基于嵌入式系统的电力设备紫外监测系统设计

刘燚荣

（大连航运职业技术学院，辽宁 大连 116000）

0 引 言

随着国家经济建设的推进，电力企业快速发展，为国家经济做出了积极贡献，也为人们日常生产生活提供了基本支持。生活水平的提高，使用电需求不断增长，电力设备的应用可靠性也在不断提高，促使设备的使用性能、工作效率等越来越受重视。根据高压电力设备局部放电在线检测技术，可将紫外线放电技术和视频内窥技术相结合，促进嵌入式系统电力设备紫外线检测系统的构建。

1 嵌入式系统的电力设备紫外监测系统设计的意义

进行基于嵌入式系统的电力设备紫外监测系统的研究，首先应明确系统当下的设计运行意义。研究内容可以总结为以下几方面。嵌入式系统电力设备紫外线检测系统的实现，可以有效解决电力系统运行中存在的问题，改善状态监测和设备检测不准确的问题[1]。系统结合紫外线放电技术和视频内窥技术后能实现多种功能，增强应用性能，及时发现运行中存在的危险因素并予以解决，保证了电力设备的稳定运行。同时，系统具有操作方便的特点，能够直观准确地实现对电力设备内局部放电点和内部变化的监测。此外，进一步完善嵌入式系统的电力设备紫外监测系统设计，尽可能保障我国电力设备的稳定、系统的运行，可为社会发展奠定坚实基础，提供更强大的推动力。可见，实现电力设备紫外线监控系统与嵌入式系统相结合的良好运行，具有不可忽视的意义。

2 嵌入式系统的电力设备紫外监测系统设计的内容

明确嵌入式系统的电力设备紫外监测系统设计内容，是确保设计工作全面顺利开展的重要环节。设计需要的设备有紫外线内窥探头、嵌入式计算机系统、电力设备和无线GPRS模块。其中，嵌入式计算机系统采用LPC2138核心计算机系统。

3 嵌入式系统的电力设备紫外监测系统的工作原理

嵌入式系统的电力设备紫外监测系统的工作原理中，对主要的紫外线内窥系统展开研究。它主要涉及三方面，即基于LPC2138核心的嵌入式计算机系统、紫外线传感器和无线GPRS模块。具体工作过程中，电力设备内部会存在局部放电现象，这时紫外线传感器会对局部放电部分进行紫外线光检测，然后对电路实施控制，防止进入到嵌入式计算机系统。紫外线内窥系统的应用，可以计算出某一时段内的紫外脉冲数，然后打开计算机的LED灯，为USB摄像头提供光源采集视频[2]。这时工作人员可清楚看到电力设备的内部情况，确定故障点的位置。实际工作中，如果紫外线脉冲数比预先设定好的数值大，嵌入式计算机系统会随着无线GPRS模块发送相应的预警信号到工作人员的手机，工作人员可以根据提醒信号明确故障，并改以快速处理。

4 嵌入式系统的电力设备紫外监测系统的硬件设计

结合当下该系统的硬件运行情况和硬件运行需求，可以将嵌入式系统的电力设备紫外监测系统的硬件设计总结为PLC2138的嵌入式系统硬件设计、紫外线传感器驱动电路和3USB摄像头三个方面。

4.1 基于PLC2138的嵌入式系统的硬件设计

在系统硬件设计过程中，较重要的一部分为嵌入式处理器。试验过程主要选择了PLC2138，自主研发的计算机主板具备的性能有：CPU具有180 MHz的工作频率，对应的总线速度为90 MHz。其次，需要一个100M的I/O设备，一个RS-232串口，一个LED接口。嵌入式计算机主板采用分体设计，能够提升核心板移植灵活度，便于整个系统的调试[3]。

4.2 紫外线传感器驱动电路

紫外线传感器驱动电路的设计过程中，要先控制其应用电压，保证其在300～350 V的高压直流电中。本文选用DC/DC高压直流模块，将输入电压调节为5 V直流电，然后调节输入电阻，从而实现对输出电压的控制。工作过程中，如果无法监测到紫外线，说明传感器呈现出高阻状态，不能发生放电反应。这时的阳极电压与高压直流电压相等，电路输出为高电平，LED灯不亮。当电力设备内部产生局部放电时，会产生紫外线。这时传感器呈现出放电状态，其中电流主要来自电容，与电阻相交汇的一瞬间就会产生电流，输出的电平为低电平，LED灯点亮。可以用一个74HC14芯片调整冲脉，保证输出稳定的冲波形[4]。放电过程中，电容量的减少导致阳极电位降低。当达到一个稳定状态时，就会停止放电。然后，外加电源会对电容充电，促进阳极电位的增加。达到起始电压后，传感器接收到紫外线，停止放电。

5 嵌入式系统的电力设备紫外监测系统的软件设计

针对紫外线软件的特点，可以将嵌入式系统的电力设备紫外监测系统软件部分的设计内容总结如下。

5.1 流程设计

电力设备紫外线内窥系统设计过程中，主要采用多线程结构。主线程结构设计需要将图形界面用户进行接口响应。数据采集线程的主要工作内容是采集紫外线数据和图像，并发送相关数据，将主线程中的信息进行图形化显示[5]。然后，将某一段时间内的紫外脉冲数和之前预计的数量进行比较。如果比较结果比预计结果大，则需发送GPRS模块中的预警信号，促使工作人员处理设备中的问题。最后，结合计算机LED上显示的图像信息，观察电力设备的内部情况，以准确定位故障点。

5.2 设计方案

系统的软件设计主要包括系统内核、系统驱动、文件系统、图形界面、启动代码和应用程序等[6]。设计内核时，选择Linux内核；图形界面，选择Qtopia。系统通电后，系统中最先运行的是Flash中的boot loader程序，然后运行内核，实现U盘挂接，进入到嵌入式计算机系统的用户界面。但是，受到文件系统应用程序的较大影响，须要先将其固定在Flash中，这一操作必然会增加投入成本。操作过程中，如果工作人员认知不足或是粗心大意，使用户在使用中出现障碍，系统将很难恢复[7]。也就是说，设计过程中，需要将相应的系统程序固定在U盘上，保证其应用的有效性，以避免出现用户损坏情况。

6 结 论

开展基于嵌入式系统的电力设备紫外监测系统的研究，应明确该系统下电力设备紫外监测系统设计的内容和运行原理，研究嵌入式系统的电力设备紫外监测系统的硬件设计和软件设计。随着社会的不断发展和科学技术的不断革新，我国电力设备检测系统也在逐步完善。实现嵌入式系统运行模式与电力设备监测系统运行模式的结合，可进一步提升我国紫外监测系统设计软件设计的整体水平，促使这一行业获得更加广阔的发展空间和更理想的发展前景。