基于物联网的变电站小动物主动防御系统分析

国网江西省电力有限公司上饶市供电分公司 杨若斌 徐 颐 廖才华 刘 翔 戴日照

在变电站出现的安全事故案例中，由于小动物入侵导致的安全事件占有一定的比例，其是影响变电站安全运行不可忽视的因素。目前,变电站在防御小动物入侵方面主要采用的是被动式防御方式，随着物联网等智能化技术的发展，可以采用物联网技术构建变电站小动物主动防御系统，本文对此进行了系统分析。

目前在变电站中已经采用的防御小动物措施包括防小动物挡板、粘鼠板、粘鼠纸等，采用这种防御措施效果有限，并且较为被动，需要变电站运维人员定期巡查，增加了电力企业巡检成本。近年来物联网技术在多个领域中都得到了应用，在数据智能采集、无线通信、数据交互和共享、智能化控制等方面都发挥了明显的应用优势。本文着重介绍了基于物联网的变电站小动物主动防御系统，首先分析了目前变电站小动物防御的现状，之后阐述了变电站小动物主动防御系统的原理和软硬件结构，最后分析了云-物-端技术在变电站小动物主动防御系统中的应用。

1 变电站小动物防御的必要性

小动物的入侵是影响变电站安全运行的重要风险因素之一，如在110 kV变电站中，对鸟害防治采取的方式主要是通过人工破坏鸟巢，这种方式不但效率低下，需要消耗大量的人力和物力，而且驱鸟器的安装位置分散，不便于进行集中管理。在鼠类和蛇类的防治方面，一旦这种小动物入侵到电缆沟或开关柜，则很容易出现弧光短路导致设备烧毁；如果进一步导致线路出现跳闸，还可能带来停电事件，故有必要强化对变电站防御小动物的管理，积极采用新技术构建主动防御系统，保证变电站中电气设备的安全运行。

2 基于物联网的变电站小动物主动防御系统

2.1 主动防御系统的基本实现原理

在变电站小动物主动防御系统中，采用物联网技术构建变电站环境监控模块，实时监控变电站是否具有小动物入侵，可以通过视频摄像头和灯光感应相结合的方式对小动物进行辨识。当发现存在入侵行为时则发出报警，并进行驱逐。图1为变电站小动物主动防御系统的基本逻辑响应流程。

图1 变电站小动物主动防御系统的基本逻辑响应流程

变电站小动物主动防御系统利用基于紫峰协议的物联网通信技术，将变电站的现场运行情况、变电站小动物防御平台系统和运维人员的移动终端联网，这样变电站的运维人员在主站系统和移动终端都可以实时掌握变电站出现小动物入侵的信息，并实现主动对小动物的驱逐。基于紫峰协议的物联网通信技术功耗较低，在自动控制和远程控制领域中都具有广泛应用，适合用于变电站小动物主动防御系统中。

2.2 变电站小动物主动防御系统的硬件及软件分析

在变电站小动物主动防御系统的设计中，应合理布置各个硬件功能模块，利用物联网技术在数据采集方面的优势，准确快速感应出是否存在小动物入侵行为，并将感应到的数据信息传输到变电站小动物主动防御装置中的微处理器中。在装置中设置按键模块和显示模块等人机接口，同时通过功率控制和功率放大电路，驱动主动防御装置发出声光警示信号，从而驱逐入侵的小动物。

在小动物入侵感应模块中，可以采用红外线感应技术或者微波感应技术等，其中微波感应技术可以通过调整传感器中的发射功率来实现对信号的检测。其适合应用在变电站的场合中，具有安装位置隐蔽、灵敏度高的优点。

除了硬件结构外，在变电站小动物主动防御装置中，软件系统也是重要的组成部分，以微波感应传感器为例，图2为变电站小动物防御系统中的物联网软件感应流程。

图2 变电站小动物防御系统中的物联网软件感应流程

在物联网技术体系中，传感器是关键的数据采集设备，当传感器检测到入侵信息时，则首先需要判断是否为干扰信号，如果不是则继续判断移动物体体积是否小于设定的体积，通过这个判断逻辑模块，可以防止因变电站运维人员的进入而导致出现误报的情况。当满足所有条件时，则启动驱逐模块，对入侵的小动物进行驱赶。

3 云-物-端技术在变电站小动物主动防御系统中的应用

综合利用云计算技术、物联网技术、智能网关技术、移动互联网技术等现代信息化技术，可构建变电站小动物主动防御系统，下面分别叙述。

“云”侧重于利用云计算技术构建信息化云设备管理平台，支持多种类型的终端接入。另外，变电站小动物防御设备应能够和管理平台之间共享网络化服务，满足监控、数据采集和对防御设备的远程操作及控制的信息化需求。

“物”则采用支持现代通信技术的智能网关，并具有带宽高、网络延时低等应用优势，缩短各个变电站中的小动物防御设备终端与通信数据中心之间的传播距离，从而实现数据的高效传输和共享，提高数据传输的安全性，并降低数据成本。目前智能网关一般通过WiFi+ZigBee智能物联AloT组网核心技术，并支持AI人工智能大内存运营，可实现同时支持多台在线设备的高稳定网络及智能远程控制，真正实现一键互联，满足变电站小动物主动防御系统对通信网络的要求。

“端”则根据变电站运维客户的实际应用需求，满足用户在多元化应用场景下的需求，能够实现变电站小动物主动防御系统中的多种类型设备之间的互联和数据交互；同时，通过AI智能设备的深度学习、智能识别和分析用户指令、需求，可为用户提供个性化的智能互联方案，使得变电站小动物主动防御系统更为智能高效。随着现代信息技术和通信技术的发展，这种综合考虑云计算、物联网和智能网关技术的主动防御系统，将能够进一步提高变电站小动物主动防御系统的应用性能，实现对变电站小动物的智能化和主动化侦测和驱逐，保证变电站的安全运行。

结论：本文系统介绍了基于物联网技术的变电站小动物主动防御系统的实现原理和云-物-端技术在主动防御系统中的应用。采用本文所述变电站小动物主动防御系统，能实现对变电站小动物入侵的主动预防和智能化驱逐，并且能够降低变电站运维人员的巡检成本，对于电网企业具有较大的经济效益和电网安全稳定运行效益。