电网大型设备运输状态远程监测技术研究

郑逸非，郑立中，韩建伟，黄 磊

（国网安徽省电力有限公司建设分公司（安徽电力工程监理有限公司），安徽 合肥 230022）

0 引 言

科学有效的远程监测技术能够提升电网主要设备在运输中的安全保证水平，降低现有设备验收环节的风险，延伸目前设备监造质量管控环节，减少由此可能带来的厂家、施工单位、运输单位各方经济损失，同时也符合当前国网公司建设泛在物联网的蓝图构想，具有明确的应用前景。

1 电网大型设备运输状态远程监测技术涉及系统分析

电网大型设备运输状态监测技术涉及的系统可以大致分成通信路线、监控系统以及智能车载系统三大部分。

通信路线主要涉及了后台指挥中心以及前端的移动传输功能。监控系统主要包括了监控摄像头、车载录像机、拾音器、多功能调度屏、北斗以及语音对讲器等。智能车载后台主要包含了车辆信息的集中管理、监控以及高效率的集中化、高品质分布式网络架构，并对多媒体信息进行网络传输。

2 电网大型设备运输状态远程监测技术涉及的设备产品特征

电网大型设备运输状态远程监测技术水平要想得到有效提升，就必须要用最佳的监测设备产品保障其监测质量。

（1）监测设备产品应外观美观，体积小，方便安装在设备上或者车厢内部，安装过程不会对设备或车辆造成损坏。

（2）监测设备产品本身具备防水、防沙尘、防雷击、防漏电、抗颠簸能力，保证电路及网络安全可靠，其参数测量不受恶劣环境的影响，可在-30～75 ℃工况下连续正常工作25日以上。

（3）设备电源应具备保证产品进行60次以上远程呼唤、数据调用以及常规运行600 h以上的电量。

（4）监测设备产品能够实时采集三维加速度、碰撞强度和次数、温湿度、压力、姿态角度、直线速度、旋转速度等采购人要求的参数，并具有一定的抗干扰性，所有参数的检测精度（相对误差）不大于10%。

（5）监测设备产品能够定时将当前收集的参数指标以短信的形式发送至指定人员的手机端。

（6）监测设备产品能够实时检测当前地理位置，精度误差应小于10 m。产品能够不间断记录运输对象周围环境音视频信息，并可实时在远程终端查看。

（7）监测设备产品根据其采集的信息实时地判断当前运输车辆所走的地面状况，要求能够至少判断5种状况（包括上、下坡、凸凹地面、弯道等），分类精度在90%以上。

（8）监测设备产品在设备运输过程中发生非法拆卸、转移、关机等或其他非正常工作状态时，可以当即发送现场音视频信息至配套软件软件端并向管理人员发出警报。

（9）监测设备产品通过对采集数据的实时监控，分析设备的运输状态，并在监测到异常结果时向相关人员报警，漏检率与误报率低于10%；所有数据以及数据分析结果存储在本地存储器，本地存储器具有500G以上数据存储空间。

（10）在运输过程中，授权人员可以通过配套软件远程访问任一运输对象的以上各相关条目所有数据，生成相关报告文件（报告格式需满足采购人需求并认可），并且能够对监控指标要求进行设置。在网络正常情况下，授权人员操作的响应延迟时间低于5 s。

（11）运输完成后，配套软件能够自动生成运输过程监测报告，并具备友好界面引导验收人员填写验收结论。

（12）配套软件具备相应的展示功能，使使用者能够清晰全面掌握多个运输项目的现状及动态变化。

（13）配套软件数据中心能够在网络正常情况下快速远程调用所有数据、分析结果、研究结论，要求能够从中自动生成学习样本、挖掘有价值的信息，为运输状态监控、运输路线设计等提供支持。具备友好数据输出形式，便于后期拓展与开发；配套软件部分应包括手机APP，可以实时监控运输状态。

3 电网大型设备运输状态远程监测技术应用实例分析

3.1 可视化设计——行车路径历史回放

图1为行车路径回放示例示意图。

3.2 实例所需数据分析

上述行车路径历史回放监测系统中的数据来源包含但不局限于传感器、监控视频、音频等电力设备车载运输状态信息的相关数据。

可能的数据包括：监控视频，即视频流数据；监控音频，即音频流数据；运输现场数据，如位置坐标数据、设备状态数据及车辆状态数据等。

4 电网大型设备运输状态远程监测技术策略分析

4.1 ARM微处理器

图1 行车路径回放示例示意图

ARM终端主要采用的是ARM处理器，能利用固定的格式对使用的周期指令进行分析，这样更能方便数据进行传输。此外，使用寄存器，只能由数据处理器对其进行处理，一般只有存在存储功能或者是加载功能的存储器才能进行此项操作，这样才能提升执行的基本效率。由于ARM存在一定特殊的技术，只有保证芯片的体积足够小才能保证其基本性能，降低其功能消耗。

4.2 三维冲撞数据采集

电网大型设备在运输时，三维模块可以单独对振动、气候条件以及冲击时间进行详细记录，并且在运输时能对所有的气候值以及加速度进行分析，能对所有的重要事件进行重现分析。所有测量功能是需要进行事件控制的，且记录的一定要超过限定阈值的加速度，这样才能连同数据、事件一起记录。

4.3 GPS全球定位

GPS全球定位基于GPRS和INTERNET通信网络的监控调度系统，系统架构采用B/S或C/S技术。采用固定IP接入，用来接收和处理GPS终端通过移动网络提交上来的各种数据，如终端当前位置信息、终端的各种报警信息等，同时处理客户端提交上来的各种查询请求。

4.4 温湿度数据采集

温湿度数据采集模块采用热电阻原理法，它的测温原理是根据导体或者半导体的电阻值随温度变化的性质，将电阻值的变化用显示仪表反映出来，从而达到测温目的。为了使PLC实现对温度信号的数字化处理与自动控制，热电阻式温度计的温度模拟输入单元，将各种温度计转换出的模拟信号在用户任意设置的量程内线性转换成数字量，并按工程单位重新标定为百分比型数据后，保存到PLC的相应存储字内。

4.5 音视频数据采集

音视频数据采集采用专用图像采集芯片，自动完成图像的采集、帧存储器地址生成以及图像数据的刷新；除了要对采集模式进行设定外，主处理器不参与采集过程。这种方法的特点是采集不占用CPU的时间，实时性好，适应设备运输过程中活动图像的采集。

4.6 压力数据采集

压力数据采集模块采用电动气压（真空）压力自动发生、调节系统、电动液压压力发生自动调节系统。当标准的压力信号开始输出时，要利用电流的变量进行测量，这样能够对数据进行实时的监督处理，压力表内的数据也可以进行自动化处理，能实现数据精准采集。

4.7 无线传输模块

无线传输模块内嵌GSM/GPRS核心单元的无线Modem，采用GSM/GPRS网络为传输媒介，基于移动GSM短消息平台和GPRS数据业务的工业级通信终端。利用GSM移动通信网络的短信息和GPRS业务为设备运输搭建了一个超远距离的数据传输平台。

5 结 论

对电网大型设备运输状态远程监测技术进行研究和应用，能实现实时监测大型设备的运输状态，保证设备运输过程风险可控在控，对于施工单位接收时出现的问题原因能够合理追溯，可以填补目前设备制造完成出厂到施工现场验收之间的监管空白，进一步保障电网设备质量安全，也符合当前国网公司建设泛在物联网的蓝图构想，具有明确的应用前景。