基于LoRa 技術(shù)的高壓輸電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王 洋，許 陽(yáng)，劉 陽(yáng)，薛亦峰，高 坤，王紀(jì)紅

（國(guó)網(wǎng)陜西省電力有限公司西安供電公司，陜西 西安 710032）

0 引言

隨著電力行業(yè)的高速發(fā)展，電網(wǎng)覆蓋的范圍和規(guī)模也越來越大。高壓輸電電網(wǎng)作為保證整個(gè)電網(wǎng)穩(wěn)定安全工作的重要基礎(chǔ)之一，一旦出現(xiàn)故障，不僅會(huì)給個(gè)人生活帶來不便，對(duì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益帶來較大影響，有時(shí)甚至?xí)＜叭藗兊纳踩?。而高壓輸電裝備中如高壓線與輸電桿塔等一般位于偏遠(yuǎn)的山野地區(qū)，可能會(huì)受到周圍生長(zhǎng)樹木的侵入干擾；另外，輸電線路較長(zhǎng)，分布范圍廣，長(zhǎng)期受到雨雪、高溫、臺(tái)風(fēng)等氣候因素影響，再加上輸電設(shè)備的不斷老化，這些都會(huì)嚴(yán)重干擾高壓輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定工作［1］。因此，對(duì)高壓輸電設(shè)備的監(jiān)測(cè)和維護(hù)工作顯得越發(fā)重要。

長(zhǎng)期以來，運(yùn)維人員多采用人工巡檢或者自動(dòng)巡檢的方式對(duì)輸電線路進(jìn)行監(jiān)測(cè)［2-3］。人工巡檢需要有專業(yè)員工在場(chǎng)才能開展工作，不僅監(jiān)測(cè)周期長(zhǎng)、工作效率低，還存在監(jiān)測(cè)結(jié)果受主觀影響大、無法實(shí)時(shí)做出大數(shù)據(jù)分析等缺點(diǎn)，在及時(shí)預(yù)警方面的效果較差。對(duì)于自動(dòng)巡檢方式，目前主要的實(shí)現(xiàn)手段是利用傳感器和視頻圖像相結(jié)合的方式對(duì)輸電線路的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行采集并將數(shù)據(jù)通過公共無線網(wǎng)絡(luò)回傳到運(yùn)維中心［4］，這一方法在通信網(wǎng)絡(luò)良好的情況下是十分有效的；然而，由于許多的高壓輸電設(shè)備位于沒有網(wǎng)絡(luò)的偏遠(yuǎn)地區(qū)，數(shù)據(jù)回傳成為自動(dòng)巡檢工作的一大難題［5］。文獻(xiàn)［6］提出構(gòu)建電力無線專網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，但該方案的成本很高，只適用于少數(shù)重要場(chǎng)景。文獻(xiàn)［7］提出采用北斗短報(bào)文機(jī)制來傳輸輸電線路的覆冰監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，但由于北斗短報(bào)文所利用的衛(wèi)星信道資源十分有限，只有很小的數(shù)據(jù)帶寬，而普通的輸電線路監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)已經(jīng)大大超出北斗短報(bào)文的傳輸能力，因此，這一方案也只適合個(gè)別特殊的場(chǎng)合。文獻(xiàn)［8］提出采用 ZigBee 通信技術(shù)，將輸電線舞動(dòng)幅值、頻率等特征參數(shù)回傳到監(jiān)控中心。ZigBee技術(shù)具有很高的信道容量，足夠傳輸輸電線路監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，然而高速傳輸導(dǎo)致ZigBee 的功耗較大，傳輸距離也較短，通常在100 m 左右。因此，如何建立一套有效可靠的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，仍然是高壓輸電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵問 題。

近些年發(fā)展的遠(yuǎn)距離無線電（long range radio，LoRa）通信［9］是一種新型的無線傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其功耗極低，傳輸距離可達(dá)幾公里，十分適合在偏遠(yuǎn)地區(qū)構(gòu)建數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)；而且LoRa的信道容量為數(shù)十千比特，足夠輸電線路監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用。因此，基于LoRa技術(shù)來構(gòu)建偏遠(yuǎn)地區(qū)的輸電線路在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)成為業(yè)內(nèi)關(guān)注的熱點(diǎn)問題［10-11］。本文基于LoRa通信技術(shù)和泛在物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，設(shè)計(jì)了一套輸電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，從軟件和硬件兩個(gè)層面研究了高壓輸電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能夠檢測(cè)溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向以及振動(dòng)等主要參數(shù)和輸電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)有異常情況發(fā)生時(shí)，可及時(shí)將異常信息反饋到后端運(yùn)維中心，對(duì)保證電網(wǎng)的整體穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的工程意義。

1 相關(guān)概念

1.1 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)

泛在物聯(lián)是指任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、任何人、任何物之間的信息連接和交互。由泛在物聯(lián)技術(shù)在電力方面應(yīng)用而產(chǎn)生的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，就是圍繞電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)，充分應(yīng)用“大、云、物、移、智”（大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能）等現(xiàn)代信息技術(shù)和先進(jìn)通信技術(shù)［12］，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)萬物互聯(lián)、人機(jī)交互。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要包括感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺(tái)層和應(yīng)用層4層結(jié)構(gòu)。

圖1 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of pervasive electric power internet of things

感知層通過傳感器設(shè)備組成的統(tǒng)一感知接口和邊緣智能處理模塊，完成前端數(shù)據(jù)的采集與處理；網(wǎng)絡(luò)層利用電力無線專網(wǎng)、以太網(wǎng)等各種技術(shù)完成電力設(shè)備間的鏈接；平臺(tái)層集成了數(shù)據(jù)中心和物聯(lián)網(wǎng)管理中心等系統(tǒng)，可加強(qiáng)數(shù)據(jù)的采集和使用；應(yīng)用層是服務(wù)業(yè)務(wù)及其他綜合互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)和智慧化的新平臺(tái)。

全業(yè)務(wù)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)“六全愿景”之一的“全環(huán)節(jié)物物互聯(lián)”涵蓋了電力系統(tǒng)的發(fā)、輸、變、配、用、調(diào)度和經(jīng)營(yíng)管理等各個(gè)環(huán)節(jié)［13］。其中，輸電線路狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)在全業(yè)務(wù)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)總體架構(gòu)中處于重要的地位。如何構(gòu)建一套高效、可靠的傳輸鏈路來解決監(jiān)測(cè)和管理等問題以適應(yīng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中的海量終端連接需求是現(xiàn)在亟須研究的熱點(diǎn)問題之一。

1.2 LoRa無線通信技術(shù)

LoRa 是一種采用1 GHz 以下非授權(quán)無線電頻段進(jìn)行低功耗、超長(zhǎng)距離通信的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，具有自組織網(wǎng)絡(luò)特性，可以實(shí)現(xiàn)15～30 km 的傳輸距離，最大可達(dá)到百萬級(jí)的接入節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，是現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中建設(shè)成本最低的，被廣泛應(yīng)用在智慧建筑，智慧農(nóng)業(yè)和智慧電表等領(lǐng)域［14-15］。

LoRa 無線技術(shù)區(qū)別于頻移鍵控（frequency-shift keying，F(xiàn)SK）、二 進(jìn)制相移鍵控（binary phase shift keying，BPSK）和高斯最小頻移鍵控（Gaussian filtered minimum shift keying，GMSK）等調(diào)制方式，其采用了線性擴(kuò)頻調(diào)制，在與FSK功耗相當(dāng)?shù)耐瑫r(shí)，通信距離約為FSK的3倍。目前基于LoRa技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議主要是LoRaWAN協(xié)議。LoRaWAN網(wǎng)關(guān)可以對(duì)多個(gè)結(jié)點(diǎn)的信息進(jìn)行并行的接收和處理，并且由于其通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用了星狀網(wǎng)絡(luò)，與網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)相比，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于擴(kuò)展且延遲更低。另外，LoRa技術(shù)采用了自適應(yīng)的數(shù)據(jù)速率策略，通過大范圍的無線電頻譜并利用高擴(kuò)頻因子將小容量數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送，能夠有效降低傳輸噪聲干擾和系統(tǒng)功耗。LoRa的另一大優(yōu)勢(shì)還在于其工作在無需授權(quán)的免費(fèi)開放頻段，基礎(chǔ)設(shè)備建設(shè)和終端節(jié)點(diǎn)部署成本低，使其在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用［16-17］。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于泛在物聯(lián)網(wǎng)LoRa 的高壓輸電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過LoRa 終端實(shí)現(xiàn)感知層的前端信息采集和傳遞，在網(wǎng)絡(luò)層利用5G 無線通信技術(shù)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶蠖?，在?yīng)用層上可通過PC 端和APP 端兩種方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，從而實(shí)現(xiàn)高壓輸電設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)。其整體的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要包括以下3個(gè)部分：

圖2 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)Fig.2 Overall design of online monitoring system

（1）前端采集部分。作為整個(gè)系統(tǒng)的最底層，前端采集部分的主要功能是信息采集與傳遞。使用如溫濕度、角度、振動(dòng)、風(fēng)向和風(fēng)速等傳感器對(duì)輸電設(shè)備及周圍環(huán)境信息進(jìn)行采集，并將采集到的數(shù)據(jù)全部傳遞到微控制單元（microcontroller unit，MCU）和邊緣計(jì)算模塊進(jìn)行預(yù)處理，然后保留有效數(shù)據(jù)繼續(xù)向后傳遞。

（2）通信部分。該部分包含LoRaWAN 網(wǎng)關(guān)和5G通信兩大模塊，將前端采集到的數(shù)據(jù)通過LoRa技術(shù)傳遞到LoRaWAN 網(wǎng)關(guān)中，并通過5G 技術(shù)將LoRaWAN網(wǎng)關(guān)中的數(shù)據(jù)包向上傳遞到服務(wù)器平臺(tái)端。其中應(yīng)用層選擇MQTT 協(xié)議［18-19］進(jìn)行傳輸。該協(xié)議是一種基于TCP/IP 的長(zhǎng)連接，具有高效并發(fā)雙向通信的特點(diǎn)；同時(shí)該協(xié)議開銷比HTTP 協(xié)議的小很多，對(duì)不穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)有著更高的容忍效率和更低的功耗。

（3）后端智能運(yùn)檢部分。該部分主要包括處理協(xié)議數(shù)據(jù)包的處理平臺(tái)和顯示UI的人機(jī)交互界面。處理平臺(tái)利用人工智能以及大數(shù)據(jù)等相關(guān)的技術(shù)，對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。Fusion 平臺(tái)為一個(gè)使用基于Redis 和MySQL 技術(shù)共同開發(fā)的既可以實(shí)現(xiàn)基本數(shù)據(jù)庫(kù)功能又可以實(shí)現(xiàn)緩存分布的混合型數(shù)據(jù)平臺(tái)。后期，隨著一體化“國(guó)網(wǎng)云”平臺(tái)的建設(shè)，可以直接將后端智能運(yùn)檢數(shù)據(jù)移入Fusion平臺(tái)。

3 前端硬件設(shè)計(jì)

在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件主要集中在前端采集部分，如圖3 所示。該部分包括傳感器組、電源模塊、A/D 轉(zhuǎn)換模塊、邊緣計(jì)算模塊、MCU 單元、狀態(tài)解析模塊和LoRa 通信模塊。傳感器組中，溫度與濕度傳感器用于對(duì)環(huán)境溫度、濕度進(jìn)行采集，角度傳感器對(duì)輸電桿塔傾斜度進(jìn)行測(cè)量，振動(dòng)傳感器對(duì)導(dǎo)線舞動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；另外，風(fēng)向、風(fēng)速傳感器用于測(cè)量風(fēng)的方向與大小。電源模塊負(fù)責(zé)給整個(gè)系統(tǒng)供電，其采用太陽(yáng)能電磁和蓄電池組合供電的模式，使系統(tǒng)在惡劣天氣下也能正常續(xù)航。A/D 轉(zhuǎn)換模塊的作用是將傳感器中模擬信號(hào)量轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)量以供MCU使用。

圖3 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件功能框圖Fig.3 Hardware function block diagram of monitoring system

MCU模塊是整個(gè)硬件電路的核心，為了滿足計(jì)算的需要，本文選擇意法半導(dǎo)體公司的STM32F205 芯片。該芯片是一款基于ARM Cortex-M3架構(gòu)的高性能MCU，具有先進(jìn)連接功能和加密功能的Flash存儲(chǔ)器，其整合了1 MiB Flash存儲(chǔ)器、128 KiB SRAM、以太網(wǎng)MAC、USB 2.0 HS OTG、照相機(jī)接口、硬件加密支持和外部存儲(chǔ)器接口。邊緣計(jì)算模塊對(duì)MCU模塊的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步加工，通過拉取在線緩存中的最近一次數(shù)據(jù)，不僅保留有效數(shù)據(jù)打包上傳，還可以利用人工智能中相關(guān)線性預(yù)測(cè)技術(shù)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)走向，在降低線路傳輸?shù)拈_銷的同時(shí)還緩解了處理平臺(tái)處理海量數(shù)據(jù)的壓力。最終，通過LoRa 通信模塊組成終端節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)無線傳感器之間的通信。

4 軟件設(shè)計(jì)

在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)具體功能的實(shí)現(xiàn)起著至關(guān)重要的作用。因?yàn)閼?yīng)用在高壓輸電設(shè)備這一特殊的場(chǎng)景，周圍外環(huán)境的變化和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的波動(dòng)都會(huì)對(duì)系統(tǒng)的健壯性提出嚴(yán)格的要求，因此系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的合理性和穩(wěn)定性是至關(guān)重要的。下面主要對(duì)數(shù)據(jù)采集和傳輸軟件以及終端控制件進(jìn)行說明。

4.1 數(shù)據(jù)采集和傳輸

前端采集部分的軟件工作流程如圖4所示，具體如下：

圖4 前端采集部分軟件工作流程Fig.4 Software workflow diagram for front end collection

（1）初始化前端采集部分，即讓傳感器組、MCU模塊和LoRa 模塊上電，確保無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和LoRa模塊建立有效的數(shù)據(jù)鏈路。

（2）判斷初始化工作是否成功執(zhí)行，初始化成功完成后開始定時(shí)任務(wù)的計(jì)時(shí)和APP端請(qǐng)求的監(jiān)聽，失敗就重新發(fā)起指令。

（3）循環(huán)等待定時(shí)任務(wù)時(shí)間到達(dá)或者APP端傳來請(qǐng)求。請(qǐng)求到達(dá)時(shí)，傳感器開始采集數(shù)據(jù)，并阻塞另一個(gè)任務(wù)。這種方式能降低節(jié)點(diǎn)的開銷，使得整個(gè)系統(tǒng)的工作時(shí)間延長(zhǎng)。

（4）判斷數(shù)據(jù)是否采集完成，采集完成之后就交給A/D 轉(zhuǎn)化模塊以進(jìn)一步將模擬信號(hào)處理為MCU 可執(zhí)行的數(shù)字信號(hào)，沒有則繼續(xù)進(jìn)行采集。

（5）將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)傳入邊緣計(jì)算模塊，在該模塊中完成對(duì)數(shù)據(jù)的初步加工處理，丟棄無用的字段，進(jìn)一步降低傳輸過程中鏈路消耗。

（6）將數(shù)據(jù)傳入LoRa模塊中，準(zhǔn)備通過網(wǎng)關(guān)進(jìn)行遠(yuǎn)距離無線通信傳輸。

前端采集部分中有一個(gè)重要的降低開銷的環(huán)節(jié)是使用邊緣計(jì)算模塊來對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理（圖5），具體步驟如下：

圖5 邊緣計(jì)算部分工作流程Fig.5 Workflow diagram of edge computing

（1）判斷傳入的數(shù)據(jù)值是否為有效值。如果是無效值，如空值，則可能是傳感器組或者A/D轉(zhuǎn)換模塊存在異常，此時(shí)打印出異常報(bào)告。

（2）從服務(wù)端的緩存中獲取最近的緩存數(shù)據(jù)，判斷值是否發(fā)生變化。如果沒有發(fā)生變化，就將傳入的數(shù)據(jù)丟棄，只保留一個(gè)更新時(shí)間即可；如果傳入的值發(fā)生了變化，就將傳入的數(shù)據(jù)保存，這樣的值才是真正需要傳遞的有效值。

（3）將上述的結(jié)果寫入LoRa模塊，在網(wǎng)關(guān)中傳輸。

同時(shí)，邊緣計(jì)算部分也可以結(jié)合人工智能技術(shù)，利用算子對(duì)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)，分析其在此環(huán)境下可能的變化趨勢(shì)。該模塊能夠提高傳輸數(shù)據(jù)的有效性，降低平臺(tái)的數(shù)據(jù)量。

4.2 終端控制

LoRaWAN 網(wǎng)關(guān)與后端服務(wù)器之間通過當(dāng)前最先進(jìn)的5G 公共無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。5G 通信技術(shù)傳輸時(shí)延小、帶寬高，在物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中具有最廣闊的應(yīng)用前景［20］。本系統(tǒng)采用TCP/IP協(xié)議族中的消息隊(duì)列遙測(cè)傳輸（message queuing telemetry transport，MQTT）協(xié)議，這是一種基于客戶端-服務(wù)器的消息發(fā)布/訂閱的協(xié)議［21］，能夠在硬件性能低下或網(wǎng)絡(luò)狀況糟糕的情況下正常地工作。本文設(shè)計(jì)的通過MQTT 來實(shí)現(xiàn)對(duì)LoRa 終端設(shè)備遠(yuǎn)程控制的方案如圖6所示。

圖6 MQTT 控制LoRa 終端工作流程Fig.6 Workflow diagram for MQTT to control LoRa terminal

首先，設(shè)置數(shù)據(jù)包過濾，如果是發(fā)送采集傳感器的報(bào)文，就加載生成對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)封裝（payload）；否則，進(jìn)入休眠狀態(tài)。接著，通過串行外設(shè)接口將組裝好的發(fā)送報(bào)文寫入FIFO接口。為了避免直接發(fā)送存在丟包的問題，先執(zhí)行信道監(jiān)聽退避算法。如果信道空閑則執(zhí)行發(fā)送，信道繁忙就執(zhí)行退避，再隨機(jī)選擇一段時(shí)間進(jìn)行嘗試；嘗試成功時(shí)發(fā)送報(bào)文，失敗時(shí)記錄失敗次數(shù)，當(dāng)失敗次數(shù)達(dá)到閾值時(shí)進(jìn)入休眠狀態(tài)。對(duì)于發(fā)送出來的數(shù)據(jù)報(bào)文，只要下端的采集終端訂閱了相同的payload，那么就能接受并解析到相應(yīng)數(shù)據(jù)，并執(zhí)行相應(yīng)的指令。

5 系統(tǒng)測(cè)試

為了評(píng)估系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)思路的可行性，通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。將10套前端采集系統(tǒng)部署在某條高壓輸電線路的多個(gè)輸電設(shè)備上，采集溫度、濕度、振動(dòng)等多項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)，并在運(yùn)行一個(gè)月后統(tǒng)計(jì)各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)被成功傳輸?shù)母怕剩Y(jié)果如表1 所示。可以看出，系統(tǒng)對(duì)大部分設(shè)備的指標(biāo)數(shù)據(jù)傳輸成功率保持在90%以上，各項(xiàng)指標(biāo)平均傳輸成功率高于95%，有9套設(shè)備的在線率指標(biāo)傳輸成功率高于90%。

表1 LoRa 模塊各項(xiàng)指標(biāo)的傳輸成功率統(tǒng)計(jì)Table 1 Statistics on the transmission success rate of various indicators in the LoRa module

將本文方案與現(xiàn)有技術(shù)方案進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如表2所示?？梢钥闯觯疚姆桨傅膫鬏斔俣仍?0～100 kbit/s之間，在所有方案中達(dá)到了最快的傳輸速度，且丟包率、傳輸時(shí)延和平均耗時(shí)分別為1.60%、0.27 s和60 s，均為最低值。另外，本文方案的待機(jī)功耗為0.000 3 mA，只比LoRa 方案高0.000 1 mA，比NB-IOT 和ZigBee 方案要低兩個(gè)數(shù)量級(jí)。這證明了本文方案的性能優(yōu)于目前現(xiàn)有的其他技術(shù)方案。

表2 本文方案和現(xiàn)有技術(shù)方案的性能對(duì)比Table 2 Comparison between the proposed solution and existing technology in this article

6 結(jié)束語(yǔ)

高壓輸電設(shè)備的穩(wěn)定工作是電網(wǎng)正常運(yùn)行的重要基礎(chǔ)。本文設(shè)計(jì)了一種基于泛在物聯(lián)網(wǎng)LoRa技術(shù)的高壓輸電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。其通過傳感器采集數(shù)據(jù)、邊緣計(jì)算模塊預(yù)處理、LoRa 技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，并通過5G 技術(shù)將數(shù)據(jù)包傳遞至服務(wù)器端來實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)功能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用本文設(shè)計(jì)方案，高壓輸電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有良好的傳輸性能，同時(shí)平臺(tái)的平均耗時(shí)和功耗等指標(biāo)也表現(xiàn)良好，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)地理位置偏遠(yuǎn)、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境較差條件下的高壓輸電設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)距離、低功耗、高可靠的在線監(jiān)控。對(duì)于前端有多個(gè)LoRa 終端、需要大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r，下一步將通過網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、網(wǎng)絡(luò)編碼等方法研究網(wǎng)絡(luò)傳輸模型，進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率、降低網(wǎng)絡(luò)的功耗。