國家電網(wǎng)設備綜合監(jiān)測系統(tǒng)

張少琳+劉肖驄+田君杰+李春明+桑云

【摘要】 電力供應是整個社會生產(chǎn)、人民生活的基本保證之一。自然環(huán)境（如冰雹，颶風）、人為因素（如盜竊，施工）等也是造成電力設備故障的主要原因，基于物聯(lián)網(wǎng)技術的電力綜合監(jiān)測系統(tǒng)方案幫助電力維護部門進一步解決變電站高效維護、統(tǒng)一管理方面、遠程監(jiān)控的問題。

【關鍵詞】 無線傳感器 節(jié)點 系統(tǒng)管理

一、系統(tǒng)概述

電力設備綜合監(jiān)測系統(tǒng)是基于無線傳感器網(wǎng)絡（WSN）技術平臺的一個開放性系統(tǒng)，目前已融合水浸在線監(jiān)測、環(huán)境溫濕度在線監(jiān)測、紅外在線監(jiān)測以及氣體在線監(jiān)測等多個子系統(tǒng)，可實現(xiàn)變電站、環(huán)網(wǎng)柜、開關柜、電力線路等設備的水浸、環(huán)境溫濕度、門開關、有毒可燃氣體等信息監(jiān)測，同時具備實時報警及物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)動功能 。

本系統(tǒng)由現(xiàn)場傳感器、基站和綜合監(jiān)測平臺組成。

基站（網(wǎng)關）

基站負責把接收到的傳感器節(jié)點數(shù)據(jù)轉發(fā)到計算機，進行存儲，分析和處理?；緮?shù)據(jù)可接入本地計算機，也可通過以太網(wǎng)等其他網(wǎng)絡接入遠程監(jiān)控主機。

傳感器節(jié)點

無線傳感器節(jié)點使用方便，替代了傳統(tǒng)測試系統(tǒng)布線帶來的麻煩。無線數(shù)字信號傳輸方式消除了長電纜傳輸帶來的噪聲干擾，使整個測量系統(tǒng)具有極高的測量精度和抗干擾能力。傳感器節(jié)點體積小巧，重量較輕，由電源模塊、采集處理模塊、無線收發(fā)模塊組成，全部模塊封裝在一個塑料或金屬外殼內。采集的數(shù)據(jù)既可以實時傳輸至計算機，也可存儲在節(jié)點內，保證了數(shù)據(jù)的可靠性。自由組合成不同輸入量的通道，進行多物理量、多測點、分布式、同步 監(jiān)測。

BEENET 無線傳感器網(wǎng)絡特點

無線的傳輸方式，使得抗干擾能力增強；

傳輸距離遠，功耗低，體積小，防水防塵；

自組織、自恢復、多網(wǎng)絡拓撲結構；

深度1的星形網(wǎng)可支持65535個節(jié)點；

各道獨立采集，同步精度可達1ms；

采用AES 128位加密算法，數(shù)據(jù)安全；

內置2，4，8M及1G Flash數(shù)據(jù)存儲器；

可組成本地監(jiān)測系統(tǒng)和遠程監(jiān)測系統(tǒng)；

可采用鋰電池、太陽能電池板、感應供電及高容量干電池等多種供電方式；

傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)結構簡單，功耗低，同步精度高，魯棒性好，穩(wěn)定可靠，具備易安裝、易使用、易擴展、易升級、易維護等特點。

二、系統(tǒng)管理軟件

系統(tǒng)管理軟件是在電力設備綜合監(jiān)測平臺上運行的監(jiān)控軟件。用戶界面層針對不同的用戶提供了不同的用戶應用界面。實現(xiàn)了對變電站、環(huán)網(wǎng)柜、電纜溝等電力設備中無線水浸、環(huán)境溫濕度、門開關、有毒可燃氣體等傳感器信息的處理，保障了電力設備的安全運行。

● 功能簡介

1、實時、在線監(jiān)測；

2、監(jiān)測報警；

3、本地與遠程的監(jiān)控；

● 系統(tǒng)管理軟件特點：

1、美觀的界面顯示功能：組態(tài)軟件充分利用Windows的圖形功能完善界面美觀的特點，設計出各種工業(yè)界面，豐富的動畫連接方式；

2、良好的開放性：系統(tǒng)軟件能與多種通信協(xié)議互聯(lián)，支持多種硬件設備；

3、豐富的功能模塊：提供豐富的控潲功能庫，滿足用戶的測控要求和現(xiàn)場需求；

4、強大的數(shù)據(jù)庫：配有實時數(shù)據(jù)庫，可存儲各種數(shù)據(jù)；

● 軟件部分界面截圖

三、無線傳感器網(wǎng)絡產(chǎn)品

傳感器網(wǎng)絡與其他各電力設備監(jiān)測子系統(tǒng)融合在一起，通過綜合監(jiān)測平臺統(tǒng)一管理，其系統(tǒng)結構圖和產(chǎn)品介紹如下。

1、無線水浸傳感器

產(chǎn)品概述： 無線水浸傳感器是WSN技術的又一典型應用，能夠實時在線監(jiān)測傳感器安裝位置（場所）是否浸（積）水，并實時的將水浸信息通過數(shù)據(jù)傳輸基站上傳到控制主機，以達到監(jiān)控告警的目的。本產(chǎn)品可應用于：變電站電纜溝、地下電纜層以及廠房、辦公室、倉庫等處的水浸監(jiān)控。當水位超過警戒線會聯(lián)動發(fā)信號給排水系統(tǒng)啟動排水系統(tǒng)。

2、無線溫濕度節(jié)點

產(chǎn)品概述 ：無線溫濕度傳感器可以實時、準確的測量環(huán)境溫度和環(huán)境相對濕度，它能使用戶對現(xiàn)場環(huán)境實現(xiàn)遠程的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測；本設備可應用于：變電站的開關柜、控制柜、監(jiān)控室等處的環(huán)境溫濕度監(jiān)測。當溫濕度過高影響設備安全運行時會啟動溫濕度控制系統(tǒng)調整設備運行環(huán)境溫濕度。

3、無線防入侵傳感器

產(chǎn)品概述 ：無線防入侵傳感器（又稱紅外射線傳感器）是安裝在門內，能夠實時在線監(jiān)測柜門的開、關狀態(tài)， 當設備門被開啟時會發(fā)信號給視頻監(jiān)控系統(tǒng)進行聯(lián)動查看是否正常開啟。

4、有毒、可燃氣體傳感器

產(chǎn)品概述 ：有毒、可燃傳感器是安裝在變電站中，電纜溝、污穢環(huán)境下使用，能夠實時在線監(jiān)測環(huán)境內的氣體含量。 本產(chǎn)品可應用于：變電站中，電纜溝、污穢環(huán)境下長時間封閉運行環(huán)境下進行氣體的狀態(tài)檢測。當環(huán)境中有毒可燃氣體含量超標，會實時進行報警，同時聯(lián)動風機控制系統(tǒng)自動開啟通風機進行通風。

5、無線網(wǎng)關

產(chǎn)品概述 ：無線網(wǎng)關即無線數(shù)據(jù)傳輸基站，用于收集各類傳感器的無線信號，并通過RS485總線、USB線或GPRS無線傳輸模塊，將數(shù)據(jù)傳送給控制主機。它是由MCU、RS-485接口、CAN接口、GPRS 模塊、2.4GHz數(shù)字RF收發(fā)器、寬輸入DC/DC直流穩(wěn)壓電源、IP66 PPS外殼和高增益定向天線等組成。本系統(tǒng)提供三種類型的無線網(wǎng)關，即，基于USB口的網(wǎng)關BS915、基于MODBUS協(xié)議的網(wǎng)關BS915A基于GPRS模塊的網(wǎng)關BS909。

四、總結

電力設備綜合監(jiān)測系統(tǒng)是采用無線傳感器網(wǎng)絡（WSN）技術開發(fā)的一個開放性監(jiān)控平臺。系統(tǒng)能與多種通信協(xié)議互聯(lián)，支持多種硬件設備。目前已融合電力設備水浸在線監(jiān)測、環(huán)境溫濕度在線監(jiān)測、紅外在線監(jiān)測以及有毒氣體在線監(jiān)測等多個子系統(tǒng)，可實現(xiàn)變電站、環(huán)網(wǎng)柜、開關柜、電力線路、電纜溝等設備的水浸、環(huán)境溫濕度、開關門、有毒氣體等信息監(jiān)測，同時具備實時報警及物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)動功能。周密的系統(tǒng)安全防范，對不同的操作者，賦予不同的操作權限，保證整個系統(tǒng)的安全可靠運行。