智能電房環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究

引言

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷成熟,信息化技術(shù)也得到了廣泛應(yīng)用。電力配電房環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)量眾多、位置分散,需要運(yùn)用通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)配電房環(huán)境質(zhì)量實(shí)施長(zhǎng)期、有效、連續(xù)、科學(xué)、準(zhǔn)確、全面高效的監(jiān)測(cè),解決一直以來(lái)配電房環(huán)境監(jiān)測(cè)巡檢周期長(zhǎng)、巡檢盲區(qū)大、人力資源消耗嚴(yán)重的情況。

通過(guò)安裝使用智能配電房環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置,可以第一時(shí)間收到報(bào)警信息,快速安排人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢查、處理,杜絕發(fā)生一系列人員傷亡事故,從而無(wú)需人工定期巡檢,運(yùn)維效率高。現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)可通過(guò)4G、2G網(wǎng)絡(luò)連接上傳至數(shù)據(jù)中心,隨時(shí)掌控各個(gè)無(wú)人值守配電房的狀態(tài),同時(shí)最大程度節(jié)約前期施工成本和后期運(yùn)維成本,因此該系統(tǒng)有充分的推廣和利用價(jià)值。

1智能電房環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)介紹

1.1系統(tǒng)技術(shù)原理

系統(tǒng)各傳感器帶有各類參量的感應(yīng)元件,終端模塊用于遠(yuǎn)距離組網(wǎng),傳感器可以其配對(duì)的終端模塊通信,通過(guò)GPRS（4G）網(wǎng)絡(luò)通信,使終端和云端服務(wù)器連接,而應(yīng)用端通過(guò)和云端服務(wù)器連接可以做各種數(shù)據(jù)展示和報(bào)警。

通信終端通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)與Internet連接,把數(shù)據(jù)基于IORA通信協(xié)議以最大20dBm頻率打包發(fā)送至數(shù)據(jù)中心,數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并做實(shí)時(shí)分析,同時(shí)在應(yīng)用端提供用戶頁(yè)面展示。數(shù)據(jù)報(bào)警通過(guò)短信、微信、APP等形式通知相關(guān)人員。

終端供電采用6.5V的可充電電池或使用220V市電,保證24h不間斷工作。

系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖1所示。

1.2傳輸網(wǎng)絡(luò)

本系統(tǒng)結(jié)合以上集中無(wú)線通信技術(shù),可以充分利用各種網(wǎng)絡(luò)各自的傳輸優(yōu)勢(shì),根據(jù)網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)分工合作,確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在惡劣環(huán)境下仍然保持穩(wěn)定的傳輸條件。該系統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡(luò)有以下特點(diǎn):

1）可大規(guī)模組網(wǎng),不需要任何網(wǎng)絡(luò)設(shè)置,就能輕松地組成感應(yīng)節(jié)點(diǎn)規(guī)模上千、面積超過(guò)十幾平方公里的IORA自組網(wǎng)。

2）網(wǎng)絡(luò)可靠性高,標(biāo)簽之間組成完整網(wǎng)狀互聯(lián),自動(dòng)切換最佳路徑。

3）持久的低能耗、超微功耗設(shè)計(jì),平均工作電流10μA,電池可用5年以上。

4）通信安全性,確保安全通信的方案,即發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備的合法身份:數(shù)據(jù)的有效性驗(yàn)證,數(shù)據(jù)包的加密,可靠的數(shù)據(jù)訪問(wèn)權(quán)限管理,可用繞開(kāi)阻擋區(qū)域?qū)崿F(xiàn)智能化通信。

5）系統(tǒng)容量大,基于該技術(shù)的網(wǎng)關(guān)支持多信道多數(shù)據(jù)速率的并行處理,系統(tǒng)容量大。

6）可支持測(cè)距和定位,基于終端和集中器/網(wǎng)關(guān)的系統(tǒng)可以支持測(cè)距和定位。

2智能電房環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成

系統(tǒng)包含智能無(wú)線水浸傳感器、智能無(wú)線溫濕度傳感器、智能無(wú)線位移傳感器、終端、后臺(tái)等組成部分。傳感器均通過(guò)IORA進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,大大提高了收發(fā)的靈敏度,降低了功耗。傳感器標(biāo)簽材質(zhì)工藝采用抗老化、耐高溫ABS材質(zhì),IP65防護(hù)等級(jí)防水鋁外殼,工作溫度為-30～80℃。傳感器網(wǎng)絡(luò)通信心跳間隔小于60s,設(shè)備運(yùn)行異常變化時(shí)智能喚醒,網(wǎng)絡(luò)喚醒及通信啟動(dòng)時(shí)間小于3s,保證數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。終端采用6.5V可充電電池或使用220V市電,保證24h不間斷工作和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行。

2.1智能無(wú)線水浸傳感器

智能無(wú)線水浸傳感器主要用于電纜溝的水位監(jiān)測(cè),當(dāng)檢測(cè)到電纜溝的水位越過(guò)設(shè)置的告警門限值時(shí),則立刻發(fā)送報(bào)警信息到終端,由終端上傳到云平臺(tái)處理。傳感器通過(guò)支架安裝固定在電纜溝壁上,保證其離溝壁10cm以上并垂直于被監(jiān)測(cè)面即可。

2.2智能無(wú)線溫濕度傳感器

智能無(wú)線溫濕度傳感器主要用于電纜坑的溫濕度監(jiān)測(cè),獲取到數(shù)據(jù)后由終端上傳到云平臺(tái)處理。傳感器通過(guò)螺絲固定安裝在坑板內(nèi)側(cè),適應(yīng)路面絕大部分的電纜坑板智能化改造,監(jiān)測(cè)電纜井內(nèi)環(huán)境溫濕度狀況,由終端上傳到云平臺(tái)處理。

2.3智能無(wú)線位移傳感器

智能無(wú)線位移傳感器主要用于電纜坑板的位移監(jiān)測(cè),當(dāng)檢測(cè)到電纜坑板被非法移動(dòng)的情況時(shí),一旦判斷異常,則立刻發(fā)送報(bào)警信息到終端,由終端上傳到云平臺(tái)處理。

2.4終端

終端能把數(shù)據(jù)基于IORA通信協(xié)議以最大20dBm頻率打包發(fā)送至數(shù)據(jù)中心,數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并做實(shí)時(shí)分析,同時(shí)在應(yīng)用端提供用戶頁(yè)面展示。

2.5云平臺(tái)

數(shù)據(jù)處理通過(guò)云平臺(tái)進(jìn)行部署,具有高性價(jià)比、高穩(wěn)定性、安全可靠等特點(diǎn),相對(duì)于自建服務(wù)器具有成本優(yōu)勢(shì)。數(shù)據(jù)儲(chǔ)存多重備份,按需擴(kuò)容,靈活便捷,云端防火墻安全性高,減輕了工作人員維護(hù)壓力。報(bào)警可以設(shè)置多種形式,例如通過(guò)短信、微信、APP等形式告知管理者。

3結(jié)語(yǔ)

隨著智能電網(wǎng)應(yīng)用的不斷成熟和進(jìn)步,現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)對(duì)電力設(shè)備運(yùn)行環(huán)境真實(shí)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和分析,最終將建成基于整個(gè)電網(wǎng)配電房的在線監(jiān)測(cè)、智能診斷處理、應(yīng)急指揮、"電力流、信息流、業(yè)務(wù)流"高度一體化融合的綜合控制運(yùn)行中心。