论文总字数：23548字

摘 要

自21世纪以来我国在科技、生活等各方面都取得了飞速的发展，在这一系列的变化中电能起到的作用可以说是至关重要的。因此我们对电能的产生、输送、使用整个流程都要做到万无一失，在电能的输送环节中，变电站的地位又是相当关键的。它通过变压器把每一级电网连接成一个整体，并且能够变换电压等级，控制电力流动的方向，对电能进行合理的分配。所以我们为了保证整个电能输送环节的安全无误就要确保变电站的安全运行。为此，针对当前国内变电站安防问题的欠缺，本文拟设计一个基于云平台的变电站安防系统手机APP。借助于云平台可以实现此手机端APP对变电站内部相关设备及其运行环境的监控,对火情、温湿度、内部有害气体等进行实时的检测，同时对突发状况能够做到及时的信息交互并传达相应的应对措施。

本文首先对变电站安防系统需要具备哪些功能进行了分析，完成了系统功能的确定从而决定了安防系统的总体设计框架以及流程。文章大体分为了总体设计方案、硬件系统的选择设计以及软件系统的选择设计三个部分，相关功能设计部分选择了以STM32系列单片机为中心控制处理器来进行，使用ZigBee技术实现变电站内部的数据传输，接着通过WiFi技术使得相关监控设备接入网络，完成对相关数据的收集与分析处理，然后再借助于机智云平台实现手机APP对变电站内部设备的远程监测和控制。最后使用Android Studio开发工具设计变电站安防系统的手机APP，验证该系统的可行性与实用性是否满足我们的预期要求。

关键词：变电站安防系统 云平台 手机APP 远程监控

Abstract

Since the 21st century, China has achieved rapid development in science, technology, life and other aspects. The role of electrical energy in this series of changes can be said to be crucial.Therefore, we must be foolproof in the entire process of electric energy generation, transmission and use. In the transmission of electric energy, the status of the substation is also very critical. It connects each level of power grid into a whole through a transformer, and can change the voltage level, control the direction of power flow, and distribute electrical energy reasonably.Therefore, in order to ensure the safety of the entire power transmission link, we must ensure the safe operation of the substation. Therefore, in view of the current lack of security problems in domestic substations, this paper intends to design a mobile APP for substation security systems based on cloud platforms.With the help of the cloud platform, this mobile terminal APP can monitor the related equipment and operating environment inside the substation, detect real-time fire, temperature and humidity, and internal harmful gases, etc., and at the same time, it can achieve timely information exchange on emergency conditions And communicate the corresponding response measures.

This article first analyzes what functions the substation security system needs to have, and completes the determination of the system functions to determine the overall design framework and process of the security system.The article is roughly divided into three parts: the overall design scheme, the choice design of the hardware system and the choice design of the software system. The relevant function design part chooses to use the STM32 series single-chip microcomputer as the central control processor to carry out, and uses ZigBee technology to realize the data transmission inside the substation Then, the related monitoring equipment is connected to the network through WiFi technology to complete the colection and analysis of related data, and then use the Gizwits platform to realize the remote monitoring and control of the internal equipment of the substation with the mobile phone APP. Finally, the Android Studio development tool is used to design the mobile phone APP of the substation security system, to verify whether the feasibility and practicality of the system meet our expected requirements.

Keywords：Substation security system；Cloud platform；Mobile APP；Remote monitori

目录

摘 要 Ⅰ

ABSTRACT Ⅱ

第一章 绪 论 1

1.1课题研究的背景及意义 1

1.2变电站安防系统设计国内外现状 1

1.2.1国内研究现状 1

1.2.2 国外研究现状 2

1.3云平台国内外发展现状 3

1.3.1 国内发展现状 3

1.3.2 国外发展现状 3

1.4 本文拟作的研究设计内容 4

第二章 变电站安防系统的设计 5

2.1 安防系统总体设计方案 5

2.2 网络通信 5

2.2.1 ZigBee 5

2.2.2 WiFi技术 5

2.3 网关的运行流程 6

2.4 手机APP的设计分析 7

2.5 本章小结 8

第三章 硬件系统的选择设计 9

3.1 网关硬件设计构成 9

3.2控制芯片选择 9

3.2.1液晶模块电路设计 11

3.2.2按键模块电路设计 11

3.2.3 电源模块电路设计 12

3.3 ZigBee电路模块设计 12

3.3.1 芯片的选择 12

3.3.2 终端设备模块分析 15

3.4 功能模块设计 17

3.4.1 防火模块设计 17

3.4.2 温湿度检测模块设计 17

3.5 WiFi串口的设计 19

3.6 本章小结 20

第四章 软件系统的选择设计 21

4.1各主要模块的程序设计 21

4.1.1 控制芯片的驱动设计 21

4.1.2 外部组网模块程序设计 22

4.1.3 ZigBee模块程序设计 23

4.1.4 功能模块程序设计 24

4.2云平台服务器的选用 25

4.2.1 云平台的选择 25

4.2.2 数据点的设计 26

4.3 手机APP的设计 26

4.3.1 手机APP设计总体分析 26

4.3.2 总体设计 27

4.3.3 Android用户登录模块 28

4.3.4 设备绑定模块 30

4.3.5设备监控模块 31

4.4 本章小结 32

第五章 总结与展望 33

5.1 总结 33

5.2 展望 33

参考文献 34

致 谢 37

1. 绪 论

1.1课题研究的背景及意义

自21世纪以来我国在科技、生活等各方面都取得了飞速的发展。在这些改变当中，电能起到的作用可以说是至关重要的。所以我们对电能的产生、输送、使用整个流程都要做到万无一失，在电能的输送环节中，变电站的地位又是相当关键的。它通过变压器把每一级电网连接成一个整体，并且能够变换电压等级，控制电力流动的方向，对电能进行合理的分配。所以我们为了保证整个电能输送环节的安全无误就要确保变电站的安全运行。变电站是我们国家电网组成中最复杂也是最为关键的设施，在变电站系统中的设备不仅种类繁多分布广泛而且结构还很复杂，正是由于这个原因导致其成为了整个电网安全运行的重难点。目前我们国内变电站安防系统的运行监控手段就是信息监控技术，被监控的都是一些精密度高，带有高压力操作风险的设备。这些设备通常都需要专业人员来对其进行运行与维护，比如变压器、保护装置、开关等。以上设备大多都是有自留监控接口与数据传输接口的，所以在我们变电站安防监控系统里面的关键设备都已经具备的监控和数据采集的基本功能了。变电站安防系统目前还欠缺的部分是对于变电站运行环境的监控还有监控信息的及时反馈等，比如说火灾报警，温湿度监测，有害气体检测等；通过上面的问题描述我们可以发现，变电站的安全运行需要时时刻刻的监控，然而人工巡检存在了一定的时间间隔，无法对其进行及时的监控导致了变电站的安全运行存在了很大的隐患，所以目前国内急需一个可以对变电站的安防监控进行远程控制的手机系统APP。通过设计这样一个变电站安防系统我们可以随时了解到变电站内部的运行情况从而提高变电站安全运行的稳定性，进一步提高了整个电力系统安全运行的稳定性，使我们的电力输送环节安全无误。

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