变电运维现场多目标超声定位系统设计

张明清

（国网江苏省供电公司检修分公司南通运维分部，226001）

变电运维现场多目标超声定位系统设计

张明清

（国网江苏省供电公司检修分公司南通运维分部，226001）

本文针对变电站运维现场现存定位精准度不足问题，借助TOA定位理论来设计了多目标超声定位系统，以供参考。

变电站；多目标；超声定位系统；设计；对策

0 前言

在电力系统中，为了实现电网的安全稳定且高效运行，就需要提高对变电运维管理工作的重视程度，而基于现有室内定位技术下，难以实现精准定位，进而影响到了运维管理工作的时效性。而实现多目标超声定位系统的设计，则呢狗借助TOA定位理论为指导，搭建出无间隙室内定位网络框架，进而在提升定位系统抗干扰能力的基础上，提高定位精准度并为变电运维现场管理工作的科学且高效落实奠定了基础。

1 多目标超声定位系统构成概述

基于该定位系统下，其主要是由智能定位终端、传感器节点以及无线数据传输基站这三部分组建而成，其中，基于智能定位终端下，实现相应超声波信号的发射，而通过已知定位传感器节点的设置，实现对这一信号的接收，在此过程中，传感器节点数量要至少要有四个。而基于TOA原理下，以三边测量法进行测量后，能够得出智能终端的具体位置，进而也就实现了精准定位。而借助多目标区分这一功能，则针对不同目标，实现不同伪随机码的分配，而相应的伪随机码间存在着良好的相关性，进而传感器可实现对目标的定位。

2 变电运维现场多目标超声定位系统的具体设计对策

2.1 设计原理

基于该系统的设计下，则是在智能终端发出超声波信号后，存在至少四个定位传感器节点，在接收到信号后，能够通过计算来明确同一时间基准下各不同节点间的时间差，进而能够明确智能终端与节点间的距离，在此基础上，以三边测量法来明确智能终端位置，进而来实现精准定位。而基于多目标区分功能下，能够促使传感器节点上实现对相应目标的区分与定位。

2.2 在智能终端的设计上

需要从软硬件两方面来完成这一设计工作：第一，基于硬件角度下，采用的系统处理芯片型号为STM32F302 ARM，基于各个构成模块下，促使该芯片具备了良好的功能与性能，可满足实际运行之需。其中，超声发射模块中的MCU芯片，可将信号进行编码并经过DAC音频芯片来实现模拟信号的生成，在此基础上经过驱动扬声器来实现信号的发射。第二，在软件的设计上，FREERTOS系统承担着调度管理功能，在接收外部中断信号的同时，实现数据帧的接收，并借助调度功能的发挥，促使在中断情况下实现对定位信号的启动与发送。

2.3 在无线传感器节点的设计上

在硬件设计上，该系统是由无线子模块/DSP子模块/电源管理模块组建而成，基于该系统下，当上电或者是复位之后，则能够实现对系统的初始化，同时，实现对子模块的配置，在此基础上，当接收到这一信号时，在时间隙要求下来获得智能定位发出的无线回应帧，以此来实现对信号的采集。为相应的温度传感器模块则能够实现对相应环境温湿度的采集，并将相应数据信息传送给传输基站，进而在明确位置的同时实现对声速的校正。

在软件设计上，在完成系统初始化之后，相应调度操作管理系统则接收到外部中断信号以及数据帧，当所接收的是参考时间帧，就需要对本地时间钟进行调整。同时，根据数据帧之要求，在其所指定的时间，实现对超声定位信号以及电池电量信号等的接收，同时针对定时器进行设置，以此来实现相对应的操作。在此过程中，需要借助系统调度来实现的信号接收。相应DSP则能够解调信号的基础上，通过计算来明确每个目标的实际到达时刻，另一任务则将这一列队发动给数据传输基站。

2.4 在数据传输基站的设计上

基于硬件设计下，采用该系统的处理芯片，具备了MAC控制器，进而搭建起了以太网与后台系统间的通信渠道，基于该系统下则是由温湿度、DPS以及以太网通信等模块组建而成，在实际运行的过程中，当系统进入到运行状态后实现初始化，相应各个子模块实现配置，然后等待传输基站发射信号，基于不发射信号状态下，相应的周期性和基站同步时间与频率，而在接收到信号命令后，则获得相应的无线回应帧，然后实现对信号的采集与接收。在软件设计上，系统进行初始化之后，相应的调度系统进行工作，在接收到数据帧后明确各方面信息，包括信号的达到时间等。而DSP则负责对目标位置的计算，并将这一结果传输给目标管理程序来实现对信息的分析，在此基础上由相应协议来实现处理，得出结果后借助以太网来实现通信，促使后台管理系统获得信息内容。而基于基站预设周期下，相应的无线模块则需要实现对不同数据帧的发送，包括时间帧、温湿度数据等。

3 总结

综上，在电力系统中，为了实现变电运维管理工作的完善落实，可以现场多目标超声定位系统的设计来提高定位的精准度，并进一步强化现有定位系统的抗干扰能力，进而为实现运维管理工作的高效落实奠定基础。在实际践行的过程中，则需要在明确多目标超声系统结构框架的基础上，分别针对智能终端、无线传感器以及数据传输基站实现软硬件的完善设计，进而实现多目标超声定位系统的科学设计，确保在实际运行的过程中，发挥出自身的功能与作用，为实现电网的稳定运行、提升电网运行的综合效益提供保障。

[1]胡帆,李文钧,何风行,姜华.变电运维现场的多目标超声定位系统设计[J].物联网技术,2015,01:9-12.

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[3]吴骏.变电运维现场的TDOA定位系统研究[J].电力与能源,2015,06:779-781.

Design of multi objective ultrasonic location system for substation operation and maintenance

Zhang Mingqing
（State grid power supply company in Jiangsu Province,Nantong branch maintenance branch，226001)

In this paper,the existing positioning accuracy of substation operation and maintenance of the site is insufficient,with the help of TOA positioning theory to design a multi target ultrasound positioning system for reference.

substation;multi objective;ultrasonic location system;design;countermeasure