高压输电线路基于无线传感器网络的在线监测系统

梁振敏

摘 要：随着我国经济水平的不断提高，我国电力事业得到了迅猛发展。电力资源为人们的生活带来了极大便利，也为我国的经济发展提供了基础保障，为了进一步促进电力事业的发展，电力企业要做好监控工作，加强高压输电线路的监测是电力企业的必行之举，只有这样，才能保障输电安全，给用户提供优质的供电服务。该文试分析基于无线传感器网络的高压输电线路在线监测系统，旨在为电力事业今后的工作开展略尽绵薄之力。

关键词：无线传感器网络 高压输电线路 在线监测系统

中图分类号：TM726 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）02（c）-0034-02

电力资源在我国的应用范围越来越广，我国的经济发展与人们的生存生活有着密不可分的关系，随着我国技术的不断变革与创新，国家与人们对电力事业的要求标准也在不断提高。对于我国电力事业而言，保障电力系统的稳定与安全是其不容推卸的责任与义务，要想为我国的经济发展奠定坚实基础，给人们的生活带来极大的便利，就要严格做好监测工作。高压输电线路是电力系统组成中至关重要、不可或缺的部分，具有极高的危险性，如果没有进行实时监测，就会对整个电力系统造成严重的负面影响，甚至还会威胁到电力用户的生命财产安全，釀下不可挽回的惨剧。因此，加强高压输电线路的监测系统建设是电力企业的必行之举，只有这样，才能保障输电安全，给用户提供优质、稳定的供电服务。“无线传感器网络技术的发展，实现了对数据的精确采集，获得的信息类型更加多样化，实现了对区域的全方位监测，优势明显。”[1]基于此，将无线传感器网络应用于高压输电线路的在线监测系统建设将具有十分深远的现实意义，将有效解决我国电力发展中必须面对的高压输电线路监测问题。

1 高压输电线路在线监测系统设计

1.1 系统架构

高压输电线路的在线监测系统中无线传感器网络的应用主要体现在传感器节点、监控站点及监控中心几个部分，传感器节点的主要任务即将高压输电线路的监测数据信息进行采集，并传输到各监控子站中。一般而言，传感器节点所收集的信息数据十分广泛，包括输电线路的湿度、绝缘子受污染程度等，这些种类丰富的数据信息从监控子站处源源不断地汇聚集中，并传输到监控中心，好比一棵树的根茎将营养不绝地吸收并传递到躯干般。当大量的数据信息传输到监控中心后，监控中心再根据具体的问题进行集中处理。在这个过程中，监控子站和传感器节点之间便形成了一个网络系统，在这个局域网络范围内，子站具有较高的传播效率，且能够有效地保障数据传播的质量。

1.2 传感器节点的设计

对于无线传感器网络监测系统而言，传感器是最基本、最重要的组成部分，传感器的类型关系到实际监控的需求，因此，在高压输电线路的具体监控过程中，工作人员要根据所采集的信息结果需求来选择适当的传感器，例如采集高压输电线路的温度或湿度数据时，要选择温度、湿度传感器，在采集高压输电线路的电流量数据时，要选择泄露电流传感器等，只有这样，才能准确地采集到与监控需求相一致的数据信息，实际操作过程中，传感器节点将接收到来自监控子站的信息采集命令，并根据命令采集所需信息数据传输到子站系统，在进行工作时，传感器节点会根据需要做出合理、正确的选择。

1.3 监控子站的设计

监控子站属于无线传感器网络在线监测系统中的过渡站，其设计为利用可持续电源供电，进而节约电能资源，为了保障监控子站系统的正常工作量，提高其接收和传递信息的质量，一般会选取耗能较低的芯片，这样可以有效减少对能源的损耗。

1.4 监控中心的设计

“监控中心除了进行监控，还有最主要的任务是要对数据进行分析处理，能够提供有历史数据查询、定位故障点和报警紧急事件等功能。”[2]所以监控中心的设计是整个无线传感器网络在线监控系统中最为重要的，相较于子站系统，监控中心系统所要进行的工作内容更多，工作量更大，在接收到子站系统传输来的数据信息后，监控中心要先做好储存工作，然后针对数据信息的内容进行分析和判断，并做出相应处理，以便让工作人员可以迅速了解到故障位置以及故障原因。

2 基于无线传感器网络的高压输电线路在线监测系统的具体应用

2.1 硬件设施

为了实现高压输电线路的无限传感网络实时在线监测，就必须应用符合标准需求的硬件设施，传感器节点设计对传感器设备有着十分严格的要求，“数字温湿度传感器DHT21是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，具有响应快、抗干扰能力强、性价比高等优点。”[3]在进行系统连接时，数字温湿度传感器DHT21采用的是单线制串行接口，这样就可以有效避免在线监测系统受到外界环境因素的影响，而使得传感器传输的结果准确，也使得传输集成的操作更加简便效率。

在系统建设中，可以采用内核为8051处理器的CC2530芯片，这种芯片可以有效实现信号的接收以及数据的传输，便于网络的连接。另一方面，CC2530芯片的体积较小，可以为监控系统节省大量的空间，并且具有极高的抗干扰性和灵活性，有利于提高数据传输的速度，节约传输处理数据的时间，以起到极佳的报警效果。

2.2 软件设施

软件系统是整个在线监测系统运行的关键，在系统开始运行时，为了令监控工作有序的展开，可以采取监测主机开启，并初始化CC2530芯片的方式，对内部配置信息进行读取，使其进入低耗模式。通过发送时间安排对监控子站进行控制，一旦到达了规定的时间，便开始联动传感器节点与监控子站进行工作，获取相关数据信息并传输。系统保持循环状态，为保障无线网络不会耗损大量的电能，可以将其开关设计为程序控制，已达到节能效果。

2.3 连接质量测试

“无线传感器网络是近年来新兴的一种监控网络，网络中的节点尺寸微小，适合密集布置并且具有通信与计算能力。”要想保障无限传感器能够正常运行，对数据信息做到实时采集，并高效传输，就必须先对传感器节点及监控子站的连接质量进行充分测试，在前期，为提高监测的效率，可以利用20节点的监测传感器在不同环境下发送数据包，分析干扰环境下监控子站与传感器之间的连接传输质量，并做好相关数据的记录，针对数值读取的变化判断连接质量的变化，一般情况下，当传输环境空旷、遮蔽物较少时，传感器的传输质量也较高，反之传输信息数据的速度便会放慢。为此电力企业可以考虑在架设高压输电线路时选取有利的环境位置，尽可能地回避影响连接质量的地点。

3 结语

电力资源的特殊性决定了其既能为国家建设与人们生存提供赖以依存的基础，也会因故障意外而带来安全上的损失与灾害。因此电力企业要做好监测控制工作，以确保整个电力系统都处于平稳运行的状态，保障高压输电线路工作的稳定、安全一直以来是电力企业进行供电服务工作中的重点内容，传统的监控工作是基于人为检查巡视的，往往具有不及时、不确定的缺陷，随着技术水平的不断发展，将无线传感器网络技术应用到高压输电线路的监测系统中，能够实现实时在线监控，有效分担了工作人员工作负荷的同时，优化了能量管理水平。相信在未来的电力事业发展中，基于无线传感网络的高压输电线路在线监控系统仍会不断发展，不断完善，为保障电力系统的安全做出巨大贡献。

参考文献

[1] 刘源.基于无线传感器网络的高压输电线路在线监测系统[J].中国新技术新产品，2016（16）：58-59.

[2] 原殊皓，姚俊.基于无线传感器网络的高压输电线在线监测系统研究[J].山东工业技术，2014（19）：133.

[3] 陈久林，徐陈成，吴在军，等.基于无线传感器网络的输电线路在线监控系统[J].江苏电机工程，2013（6）：39-42.

[4] 邱健，彭斌，王明.岩土工程中基础地质勘察技术的探讨[J].城市建设理论研究，2012（9）.