴重情況，智能網關能夠通過GPRS模塊實時向手機終端發送短信進行警報通知。智能網關還具有遠程固件升級功能，智能網關能夠通過HTTPS查詢最新固件版本，并且能夠通過HTTPS完成固件下載和本地更新。

云端后臺服務器匯總智能網關發送的監測數據，負責設備管理、用戶管理、消息推送、數據存儲、分析及報警，且負責與手機終端通訊以實現人機交互。設備管理指云端后臺服務器能夠接入多個智能網關，而每個智能網關也能管理多個變壓器監控子設備，如圖2所示。云端后臺服務器為每臺智能網關和變壓器監控子設備分配唯一標識，并且管理每臺設備的信息，包括：設備別名、設備物理地址、設備和用戶的綁定關系、設備升級固件等。用戶管理包括管理通過APP注冊的用戶以及使用微信登錄本系統的用戶，記錄每個用戶的信息，包括用戶名、密碼、唯一標志ID、手機號碼等信息。用戶通過掃描智能網關的二維碼進行綁定，其中二維碼信息包括智能網關的物理地址，并且用戶只用對智能網關進行綁定，智能網關下的各個變壓器監控子設備都自動和用戶建立綁定關系。APP具有用戶賬號注冊登錄功能、二維碼掃描功能、設備別名設置功能，其中，二維碼掃描功能用于用戶對設備進行綁定。

云端后臺服務器能夠存儲智能網關所上傳的狀態數據，能夠為用戶提供歷史狀態數據查詢服務，同時云端后臺服務器也能夠存儲用戶的控制數據并進行統計。智能網關通過HTTPS協議進行監測數據的上傳，通過MQTT協議接收來自云端后臺服務器的控制命令。手機終端將對變壓器的控制數據通過HTTPS上傳，對于變壓器狀態數據通過MQTT協議接收。云端后臺服務器設有相連接的MQTT服務器、HTTP請求處理模塊及數據庫，數據處理交互的過程如圖3所示。

智能網關通過HTTPS協議進行監測數據的上傳，過程為：智能網關設備通過HTTPS協議將監測數據(即變壓器狀態參數)上傳至云端后臺服務器的HTTP請求處理模塊，HTTP請求處理模塊對變壓器狀態參數進行存儲，然后再將變壓器狀態參數發布到MQTT服務器，相應的手機終端(例如手機終端上運行著訂閱了相關主題的MQTT客戶端)將會收到MQTT服務器的數據推送。

手機終端的控制命令到達智能網關的過程為：手機終端的APP通過HTTPS協議將控制命令上傳到云端后臺服務器的HTTP請求處理模塊，HTTP請求處理模塊對控制命令進行存儲，然后再將控制命令發布到MQTT服務器，訂閱了相關主題的MQTT客戶端，即相應的智能網關將會收到MQTT服務器的數據推送。

云端后臺服務器的數據推送功能包括向APP推送、微信推送以及短信推送。短信推送發生在智能網關檢測到變壓器狀態數據有異常的情況，通過GPRS模塊的短信功能，能夠及時向管理員進行警報。APP能夠實時根據從云端后臺服務器獲取的統計數據，完成可視化圖表繪制，為用戶提供變壓器實時變化狀態。

除了APP推送，云端后臺服務器還支持與微信平臺對接，使得用戶可以使用手機微信完成與設備的雙向通信。手機微信端通過H5頁面向用戶提供監控界面，云端后臺服務器通過微信平臺提供的JSSDK和微信進行通信，所提供的功能和獨立安裝的APP一樣，兩種只是不同的終端形式。由于微信平臺推送的方式與APP推送的方式是類似的，因而本實施例中只著重講解了APP推送方式。

上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。