基于无线网络的电房电力设备安全监控系统

潘慧猷++吴思畅

摘 要电力设备的安全管理是保障电力系统正常运行，保障生产不受突发故障影响的一个极其重要的环节。当前还有不少的电力设备巡查并不能实现工作人员在电房里就能监测其工作状态，而是要通过人工实地巡查的方式来进行了解，效率比较差，对于电力设备的各个指标也难以完全掌握。本文设计了一种基于无线网络的电力设备安全监控系统，它能够完成电力设备安全方面的一些指标的自主监测。

【关键词】无线传感器 安全监控 电力设备

在工业迅速发展的今天，电力系统在生产中可谓是功不可没。不过现在绝大多数的电力设备仍是依靠员工巡逻值守来进行安全上的管理和监控。伴随生产所需的电力设备的日渐增加，仅仅依靠人工来进行有着劳动强度大、监控不全面等缺点，比如前几年因为冰雪灾害导致的区域性电力中断事故，影响了90多个县市的电力供应。造成了极大的经济损失和人员伤亡。如果能构建一套可以实现在电房里就可以实现远程自动监控语境的系统，对分布在区域网络内所有的电力设备的各种工作参数和外部环境参数进行采集和分析，并对部分工作异常的地区向监控者发出警告，那么电力系统的故障问题就会被很好的解决，生产受到的影响也会更小，经济损失也就能降到最低。

本文所涉及的无线网络并不单指的是通常所说的WLAN技术，而是无线传感器网络技术（Wireless SensorNetworks），它的基本原理是使用安放在监控范围内的众多低成本微节点，并使用无线通信的模式来构建成一个多跳自组网络。通过无线传感器网络将诸多的低成本传感器节点按照一定规律甚至是完全随机的方式来放置到预计监控的区域范围内，并使用无线通信技术来实现整个网络的数据交换和传输，并通过协同工作的形式来收集所处地区目标参数的基本信息，并以网络所自带的系统来对这些数据进行进一步处理，进而通过网络把分析完成的信息反馈给监控者，这样就实现了对一定区域内的24小时监控，给监控者做出故障判断留出更多的时间，并可以通过一定的措施到达可能出现故障的区域进行抢修，减少电力故障造成的损失。因为无线传感器网络所使用的传感器节点价格便宜。放置简易，并且能够完成数据采集和反馈，所以本设计有着一定的实用性。

基于此，本文阐述了一个通过无线网络对电力设备的工作状态、工作参数以及外部环境做出远程自动监控的系统，解决了人工巡查劳动强度大、检查不彻底，以及因各种自然问题导致的设备故障情况进行提前预警处置的问题。

1 系统整体方案设计

1.1 系统需求分析

1.1.1 监控对象

电力系统的运行是和电力设备的外界环境、电缆状况（有无覆冰）以及设备本省的工作状态有关。所以监控主要需对上述情况下的异常状态进行识别和反馈，具体可以分成模拟量以及数字量有关讯息的传输，如表1。

1.1.2 功能和技术需求

一般电力系统的设备是在各个区域分部的，而且常保持自动工作的状态。所以处于安全运行上的考虑，就要对所有设备进行实时参数监控，也就是说，当设备达到表所显示的指标时，就开始采集相关数据并处理，按照采集数据和预定的数据进行比对，比如电力设备安置的环境温度、湿度根据设备的情况划分成甲、乙、丙三种评级，并各自有其判定范围，如果参数达到危险评级，就使用无线传感器对前方的一些参数讯息进行处理并上传到电房，由人工进行判断处置。电房使用ARM（处理器）来进行处理，能有效减少所需的显示屏，也支持将数据上传到互联网中，为管理人员的查看参数和处理故障提供便捷的连接方式。

1.2 系统整体方案与体系结构

按照对电力系统检测的需要进行选择，最终采用了基于ARM嵌入式服务器、3G网络以及紫蜂协议电力系统环境监测系统的设计方案，主要的工作部分包括：紫蜂协议下的WSN、中央ARM服务器、使用3G网络的数据接收处理器以及电房端。紫蜂协议WSN使用传感阶段来对设备数据进程采集，并使用协调器把数据传输到ARM上进行对应的处理。并作为缓存磁盘把数据进行暂时存储；经由3G网络把处理好的数据传播到数据接收处理器上，打包发送至电房的客户端上，以完成環境数据的整体监测以及数据的精确上传和实时参数显示。

1.3 部分硬件电路设计

1.3.1 无线传感器网络

无线传感器网络在监控体系中的工作是对所有设备的数据进行收集，并控制各个执行器，是监控系统最基本的组成部分。为了减少电力消耗，节点的组建均使用精简过功能的设备，没有路由功能，只可以将数据上传到簇头，整体呈现树状结构。

1.3.2 微处理器模块和ARM中央服务器

微处理器模块的任务是将收集到的参数进行处理、暂存和操作通信上传。本设计选择了CC2530芯片以达成微处理器的效果；ARM中央服务器任务是储存监测参数、通过内部传输发送参数到服务器。本设计使用了S3C2430芯片来实现功能的达成。

2 系统的实现方法

本设计使用了IRA系统进行编程。下面对使用无线传感器网络达成温度参数收集和处理的具体方式，图1是温度参数的接收示意图。

3 总结

本文通过无线网络的利用设计了一套电房电力设备安全监控系统，并给出了大体方案你，不过限于篇幅，未能附上全部的设计电路以及源代码。经过试运行，监控效果达到预计，不过无线网络节点的电源问题还没有得以解决，这也是本研究在未来将要处理和解决的方向。

参考文献

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[3]马文伟.KJ357电力监控系统在煤矿企业的应用[J].山东工业技术，2016（08）：168.

作者单位

广州市恒力检测股份有限公司 广东省广州市 510530endprint