基于Lora技术的高压线路测温终端

姚红芳，余桂华，张俊婷

(杭州凯达电力建设有限公司，杭州 311000)

0 引 言

在输电线路架设施工过程中，电路的安全性直接影响输电效率，如果连接点的电阻过高，则会导致电路运行过程中出现发热或者被烧坏的现象[1]。在电路连接中，如果操作不正确，也可能会导致线路接受过大的电阻而超过电路本身的承载能力。随着电阻不断增大，线路连接点的发热现象也越来越严重。因此，针对高压输电线路导线的连接点发热问题，必须要加以控制，采取有效的方法对连接点的发热故障进行消除，确保线路稳定、安全运行[2]。

由于高压线路上温度偏高环境恶劣，故采用非接触式红外测温模块进行远程测温，从而测温保护设备，增加使用寿命，测温设备只需留出一个测温探头。测温设备实时读取环境温度通过Lora上发数据。

高压输电线路上运行工况恶劣，针对高温、曝晒、极寒、振动、防水等一系列问题，我们提升了传感器和网关的防护等级，保证了该系统能长期在输电线路上稳定运行[3]。且高压输电线路上电场强度大，我们优化了结构屏蔽减弱干扰，优化LORA通信机制，绕开工频干扰。

1 系统原理

按照场地情况，以每一个高压架杆为单位，安装一个测温终端设备，该终端设备由一个MCU，红外测温探头、Lora通信模块组成，负责实时监测架杆温度尤其是接线点处的温度数据，并由Lora模块上发至网关[4]。

每隔10 km处安装一个Lora网关，负责其周围半径5 km的范围内的终端数据的接收，并上传至服务器，并由Web网站读取服务器数据进行实时显示、实时监控、及时报警。

如图1所示为系统原理图。

图1 终端测温Lora通信的系统框图

图1 系统原理图

2 终端设计

如图2所示为终端测温Lora通信的系统框图。

STM32作为主控芯片，控制测温电路实时采集环境温度，通过Lora模块上传至网关。如图3所示为终端电路图。

3 测温模块GY-906

一般来说，测温方式可分为接触式和非接触式，接触式测温只能测量被测物体与测温传感器达到热平衡后的温度，所以响应时间长，且极易受环境温度的影响；而红外测温是根据被测物体的红外辐射能量来确定物体的温度，不与被测物体接触，具有影响动被测物体温度分布场，温度分辨率高、响应速度快、测温范围广、不受测温上限的限制、稳定性好等特点，近年来在家庭自动化、汽车电子、航空和军事上得到越来越广泛的应用[6]。

GY-906 MLX90614的特点

(1)应用范围广泛,适用于恒温控制、工业系统、消费类产品、温度计或任何热敏系统。

(2)体积小巧,可安装于狭小的空间范围内,进行温度测量。

(3)易集成。

(4)3 V和5 V电源电压。

(5)节能工作模式。

该传感器对环境光线适应能力强，其具有一对红外线发射与接收管，发射管发射出一定频率的红外线，当检测方向遇到障碍物(反射面)时，红外线反射回来被接收管接收。经过比较器电路处理之后绿色指示灯会亮起，同时信号输出接口输出数字信号(一个低电平)。该传感器的探测距离可以通过电位器调节、具有干扰小、便于装配、使用方便等特点。

4 Lora通信

Lora模块有四种工作方式，由引脚M1、M0设置，详细情况如下：

当M1M0=00时，串口打开，无线打开，透明传输。

当M1M0=01时，可以定义为WOR发送方和WOR接收方。

当M1M0=10时，用户可通过串口对寄存器进行访问，从而控制模块工作状态。

当M1M0=11时，模块进入休眠。

可以通过单片机的PB0、PB1两个引脚来配置Lora的通信模式、若模块切换工作模式后，等待当前工作任务完成，若模块空闲1 ms，就可以按照新的工作模式来进行工作。

当模块M1M0处于00时，单片机可以通过模块的串口(RXD)写入数据，模块将启动发送。若无线模块接到数据也可以通过串口(TXD)输出数据，从而单片机接收到数据。

当模块M1M0处在10时，单片机可以访问Lora寄存器，从而配置模块地址、网络地址从而组建通信网络。

5 系统整体测试

如图4所示为web端监控界面

图4 Web端监控界面

如图5所示为历史报警数据界面

图5 历史报警数据界面

6 结束语

不同输电线路上的传感器，只要在网关信号覆盖范围内，可共用LORA网关；其他采用LORA方式的电力物联网终端，也可无线连入此网关。方便灵活、效率极高、节省成本，有利于泛在电力物联网的推广。

其他电力物联网终端，如采用LORA通信方式可灵活接入本系统LORA网关，也将极大的推动泛在电力物联网的发展。