本文介紹的10kV智能箱式變電站遠程控制系統(tǒng)是由西安科技大學(xué)田輝設(shè)計開發(fā)完成。該系統(tǒng)以某高校學(xué)生公寓 10kV 智能箱變設(shè)計為工程背景，設(shè)計了基于物聯(lián)網(wǎng)的 10kV 智能箱變系統(tǒng)。系統(tǒng)由感知層、通訊層和應(yīng)用層3部分組成。感知層負責(zé)傳感器數(shù)據(jù)采集并傳送至現(xiàn)場控制器。包括微機保護裝置、智能網(wǎng)絡(luò)電表和智能無功補償控制器等二次系統(tǒng)設(shè)備，以及溫濕度、煙霧、水浸傳感器等環(huán)境檢測設(shè)備。現(xiàn)場控制器選用 STM32 嵌入式微處理器，包括 LCD 顯示屏.語音報警模塊、繼電器和 GPRS 通信模塊等；通信層選用 GPRS 無線通信，負責(zé)現(xiàn)場控制器與云平臺之間數(shù)據(jù)的雙向傳輸；應(yīng)用層在機智云平臺開發(fā)箱變遠程監(jiān)控系統(tǒng)和手機 APP，負責(zé)箱變運行數(shù)據(jù)的存儲、分析和處理等。本系統(tǒng)最終實現(xiàn)了用戶通過電腦 WEB 或手機 APP 遠程監(jiān)控箱變溫濕度、煙霧報警和基坑積水等環(huán)境參數(shù)，以及電流、電壓、頻率和功率因數(shù)等電氣參數(shù)和設(shè)備工作狀態(tài)等功能。當(dāng)箱變運行出現(xiàn)異常或故障，監(jiān)控系統(tǒng)自動判斷故障等級，并通過箱變現(xiàn)場整鈴、手機 APP、短信和電話等不同組合方式報警，通知相關(guān)工作人員及時排除故障隱患，預(yù)防電氣事故的發(fā)生。適用于箱變和配電室的遠程監(jiān)控和集中管理，可以大幅度提高于學(xué)校、企業(yè)、小區(qū)的配電設(shè)備的智能化水平和供電安全可靠性。

01

引 言

隨著社會經(jīng)濟和配電網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展，10kV箱變越來越多。傳統(tǒng)的10kV箱變一般采用無人值守，人工定期巡檢的運行方式，智能化程度低，缺少環(huán)境和設(shè)備的遠程監(jiān)控與故障報警系統(tǒng)。目前，智能傳感器技術(shù)、嵌入式技術(shù)、通信技術(shù)和云計算技術(shù)的快速發(fā)展和成本的降低，基于物聯(lián)網(wǎng)的10kV智能箱式變電站成為傳統(tǒng)箱變升級改造的最優(yōu)選擇。

基于物聯(lián)網(wǎng)的智能箱式變電站遠程監(jiān)控系統(tǒng)可以實時遠程監(jiān)控箱變環(huán)境、設(shè)備的運行參數(shù)和狀態(tài)。如圖1所示。用戶可以隨時通過電腦或手機APP遠程監(jiān)控箱變溫濕度、煙霧報警、基坑積水等環(huán)境參數(shù)，以及電流、電壓、頻率、功率因數(shù)等電氣參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)。當(dāng)箱變運行出現(xiàn)異常或故障，監(jiān)控系統(tǒng)將會自動根據(jù)故障等級，通過手機APP、短信和電話的不同方式報警通知相關(guān)工作人員，以便及時排除故障隱患，預(yù)防電氣事故的發(fā)生。

圖 1 基于物聯(lián)網(wǎng)的 10kV 智能箱式變電站

該智能箱式變電站遠程監(jiān)控系統(tǒng)由箱變內(nèi)的“現(xiàn)場總線局域網(wǎng)”和箱變外的“云平臺廣域網(wǎng)”組成。其結(jié)構(gòu)模式可應(yīng)用于二次供水設(shè)備遠程監(jiān)控系統(tǒng)、居民用電收費管理系統(tǒng)和電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)等設(shè)備遠程監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)，提高傳統(tǒng)設(shè)備的智能化水平和管理水平，促進傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級，具有良好的應(yīng)用價值。

02

系統(tǒng)總體方案設(shè)計

基于物聯(lián)網(wǎng)的智能箱式變電站設(shè)計以某高校學(xué)生公寓 10kV 智能箱變設(shè)計為工程背景。10kV 智能箱變一次系統(tǒng)設(shè)計與傳統(tǒng) 10kV 箱變相同，且趨于成熟。本文側(cè)重于 10kV 智能箱變智能化設(shè)計，下面簡單概述10kV 智能箱變一次系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容。

2.1 10kV 智能箱式變電站一次系統(tǒng)設(shè)計

某高校 5 號學(xué)生公寓樓用電負荷主要為照明、電腦和新增空調(diào)負荷，其中每間宿舍按照 8 人計算，照明負荷 100W，每臺學(xué)生電腦負荷 200W，每臺 1.5P 分體式掛機新裝空調(diào)功率1.3kW，單間宿舍負荷 3.0kW。根據(jù)《工業(yè)與民用供配電設(shè)計手冊》，集體宿舍用電負荷需要系數(shù)取 0.7，功率因數(shù)取 0.8。5 號學(xué)生公寓用電負荷計算表如表1 所示。

表 1 某高校 5 號學(xué)生公寓樓負荷統(tǒng)計計算表

考慮未來學(xué)生公寓用電負載的增加，變壓器需要預(yù)留一定的裕度，選擇容量為1000kVA 的變壓器。綜合考慮到變壓器的初期投資成本和運行成本，以及國家節(jié)能減排政策要求，為此選用低損耗全密封油浸式變壓器S13-M-1000/10-0.4，它的主要技術(shù)參數(shù)如表 2 所示。

表 2 油浸式變壓器 S13-M-1000/10-0.4 型主要技術(shù)參數(shù)

在負荷統(tǒng)計計算、短路計算、動穩(wěn)定性校驗和熱穩(wěn)定性校驗的基礎(chǔ)上，進行箱變一次系統(tǒng)主要設(shè)備的選型。一次系統(tǒng)主要設(shè)備的具體型號和技術(shù)參數(shù)如表 3，表4，表5 和表6 所示。

表3 某高校學(xué)生公寓樓箱變電流互感器參數(shù)

表4 戶內(nèi)交流高壓真空斷路器 ZN63-12 型主要參數(shù)表5 低壓總開關(guān) DW15-1600 主要技術(shù)參數(shù)表6 高低壓各回路隔離開關(guān)型號一覽表根據(jù) 5 號學(xué)生公寓工程箱變設(shè)計要求和一次系統(tǒng)設(shè)計計算，設(shè)計的 5 號學(xué)生公寓箱變一次系統(tǒng)主接線圖如圖2所示。圖2某高校學(xué)生公寓箱變一次系統(tǒng)主接線圖

2.2 10kV 箱變智能化設(shè)計方案針對 10kV 傳統(tǒng)箱變的設(shè)計缺陷和運行管理中存在的問題，解決問題的關(guān)鍵在于構(gòu)建了智能化箱變環(huán)境與設(shè)備的檢測、遠程監(jiān)控和報警的閉環(huán)系統(tǒng)，設(shè)計具有運行環(huán)境和電氣設(shè)備遠程監(jiān)控功能的智能箱變系統(tǒng)，能夠采集和監(jiān)控箱變門禁、環(huán)境溫濕度、煙霧報警、電纜溝積水等環(huán)境參數(shù)，以及電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、電纜溫度、變壓器器身溫度和瓦斯報警信號等設(shè)備運行參數(shù)，遠程控制排風(fēng)扇、微機保護裝置和斷路器開關(guān)。系統(tǒng)采用工業(yè)現(xiàn)場普遍使用的具有通信功能的智能儀表和智能傳感器，通過現(xiàn)場總線通信將采集的數(shù)據(jù)傳送至現(xiàn)場控制器，現(xiàn)場控制器通過無線或有線通訊模塊將數(shù)據(jù)傳給服務(wù)器或云端上位機，實現(xiàn)遙測、遙信和遙控等功能。基于物聯(lián)網(wǎng)的智能箱變遠程監(jiān)控系統(tǒng)圖如圖3 所示。圖3 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能箱變遠程監(jiān)控系統(tǒng)圖

基于物聯(lián)網(wǎng)的 10kV 智能箱變遠程監(jiān)控系統(tǒng)，選用具有數(shù)字雙向通訊功能的智能儀表和傳感器，并統(tǒng)一采用標(biāo)準(zhǔn) RS485 總線接口和 Modbus-RTU 通信協(xié)議。基于物聯(lián)網(wǎng)的智能箱變遠程監(jiān)控系統(tǒng)由感知層、通訊層和應(yīng)用層 3 部分組成。

*感知層：通過各種智能儀表、智能傳感器采集箱變的各項環(huán)境、設(shè)備運行參數(shù)和設(shè)備工作狀態(tài)，通過 RS485 總線將數(shù)據(jù)傳送至現(xiàn)場控制器，現(xiàn)場控制器內(nèi)置操作系統(tǒng)，具有數(shù)據(jù)采集、運算、處理和控制等功能。

*通訊層：該層是數(shù)據(jù)傳遞與交換的銜接和紐帶，負責(zé)云平臺與現(xiàn)場控制器之間數(shù)據(jù)的雙向傳輸。根據(jù)箱變實際通訊條件，可選擇有線光纜、以太網(wǎng)或無線 GPRS 等多種通信方式將數(shù)據(jù)傳送至云平臺。

*應(yīng)用層：在云平臺設(shè)計開發(fā)箱變遠程監(jiān)控系統(tǒng)，負責(zé)歷史數(shù)據(jù)的收發(fā)和處理、箱變運行參數(shù)的遠程監(jiān)測和事件運行數(shù)據(jù)的記錄存儲、分析等工作。并在云平臺開發(fā) WEB和手機 APP，值班電工可以通過電腦或手機 APP 隨時監(jiān)控箱變運行數(shù)據(jù)和設(shè)備工作狀態(tài)。

03

系統(tǒng)硬件設(shè)計

3.1 箱變現(xiàn)場 RS485 總線局域網(wǎng)

隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展進步和成本的降低，針對傳統(tǒng)箱變現(xiàn)場設(shè)備信息傳送的缺點和問題，許多檢測儀表、傳感器和執(zhí)行機構(gòu)都內(nèi)置了微處理器，可以完成 AD\DA 轉(zhuǎn)化、線性化和數(shù)字濾波等功能。這些數(shù)字化現(xiàn)場設(shè)備內(nèi)部增加一個串行通信數(shù)據(jù)接口，使用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議就能實現(xiàn)場設(shè)備間的串行雙向通信。目前主要使用的工業(yè)總線網(wǎng)絡(luò)如表 7 所示。

表7 工業(yè)總線網(wǎng)絡(luò)類型

本智能箱變遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵之一是選用具有數(shù)字雙向通訊功能的智能儀表和傳感器，并采用標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的總線接口和通信協(xié)議。從 5 號學(xué)生公寓 10kV 智能箱變設(shè)計的工程實際出發(fā)，選擇智能傳感器普遍支持的 RS485 總線和 Modbus-RTU通信協(xié)議。

根據(jù)某高校學(xué)生公寓箱變一次系統(tǒng)主接線圖和 10kV 智能箱變遠程監(jiān)控系統(tǒng)方案設(shè)計系統(tǒng)框圖，系統(tǒng)硬件設(shè)計以箱變現(xiàn)場控制器為核心，由微機綜合保護裝置、智能網(wǎng)絡(luò)電表和智能無功補償器等二次系統(tǒng)設(shè)備，以及溫濕度煙霧傳感器、PT100 溫度傳感器和水侵傳感器等環(huán)境檢測傳感器組成箱變現(xiàn)場 RS485 總線局域網(wǎng)。箱變 RS485 總線局域網(wǎng)系統(tǒng)圖如圖4所示。

圖4 箱變現(xiàn)場 RS485 總線局域網(wǎng)系統(tǒng)圖

（1）RS485 串行通信總線

RS485總線通訊模式為主從方式，由主設(shè)備輪詢各從設(shè)備進行通訊，可以一點對多點進行組網(wǎng)，構(gòu)成分布式系統(tǒng)。RS485接口是廣泛應(yīng)用的低速串行接口，RS485接口具有以下特點：

* RS485接口。RS485接口通信采用差分傳輸方式，以及具有平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合，用纜線兩端的電壓差值傳遞信號，大大增強了抗共模干擾和抗噪聲干擾能力。

* RS485總線傳輸速率高且傳輸距離遠。最大傳輸距離約1200米，最大傳輸速率10Mbps；其的傳輸速率與傳輸距離成反比，20kbps速率以下時能達到最大傳輸距離。* 支持節(jié)點多。一般情況下，一個RS485總線回路理論上可支持247個設(shè)備節(jié)點。

（2）Modbus-RTU 串行通訊協(xié)議

Modbus 協(xié)議應(yīng)用于工業(yè)總線網(wǎng)絡(luò)，通過協(xié)議控制器和現(xiàn)場設(shè)備之間可以進行數(shù)據(jù)通信，不同廠家生產(chǎn)的設(shè)備遵循統(tǒng)一的協(xié)議就可以組成工業(yè)總線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)。該協(xié)議為主從結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)中一個主節(jié)點，其他為從節(jié)點，每一個從節(jié)點有一個唯一的設(shè)備地址。在串行總線網(wǎng)絡(luò)中，主節(jié)點啟動一個命令，所有從設(shè)備都會收到該命令，Modbus 命令中包含了執(zhí)行該命令的從設(shè)備地址，主設(shè)備指定的從設(shè)備先回應(yīng)再執(zhí)行指令。Modbus 命令中有檢查碼，以確定到達的命令沒有被破壞。Modbus 命令可以指令 RTU 改變它的寄存器數(shù)值，讀取或控制 I/O 端口，命令設(shè)備回傳一個或多個寄存器數(shù)據(jù)。

Modbus 包括 ASCII、RTU 和 TCP 三種報文類型。ASCII傳輸模式，，LRC 校驗，傳輸效率低，但是直觀、簡單、易調(diào)試。RTU傳輸模式，采用 CRC 校驗，傳輸效率高，比 ASCII 稍微復(fù)雜。一般來說，如果所需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較小可以考慮使用 ASCII 協(xié)議；所需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量比較大，最好能使用 RT U 協(xié)議。為此，本系統(tǒng)的智能儀表和傳感器統(tǒng)一選用 Modbus-RTU 通信模式。

3.2箱變現(xiàn)場控制器硬件設(shè)計

箱變現(xiàn)場控制器由嵌入式系統(tǒng)構(gòu)成。嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心、軟硬件可裁剪，實現(xiàn)設(shè)備的自動化、智能化和遠程監(jiān)控等功能，主要由嵌入式微處理器、相關(guān)硬件、嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件系統(tǒng)等組成。嵌入式系統(tǒng)的特點如表8所示。

表8 嵌入式系統(tǒng)的特點本智能箱變現(xiàn)場控制器就是嵌入式系統(tǒng)，其系統(tǒng)設(shè)計框圖如圖5?所示

圖5 智能箱變現(xiàn)場控制器系統(tǒng)框圖

（1）STM32 微處理器最小系統(tǒng)

嵌入式微處理器最小系統(tǒng)包括嵌入式微處理器、復(fù)位電路和調(diào)試電路。時鐘電路提供所需的外部時鐘信號，復(fù)位電路提供統(tǒng)一的初始狀態(tài)，調(diào)試電路提供程序下載和調(diào)試的接口。

* 嵌入式微處理器。根據(jù) 10kV 智能箱變遠程監(jiān)控系統(tǒng)對現(xiàn)場控制器性能的要求，本系統(tǒng)選擇 STM32F103ZET6 芯片作為現(xiàn)場控制器核心微處理器。STM32F103ZET6 嵌入式微處理器， MCU 集成度高、功耗低、性價比高，適用于工業(yè)醫(yī)療領(lǐng)域的各種應(yīng)用需求，能夠滿足本系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和實時性處理的要求。

* 晶振電路。晶振電路給微處理器提供固定的頻率脈沖，使微處理器正常運行。STM32 微處理器有兩個晶振，8MHz 的晶振提供外部高速時鐘，32.768KHz 晶振提供外部低速時鐘。晶振電路圖如圖6所示。

圖6 晶振電路圖* 復(fù)位電路。微處理器復(fù)位電路的作用是重啟系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時按下復(fù)位健可以重啟設(shè)備，一般復(fù)位電路使用低電平信號重啟。本系統(tǒng)復(fù)位電路如圖 7所示。圖7 復(fù)位電路圖

（2）電源電路設(shè)計

本系統(tǒng)選用額定電壓為 12V（2A）的直流外部電源，選擇 USB 接口的直流 5V（2A）電源適配器為現(xiàn)場控制器供電。12V 直流電源接入控制板，通過 LM2596S 降壓模塊，將直流 12V 電源降壓得到直流 5V 電源。5V 電壓再通過 AMS1117-3.3V 穩(wěn)壓芯片得到 3.3V 電壓給 STM32 芯片供電。LM2596S 及AMS1117-3.3V 電源穩(wěn)壓電路圖如圖 8所示。

圖8 LM2596S 及 AMS1117-3.3V 穩(wěn)壓電路圖

（3）RS485 接口轉(zhuǎn) TTL 模塊

RS485 接口轉(zhuǎn) TTL 模塊實現(xiàn)了 RS485 信號與 TTL 信號的雙向轉(zhuǎn)化和通信，但信號必須輪流交替執(zhí)行，不能同時在兩個方向上進行。所有現(xiàn)場設(shè)備均使用該模塊與單片機連接，接線圖如圖 9所示。

圖9 RS485 轉(zhuǎn) TTL 模塊接線圖

（4）LCD 顯示模塊

由于箱變遠程監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場控制器需要顯示的數(shù)字和字符內(nèi)容較多，因此選擇 2.8寸 TFT-LCD 液晶顯示屏作為顯示模塊，其內(nèi)部有 ILI9341 控制器。考慮STM32 可通過 SPI 接口、8080 接口或 RGB 接口與 ILI9341 進行通信。為了實現(xiàn)較快的刷新速度，TFT-LCD 選用 8080 并行數(shù)據(jù)總線接口。STM32 通過可變靜態(tài)存儲器 FSMC 模塊輸出數(shù)據(jù)至 ILI9341 控制器顯存，TFT-LCD 與 STM32 芯片的接線圖如圖10所示。

圖10 TFT-LCD 與 STM32 單片機接線圖

（5）語音報警模塊

當(dāng)STM32 微處理器檢測到箱變運行數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常或故障，它就會向串口發(fā)送信息，啟動語音報警。語音報警模塊選擇常用的語音芯片 SYN6288，根據(jù)所編寫的程序自動廣播語音告警信息。系統(tǒng)選用 GB2312 編碼，GB2312 編碼適用于漢字處理、漢字通信等方面的信息交換。SYN6288 還可以準(zhǔn)確識別數(shù)字、時間和日期以及常用的測量單位。該模塊和 STM32 的連接圖如圖 11 所示。

圖11 SYN6288 語音模塊接線圖

（6）繼電器模塊

現(xiàn)場控制器選用一組 2 路光耦隔離繼電器模塊，用來控制直流 12V 警鈴和風(fēng)扇的開啟和關(guān)斷，可根據(jù)箱變排風(fēng)扇電源類型和功率選擇 220V 交流固態(tài)繼電器。每個繼電器回路模塊都有常開和常閉觸點，以及 LED 狀態(tài)指示；每個繼電器回路均采用光耦隔離，且附帶續(xù)流二極管，釋放繼電器感應(yīng)電壓，保護前級電路。當(dāng)箱變環(huán)境溫度超過一定的范圍時，現(xiàn)場控制器輸出高電平，1 路光耦隔離繼電器動作打開風(fēng)扇降溫；當(dāng)發(fā)生煙霧濃度過高等嚴重故障時，控制器驅(qū)動另一路光耦隔離繼電器接通警鈴回路發(fā)出現(xiàn)場警報。繼電器工作原理圖、繼電器模塊與 STM32 芯片的連接圖如圖12、13 所示。圖12繼電器工作原理圖

圖13繼電器與 STM32 芯片接線圖

（7）通信模塊

針對10kV 智能箱變遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計要求，智能箱變與云端的通信選擇流量費用較低的 GPRS 無線通信方式。

*機智云固件 GPRS 模塊（G510_GAgent 固件）。該模塊是運行在各種通訊模組上的一款應(yīng)用程序，提供云端與產(chǎn)品設(shè)備數(shù)據(jù)的雙向傳輸、設(shè)備配置入網(wǎng)、發(fā)現(xiàn)綁定和程序升級等功能。GPRS 模塊和主控器之間的電路圖如圖14所示。

圖14 機智云固件 GPRS 模塊和 STM32 單片機之間的連線圖

*GPRS-GA6 模塊。該模塊可以低功耗實現(xiàn)語音、短信息和數(shù)據(jù)的傳輸。適用于 M2M 應(yīng)用中的各類設(shè)計需求，尤其適用于緊湊型產(chǎn)品的設(shè)計。其次，通信協(xié)議采用 UART串口總線傳輸，使用標(biāo)準(zhǔn)的 AT 命令進行模塊控制、波特率選擇 115200bps。GPRS-GA6 模塊與 STM32 單片機的連接電路圖如圖15所示。

圖15GPRS-GA6 模塊和 STM32 單片機的連接圖

3.3 微機綜合保護裝置

根據(jù)電力變壓器保護設(shè)計規(guī)范（GB/T 50062-2008）規(guī)定，10kV 變壓器通常需要裝設(shè)帶時限的過電流保護。微機保護裝置具有變壓器和線路的保護、測量和控制功能，以及數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控和系統(tǒng)自檢等功能，并具有較高的靈敏度和可靠性。

根據(jù)學(xué)生公寓 10kV 智能箱變的設(shè)計要求，選擇具有 RS485 通訊功能的安科瑞AM3-I電流型微機綜合保護裝置，具有 IA、IB、IC、UA、UB、UC、P、Q、Fr 等電參量測量，8 路外部開關(guān)量信號采集，以及斷路器遙控分閘和合閘操作等功能。AM3-I 微機保護裝置接線端子圖如圖 16所示。

圖16 AM3-I 微機保護裝置接線端子圖

3.4 智能網(wǎng)絡(luò)電表

智能網(wǎng)絡(luò)電表用于檢測低壓配電回路三相電流、電壓和功率等電氣參數(shù)，以及隔離開關(guān)、斷路器的開合狀態(tài)等。根據(jù)10kV智能箱變二次系統(tǒng)設(shè)計要求選用具有RS485通訊功能的安科瑞ACR智能網(wǎng)絡(luò)電表，ACR智能網(wǎng)絡(luò)電表與低壓電流互感器接線圖和開關(guān)量輸入輸出接線圖如圖17所示。

圖17 ACR 智能網(wǎng)絡(luò)電表低壓電流互感器和開關(guān)量輸入輸出接線圖

ACR智能網(wǎng)絡(luò)電表采用Modbus-RTU協(xié)議，可以進行電力參數(shù)的測量和采集，開關(guān)量輸入功能可以檢測隔離開關(guān)和斷路器的開關(guān)狀態(tài)，繼電器輸出功能可以遠程開啟和關(guān)閉斷路器。ACR智能網(wǎng)絡(luò)電表對通訊地址表有統(tǒng)一規(guī)劃，可以實現(xiàn)遙測、遙信、遙控三遙功能。

（1）交流模擬量信號的 AD 轉(zhuǎn)換和計算

ACR 智能網(wǎng)絡(luò)電表直接采集的 3 個相電壓信號和 3 個電流信號（電流互感器輸出信號）都屬于模擬量，需要轉(zhuǎn)換成 CPU 能夠識別的數(shù)字量信號，才能進行數(shù)據(jù)處理。首先 3 個相電壓 220V 和 3 個電流模擬量經(jīng)過變換器轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗妷盒盘枺?jīng)過電壓形成回路轉(zhuǎn)換為 AD 轉(zhuǎn)換器允許的電壓；然后經(jīng)過低通濾波器輸入到采樣保持器和多路轉(zhuǎn)換開關(guān)，經(jīng)過 AD 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸入到 CPU。交流模擬量的采樣和 AD 轉(zhuǎn)換過程示意圖如圖18所示。

圖18交流模擬量的采樣和 AD 轉(zhuǎn)換過程示意圖

*模擬量的電壓變換和低通濾波。電壓形成回路的作用是電氣隔離變換電量，一般 AD 轉(zhuǎn)換器要求輸入信號是±5V 和±10V，由此可以確定電壓變換器的變比。低通濾波器分為無源濾波器和有源濾波器。有源濾波器由電容、電阻和集成運算放大器組成，在濾波的同時對信號起放大作用，無源濾波只有濾波功能沒有信號放大功能。

*模擬量信號采樣。采樣過程要遵循香農(nóng)采樣定理，即采樣頻率必須不小于 2 倍的輸入信號的最高頻率。采樣的過程非常快，當(dāng)前的 AD 轉(zhuǎn)換器采樣已經(jīng)達到納秒級別，而電力系統(tǒng)自動裝置的采樣周期是毫秒級別，所以 6 個回路的電壓和流信號可以共用 1 個 AD 轉(zhuǎn)換器，但是采樣電路須配備采樣保持器和多路轉(zhuǎn)換開關(guān)。

*AD轉(zhuǎn)換。AD轉(zhuǎn)換器有逐次逼近型、積分型、計數(shù)型、并行比較型，以及VFC電壓頻率變換器。逐次逼近型AD轉(zhuǎn)換器是ADC中速度與精度兼顧的代表，它在較高轉(zhuǎn)換速率下具有較高的轉(zhuǎn)換分辨率。

（2）正弦電量的半周波絕對值積分算法

軟件算法的關(guān)鍵在于提高算法運算的精確和速度，智能電表的交流采樣算法的關(guān)鍵是解決如何根據(jù)正弦信號的瞬時值計算正弦采樣信號幅值或有效值。正弦量最常用的算法是半周波絕對值積分算法，半周波絕對值積分算法的原理是正弦量在任意半個周期內(nèi)絕對值的積分為常數(shù) S，而且積分值常數(shù) S 與積分起始角無關(guān)。基于正弦函數(shù)模型的半周波絕對值積分算法如圖 19所示。

圖19 基于正弦函數(shù)模型的半周波絕對值積分算法

應(yīng)用半周波絕對值積分算法計算電流有效值的表達式為：

式中，S 表示半個周期內(nèi)絕對值的積分；I 表示電流有效值；i 表示電流瞬時值；w 表示角速度；T 表示交流電源周期；f 表示交流電源頻率；N 表示 1 個周期內(nèi)采樣次數(shù)；Ts 表示采樣周期。

3.5 RS485 溫濕度煙霧傳感器

考慮箱變內(nèi)供電線路可能出現(xiàn)漏電、過負荷、短路和接觸電阻過大等故障引起火災(zāi)，可燃油油浸變壓器故障可能引起火災(zāi)，因此箱變室內(nèi)需要安裝煙霧傳感器用于箱變的火災(zāi)檢測，以便早期發(fā)現(xiàn)故障隱患。為保證測量精度，同時降低成本，選用 RS485 溫濕度煙霧三合一傳感器用于箱變室內(nèi)溫度、濕度和煙霧濃度檢測，溫濕度傳感器采用 SHT30 探頭，傳感器對 RS485 接口進行多重保護，能夠有效消除工業(yè)現(xiàn)場浪涌、脈沖的干擾。傳感器有紅、黑、黃、綠 4 根線，具體接線方法如下表9所示。

表 9RS485 溫濕度煙霧傳感器本系統(tǒng)設(shè)計的智能儀表、傳感器都采用 Modbus-RTU 協(xié)議，在全波特率 1200-115200 范圍內(nèi)可靠通信，智能儀表、傳感器波特率統(tǒng)一設(shè)定為 9600bps。傳感器的數(shù)據(jù)傳輸格式和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換格式如下：

傳感器數(shù)據(jù)問詢幀格式。傳感器遵循標(biāo)準(zhǔn) Modbus-RTU 協(xié)議，傳感器讀數(shù)保存在保持寄存器中，功能碼為 04。上位機讀取傳感器數(shù)據(jù)問詢幀格式、下位機傳感器數(shù)據(jù)問詢幀格式如表 10、表11所示。表10上位機讀取傳感器數(shù)據(jù)問詢幀格式表 11下位機傳感器數(shù)據(jù)問詢幀格式

3.6 PT100 溫度變送器

PT100 溫度變送器用于檢測變壓器器身溫度、高壓和低壓電纜溫度，它適用于各種工業(yè)現(xiàn)場。變壓器運行時會產(chǎn)生損耗，主要是鐵損和銅損，也稱鐵芯損耗和負荷損耗。銅損大小隨負載電流而變化，與負載電流的平方成正比。變壓器損耗計算公式如下：

式中，P0 表示變壓器在額定電壓下空載運行的有功功率；I1和 I2 表示高壓線電流和低壓側(cè)線電流；R1和 R2 表示高壓側(cè)電阻和低壓側(cè)電阻。

PT100 溫度變送器內(nèi)嵌 RS485 總線接口，每一個溫度變送器可接入 4 路 PT100 溫度傳感器。熱電阻 PT100 的工作原理如圖22所示。

圖22 PT100 溫度傳感器工作原理

3.7 水浸傳感器

由于箱變基坑水平面較低，大雨過后電纜溝、基坑常有積水，存在電纜漏電的安全隱患，因此需要不定期檢查和排水。本設(shè)計使用水浸傳感器檢測箱變基坑積水情況。水浸傳感器應(yīng)用液體導(dǎo)電原理，用電極探測是否有積水存在。選用帶有 RS485 通信功能的接觸式水浸探測器。水浸探測器的工作原理如圖23所示。

圖23 水浸變送器工作原理

04

系統(tǒng)軟件設(shè)計

該系統(tǒng)軟件設(shè)計包括箱變現(xiàn)場總線局域網(wǎng)軟件設(shè)計和基于機智云平臺的箱變遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計兩部分。箱變現(xiàn)場總線局域網(wǎng)中微機綜合保護裝置、智能網(wǎng)絡(luò)電表以及智能傳感器等設(shè)備已內(nèi)嵌應(yīng)用軟件，所以只需要進行箱變現(xiàn)場控制器的軟件程序設(shè)計。

4.1 箱變現(xiàn)場控制器開發(fā)環(huán)境

箱變現(xiàn)場控制器為嵌入式系統(tǒng)，其軟件系統(tǒng)由應(yīng)用程序、API、嵌入式操作系統(tǒng)和BSP（板級支持包）組成。根據(jù)10kV智能箱變現(xiàn)場控制器采集的參數(shù)多、任務(wù)多、實時性要求高的特點，選擇廣泛應(yīng)用于商業(yè)產(chǎn)品開發(fā)和教學(xué)研究的μC/OS-Ⅲ嵌入式實時操作系統(tǒng)。μC/OS-Ⅲ以任務(wù)為最小單元，任何任務(wù)不需要關(guān)心資源的具體管理方法，由操作系統(tǒng)來決定。μC/OS-Ⅲ默認有 5 個系統(tǒng)任務(wù)如表12所示；μC/OS-Ⅲ的任務(wù)可分為 5 種狀態(tài)如表13所示。

表12μC/OS-Ⅲ操作系統(tǒng)5個系統(tǒng)任務(wù)

表13μC/OS-Ⅲ操作系統(tǒng)的運行狀態(tài)4.2 箱變現(xiàn)場控制器軟件程序設(shè)計

整個軟件系統(tǒng)設(shè)計以智能儀表、傳感器、現(xiàn)場控制器和云平臺組成的分布式系統(tǒng)為基礎(chǔ)，進行應(yīng)用軟件的設(shè)計開發(fā)，箱變現(xiàn)場總線設(shè)備利用串口通信協(xié)議進行現(xiàn)場控制器與傳感器模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸和交換，現(xiàn)場控制器與機智云服務(wù)器利用 GPRS 固件中的機智云通信協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳輸和交換。箱變現(xiàn)場控制器應(yīng)用軟件的主程序流程圖如圖24 所示。

圖24箱變現(xiàn)場控制器軟件主程序的流程圖

*軟件主程序。首先，系統(tǒng)各部分進行初始化，比如 GPIO、串口、時鐘、內(nèi)存管理等，并且在 μC/OS-Ⅲ中創(chuàng)建好任務(wù)。STM32 進行傳感器數(shù)據(jù)采集和處理，將正確的信息發(fā)送到LCD顯示。同時STM32給GPRS-G510模塊發(fā)送AT指令，交互數(shù)據(jù)，通過LwM2M 協(xié)議對接機智云平臺，并判斷 GPRS 通信模塊是否連接機智云服務(wù)器成功。若連接成功，則進行數(shù)據(jù)傳輸。然后判斷處理過的數(shù)據(jù)是否大于設(shè)定閾值。

若屬于箱變輕微故障，則通過云平臺發(fā)送數(shù)據(jù)信息至手機 APP；若屬于一般故障，則通過云平臺發(fā)送數(shù)據(jù)報警信息至手機 APP，并啟GPRS-GA6 通信模塊通過手機短信發(fā)送報警信息；若屬于嚴重故障，則通過云平臺發(fā)送數(shù)據(jù)報警信息至手機 APP，并啟動 GPRS-GA6 通信模塊通過手機短信發(fā)送報警信息和并撥打預(yù)設(shè)的相關(guān)人員電話。

*數(shù)據(jù)采集子程序設(shè)計。首先，主程序開啟串口數(shù)據(jù)通信功能，STM32 按照上位機讀取傳感器數(shù)據(jù)問詢幀格式向傳感器下發(fā)數(shù)據(jù)采集命令，傳感器按照下位機傳感器數(shù)據(jù)問詢幀格式上傳數(shù)據(jù)。STM32 收到傳感器上傳的數(shù)據(jù)幀后，按規(guī)定格式解包和 CRC校驗；如果 CRC 校驗結(jié)果錯誤，則重新采集傳感器數(shù)據(jù)。

理論上，一個 RS485 總線回路可以接 247 個傳感器設(shè)備，每個傳感器都提前定義了一個唯一的地址。STM32 下發(fā)的數(shù)據(jù)幀每個智能傳感器都能收到，并對其解包；當(dāng)傳感器地址與 STM32 下發(fā)的數(shù)據(jù)幀的幀頭地址一致時，傳感器首先進行 CRC 校驗；若 CRC校驗結(jié)果正確，傳感器將指定寄存器的數(shù)值按照標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式上傳至 STM32 單片機。單片機再調(diào)用相關(guān)程序讀取數(shù)據(jù)，計算出實際參數(shù)。STM32 單片機數(shù)據(jù)收發(fā)流程圖如圖 25 所示。

圖25STM32 單片機數(shù)據(jù)收發(fā)流程圖

*GPRS-GA6 子程序設(shè)計。STM32 可以通過向 GPRS-GA6 模塊發(fā)送 AT 指令撥打電話，撥打電話報警任務(wù)流程圖如圖 26 所示。

首先，初始化串口 4，開啟中斷接收；然后發(fā)送“AT”指令確認鏈路通斷情況；如果 GPRS-GA6 模塊返回“OK”則表示鏈路接通。接著發(fā)送“AT+CPIN?”確認 SIM 卡是否存在，以及發(fā)送“AT+CERG?”確定 GPRS 模塊注冊網(wǎng)絡(luò)是否成功。完成這兩步檢測后，可以發(fā)送“ATD+用戶手機號；”撥打電話到指定的用戶手機上，通過電話報警“箱變發(fā)生嚴重故障”。報警指令發(fā)送完成后，馬上掛起該任務(wù)，以防止短時間多次撥打電話。如果報警指令出錯或是發(fā)送失敗，STM32 的串口 4 沒有收到數(shù)據(jù)指令，則設(shè)置錯誤標(biāo)志位并直接掛起任務(wù)，然后等待錯誤分析任務(wù)確認后重啟電話任務(wù)。

圖26GPRS-GA6 撥打電話任務(wù)流程圖4.3 機智云平臺箱變遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)

云平臺被喻為第四次信息革命的開端，它將應(yīng)用部署在云端，充分利用互聯(lián)網(wǎng)的滲透性，與移動設(shè)備完美融合。云端硬件、軟件的維護和更新升級由專業(yè)云服務(wù)提供商負責(zé)，用戶根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的需要擴展云端資源，按照自身需求購買服務(wù)并支付相應(yīng)的費用。

機智云為開發(fā)者提供了物聯(lián)網(wǎng) PaaS 云服務(wù)平臺，通過多元化的應(yīng)用 API 提供了完善的 SDK（軟件開發(fā)工具包），IDE 集成開發(fā)環(huán)境，MCU 代碼自動生成器以及 APP 代碼自動生成器等。機智云平臺還提供了基于云計算的大數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，人工智能和標(biāo)準(zhǔn)化 IoT 應(yīng)用服務(wù)，開發(fā)者可以在云端進行物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和服務(wù)的二次開發(fā)。

為了實現(xiàn)端到端的研發(fā)，在設(shè)備端機智云提供了聯(lián)網(wǎng)模塊 GAgent 和標(biāo)準(zhǔn)串口通訊協(xié)議，支持 WiFi、GPRS、3G、4G、NB-IoT 等多種無線接入方式；在 APP 端機智云提供了 iOS 、Android 和微信等 SDK。針對設(shè)備開發(fā)和應(yīng)用開發(fā)，機智云推出了 MCU 代碼自動生成工具和APP 代碼自動生成工具，幫助開發(fā)者低成本、快速的實現(xiàn) IoT 設(shè)備的數(shù)據(jù)采集分析、設(shè)備管理和用戶管理等系統(tǒng)遠程監(jiān)控功能。本系統(tǒng)選用機智云平臺作為云端服務(wù)器，使用機智云平臺提供的 G510 GAgent 組件進行設(shè)備與云端的通信。

*G510 Gagent 固件。G510GAgent 主要的作用是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，是設(shè)備數(shù)據(jù)和機智云數(shù)據(jù)交互的橋梁。該固件內(nèi)置了《機智云平臺標(biāo)準(zhǔn)接入?yún)f(xié)議之MCU與WiFi模組通訊》、《機智云平臺標(biāo)準(zhǔn)接入?yún)f(xié)議之設(shè)備與云端通訊》和《機智云平臺標(biāo)準(zhǔn)接入?yún)f(xié)議之 APP與設(shè)備通訊》，用戶只需關(guān)注產(chǎn)品系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯開發(fā)，不用關(guān)心數(shù)據(jù)的通訊功能開發(fā)。G510 GAgent 提供了一套對嵌入式系統(tǒng)開發(fā)友好的封裝，開發(fā)工程師只需面向業(yè)務(wù)邏輯編程，不用考慮云端通信的細節(jié)。該模塊通過串口和微控制器進行通訊，采用 DC 5V供電方式。

* 云端創(chuàng)建產(chǎn)品和數(shù)據(jù)點。機智云基于自助式智能硬件開發(fā)工具與開放的云端服務(wù)，為開發(fā)者提供了自主開發(fā)接入流程。開發(fā)者按照流程注冊一個賬號，然后創(chuàng)建新產(chǎn)品，定義產(chǎn)品數(shù)據(jù)點，進行 MCU 開發(fā)和 APP 應(yīng)用開發(fā)。首先在機智云云端創(chuàng)建“10kV智能箱變遠程監(jiān)控系統(tǒng)”產(chǎn)品，機智云會自動為產(chǎn)品分配一組 Product Key 和 Product Secret，每個 G510 模組對應(yīng) 1 個產(chǎn)品編號和密鑰。Product Key 由開發(fā)者寫入嵌入式系統(tǒng)的 MCU，并告知 GPRS 模塊；GPRS 模塊登錄機智云后，機智云會識別該 Product Key 的產(chǎn)品。本系統(tǒng)已建立了多個傳感器數(shù)據(jù)點，新建數(shù)據(jù)點界面如圖27所示。圖27 機智云平臺部分數(shù)據(jù)點建立圖

Product Secret 是 APP 開發(fā)和服務(wù)器對接時需要使用的參數(shù)。數(shù)據(jù)點用于描述產(chǎn)品屬性和功能，數(shù)據(jù)點創(chuàng)建后可確定云端與設(shè)備通訊的數(shù)據(jù)格式。數(shù)據(jù)點基本內(nèi)容包括顯示名稱，標(biāo)識名，讀寫類型，數(shù)據(jù)類型和備注。數(shù)據(jù)點的顯示名稱如：開關(guān)、溫度等。讀寫類型包括只讀、可寫、報警和報警。數(shù)據(jù)類型包括布爾值、數(shù)據(jù)類型、數(shù)值和擴展。備注用于說明當(dāng)前數(shù)據(jù)點的功能和定義方法，提高數(shù)據(jù)點的易讀性。

* 生成 MCU 代碼。根據(jù)創(chuàng)建的數(shù)據(jù)點，在“MCU 開發(fā)”選項界面中選擇“獨立 MCU 方案”，以及“硬件平臺 STM32F103ZET6”選項，機智云直接生成適應(yīng) STM32F103ZET6 芯片的工程代碼。自動生成的 MCU SDK 代碼提供了機智云通信協(xié)議的封包和解析，傳感器數(shù)據(jù)和通信數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換邏輯，并且封裝成了簡單的 API。當(dāng)設(shè)備收到云端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)后，程序?qū)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的事件并通知應(yīng)用層，開發(fā)者只需在對應(yīng)事件的處理邏輯中添加傳感器控制函數(shù)，便可完成產(chǎn)品開發(fā)。

* 生成手機 APP 代碼。為降低開發(fā)智能硬件 APP 的開發(fā)門檻，機智云在《APP開源框架》的基礎(chǔ)上推出了實現(xiàn)產(chǎn)品完整控制功能的 APP 開源代碼。在開發(fā)者完成產(chǎn)品和相關(guān)數(shù)據(jù)點后，在應(yīng)用配置中選擇 Andriod 或 iOS 手機操作系統(tǒng)，生成對應(yīng)手機系統(tǒng)的 APP 代碼。開發(fā)者下載源碼后，只需要優(yōu)化界面設(shè)計和產(chǎn)品控制界面的控制邏輯設(shè)計，按照機智云 SDK 控制設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)流程進行相關(guān)代碼的優(yōu)化即可完成智能箱變遠程監(jiān)控系統(tǒng)手機 APP 的開發(fā)。

05

系統(tǒng)調(diào)試與分析

系統(tǒng)調(diào)試與分析的主要任務(wù)是檢查硬件電路是否正常，啟動系統(tǒng)監(jiān)測設(shè)備測量數(shù)據(jù)是否穩(wěn)定正確；當(dāng)達到設(shè)定的閾值時，系統(tǒng)是否啟動相應(yīng)報警程序，是否可以發(fā)送短信以及撥打電話報警。

設(shè)備整體安裝完成后，經(jīng)過調(diào)試，溫度、濕度、煙霧濃度、電流、電壓等數(shù)據(jù)可以正常在屏幕上顯示，并且數(shù)據(jù)顯示正確，更改環(huán)境參數(shù)后，屏幕顯示及時刷新，監(jiān)測結(jié)果正常。設(shè)備整體調(diào)試如圖28 所示，現(xiàn)場控制器 LCD 屏上顯示的電氣和環(huán)境運行參數(shù)如圖 29所示。

圖28智能箱變遠程監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)試圖29現(xiàn)場控制器 LCD 屏顯示的箱變電氣、環(huán)境運行參數(shù)

通過機智云平臺，PC 端或手機 APP 可以隨時查看設(shè)備運行狀況，APP 顯示數(shù)據(jù)與設(shè)備屏幕上顯示數(shù)據(jù)一致，通過手機 APP 可以遠程控制風(fēng)扇的開啟。手機 APP 顯示的部分監(jiān)控數(shù)據(jù)如圖 30所示。

圖30 手機 APP 顯示的部分測試數(shù)據(jù)經(jīng)過了一段時間的系統(tǒng)運行測試，遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備運行正常，各種傳感器測量參數(shù)準(zhǔn)確，實現(xiàn)了用戶通過手機 APP 遠程監(jiān)控箱變環(huán)境、電氣運行參數(shù)和設(shè)備工作狀態(tài)的目標(biāo)。經(jīng)過測試，手機 APP 部分經(jīng)過調(diào)試實現(xiàn)了與箱變傳感器、執(zhí)行設(shè)備的即時通信，在手機 APP 上可以隨時查看箱變的環(huán)境和電氣運行參數(shù)，可以在手機上遠程實現(xiàn)對風(fēng)扇等設(shè)備的啟停操作。若發(fā)生因網(wǎng)絡(luò)故障導(dǎo)致設(shè)備掉線后，還可以實現(xiàn)設(shè)備的自動連接。

10kV 智能箱變遠程監(jiān)控系統(tǒng)中設(shè)置了多個環(huán)境和電氣運行參數(shù)的閾值，當(dāng)檢測數(shù)據(jù)超過設(shè)定閾值，現(xiàn)場控制器自動啟動相應(yīng)報警程序。根據(jù)箱變故障等級，系統(tǒng)設(shè)計了不同的現(xiàn)場報警和遠程報警模式，以免小故障釀成大事故。具體故障等級和報警模式如表14所示。箱變設(shè)備故障短信報警如圖31所示。

表14 箱變故障報警模式圖31箱變設(shè)備發(fā)生故障時手機短信報警

06

總 結(jié)

本文針對傳統(tǒng) 10kV 箱變?nèi)鄙龠\行環(huán)境和設(shè)備的遠程監(jiān)控，智能化程度低、供電安全、可靠性低等缺陷和問題，以某高校 5 號學(xué)生公寓 10kV 智能箱變設(shè)計為背景，設(shè)計了基于物聯(lián)網(wǎng)的 10kV 智能箱式變電站。通過側(cè)重于基于物聯(lián)網(wǎng)的 10kV 智能箱變環(huán)境和設(shè)備遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計。該系統(tǒng)經(jīng)過長時間的實驗室設(shè)計、制作和整體測試。其中，在機智云平臺設(shè)計開發(fā)了遠程監(jiān)控系統(tǒng)。實現(xiàn)了用戶隨時通過電腦 WEB 或手機 APP 遠程監(jiān)控箱變溫濕度、煙霧報警和電纜基坑積水等環(huán)境參數(shù)，電流、電壓、頻率和功率因數(shù)等電氣參數(shù)以及設(shè)備工作狀態(tài)等功能。當(dāng)箱變運行出現(xiàn)異常或故障，監(jiān)控系統(tǒng)自動判斷故障等級，并通過箱變現(xiàn)場警鈴、手機 APP、短信和電話等不同組合方式報警通知相關(guān)工作人員，及時排除故障隱患，預(yù)防電氣事故的發(fā)生。

基于物聯(lián)網(wǎng)的 10kV 智能箱式變電站遠程監(jiān)控系統(tǒng)由箱變內(nèi)的“現(xiàn)場總線局域 網(wǎng)”和箱變外的“云平臺廣域網(wǎng)”組成。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式可應(yīng)用于電力遠程抄表、路燈 遠程監(jiān)控管理、管網(wǎng)遠程監(jiān)測、城市能耗監(jiān)測、供水系統(tǒng)遠程監(jiān)控、電梯遠程監(jiān)控和大中型實驗設(shè)備遠程監(jiān)控系統(tǒng)等多種設(shè)備遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)，提升傳統(tǒng)設(shè)備的智能化水平和管理服務(wù)水平。