基于無線網絡的電房電力設備安全監(jiān)控系統(tǒng)

潘慧猷++吳思暢

摘 要電力設備的安全管理是保障電力系統(tǒng)正常運行，保障生產不受突發(fā)故障影響的一個極其重要的環(huán)節(jié)。當前還有不少的電力設備巡查并不能實現工作人員在電房里就能監(jiān)測其工作狀態(tài)，而是要通過人工實地巡查的方式來進行了解，效率比較差，對于電力設備的各個指標也難以完全掌握。本文設計了一種基于無線網絡的電力設備安全監(jiān)控系統(tǒng)，它能夠完成電力設備安全方面的一些指標的自主監(jiān)測。

【關鍵詞】無線傳感器 安全監(jiān)控 電力設備

在工業(yè)迅速發(fā)展的今天，電力系統(tǒng)在生產中可謂是功不可沒。不過現在絕大多數的電力設備仍是依靠員工巡邏值守來進行安全上的管理和監(jiān)控。伴隨生產所需的電力設備的日漸增加，僅僅依靠人工來進行有著勞動強度大、監(jiān)控不全面等缺點，比如前幾年因為冰雪災害導致的區(qū)域性電力中斷事故，影響了90多個縣市的電力供應。造成了極大的經濟損失和人員傷亡。如果能構建一套可以實現在電房里就可以實現遠程自動監(jiān)控語境的系統(tǒng)，對分布在區(qū)域網絡內所有的電力設備的各種工作參數和外部環(huán)境參數進行采集和分析，并對部分工作異常的地區(qū)向監(jiān)控者發(fā)出警告，那么電力系統(tǒng)的故障問題就會被很好的解決，生產受到的影響也會更小，經濟損失也就能降到最低。

本文所涉及的無線網絡并不單指的是通常所說的WLAN技術，而是無線傳感器網絡技術（Wireless SensorNetworks），它的基本原理是使用安放在監(jiān)控范圍內的眾多低成本微節(jié)點，并使用無線通信的模式來構建成一個多跳自組網絡。通過無線傳感器網絡將諸多的低成本傳感器節(jié)點按照一定規(guī)律甚至是完全隨機的方式來放置到預計監(jiān)控的區(qū)域范圍內，并使用無線通信技術來實現整個網絡的數據交換和傳輸，并通過協同工作的形式來收集所處地區(qū)目標參數的基本信息，并以網絡所自帶的系統(tǒng)來對這些數據進行進一步處理，進而通過網絡把分析完成的信息反饋給監(jiān)控者，這樣就實現了對一定區(qū)域內的24小時監(jiān)控，給監(jiān)控者做出故障判斷留出更多的時間，并可以通過一定的措施到達可能出現故障的區(qū)域進行搶修，減少電力故障造成的損失。因為無線傳感器網絡所使用的傳感器節(jié)點價格便宜。放置簡易，并且能夠完成數據采集和反饋，所以本設計有著一定的實用性。

基于此，本文闡述了一個通過無線網絡對電力設備的工作狀態(tài)、工作參數以及外部環(huán)境做出遠程自動監(jiān)控的系統(tǒng)，解決了人工巡查勞動強度大、檢查不徹底，以及因各種自然問題導致的設備故障情況進行提前預警處置的問題。

1 系統(tǒng)整體方案設計

1.1 系統(tǒng)需求分析

1.1.1 監(jiān)控對象

電力系統(tǒng)的運行是和電力設備的外界環(huán)境、電纜狀況（有無覆冰）以及設備本省的工作狀態(tài)有關。所以監(jiān)控主要需對上述情況下的異常狀態(tài)進行識別和反饋，具體可以分成模擬量以及數字量有關訊息的傳輸，如表1。

1.1.2 功能和技術需求

一般電力系統(tǒng)的設備是在各個區(qū)域分部的，而且常保持自動工作的狀態(tài)。所以處于安全運行上的考慮，就要對所有設備進行實時參數監(jiān)控，也就是說，當設備達到表所顯示的指標時，就開始采集相關數據并處理，按照采集數據和預定的數據進行比對，比如電力設備安置的環(huán)境溫度、濕度根據設備的情況劃分成甲、乙、丙三種評級，并各自有其判定范圍，如果參數達到危險評級，就使用無線傳感器對前方的一些參數訊息進行處理并上傳到電房，由人工進行判斷處置。電房使用ARM（處理器）來進行處理，能有效減少所需的顯示屏，也支持將數據上傳到互聯網中，為管理人員的查看參數和處理故障提供便捷的連接方式。

1.2 系統(tǒng)整體方案與體系結構

按照對電力系統(tǒng)檢測的需要進行選擇，最終采用了基于ARM嵌入式服務器、3G網絡以及紫蜂協議電力系統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的設計方案，主要的工作部分包括：紫蜂協議下的WSN、中央ARM服務器、使用3G網絡的數據接收處理器以及電房端。紫蜂協議WSN使用傳感階段來對設備數據進程采集，并使用協調器把數據傳輸到ARM上進行對應的處理。并作為緩存磁盤把數據進行暫時存儲；經由3G網絡把處理好的數據傳播到數據接收處理器上，打包發(fā)送至電房的客戶端上，以完成環(huán)境數據的整體監(jiān)測以及數據的精確上傳和實時參數顯示。

1.3 部分硬件電路設計

1.3.1 無線傳感器網絡

無線傳感器網絡在監(jiān)控體系中的工作是對所有設備的數據進行收集，并控制各個執(zhí)行器，是監(jiān)控系統(tǒng)最基本的組成部分。為了減少電力消耗，節(jié)點的組建均使用精簡過功能的設備，沒有路由功能，只可以將數據上傳到簇頭，整體呈現樹狀結構。

1.3.2 微處理器模塊和ARM中央服務器

微處理器模塊的任務是將收集到的參數進行處理、暫存和操作通信上傳。本設計選擇了CC2530芯片以達成微處理器的效果；ARM中央服務器任務是儲存監(jiān)測參數、通過內部傳輸發(fā)送參數到服務器。本設計使用了S3C2430芯片來實現功能的達成。

2 系統(tǒng)的實現方法

本設計使用了IRA系統(tǒng)進行編程。下面對使用無線傳感器網絡達成溫度參數收集和處理的具體方式，圖1是溫度參數的接收示意圖。

3 總結

本文通過無線網絡的利用設計了一套電房電力設備安全監(jiān)控系統(tǒng)，并給出了大體方案你，不過限于篇幅，未能附上全部的設計電路以及源代碼。經過試運行，監(jiān)控效果達到預計，不過無線網絡節(jié)點的電源問題還沒有得以解決，這也是本研究在未來將要處理和解決的方向。

參考文獻

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作者單位

廣州市恒力檢測股份有限公司 廣東省廣州市 510530endprint