潘慧猷++吳思暢

摘 要電力設(shè)備的安全管理是保障電力系統(tǒng)正常運(yùn)行，保障生產(chǎn)不受突發(fā)故障影響的一個(gè)極其重要的環(huán)節(jié)。當(dāng)前還有不少的電力設(shè)備巡查并不能實(shí)現(xiàn)工作人員在電房里就能監(jiān)測(cè)其工作狀態(tài)，而是要通過(guò)人工實(shí)地巡查的方式來(lái)進(jìn)行了解，效率比較差，對(duì)于電力設(shè)備的各個(gè)指標(biāo)也難以完全掌握。本文設(shè)計(jì)了一種基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的電力設(shè)備安全監(jiān)控系統(tǒng)，它能夠完成電力設(shè)備安全方面的一些指標(biāo)的自主監(jiān)測(cè)。

【關(guān)鍵詞】無(wú)線傳感器 安全監(jiān)控 電力設(shè)備

在工業(yè)迅速發(fā)展的今天，電力系統(tǒng)在生產(chǎn)中可謂是功不可沒(méi)。不過(guò)現(xiàn)在絕大多數(shù)的電力設(shè)備仍是依靠員工巡邏值守來(lái)進(jìn)行安全上的管理和監(jiān)控。伴隨生產(chǎn)所需的電力設(shè)備的日漸增加，僅僅依靠人工來(lái)進(jìn)行有著勞動(dòng)強(qiáng)度大、監(jiān)控不全面等缺點(diǎn)，比如前幾年因?yàn)楸?zāi)害導(dǎo)致的區(qū)域性電力中斷事故，影響了90多個(gè)縣市的電力供應(yīng)。造成了極大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。如果能構(gòu)建一套可以實(shí)現(xiàn)在電房里就可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)控語(yǔ)境的系統(tǒng)，對(duì)分布在區(qū)域網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有的電力設(shè)備的各種工作參數(shù)和外部環(huán)境參數(shù)進(jìn)行采集和分析，并對(duì)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(wèn)題就會(huì)被很好的解決，生產(chǎn)受到的影響也會(huì)更小，經(jīng)濟(jì)損失也就能降到最低。

本文所涉及的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)并不單指的是通常所說(shuō)的WLAN技術(shù)，而是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（Wireless SensorNetworks），它的基本原理是使用安放在監(jiān)控范圍內(nèi)的眾多低成本微節(jié)點(diǎn)，并使用無(wú)線通信的模式來(lái)構(gòu)建成一個(gè)多跳自組網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)將諸多的低成本傳感器節(jié)點(diǎn)按照一定規(guī)律甚至是完全隨機(jī)的方式來(lái)放置到預(yù)計(jì)監(jiān)控的區(qū)域范圍內(nèi)，并使用無(wú)線通信技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換和傳輸，并通過(guò)協(xié)同工作的形式來(lái)收集所處地區(qū)目標(biāo)參數(shù)的基本信息，并以網(wǎng)絡(luò)所自帶的系統(tǒng)來(lái)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步處理，進(jìn)而通過(guò)網(wǎng)絡(luò)把分析完成的信息反饋給監(jiān)控者，這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)一定區(qū)域內(nèi)的24小時(shí)監(jiān)控，給監(jiān)控者做出故障判斷留出更多的時(shí)間，并可以通過(guò)一定的措施到達(dá)可能出現(xiàn)故障的區(qū)域進(jìn)行搶修，減少電力故障造成的損失。因?yàn)闊o(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)所使用的傳感器節(jié)點(diǎn)價(jià)格便宜。放置簡(jiǎn)易，并且能夠完成數(shù)據(jù)采集和反饋，所以本設(shè)計(jì)有著一定的實(shí)用性。

基于此，本文闡述了一個(gè)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)對(duì)電力設(shè)備的工作狀態(tài)、工作參數(shù)以及外部環(huán)境做出遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)控的系統(tǒng)，解決了人工巡查勞動(dòng)強(qiáng)度大、檢查不徹底，以及因各種自然問(wèn)題導(dǎo)致的設(shè)備故障情況進(jìn)行提前預(yù)警處置的問(wèn)題。

1 系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)需求分析

1.1.1 監(jiān)控對(duì)象

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

1.1.2 功能和技術(shù)需求

一般電力系統(tǒng)的設(shè)備是在各個(gè)區(qū)域分部的，而且常保持自動(dòng)工作的狀態(tài)。所以處于安全運(yùn)行上的考慮，就要對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)參數(shù)監(jiān)控，也就是說(shuō)，當(dāng)設(shè)備達(dá)到表所顯示的指標(biāo)時(shí)，就開(kāi)始采集相關(guān)數(shù)據(jù)并處理，按照采集數(shù)據(jù)和預(yù)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，比如電力設(shè)備安置的環(huán)境溫度、濕度根據(jù)設(shè)備的情況劃分成甲、乙、丙三種評(píng)級(jí)，并各自有其判定范圍，如果參數(shù)達(dá)到危險(xiǎn)評(píng)級(jí)，就使用無(wú)線傳感器對(duì)前方的一些參數(shù)訊息進(jìn)行處理并上傳到電房，由人工進(jìn)行判斷處置。電房使用ARM（處理器）來(lái)進(jìn)行處理，能有效減少所需的顯示屏，也支持將數(shù)據(jù)上傳到互聯(lián)網(wǎng)中，為管理人員的查看參數(shù)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(jié)構(gòu)

按照對(duì)電力系統(tǒng)檢測(cè)的需要進(jìn)行選擇，最終采用了基于ARM嵌入式服務(wù)器、3G網(wǎng)絡(luò)以及紫蜂協(xié)議電力系統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，主要的工作部分包括：紫蜂協(xié)議下的WSN、中央ARM服務(wù)器、使用3G網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)接收處理器以及電房端。紫蜂協(xié)議WSN使用傳感階段來(lái)對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)程采集，并使用協(xié)調(diào)器把數(shù)據(jù)傳輸?shù)紸RM上進(jìn)行對(duì)應(yīng)的處理。并作為緩存磁盤(pán)把數(shù)據(jù)進(jìn)行暫時(shí)存儲(chǔ)；經(jīng)由3G網(wǎng)絡(luò)把處理好的數(shù)據(jù)傳播到數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的整體監(jiān)測(cè)以及數(shù)據(jù)的精確上傳和實(shí)時(shí)參數(shù)顯示。

1.3 部分硬件電路設(shè)計(jì)

1.3.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在監(jiān)控體系中的工作是對(duì)所有設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并控制各個(gè)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(diǎn)的組建均使用精簡(jiǎn)過(guò)功能的設(shè)備，沒(méi)有路由功能，只可以將數(shù)據(jù)上傳到簇頭，整體呈現(xiàn)樹(shù)狀結(jié)構(gòu)。

1.3.2 微處理器模塊和ARM中央服務(wù)器

微處理器模塊的任務(wù)是將收集到的參數(shù)進(jìn)行處理、暫存和操作通信上傳。本設(shè)計(jì)選擇了CC2530芯片以達(dá)成微處理器的效果；ARM中央服務(wù)器任務(wù)是儲(chǔ)存監(jiān)測(cè)參數(shù)、通過(guò)內(nèi)部傳輸發(fā)送參數(shù)到服務(wù)器。本設(shè)計(jì)使用了S3C2430芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)功能的達(dá)成。

2 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法

本設(shè)計(jì)使用了IRA系統(tǒng)進(jìn)行編程。下面對(duì)使用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)達(dá)成溫度參數(shù)收集和處理的具體方式，圖1是溫度參數(shù)的接收示意圖。

3 總結(jié)

本文通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的利用設(shè)計(jì)了一套電房電力設(shè)備安全監(jiān)控系統(tǒng)，并給出了大體方案你，不過(guò)限于篇幅，未能附上全部的設(shè)計(jì)電路以及源代碼。經(jīng)過(guò)試運(yùn)行，監(jiān)控效果達(dá)到預(yù)計(jì)，不過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的電源問(wèn)題還沒(méi)有得以解決，這也是本研究在未來(lái)將要處理和解決的方向。

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作者單位

廣州市恒力檢測(cè)股份有限公司 廣東省廣州市 510530endprint