基于Qt平台下的远程发电机励磁控制系统_谢连忠.pdf

现代计算机Modern Computer第 28 卷 第 24 期2022年12月25日文章编号:1007-1423（2022）24-0106-05DOI:10.3969/j.issn.1007-1423.2022.24.018基于Qt平台下的远程发电机励磁控制系统谢连忠（北京科电亿恒电力技术有限公司，北京102206）摘要：为保持励磁系统的良好工作状态，基于网络监控技术，对远程发电机励磁系统监控进行了研究；通过Qt技术，实现对现场励磁控制系统远程的状态监测、参数修改以及故障诊断。最终，基于Qt平台开展了web 服务器的设计和modbustcp 服务器设计，以及前端界面功能的实现。实验结果表明，该系统能够较好地实时监控现场发电机的运行状况，协助现场人员诊断故障，指导调试，为励磁系统的调试及维护节省时间和成本。关键词：Qt；励磁系统；网页服务器；数据集；状态监测0引言现代工业设备状态监控与故障诊断作为生产系统的重要环节，其研究成果已经取得了很大的进展，在保证生产设备安全方面发挥了重大作用1-2。随着互联网技术的发展，基于Internet的远程监控与故障诊断已成为当今设备诊断技术的一个研究热点3-4。同步发电机是电力系统发电环节的主体，励磁装置是同步发电机的主要控制设备，因此保持励磁系统的良好工作状态对发电机及整个电力系统均具有至关重要的作用，将网络监控技术应用于励磁系统的监控，可实现对现场励磁控制系统远程的状态监测、参数修改以及故障诊断5-6。本文基于Qt和JavaScript技术开发了一个用于励磁设备的远程监控系统，利用本系统可以使技术人员实时监控现场发电机的运行状态，掌握系统的运行情况，可以不用亲临现场即可协助现场人员诊断故障，指导调试，为励磁系统的调试及维护节省时间和成本。1文献综述Qt是一个跨平台的C+图形用户界面库，由挪威 TrollTech公司出品，包括 Qt、基于 FrameBuffer的 Qtopia Core、快速开发工具 Qt Designer和国际化工具Qt Linguist等部分。Qt支持所有的UNIX 系统，当然也包括 Linux 系统，还支持WindowsXP/Windows7/Windows10 及以上平台。基 本 上 Qt 同 XWindow 上 的 Motif、Openwin、GTK 等图形界面库和 Windows 平台上的 MFC、OWL、VCL、ATL是同类型的7-8。目前国内已有众多的专家学者采用Qt进行了工业控制与工业互联网方面的开发与设计，其中：尚文斌9基于QT开发设计了蒸汽流量计上位机控制系统，为高危工作人群提供了远程监控平台，取得了良好的经济和社会效益。许梦华10使用Qt作为基础平台，研究了地面模拟飞行控制系统，为高级飞控软件的实现与仿真提供了思路。何强11在Qt基础上实现了嵌入式智能家居组态软件，为FCS等现场总线控制系统中的 Qt应用提供了创新的思路与可行途径。高文祥等12基于QT进行了工业边缘侧视觉检测系统人机协同交互方法研究，创新提出了Qt与工业互联网无缝互联的方法与技术。张帅帅等13基于前人研究成果，构建了Qt平台下的智能消防炮控制软件，提高了系统的精度，缩短了消防炮的响应时间，取得了良好的应用效果。江维等14结合QT和单片机技术，进行了直流电机无线通信控制系统的开发，论证了强电模式下的Qt应用可行性。2系统整体框架图1给出了励磁系统远程监控的实现框架，106谢连忠：基于Qt平台下的远程发电机励磁控制系统第24期现地设备通过 GPRS 与远方服务器建立通讯连接，通过MoubusTCP协议实现数据交换。服务器收到现地数据转发到数据库服务器、文件服务器保存现地设备的故障数据，同时转发到终端实时地显示现地数据，以及将现地设备的数据转发到Web服务器进行网络实时发布，推送到网络的终端设备上进行实时显示，同时通过接收终端设备的指令实现远程实时控制。图 1系统框架各服务器继续多进程并行运行，传统编程语言对于多进程并行编程要求较高，程序实现过于复杂，而Qt基于面向对象编写的形式无疑简化了多进程并行编程的过程，同时Qt提供的共享变量和DataSocket技术也简化了任务间数据交换，这在传统文本语言是较为复杂的，使用Qt语言实现本系统功能大大节省了开发时间。3通讯服务器设计原理图2给出了现地设备与服务器建立连接的过程，服务器单独启动一个TCP监听进程，当收到现地设备请求连接时，检测设备ID，正确则建立连接并将链接句柄传输到实时通讯进程，根据Web端的数据请求进行远程通讯，读取现地设备数据。图 2建立连接过程图3给出了现地设备与服务器实时交换数据的原理。远程通讯使用ModbusTCP协议，当终端设备访问指定的现地设备时，服务器将与指定的现地设备建立实时Modbus通讯，将现地的数据实时传送至远方终端进行显示，供使用者分析。数据传输包括三部分，测量数据（包括主要状态量、控制量）、控制参数、故障数据（包括soe、故障录波），根据Modbus请求帧组成数据包进行传输，服务器端接收到数据进行相应的解析，然后存储和显示。图 3数据交换原理4数据存储图4给出了服务器端数据存储的实现方案，服务器端存储现地设备的soe和故障录波数据，本系统的故障录波存储格式为 comtrade 国际标准格式，所以服务器端数据存储系统为数据库和文件系统的结合。图 4数据存储在数据库中建立现场设备信息表、soe记录表、故障录波索引表建立连接时将现地设备信息存储到现场设备信息表；存储故障录波数据时将录波特征信息记录到数据表中然后将录波 107现代计算机2022年数据保存为标准的 comtrade 文件。保存后的历史数据可通过前端soe界面查看soe信息；通过数据记录界面浏览故障记录并下载录波文件在使用者计算机上使用exm软件进行查看分析。5终端设计监控系统终端有两种形式：一种是 web 浏览器终端，一种是软件客户端；软件客户端使用 了 DataSocket 技 术 将 数 据 转 发 至 modbusserver，再通过本公司上位机监控软件与modbusserver进行数据交换形成C/S架构，此方式因要安装本公司专用软件且只能在PC端进行使用；Web终端使用JavaScript语言进行编程设计，运用了ajax异步刷新的技术实现了浏览器端实时显示现地数据，可在任意平台使用，无局限性。6系统总体发电机励磁远程监控系统的主要功能是监视和控制。励磁调节器内配置了GPRS模块。当现地调节器输入服务器端IP地址，即与服务器端建立了连接，此时远程终端可以监视现地设备，当调节器允许远程控制后，终端可以远程下发控制指令、修改参数等调试现地设备。以下为系统主要监控界面。图5为现地设备状态列表，列表显示当前运行的调节器位置以及通讯状态，在此界面点击连接可以与现地设备建立实时数据通讯，实现远程监控。图 5设备列表图6为发电机运行状态信息，此界面可浏览发电机当前运行方式、主要开关量信息、发电机运行模拟量信息等，通过此界面技术人员可在远方实时监视现地设备的运行状态，协助现地人员进行维护调试。图 6发电机运行状态图7为发电机当前参数信息，此界面可查看现地机组励磁系统的运行参数，在现地设备允许控制时技术人员还可以通过此界面修改励磁系统的参数，便于设备调试。图 7参数信息图8为设备实时报警信息，将设备当前存在的报警和故障列成一个表格显示，便于查看分析。图 8报警信息 108谢连忠：基于Qt平台下的远程发电机励磁控制系统第24期图 9 为设备故障列表信息，详细记录设备故障发生时间、恢复时间，以及故障发生时刻的录波文件，点击当前条数后面的下载波形即将服务器端的故障录波文件下载到当前设备中，录波文件为标准 comtrade 格式，可以用任意comtrade分析软件打开查看波形信息。图 9故障列表图10为波形分析界面，通过此界面可以打开故障录波文件，以曲线的形式显示故障信息，帮助技术人员分析设备的运行状态以及变位信息，快速诊断故障原因，保证系统稳定运行。图 10波形分析7结语本文所介绍的励磁设备远程监控系统方案，能够实现与现场励磁设备建立通讯连接从而实时监测现地发电机的运行状态。方便技术人员和专家远程掌控发电机运行，和远程指导调试并诊断故障，为现场励磁设备的投运以及运行维护提供了极大的便利，节约时间和成本。励磁设备远程监控为发电机持久的稳定运行提供了保证，也为励磁技术革新突破提供了数据支持。工业远程诊断已然成为现下的研究热点，随着互联网技术的发展，网络技术将越来越多地应用于各种工业现场，将大大提高社会的生产效率，节约社会成本。参考文献：1 王维波，栗宝鹃，侯春望.Qt 5.9 C+开发指南M.北京：人民邮电出版社，2018.2 汤春球，王达，莫易敏，等.一种基于Qt的远程监控系统的设计 J.数字制造科学，2020（2）：133-136.3 王惠军.通过QT实现进程间的通信 J.山西电子技术，2019，9：62-64.4 张劲峰.基于Qt的跨平台web服务开发框架 D.西安：西安电子科技大学，2018.5 王欢，汪先，彭靳，等.基于QT的嵌入式永磁断路器监控平台 J.滁州学院学报，2016，4：42-45.6 李敬，李昕岳.基于Qt的卫星通信上位机软件架构设计 J.现代计算机（专业版），2018（21）：97-100.7 王家华，孙楷.基于Qt元对象反射机制的研究与应用 J.现代计算机（专业版），2010（10）：3-4，17.8 余嘉莉，陈永忠，韩利峰.基于Qt的TMSR熔盐泵试验台架控制系统 J.核技术，2022，45（6）：87-94.9 尚文斌.基于QT的蒸汽流量计上位机控制系统设计 J.电子技术与软件工程，2022（7）：228-231.10 许梦华.基于Qt的地面模拟飞行控制系统软件设计与实现 J.电子测试，2022（1）：29-31，101.11 何强.基于 Qt 的嵌入式智能家居组态软件设计D.南昌：南昌大学，2021.12 高文祥，琚长江，聂佳，等.基于QT的工业边缘侧视觉检测系统人机协同交互方法 J.数字技术与应用，2020，38（12）：169-171.13 张帅帅，李伟，潘禄，等.基于Qt的智能消防炮控制软件设计与实现 J.消防科学与技术，2020，39（11）：1526-1528.14 江维，沈玄，吴雨川，等.基于QT与单片机的直流电机无线通信控制系统设计 J.武汉纺织大学学报，2019，32（4）：72-75.作者简介：谢连忠（1979），男，黑龙江哈尔滨人，本科，工程师，研究方向为计算机信息技术与应用收稿日期：2022-06-18修稿日期：2022-07-26（下转第115页）109迟剑等：基于公交运营异常事件快速定位存储平台设计第24期云数据索引机制研究 J.计算机应用研究，2016，33（12）：3735-3738.15 张延松，张宇，王珊.一种基于向量索引的内存OLAP星型连接加速新技术 J.计算机学报，2019，42（8）：1686-1703.作者简介：迟剑（1979），男，河北承德人，硕士研究生，讲师，研究方向为软件工程和数据库刘艳飞（1977），女，河北承德人，硕士研究生，讲师，研究方向为数据仓库与数据挖掘收稿日期：2022-07-10修稿日期：2022-08-27Design of Storage Platform for Fast Locating Exceptional Events Based onRunning BusesChi Jian,Liu Yanfei（School of Mathematics and Computer Science,Hebei Normal University for Nationalities,Chengde067000）Abstract:Frequent abnormal events in transit operation affect passengers comfort level and increase the operating cost of busc