姚紅芳，余桂華，張俊婷

(杭州凱達(dá)電力建設(shè)有限公司，杭州 311000)

0 引 言

在輸電線路架設(shè)施工過程中，電路的安全性直接影響輸電效率，如果連接點(diǎn)的電阻過高，則會(huì)導(dǎo)致電路運(yùn)行過程中出現(xiàn)發(fā)熱或者被燒壞的現(xiàn)象[1]。在電路連接中，如果操作不正確，也可能會(huì)導(dǎo)致線路接受過大的電阻而超過電路本身的承載能力。隨著電阻不斷增大，線路連接點(diǎn)的發(fā)熱現(xiàn)象也越來越嚴(yán)重。因此，針對(duì)高壓輸電線路導(dǎo)線的連接點(diǎn)發(fā)熱問題，必須要加以控制，采取有效的方法對(duì)連接點(diǎn)的發(fā)熱故障進(jìn)行消除，確保線路穩(wěn)定、安全運(yùn)行[2]。

由于高壓線路上溫度偏高環(huán)境惡劣，故采用非接觸式紅外測溫模塊進(jìn)行遠(yuǎn)程測溫，從而測溫保護(hù)設(shè)備，增加使用壽命，測溫設(shè)備只需留出一個(gè)測溫探頭。測溫設(shè)備實(shí)時(shí)讀取環(huán)境溫度通過Lora上發(fā)數(shù)據(jù)。

高壓輸電線路上運(yùn)行工況惡劣，針對(duì)高溫、曝曬、極寒、振動(dòng)、防水等一系列問題，我們提升了傳感器和網(wǎng)關(guān)的防護(hù)等級(jí)，保證了該系統(tǒng)能長期在輸電線路上穩(wěn)定運(yùn)行[3]。且高壓輸電線路上電場強(qiáng)度大，我們優(yōu)化了結(jié)構(gòu)屏蔽減弱干擾，優(yōu)化LORA通信機(jī)制，繞開工頻干擾。

1 系統(tǒng)原理

按照?qǐng)龅厍闆r，以每一個(gè)高壓架桿為單位，安裝一個(gè)測溫終端設(shè)備，該終端設(shè)備由一個(gè)MCU，紅外測溫探頭、Lora通信模塊組成，負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)監(jiān)測架桿溫度尤其是接線點(diǎn)處的溫度數(shù)據(jù)，并由Lora模塊上發(fā)至網(wǎng)關(guān)[4]。

每隔10 km處安裝一個(gè)Lora網(wǎng)關(guān)，負(fù)責(zé)其周圍半徑5 km的范圍內(nèi)的終端數(shù)據(jù)的接收，并上傳至服務(wù)器，并由Web網(wǎng)站讀取服務(wù)器數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示、實(shí)時(shí)監(jiān)控、及時(shí)報(bào)警。

如圖1所示為系統(tǒng)原理圖。

圖1 終端測溫Lora通信的系統(tǒng)框圖

圖1 系統(tǒng)原理圖

2 終端設(shè)計(jì)

如圖2所示為終端測溫Lora通信的系統(tǒng)框圖。

STM32作為主控芯片，控制測溫電路實(shí)時(shí)采集環(huán)境溫度，通過Lora模塊上傳至網(wǎng)關(guān)。如圖3所示為終端電路圖。

3 測溫模塊GY-906

一般來說，測溫方式可分為接觸式和非接觸式，接觸式測溫只能測量被測物體與測溫傳感器達(dá)到熱平衡后的溫度，所以響應(yīng)時(shí)間長，且極易受環(huán)境溫度的影響；而紅外測溫是根據(jù)被測物體的紅外輻射能量來確定物體的溫度，不與被測物體接觸，具有影響動(dòng)被測物體溫度分布場，溫度分辨率高、響應(yīng)速度快、測溫范圍廣、不受測溫上限的限制、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，近年來在家庭自動(dòng)化、汽車電子、航空和軍事上得到越來越廣泛的應(yīng)用[6]。

GY-906 MLX90614的特點(diǎn)

(1)應(yīng)用范圍廣泛,適用于恒溫控制、工業(yè)系統(tǒng)、消費(fèi)類產(chǎn)品、溫度計(jì)或任何熱敏系統(tǒng)。

(2)體積小巧,可安裝于狹小的空間范圍內(nèi),進(jìn)行溫度測量。

(3)易集成。

(4)3 V和5 V電源電壓。

(5)節(jié)能工作模式。

該傳感器對(duì)環(huán)境光線適應(yīng)能力強(qiáng)，其具有一對(duì)紅外線發(fā)射與接收管，發(fā)射管發(fā)射出一定頻率的紅外線，當(dāng)檢測方向遇到障礙物(反射面)時(shí)，紅外線反射回來被接收管接收。經(jīng)過比較器電路處理之后綠色指示燈會(huì)亮起，同時(shí)信號(hào)輸出接口輸出數(shù)字信號(hào)(一個(gè)低電平)。該傳感器的探測距離可以通過電位器調(diào)節(jié)、具有干擾小、便于裝配、使用方便等特點(diǎn)。

4 Lora通信

Lora模塊有四種工作方式，由引腳M1、M0設(shè)置，詳細(xì)情況如下：

當(dāng)M1M0=00時(shí)，串口打開，無線打開，透明傳輸。

當(dāng)M1M0=01時(shí)，可以定義為WOR發(fā)送方和WOR接收方。

當(dāng)M1M0=10時(shí)，用戶可通過串口對(duì)寄存器進(jìn)行訪問，從而控制模塊工作狀態(tài)。

當(dāng)M1M0=11時(shí)，模塊進(jìn)入休眠。

可以通過單片機(jī)的PB0、PB1兩個(gè)引腳來配置Lora的通信模式、若模塊切換工作模式后，等待當(dāng)前工作任務(wù)完成，若模塊空閑1 ms，就可以按照新的工作模式來進(jìn)行工作。

當(dāng)模塊M1M0處于00時(shí)，單片機(jī)可以通過模塊的串口(RXD)寫入數(shù)據(jù)，模塊將啟動(dòng)發(fā)送。若無線模塊接到數(shù)據(jù)也可以通過串口(TXD)輸出數(shù)據(jù)，從而單片機(jī)接收到數(shù)據(jù)。

當(dāng)模塊M1M0處在10時(shí)，單片機(jī)可以訪問Lora寄存器，從而配置模塊地址、網(wǎng)絡(luò)地址從而組建通信網(wǎng)絡(luò)。

5 系統(tǒng)整體測試

如圖4所示為web端監(jiān)控界面

圖4 Web端監(jiān)控界面

如圖5所示為歷史報(bào)警數(shù)據(jù)界面

圖5 歷史報(bào)警數(shù)據(jù)界面

6 結(jié)束語

不同輸電線路上的傳感器，只要在網(wǎng)關(guān)信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)，可共用LORA網(wǎng)關(guān)；其他采用LORA方式的電力物聯(lián)網(wǎng)終端，也可無線連入此網(wǎng)關(guān)。方便靈活、效率極高、節(jié)省成本，有利于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的推廣。

其他電力物聯(lián)網(wǎng)終端，如采用LORA通信方式可靈活接入本系統(tǒng)LORA網(wǎng)關(guān)，也將極大的推動(dòng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。