高壓輸電線路基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的在線監(jiān)測系統(tǒng)

梁振敏

摘 要：隨著我國經(jīng)濟水平的不斷提高，我國電力事業(yè)得到了迅猛發(fā)展。電力資源為人們的生活帶來了極大便利，也為我國的經(jīng)濟發(fā)展提供了基礎(chǔ)保障，為了進一步促進電力事業(yè)的發(fā)展，電力企業(yè)要做好監(jiān)控工作，加強高壓輸電線路的監(jiān)測是電力企業(yè)的必行之舉，只有這樣，才能保障輸電安全，給用戶提供優(yōu)質(zhì)的供電服務(wù)。該文試分析基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的高壓輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)，旨在為電力事業(yè)今后的工作開展略盡綿薄之力。

關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 高壓輸電線路 在線監(jiān)測系統(tǒng)

中圖分類號：TM726 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）02（c）-0034-02

電力資源在我國的應(yīng)用范圍越來越廣，我國的經(jīng)濟發(fā)展與人們的生存生活有著密不可分的關(guān)系，隨著我國技術(shù)的不斷變革與創(chuàng)新，國家與人們對電力事業(yè)的要求標準也在不斷提高。對于我國電力事業(yè)而言，保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全是其不容推卸的責(zé)任與義務(wù)，要想為我國的經(jīng)濟發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)，給人們的生活帶來極大的便利，就要嚴格做好監(jiān)測工作。高壓輸電線路是電力系統(tǒng)組成中至關(guān)重要、不可或缺的部分，具有極高的危險性，如果沒有進行實時監(jiān)測，就會對整個電力系統(tǒng)造成嚴重的負面影響，甚至還會威脅到電力用戶的生命財產(chǎn)安全，釀下不可挽回的慘劇。因此，加強高壓輸電線路的監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)是電力企業(yè)的必行之舉，只有這樣，才能保障輸電安全，給用戶提供優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定的供電服務(wù)。“無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)的精確采集，獲得的信息類型更加多樣化，實現(xiàn)了對區(qū)域的全方位監(jiān)測，優(yōu)勢明顯?！盵1]基于此，將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于高壓輸電線路的在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)將具有十分深遠的現(xiàn)實意義，將有效解決我國電力發(fā)展中必須面對的高壓輸電線路監(jiān)測問題。

1 高壓輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)

高壓輸電線路的在線監(jiān)測系統(tǒng)中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在傳感器節(jié)點、監(jiān)控站點及監(jiān)控中心幾個部分，傳感器節(jié)點的主要任務(wù)即將高壓輸電線路的監(jiān)測數(shù)據(jù)信息進行采集，并傳輸?shù)礁鞅O(jiān)控子站中。一般而言，傳感器節(jié)點所收集的信息數(shù)據(jù)十分廣泛，包括輸電線路的濕度、絕緣子受污染程度等，這些種類豐富的數(shù)據(jù)信息從監(jiān)控子站處源源不斷地匯聚集中，并傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，好比一棵樹的根莖將營養(yǎng)不絕地吸收并傳遞到軀干般。當大量的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)奖O(jiān)控中心后，監(jiān)控中心再根據(jù)具體的問題進行集中處理。在這個過程中，監(jiān)控子站和傳感器節(jié)點之間便形成了一個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在這個局域網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，子站具有較高的傳播效率，且能夠有效地保障數(shù)據(jù)傳播的質(zhì)量。

1.2 傳感器節(jié)點的設(shè)計

對于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)而言，傳感器是最基本、最重要的組成部分，傳感器的類型關(guān)系到實際監(jiān)控的需求，因此，在高壓輸電線路的具體監(jiān)控過程中，工作人員要根據(jù)所采集的信息結(jié)果需求來選擇適當?shù)膫鞲衅鳎绮杉邏狠旊娋€路的溫度或濕度數(shù)據(jù)時，要選擇溫度、濕度傳感器，在采集高壓輸電線路的電流量數(shù)據(jù)時，要選擇泄露電流傳感器等，只有這樣，才能準確地采集到與監(jiān)控需求相一致的數(shù)據(jù)信息，實際操作過程中，傳感器節(jié)點將接收到來自監(jiān)控子站的信息采集命令，并根據(jù)命令采集所需信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)阶诱鞠到y(tǒng)，在進行工作時，傳感器節(jié)點會根據(jù)需要做出合理、正確的選擇。

1.3 監(jiān)控子站的設(shè)計

監(jiān)控子站屬于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在線監(jiān)測系統(tǒng)中的過渡站，其設(shè)計為利用可持續(xù)電源供電，進而節(jié)約電能資源，為了保障監(jiān)控子站系統(tǒng)的正常工作量，提高其接收和傳遞信息的質(zhì)量，一般會選取耗能較低的芯片，這樣可以有效減少對能源的損耗。

1.4 監(jiān)控中心的設(shè)計

“監(jiān)控中心除了進行監(jiān)控，還有最主要的任務(wù)是要對數(shù)據(jù)進行分析處理，能夠提供有歷史數(shù)據(jù)查詢、定位故障點和報警緊急事件等功能?！盵2]所以監(jiān)控中心的設(shè)計是整個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在線監(jiān)控系統(tǒng)中最為重要的，相較于子站系統(tǒng)，監(jiān)控中心系統(tǒng)所要進行的工作內(nèi)容更多，工作量更大，在接收到子站系統(tǒng)傳輸來的數(shù)據(jù)信息后，監(jiān)控中心要先做好儲存工作，然后針對數(shù)據(jù)信息的內(nèi)容進行分析和判斷，并做出相應(yīng)處理，以便讓工作人員可以迅速了解到故障位置以及故障原因。

2 基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的高壓輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)的具體應(yīng)用

2.1 硬件設(shè)施

為了實現(xiàn)高壓輸電線路的無限傳感網(wǎng)絡(luò)實時在線監(jiān)測，就必須應(yīng)用符合標準需求的硬件設(shè)施，傳感器節(jié)點設(shè)計對傳感器設(shè)備有著十分嚴格的要求，“數(shù)字溫濕度傳感器DHT21是一款含有已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，具有響應(yīng)快、抗干擾能力強、性價比高等優(yōu)點。”[3]在進行系統(tǒng)連接時，數(shù)字溫濕度傳感器DHT21采用的是單線制串行接口，這樣就可以有效避免在線監(jiān)測系統(tǒng)受到外界環(huán)境因素的影響，而使得傳感器傳輸?shù)慕Y(jié)果準確，也使得傳輸集成的操作更加簡便效率。

在系統(tǒng)建設(shè)中，可以采用內(nèi)核為8051處理器的CC2530芯片，這種芯片可以有效實現(xiàn)信號的接收以及數(shù)據(jù)的傳輸，便于網(wǎng)絡(luò)的連接。另一方面，CC2530芯片的體積較小，可以為監(jiān)控系統(tǒng)節(jié)省大量的空間，并且具有極高的抗干擾性和靈活性，有利于提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，?jié)約傳輸處理數(shù)據(jù)的時間，以起到極佳的報警效果。

2.2 軟件設(shè)施

軟件系統(tǒng)是整個在線監(jiān)測系統(tǒng)運行的關(guān)鍵，在系統(tǒng)開始運行時，為了令監(jiān)控工作有序的展開，可以采取監(jiān)測主機開啟，并初始化CC2530芯片的方式，對內(nèi)部配置信息進行讀取，使其進入低耗模式。通過發(fā)送時間安排對監(jiān)控子站進行控制，一旦到達了規(guī)定的時間，便開始聯(lián)動傳感器節(jié)點與監(jiān)控子站進行工作，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息并傳輸。系統(tǒng)保持循環(huán)狀態(tài)，為保障無線網(wǎng)絡(luò)不會耗損大量的電能，可以將其開關(guān)設(shè)計為程序控制，已達到節(jié)能效果。

2.3 連接質(zhì)量測試

“無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是近年來新興的一種監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點尺寸微小，適合密集布置并且具有通信與計算能力?！币氡Ｕ蠠o限傳感器能夠正常運行，對數(shù)據(jù)信息做到實時采集，并高效傳輸，就必須先對傳感器節(jié)點及監(jiān)控子站的連接質(zhì)量進行充分測試，在前期，為提高監(jiān)測的效率，可以利用20節(jié)點的監(jiān)測傳感器在不同環(huán)境下發(fā)送數(shù)據(jù)包，分析干擾環(huán)境下監(jiān)控子站與傳感器之間的連接傳輸質(zhì)量，并做好相關(guān)數(shù)據(jù)的記錄，針對數(shù)值讀取的變化判斷連接質(zhì)量的變化，一般情況下，當傳輸環(huán)境空曠、遮蔽物較少時，傳感器的傳輸質(zhì)量也較高，反之傳輸信息數(shù)據(jù)的速度便會放慢。為此電力企業(yè)可以考慮在架設(shè)高壓輸電線路時選取有利的環(huán)境位置，盡可能地回避影響連接質(zhì)量的地點。

3 結(jié)語

電力資源的特殊性決定了其既能為國家建設(shè)與人們生存提供賴以依存的基礎(chǔ)，也會因故障意外而帶來安全上的損失與災(zāi)害。因此電力企業(yè)要做好監(jiān)測控制工作，以確保整個電力系統(tǒng)都處于平穩(wěn)運行的狀態(tài)，保障高壓輸電線路工作的穩(wěn)定、安全一直以來是電力企業(yè)進行供電服務(wù)工作中的重點內(nèi)容，傳統(tǒng)的監(jiān)控工作是基于人為檢查巡視的，往往具有不及時、不確定的缺陷，隨著技術(shù)水平的不斷發(fā)展，將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到高壓輸電線路的監(jiān)測系統(tǒng)中，能夠?qū)崿F(xiàn)實時在線監(jiān)控，有效分擔了工作人員工作負荷的同時，優(yōu)化了能量管理水平。相信在未來的電力事業(yè)發(fā)展中，基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的高壓輸電線路在線監(jiān)控系統(tǒng)仍會不斷發(fā)展，不斷完善，為保障電力系統(tǒng)的安全做出巨大貢獻。

參考文獻

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