傳統的工廠低壓配電間經常發生過負荷和短路等現象，再加上巡檢強度大，存在的安全隱患較多，沒有現代化的功率檢測與數據遠傳的功能，當發生故障或功率超標時，管理人員及時采取有效措施的難度較大，因此對配電間的遠程監控是十分重要的。

基于機智云物聯網平臺的工廠低壓配電間遠程監測系統，以STM32為控制核心，采用了WIFI無線傳輸技術，GPRS無線通信技術，傳感器技術，實現了對工廠配電間的遠程檢測和報警提醒，滿足了工廠工作人員可以通過手機APP遠程查看配電間狀態，極大程度上減少了工作人員的工作量，大大提高了安全性。

該監測系統通過對變壓器的輸出電流進行檢測，將檢測數據發送到手機上，工作人員通過手機APP可隨時查看到實時數據，當實時電流超過設定值時，系統會自動報警，同時還會向相關人員發送報警短信，以便管理者及時采取有效的措施。

［ 1、系統總體簡介 ］

機智云物聯網云平臺是致力于物聯網、智能硬件云服務的開發平臺，為開發者提供了自助式智能硬件開發工具和開放的云端服務 。

本文提出了一種基于機智云平臺服務器實現數據遠傳，并且配電間遠程監測系統主要是由傳感器模塊 、 控 制 器 與 處 理 器 模 塊 、 顯 示 模 塊 、GPRS模塊、WIFI無線傳輸模塊、繼電器模塊構成。該監測系統以STM32F103ZET6單片機作為核心控制器，通過傳感器模塊對變 ［3］壓器的輸出電流進行數據采集，然后輸入到STM32單片機中進行數據處理和變換，再通過顯示模塊在現場顯示出來，讓現場工作人員更加直觀的觀察到實時數據。

同時將檢測的電流數據通過WIFI模塊上傳到機智云服務器，用戶可以打開手機APP連上機智云服務器就可以查看到實時的電流數據，并且還可以在手機APP上手動設置報警臨界值，當實時電流超過報警臨界值時，STM32單片機會控制繼電器模塊導通報警燈，實現現場報警，同時STM32單片機還會控制GPRS模塊給相關人員發送報警短信，實現遠程報警。以上設計實現了對配電間輸出電流的遠程檢測與報警，能夠極大程度的釋放工作人員，大大提高設備運行的安全性與可靠性。圖1為配電間遠程監測系統的總體示意圖。

［ 2、系統硬件設計 ］

2.1 主控制器模塊

配電間遠程監測系統的主控制器采用的是ST公司生產的內核為Cortex-M3系列STM32F103ZET6微 控 制 器 ， 具 有 最 高 72MHz的工作頻率，高達512 kB閃存，最大64kB的SRAM，工作電壓采用3.3 V，具有豐富的GPIO端口和并聯到兩條APB總線的外設，包括兩個12位的ADC，3個16位定時器和3個USART接口 。在該系統中主控制器 ［2］模塊主要用來控制采集信號的A/D轉換、數據處理、數據與機智云服務器進行的數據傳輸、GPRS模塊的短信發送、繼電器模塊的閉合等工作。

2.2 傳感器模塊

［1］ 對配電間變壓器的輸出電流采集采用的是交流電流互感器，該交流電流互感器的輸入范圍為0～700 A，能夠輸出4～20 mA/0～3.3 V的信號，其測量精度高，相應速度快，抗干擾能力強，符合現場環境以及本設計的要求，如圖2所示。

2.3 WIFI無線傳輸模塊

無線傳輸模塊采用的是ATK-ESP8266無線WIFI模塊，它是alientek推出的一款高性能UART-WIFI（串口-無線）模塊。ATK-ESP8266模塊采用串口（LVTTL）與 MCU通信，內置TCP/IP協議棧，能夠實現 串口與WIFI之間的轉換，其具有三種轉換 模式：串口轉WIFI SPA、串口轉WIFI AP和WIFI STA+WIFI AP的模式 。本系統通過主控制器模塊與ATK-ESP8266模塊進行數據交互，實現數據通過ATK-ESP8266模塊上傳到機智云服務器，如圖3所示。

2.4 GPRS無線通信模塊

由于當配電間變壓器輸出電流超過設定值時，需要向相關人員發送報警短信，在本文中選擇SIM900A模塊進行設計，該模塊板載SIMCOM公司的工業級雙頻GSM/GPRS模塊 ：SIM900 A， 工 作 頻 段 雙頻：900/1800 MHz，可以低功耗輸實現短信、彩信、數據信息的傳 。圖 4為 SIM900A芯片原理圖。

2.5 繼電器模塊繼電器模塊

采用的是光耦隔離的繼電器控制模塊，該模塊采用優質繼電器，常開接口限大負載：50 V/30 A，直流：30 V/ 30 A;采用小型光耦，大功率高耐壓三極管，抗干擾能力強，性能穩定。在本設計中，設置繼電器模塊為高電平信號觸發， 當配電間變壓器輸出電流超過設定值時，將繼電器控制接口連 接的STM32單片機的I/O口拉高，使其觸發，從而控制報警燈在現場發出報警信號，以便工作人員及時采取措施。

［ 3、系統軟件設計 ］

該監測系統的軟件開發在Keil UVision5上進行編程與調試，采用了C語言編寫，在開發過程中選用ST公司提供的STM32F10X固件函數庫3.5.0版本，通過使用固件函數庫，無需深入掌握細節，也能夠輕松應用每個外設，大大減少程序編寫時間，進而降低開發成本。

在該監測系統中，軟件程序設計主要分為：①控制器對電流信號的采集和處理;②控制器對處理后的數據進行現場顯示;③WIFI無線傳輸模塊與機智云服務器進行的數據傳輸;④控制器控制GPRS無線通信模塊發送報警短信;⑤控制器控制繼電器模塊閉合。

配電間遠程監測系統的程序流程圖如圖5所示。首先，對STM32單片機上各個外設進行初始化，然后初始化機智云通信協議，判斷WIFI無線傳輸模塊是否連接機智云服務器， 若連接，則進行數據采集和處理，再判斷處理過的數據是否大于報警值，若大于，則進行繼電器觸發，控制報警燈實現現場報警，進而GPRS模塊發送報警短信，實現遠程報警，接著將采集處理的數據在現場顯示出來;若小于，直接顯示出來，然后進行機智云物聯網平臺的協議處理，將數據發送到機智云物聯網平臺的服務器上，最后在手機APP上顯示出來，手機APP上可以對報警值進行調節，將手機APP上設定的報警值通過機智云協議處理，發送到機智云服務器，再通過WIFI模塊發送到STM32單片機上，進而顯示出來。

［ 4、系統測試 ］

配電間遠程監測系統的數據顯示與設備控制是通過現場實驗測試的。將各個模塊通電，手機APP配置WIFI模塊入網，連接機智云物聯網云平臺服務器，就可以在手機APP上查看到檢測的實時數據，同時現場顯示屏也會顯示出當前的數據。在手機APP上可以調節報警值，當檢測的電流值超過報警值時，會收到報警短信，以及現場報警燈會閃爍。圖6所示為測試時手機APP的應用截圖;圖7所示，為測試時現場數據顯示圖;圖8所示，為測試時接受到的報警短信截圖。

［ 5、結語 ］

本遠程監測系統經過現場測試，系統運行效果良好，能夠正常控制報警短信發送以及報警燈開關，電流數據采集準確，能實時在（基于機智云SDK的）手機APP上顯示，即使用戶身在異地，同時手機處在4G模式下，也能夠查看到實時數據，并且能夠遠程設定報警 值。該系統的設計不僅可以對配電間進行有效的監控，而且還可以大大減少人力，提高安全性。