淺析嵌入式系統(tǒng)在電力設(shè)備監(jiān)測中的應(yīng)用

劉楊

摘 要：科技在發(fā)展，社會在進步，在不斷發(fā)展的過程中各行業(yè)對電力能源需求量不斷增加，給電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來了諸多發(fā)展機遇，但同時對電力系統(tǒng)安全性提出了更高要求。為了避免供電事故的發(fā)生，對電力設(shè)備進行狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷非常重要。其中嵌入式系統(tǒng)具有較強的電磁兼容性能，在電力設(shè)備中應(yīng)用，不僅能夠提高監(jiān)測準(zhǔn)確性，且成本低。

關(guān)鍵詞：電力設(shè)備，監(jiān)測，嵌入式系統(tǒng)

近年來，在電力產(chǎn)業(yè)改革趨勢下，狀態(tài)監(jiān)測、設(shè)備檢修成為電力企業(yè)日常工作的重點。電力系統(tǒng)運行過程中，一旦出現(xiàn)供電故障，將會造成不同程度的經(jīng)濟損失。而引入狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)，能夠?qū)﹄娏υO(shè)備潛在的風(fēng)險進行實時監(jiān)督和控制，并進行檢修，使得設(shè)備始終處于可靠、安全運行狀態(tài)當(dāng)中。因此加強對電力設(shè)備監(jiān)測中嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的研究具有非常重要的現(xiàn)實意義。

一、嵌入式系統(tǒng)概述

嵌入式系統(tǒng)，是指“專用”系統(tǒng)，針對網(wǎng)絡(luò)、通信等特定應(yīng)用。就學(xué)術(shù)層面而言，嵌入式系統(tǒng)圍繞著應(yīng)用，運用系統(tǒng)技術(shù)，在軟硬件的配合下形成的一種嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備等應(yīng)用程序。相比較其他系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)在形態(tài)、性能等方面具有小型化、功能豐富等優(yōu)勢。在實踐中，嵌入式系統(tǒng)能夠?qū)⒁酝Z曼尼結(jié)構(gòu)發(fā)展成為多個處理器并行計算結(jié)構(gòu)，以此來提高運行效率及穩(wěn)定性。將其運用電力設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)當(dāng)中，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對設(shè)備運行狀態(tài)地實時監(jiān)督和控制，還能夠降低系統(tǒng)設(shè)計成本，從而為電力設(shè)備監(jiān)督工作提供更多支持。

二、嵌入式系統(tǒng)在電力設(shè)備監(jiān)測中的應(yīng)用

1、設(shè)計分析

明確設(shè)計任務(wù)及目標(biāo)能夠為下一步設(shè)計提供指導(dǎo)和具體的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。在需求分析過程中，應(yīng)加強與用戶之間的溝通和交流，以此來明確系統(tǒng)功能要求，從而設(shè)計出更具針對性的系統(tǒng)。結(jié)合當(dāng)前電力設(shè)備監(jiān)測工作來看，該系統(tǒng)設(shè)計服務(wù)對象面向檢修、設(shè)備維護等人員。系統(tǒng)在運行中應(yīng)對電力設(shè)備可能存在的故障給予及時的響應(yīng)，避免停電故障的發(fā)生。

2、設(shè)計方案

此設(shè)計方案，是由電力設(shè)備、紫外內(nèi)窺探頭等構(gòu)成。同時引入LPC2138核心嵌入式系統(tǒng)，在運行過程中，電力設(shè)備內(nèi)部會產(chǎn)生放電現(xiàn)象，并伴隨著紫外光線。而傳感器能夠檢測到經(jīng)過的紫外光線，經(jīng)過控制電路進入到嵌入式系統(tǒng)當(dāng)中，最后經(jīng)過內(nèi)部軟件處理，在顯示器上顯示出紫外脈沖數(shù)據(jù)，為工作人員決策提供科學(xué)依據(jù)。同時工作人員啟動LED等能夠?qū)﹄娏υO(shè)備內(nèi)部實際情況進行實時觀察，準(zhǔn)確確定出設(shè)備故障所在位置。此外，如果某個時間段內(nèi)，檢測到的紫外線脈沖數(shù)高于設(shè)定值，嵌入式系統(tǒng)系統(tǒng)還會通過無線GPRS模塊發(fā)送預(yù)警信號，檢修人員要根據(jù)信息及時處理設(shè)備相應(yīng)的故障。

3、硬件設(shè)計

處理器作為系統(tǒng)硬件的重要組成部分，選擇是LPC2138，所選用的嵌入式系統(tǒng)主板源于自主開發(fā)。選擇該硬件，主要是其中的核心板具有拓展性特點，能夠根據(jù)實際需求，靈活調(diào)整，為設(shè)備監(jiān)測提供更多支持。此外，傳感器作為感應(yīng)主體，對于其驅(qū)動電路的選擇應(yīng)確定在300～350V之間，及時獲取設(shè)備產(chǎn)生的紫外線。內(nèi)窺系統(tǒng)是視頻圖像采集的主要載體，本文主要選取了Linux系統(tǒng)平臺上的USB攝像頭。將其嵌入到設(shè)備當(dāng)中，當(dāng)攝像頭被識別后，其能夠進行視頻圖像采集。一般情況，對于大量圖像數(shù)據(jù)信息，如果單純通過拷貝的方式會在很大程度上增加耗時，因此運用內(nèi)存映射方式效果更好。

4、軟件設(shè)計

對于本文設(shè)計監(jiān)測系統(tǒng)來看，其主要任務(wù)是完成圖形界面用戶接口響應(yīng)。數(shù)據(jù)采集線程方法可以通過紫外和圖象數(shù)據(jù)的采集。前者能夠?qū)χ骶€程序輸出的消息進行圖形化處理，更加形象、具體地呈現(xiàn)在工作人員面前。而后者能夠?qū)⒛硞€時間段設(shè)備運行產(chǎn)生的脈沖數(shù)與預(yù)設(shè)值進行對比和分析，并將故障所在位置發(fā)給檢修人員，從而指導(dǎo)檢修人員更好地開展設(shè)備檢修工作，避免設(shè)備故障的產(chǎn)生，保證設(shè)備始終處于穩(wěn)定、有序運行狀態(tài)當(dāng)中。在此基礎(chǔ)上，能夠準(zhǔn)確定位到設(shè)備故障點，減少設(shè)備維修盲目性。嵌入式系統(tǒng)軟件部分可以換分為操作系統(tǒng)內(nèi)核與驅(qū)動、文件系統(tǒng)等多個部分。對于本系統(tǒng)的設(shè)計，選用Linux內(nèi)核，圖形界面運用Qtopia。當(dāng)系統(tǒng)運行中，整個系統(tǒng)首先啟動的是bootloader程序，然后內(nèi)核開始運行，對U盤進行連接，最后進入到圖形界面當(dāng)中，實現(xiàn)對電力設(shè)備的實時監(jiān)督和控制。為了提高通信效果，還可以引入GPRS通信模塊，GPRS模塊能夠通過無線方式，將數(shù)據(jù)傳輸給工作人員，形成一個全透明的鏈路，且不會對系統(tǒng)其他部分產(chǎn)生過多的影響。

5、系統(tǒng)測試

按照上述設(shè)計將各個部分進行組合，對軟件編程設(shè)置驗證之后，能夠清晰地觀察到電力設(shè)備內(nèi)部放電等具體情況，當(dāng)與放電伴隨的紫外線高于預(yù)先設(shè)置值，將會引起連鎖反應(yīng)，提醒相關(guān)人員要對故障源進行處理，從而提高設(shè)備處理有效性。測試是系統(tǒng)設(shè)計重要環(huán)節(jié)，通過科學(xué)合理的測試，能夠及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計中存在的問題和不足，進行進一步優(yōu)化和完善，使得系統(tǒng)功能在實踐應(yīng)用中得到充分發(fā)揮，為電力設(shè)備日常管理工作提供堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

三、結(jié)論

該系統(tǒng)對電力系統(tǒng)運行安全性、可靠性等給予了更高的關(guān)注。嵌入式系統(tǒng)憑借自身成本低、微型化等優(yōu)勢，在電力設(shè)備監(jiān)測中得到了廣泛應(yīng)用。本文基于對電力系統(tǒng)運行特點的考慮，從軟件、硬件等角度提出了設(shè)計方案，為電力設(shè)備實時監(jiān)測提供支持。隨著電力產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展，電力企業(yè)還應(yīng)加大資金等方面的投入力度，使得嵌入式系統(tǒng)與監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)進一步融合，不斷提高監(jiān)測時效性，減少供電故障的產(chǎn)生，從而促進我國電力事業(yè)又好又快發(fā)展。

參考文獻：

[1]萬鑫；電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用及發(fā)展；電子世界；2012，（03）.

[2]馮學(xué)斌，王藏柱，魏錦麗.高壓輸電線路多分裂導(dǎo)線的振動分析[J].吉林電力，2014（02）：18-21.

[3]張振遠(yuǎn)，孔維彪，管陵生，陸小健.內(nèi)窺鏡及其應(yīng)用[J].玻璃纖維，2012（05）：13-16.