一、背景及研究意义
传统的通信电源系统其功能重点是实现数据监控及相关控制执行、显示等功能，存在以下几点突出的问题：
1、各系统都是单机通讯，通讯软件相互不兼容，传输效率低，每台电源成为一个事实上的信息化孤岛，缺少统一管控、高效调度的集中管理系统。
2、设备一旦故障停机时，需通知厂家工程师进行维修，维修效率低，也无很好的手段进行预诊断或远程的检修；
3、在设备使用过程中，积累了大量设备故障及解决办法，而这些数据未收集进行系统科学的分析，造成了资源流失。
4、由于工厂的管理部门或管理系统不能及时得到生产设备的实时生产状况，因而不能做出科学的生产管理计划及措施，极大地影响了车间生产效能的发挥。
5、各种故障及重要操作信息无记录，不方便地查看和跟踪。
6、无法实时监控各电源的运行状态，无法获取程序传输成功或失败的信息反馈；同时大量运行数据的丢失无法对后续生产管理的持续改进提供支撑。
随着物联网与传统产业的深度融合，物联网技术在电源领域的应用得到广泛发展。电源联网监测系统是通过将物联网设备和技术应用于电源设备的采集和传输，通过网络传送给远端诊断系统或CNC系统，从而解决上述实际问题。
二、总体设计和框图
电源联网监测系统主要由三大部分组成，其中包括：信息采集、数据服务云端和联网监测端。
电源信息采集主要和电源设备厂家设备连接，根据厂家提供的通信协议进行设备数据交互：
- 与电源系统进行数据交互，收集并以相应的数据发送协议将报警参数、状态参数等信息。
- 与数据服务云端进行连接，将采集到的数据信息以相应的传输协议发送到服务器上进行数据存储。
数据服务云端作为整个系统的数据中心，主要负责以下几点工作：
- 接收和发送控制信息到电源系统上，完成与远端数据传输与交互。
- 负责存储、管理及检索来自各个电源报警参数、状态参数等信息。
- 联机远端监测端，输出相应的告警信息和使用状态信息。
联网监测端作为有效数据监测端，主要是向电源生产厂家提供可视化的显示界面，方便厂商实时的监测相应的报警参数、运行参数等信息，根据有效信息定位到电源的所在地并能对当前的状态进行诊断，及早给出相应的维修及保养措施。
以下给出两种联网框图，其中一种是数据采集卡与数据服务云端直接互联，一种是数据采集卡与数据服务云端多级互联。数据采集卡与数据服务云端直接互联如下图所示:
三、基本需求及技术指标
电源联网监测系统硬件技术指标如表1所示：
| 序号 | 技术指标名称 | 功能开发后预计达到的参数 |
| 1 | 电源输入 | +12V直流输入（根据需要定制） |
| 2 | 数字开关量 | 6路IO端口（根据需要定制） |
| 3 | 通信端口
（数控器接口决定） |
1路CAN接口
1路10/100M以太网接口 2路RS232接口（用于调试） |
| 4 | 外部存储模块 | SD卡/MMC卡 |
| 5 | 内存容量 | 128MB/64MB |
| 6 | Nand Flash容量 | 128MB |
| 7 | 指示灯 | 2路（电源灯、系统运行状态灯） |
电源联网监测系统软件技术指标如表2所示：
| 序号 | 技术指标名称 | 功能开发后预计达到的参数 |
|
1 |
数据云端 |
服务器系统为Linux系统，支持SSH、FTP、Samba、PHP功能。 |
| 支持MYSQL数据库，支持报警参数、运行参数的存储、管理及查询功能。 | ||
| 支持Web服务器，动态显示相应的监测节点数据信息。 | ||
|
2 |
联网监测端 |
远程连接数据云端，可视化查询、管理用户数据。 |
| 可视化显示故障电源的报警参数、运行参数等信息，并能通知维修厂商。 | ||
|
3 |
数据采集器 |
嵌入式Linux操作系统，支持常用标准文件系统格式、Linux用户命令。 |
| 支持标准的RS485接口，协议须和电源厂商协定解决。 | ||
| 支持标准的以太网接口，协议须和电源厂商协定解决。 | ||
| 支持标准RS232接口，方便电源厂商监测数据采集器的工作状态。 |
四、系统硬件配置设计
基于项目的基本技术需求，拟采用i.MX6UL工业物联网控制板卡。i.MX6UL-IOT 网络控制器是一款工控与产品设计功能评估于一体的工业控制主板。主板以 ARM.Cortex.-A7 内核的i.MX 6UltraLite应用处理器为核心，主频528MHz，内置256MBDDR3 内存和 256MB NAND FLASH，该产品提供了多种功能接口，所有接口通过严格的抗干扰、抗静电测试，可在-40℃～+85℃温度范围内稳定工作，并采用双 MiniPCIE 接口设计，满足各种条件苛刻的工业应用，特别是在对通信有很高要求的领域，如智能网关、电力、重工、数据采集终端、工厂自动化、机械设备控制、智能交通、航海船舶、电梯物联网等。i.MX6UL-IOT 网络控制器预装实用的 Linux 操作系统、提供测试DEMO 和配套文档，极大提高了Linux 驱动和应用程序的开发效率，使您能顺利地在实践中熟悉i.MX6UltraLite 系列处理器及其 Linux 开发平台，大大降低了Linux 开发入门门槛和学习的难度，可帮助您在短期内实现产品设计阶段的功能验证和开发。
五、系统软件设计
5.1 数据采集端
基于EPS-RS232端口通讯协议，I.MX6UL-IOT 工业控制板卡提供RS232端口与电源模块连接，实时接收电源模块的相关数据，并保存及处理。板卡端可采用QT编程环境编写采集端的软件。该软件基于硬件设备可具备如下功能：
- 通过RS232端口接收电源数据
- 通过4G模块把电源实时数据发送到指定云端，供联网检测端读取
- 通过4G模块发功报警消息到指定手机号，并把数据保存到云端，以供联网监测端查看及管理
5.2 数据云端
租用阿里/腾讯等云端作为服务器，服务器端采用MYSQL数据来保存数据采集端的数据，保存期限为7，7天以后自动覆盖。数据云端数据库设有账户，不同的账户具有不同的访问权限。如账户A,权限是只能访问南京本地的设备，那么其不能访问其他区域的设备。其具体功能如下：
5.3 联网监测端
PC端及手机APP端可实时从数据云端获取数据，显示监控设备的运行状态。同时可查看设备的地址位置，相关参数等。
主要功能如下：