周翔 肖金球 莫洪斌 陳艷旭

摘 要： 針對(duì)分布式高壓電塔維護(hù)困難、數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)不全面等問題，研制一種自旋轉(zhuǎn)式紅外掃描的高壓電塔狀態(tài)巡檢系統(tǒng)。系統(tǒng)包含溫度測(cè)量節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)服務(wù)器以及PC端物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。以STM32為微處理器控制雙舵機(jī)云臺(tái)進(jìn)行角度旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)紅外測(cè)溫儀對(duì)電氣接點(diǎn)的測(cè)溫，SIM900模塊將溫度數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)服務(wù)器；利用數(shù)值反饋角度定位算法對(duì)存在的異常電氣接點(diǎn)進(jìn)行二次測(cè)量， 通過PC端物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)查看某個(gè)區(qū)域內(nèi)的所有高壓電塔的工作狀態(tài)，極大地解決了高壓電塔監(jiān)測(cè)問題。

關(guān)鍵詞： STM32； 高壓電塔； 紅外測(cè)溫； 數(shù)值反饋角度定位； 物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)； 二次測(cè)量

中圖分類號(hào)： TN215?34； TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2018）14?0101?05

Development of rotary infrared scanning status inspection system for high voltage towers

ZHOU Xiang1，2， XIAO Jinqiu1，2， MO Hongbin3， CHEN Yanxu4

（1. School of Electronic and Information Engineering， Suzhou University of Science and Technology， Suzhou 215009， China；

2. Suzhou Intelligent Measurement and Control Engineering Technology Research Center， Suzhou 215009， China；

3. Suzhou Nuclear Power Research Institute， Suzhou 215009， China；

4. School of Energy Science and Engineering， Nanjing University of Technology， Nanjing 211800， China）

Abstract： In allusion to problems such as maintenance difficulty and data monitoring incompleteness of distributed high voltage towers， a rotary infrared scanning status inspection system for high voltage towers is developed. The system consists of the temperature measurement node， data server， and Internet of Things （IoT） platform on the PC terminal. The STM32 is taken as the microprocessor to control the cloud platform of the double steering engine for angle rotation， so as to realize temperature measurement of electrical contacts by the infrared thermometer. The SIM900 module is used to transmit temperature data to the data server. The numerical feedback angle positioning algorithm is used to perform secondary measurement of abnormal electrical contacts. The working conditions of all high voltage towers in a certain area can be viewed from of IoT platform on the PC terminal， which largely solves the monitoring problem of high voltage towers.

Keywords： STM32； high voltage tower； infrared temperature measurement； numerical feedback angle positioning； IoT platform； secondary measurement

隨著全國(guó)范圍內(nèi)用電的需求日益增大，電力設(shè)備越來越多，這給電力設(shè)備的維護(hù)監(jiān)測(cè)造成很大的困難。高壓電塔是國(guó)家電網(wǎng)的重要組成部分，且分布極為廣泛，這就產(chǎn)生了高壓電塔維護(hù)的問題?，F(xiàn)有的人工巡檢是電網(wǎng)巡檢的主要方式，采用原始的測(cè)量、記錄的模式對(duì)高壓電塔進(jìn)行逐一排查，耗費(fèi)巨大的人力物力，并且也存在遺漏、檢錯(cuò)、排查周期長(zhǎng)、偏遠(yuǎn)地區(qū)巡檢難等問題。

針對(duì)上述問題，本文利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的感知技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、應(yīng)用技術(shù)與紅外測(cè)溫技術(shù)結(jié)合，設(shè)計(jì)出一套自旋轉(zhuǎn)式紅外掃描的高壓電塔狀態(tài)巡檢系統(tǒng)。這套系統(tǒng)與傳統(tǒng)人工巡檢相比，突破了傳統(tǒng)的測(cè)量局限性，測(cè)溫耗時(shí)更少、巡檢周期更短、管理效率更高、數(shù)據(jù)更新更及時(shí)，為大范圍內(nèi)高壓電塔的長(zhǎng)期維護(hù)提供了一種很好的解決方案。

1 技術(shù)原理

1.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)利用互聯(lián)網(wǎng)與通信技術(shù)，通過從傳感器、網(wǎng)路傳輸以及信息處理三個(gè)層次，將各類物體進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。相關(guān)產(chǎn)品廣泛應(yīng)用在智能家居、智能消防、工業(yè)監(jiān)測(cè)、個(gè)人健康等各領(lǐng)域。如今的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與產(chǎn)品，不僅質(zhì)量好、技術(shù)先進(jìn)、專業(yè)性強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了人對(duì)物的實(shí)時(shí)控制與精確管理，并且在成本費(fèi)用上低于傳統(tǒng)模式，滿足各行各業(yè)的需求。

1.2 紅外測(cè)溫原理

本系統(tǒng)采用的高壓電塔測(cè)溫方法是根據(jù)探測(cè)物體向外輻射的紅外能量，但凡物體溫度高于絕對(duì)零度，就會(huì)不停地向外發(fā)射紅外輻射能量，并且滿足：

[E=εσT4]

式中：ε為發(fā)射率；σ為斯蒂芬?玻爾茲曼常數(shù)。

根據(jù)理論，通過紅外探測(cè)器接收輻射后產(chǎn)生微弱電壓信號(hào)，經(jīng)過放大、A/D采樣得出精確的溫度值，能夠?qū)崿F(xiàn)非接觸即可準(zhǔn)確地測(cè)算出高壓電塔的表面溫度[1]。紅外測(cè)溫技術(shù)大大節(jié)約了人力物力，也提高了工作人員測(cè)量的安全性。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

自旋轉(zhuǎn)式紅外掃描測(cè)溫的高壓電塔測(cè)溫巡檢系統(tǒng)主要由溫度測(cè)量節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)服務(wù)器、物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)組成。系統(tǒng)通過溫度測(cè)量節(jié)點(diǎn)測(cè)量其所在位置的高壓電塔電氣節(jié)點(diǎn)的工作溫度數(shù)據(jù)來判斷高壓電塔與電線的工作狀態(tài)，當(dāng)終端測(cè)溫單元測(cè)得的溫度出現(xiàn)異常時(shí)，溫度測(cè)量節(jié)點(diǎn)的報(bào)警模塊會(huì)進(jìn)行閃光報(bào)警并將包含異常設(shè)備編號(hào)及出現(xiàn)異常時(shí)間的短信發(fā)送給相關(guān)維修人員，便于及時(shí)找到出現(xiàn)異常的設(shè)備并進(jìn)行維修。每個(gè)溫度測(cè)量節(jié)點(diǎn)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)將實(shí)時(shí)的溫度值發(fā)送到后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，監(jiān)控中心的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)通過訪問數(shù)據(jù)庫(kù)獲得實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)[2]。系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)主要包括溫度采集系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、無線傳輸系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)以及PC機(jī)。溫度采集系統(tǒng)為自旋轉(zhuǎn)式紅外掃描測(cè)溫儀，由雙舵機(jī)云臺(tái)與紅外測(cè)溫儀組成；控制系統(tǒng)由STM32F103微處理器、電源模塊組成；無線傳輸系統(tǒng)選用SIM900無線傳輸模塊；報(bào)警系統(tǒng)采用LTE?1101J聲光報(bào)警器。最終的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案如圖2所示。

3.1 自旋轉(zhuǎn)式紅外掃描測(cè)溫儀設(shè)計(jì)

自旋轉(zhuǎn)式紅外掃描測(cè)溫儀由雙舵機(jī)云臺(tái)與紅外測(cè)溫儀組成。儀器通過掃描的方式對(duì)高壓電塔的電氣節(jié)點(diǎn)與電纜逐一進(jìn)行溫度測(cè)量。紅外測(cè)溫儀設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

1） 紅外測(cè)溫儀設(shè)計(jì)。其探測(cè)器部分采用熱敏電阻，以及直流的工作方式。當(dāng)電塔的紅外線通過紅外鏡頭匯聚到掃描鏡上，把被測(cè)目標(biāo)紅外線聚焦到探測(cè)器，探測(cè)器探測(cè)到熱輻射時(shí)就會(huì)產(chǎn)生微弱的電壓信號(hào)。微弱的電壓信號(hào)經(jīng)過低噪聲、高輸入阻抗的前置放大器和增益可調(diào)的主放大器后，輸出峰值為2.5 V的電壓信號(hào)。再將電壓信號(hào)通過A/D模塊AD7705進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，最后發(fā)送至STM32F103微處理器進(jìn)行處理得出精準(zhǔn)的溫度值[3]。

2） 雙舵機(jī)云臺(tái)設(shè)計(jì)。每一臺(tái)高壓電塔上端電氣接點(diǎn)通常不止一處，若紅外測(cè)溫儀想要測(cè)量全部電氣接點(diǎn)，需要對(duì)電氣接點(diǎn)所在的平面進(jìn)行掃描。將紅外掃描儀固定在雙舵機(jī)云臺(tái)上，并通過對(duì)水平與垂直方向上的舵機(jī)進(jìn)行控制旋轉(zhuǎn)，來實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣接點(diǎn)逐一測(cè)量。雙舵機(jī)云臺(tái)由兩個(gè)扭矩為1.8 kg·cm的180°舵機(jī)與U型支架組成，具體參數(shù)與設(shè)計(jì)如圖3所示。

3） 抗干擾策略。自旋轉(zhuǎn)式紅外掃描測(cè)溫儀通常固定在離電氣接點(diǎn)與輸電線路0.5 m左右，這種距離下儀器通常會(huì)受強(qiáng)電磁干擾。為了提高紅外測(cè)溫儀的穩(wěn)定性，系統(tǒng)采用以下措施：在硬件設(shè)計(jì)上利用光耦在信號(hào)輸入和輸出端進(jìn)行光電耦合抑制各種噪聲干擾；通過不銹鋼制作的金屬外殼來對(duì)光學(xué)元件和信號(hào)處理電路進(jìn)行封裝并接地，從而有效地屏蔽電磁干擾；使用“看門狗”監(jiān)測(cè)信號(hào)處理電路的工作狀態(tài)，出現(xiàn)“死機(jī)”狀況時(shí)，通過“復(fù)位”恢復(fù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3.2 數(shù)據(jù)通信模塊設(shè)計(jì)

考慮到系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的對(duì)象為高壓電塔，通常分布室外且位置偏僻，且需要進(jìn)行數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離的無線傳輸[4]。所以數(shù)據(jù)通信模塊部分采用應(yīng)用比較廣泛的GPRS模塊SIM900。GPRS在全國(guó)范圍內(nèi)覆蓋良好，下行速率最快可達(dá)85.6 kbit/s，上行速率最快達(dá)42.8 kbit/s，滿足了室外大范圍內(nèi)溫度測(cè)量節(jié)點(diǎn)與服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?。SIM900的正常工作溫度范圍在-30～80 ℃之間，滿足了在室外工作的條件。SIM900支持TCP/IP協(xié)議、HTTP協(xié)議，STM32F103微處理器可以通過AT指令控制SIM900與服務(wù)器通過三次握手，握手成功之后建立TCP連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。STM32F103與SIM900的電路連接如圖4所示。為了避免電磁干擾對(duì)GPRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊?，一方面采用紅外掃描測(cè)溫儀與控制傳輸電路分離的方法，確?？刂苽鬏旊娐繁M可能地遠(yuǎn)離強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境；另一方面在通信模塊電路設(shè)計(jì)上，把模擬信號(hào)電路與高速數(shù)字信號(hào)電路進(jìn)行分開，使得兩者信號(hào)耦合最小化。

4 軟件設(shè)計(jì)

4.1 硬件程序設(shè)計(jì)

系統(tǒng)硬件程序設(shè)計(jì)如圖5所示，測(cè)溫流程是微處理器根據(jù)程序設(shè)定的時(shí)間間隔，控制舵機(jī)云臺(tái)按照預(yù)設(shè)定的軌跡進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)紅外掃描測(cè)溫儀對(duì)高壓電塔塔頂?shù)碾姎饨狱c(diǎn)進(jìn)行逐一測(cè)溫。一方面微處理器將一個(gè)周期內(nèi)的溫度采樣值與閾值溫度范圍相比較，若溫度數(shù)值正常，則直接將溫度數(shù)據(jù)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸至物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)；若其中一個(gè)周期內(nèi)某個(gè)溫度數(shù)據(jù)不在閾值范圍之內(nèi)，微處理器根據(jù)該數(shù)據(jù)在樣本內(nèi)的編號(hào)來判斷異常電氣接點(diǎn)在測(cè)量平面的位置，得出水平與垂直方向的舵機(jī)旋轉(zhuǎn)角。

微處理器控制云臺(tái)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)至異常節(jié)點(diǎn)的位置，紅外測(cè)溫儀對(duì)該節(jié)點(diǎn)進(jìn)行二次測(cè)量。根據(jù)程序設(shè)定的間隔對(duì)該節(jié)點(diǎn)進(jìn)行持續(xù)采樣，得到該節(jié)點(diǎn)的樣本數(shù)據(jù)。對(duì)該樣本進(jìn)行單總體T檢驗(yàn)，通過計(jì)算該節(jié)點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)與閾值是否存在顯著差異來進(jìn)一步判斷該節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài)是否正常。若判斷出該節(jié)點(diǎn)正常工作，則該測(cè)量周期結(jié)束，舵機(jī)云臺(tái)回到初始位置；若判斷出該節(jié)點(diǎn)工作狀態(tài)異常，則微處理器控制開啟聲光報(bào)警系統(tǒng)，并且通過SIM900A模塊向檢修人員發(fā)送包含故障設(shè)備編號(hào)的短信[5]?？紤]到溫度測(cè)量節(jié)點(diǎn)地處室外，而且大范圍內(nèi)溫度測(cè)量節(jié)點(diǎn)分布廣泛，為了充分提高系統(tǒng)的工作效率和使用壽命。溫度測(cè)量節(jié)點(diǎn)采用平時(shí)休眠、定時(shí)喚醒的工作模式來降低裝置整體功耗。主程序使得硬件裝置完成上電初始化、自檢、設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)之后，馬上進(jìn)入休眠狀態(tài)[6]。當(dāng)定時(shí)器中斷產(chǎn)生之后，裝置開始進(jìn)行上述測(cè)溫流程。硬件裝置在完成中斷服務(wù)程序之后，再次進(jìn)入休眠，從而降低系統(tǒng)整體功率，延長(zhǎng)了硬件裝置壽命。

4.2 數(shù)值反饋角度定位算法

本文以110 kV干字型高壓電塔為例來說明系統(tǒng)的云臺(tái)角度定位算法。紅外測(cè)溫儀設(shè)定角分辨率為100∶1，干字型高壓電塔塔頭部分包含6個(gè)由直徑為4.5 cm的金屬連接器件購(gòu)成的待測(cè)電氣接點(diǎn)，6個(gè)電氣接點(diǎn)處于同一平面且可以理想化成平面上的點(diǎn)。有角分辨率和直徑可得紅外測(cè)溫儀測(cè)量電氣接點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離為4.5 m。實(shí)驗(yàn)示例如圖6所示。

算法步驟為：

1） 設(shè)6個(gè)節(jié)點(diǎn)形成的矩形長(zhǎng)和寬分別為a，b。坐標(biāo)原點(diǎn)與平面的距離為c。 對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)排序，得出它們的坐標(biāo)分別為（a/2，c，b/2），（-a/2，c，b/2），（-a/2，c，0），（a/2，c，0），（a/2，c，-b/2），（-a/2，c，-b/2）。圖中[tan α=b2c]，[tan β=a2c]，則[α=arctanb2c]，[β=arctana2c]。

水平方向舵機(jī)沿x正半軸向負(fù)半軸方向轉(zhuǎn)動(dòng)，在（90°-β，90°+β）范圍內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，垂直方向的舵機(jī)沿著z正半軸向負(fù)半軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，在（90°-α，90°+α）范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。舵機(jī)旋轉(zhuǎn)至1點(diǎn)位置時(shí)，開始測(cè)量，沿著1→2→3→4→5→6的以Z型路徑進(jìn)行逐一測(cè)量。每次溫度出現(xiàn)突變值時(shí)，判斷為電氣接點(diǎn)的溫度數(shù)值。測(cè)量結(jié)束后，舵機(jī)返回初始位置，處理器得到包含6個(gè)數(shù)值的樣本。

2） 通過單總體T檢驗(yàn)法計(jì)算得出存在異常的電氣接點(diǎn)的編號(hào)。每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)為一個(gè)樣本，樣本數(shù)據(jù)容量小于30，所有節(jié)點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)組成總體。先提出假設(shè)H0，溫度閾值最大值Tmax=52，計(jì)算樣本平均數(shù)與總體平均數(shù)的離差統(tǒng)計(jì)量為：

[t=x-μσxn-1]

式中：t為樣本平均數(shù)與總體平均數(shù)的離差統(tǒng)計(jì)量；[x]為樣本平均數(shù)；μ為樣本平均數(shù)；[σx]為樣本標(biāo)準(zhǔn)差；n為樣本容量。計(jì)算自由度[υ]=n-1，經(jīng)過查表得出臨界值，比較差異值與臨界值的關(guān)系來判斷該節(jié)點(diǎn)是否正常，差異值大于臨界值時(shí)，該節(jié)點(diǎn)工作異常。通過單總體T檢驗(yàn)對(duì)測(cè)量節(jié)點(diǎn)逐一檢驗(yàn)得出異常節(jié)點(diǎn)的編號(hào)。

3） 系統(tǒng)需要對(duì)異常節(jié)點(diǎn)進(jìn)行二次測(cè)量，舵機(jī)云臺(tái)需要旋轉(zhuǎn)適合角度來實(shí)現(xiàn)對(duì)該節(jié)點(diǎn)的溫度測(cè)量。若該異常節(jié)點(diǎn)編號(hào)為k（1≤k≤6），首先對(duì)k進(jìn)行奇偶判斷，若k為奇數(shù)，則水平舵機(jī)旋轉(zhuǎn)角度為90°-β；若k為偶數(shù)時(shí)，則水平舵機(jī)旋轉(zhuǎn)角度為90°+β。再進(jìn)一步對(duì)垂直方向旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行計(jì)算，若存在n為自然數(shù)，則n滿足：

[n≥k-22]

取n的最小值，則垂直方向的舵機(jī)旋轉(zhuǎn)角度為90°+（nmin-1）α。

根據(jù)以上算法，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓電塔的電氣接點(diǎn)的完全測(cè)量與重復(fù)測(cè)量，與傳統(tǒng)手動(dòng)測(cè)量方法比較起來，保證了溫度數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性。

4.3 TCP/IP協(xié)議

TCP/IP協(xié)議通常是被分成四層協(xié)議系統(tǒng)，分別為應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層和鏈路層[7]。SIM900模塊與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器建立TCP連接有三個(gè)階段：建立連接階段、數(shù)據(jù)收發(fā)階段、連接釋放階段。SIM900模塊與服務(wù)器三次握手成功之后建立連接，建立連接成功之后，就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)一定要指定雙方的IP地址以及端口。當(dāng)完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程之后，微處理器向SIM900模塊發(fā)送AT指令實(shí)現(xiàn)關(guān)閉連接狀態(tài)和移動(dòng)場(chǎng)景[8]。

4.4 HTTP協(xié)議

物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)需要從服務(wù)器獲取數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)發(fā)送一次HTTP請(qǐng)求，通過TCP建立起與服務(wù)器之間的通道，當(dāng)獲取數(shù)據(jù)結(jié)束時(shí)，HTTP會(huì)立即將TCP連接斷開。在系統(tǒng)中，通過向數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器發(fā)送HTTP POST請(qǐng)求對(duì)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行更新[9]。

POST/v1.0/device/x/sensor/xx/datapoints HTTP/1.1

Host： 121.xxx.xxx.xxx

Accept： */*

U?ApiKey： d2164b0b1edfae22bca1350d5bac8e0f

Content?Length：14

Content?Type：application/x?www?form?urlencoded

Connection： close

{"value"：xx.x}

在HTTP POST請(qǐng)求中，第一行必須是一個(gè)請(qǐng)求行，用來說明請(qǐng)求類型、要訪問的資源以及使用的HTTP版本。HTTP POST請(qǐng)求包含了每一臺(tái)溫度測(cè)量節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的編號(hào)與傳感器對(duì)應(yīng)編號(hào)，用來一一對(duì)應(yīng)更新高壓電塔的數(shù)據(jù)值。緊接著是一個(gè)首部小節(jié)，用來說明服務(wù)器要使用的附加信息。在首部之后是一個(gè)空行，之后便是數(shù)據(jù)主體。

4.5 物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)包含以下4種主要功能：

1） 溫度實(shí)時(shí)顯示與報(bào)警。如圖7a）所示，點(diǎn)擊主界面地圖上高壓電塔的編號(hào)，右下角狀態(tài)欄上可以顯示出該電塔的最新溫度數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)更新時(shí)間，當(dāng)某個(gè)高壓電塔監(jiān)測(cè)出現(xiàn)異常時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)會(huì)向管理人員發(fā)出故障提示[10]。

2） 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置。如圖7b）所示，通過物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)可以對(duì)系統(tǒng)硬件終端的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，包括標(biāo)準(zhǔn)工作溫度范圍、測(cè)溫間隔時(shí)間、云臺(tái)旋轉(zhuǎn)角度等。

3） 歷史數(shù)據(jù)查詢。如圖7c）所示，可以查看某一臺(tái)電力設(shè)施在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的工作溫度，生成數(shù)據(jù)報(bào)表，從而對(duì)設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行分析。

4） 巡檢信息備注。如圖7d）所示。維修人員在對(duì)出現(xiàn)故障的高壓電塔進(jìn)行巡檢以后，相應(yīng)地要對(duì)這臺(tái)設(shè)備進(jìn)行故障分析與備注，方便后期的維護(hù)。

5 系統(tǒng)效果

為了測(cè)試系統(tǒng)能否正常地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)高壓電塔的溫度，在此選取蘇州地區(qū)的某些高壓電塔進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試時(shí)間是2017年2月17日，環(huán)境溫度12 ℃，高壓電塔上的傳輸電纜的工作電壓50 kV，將溫度測(cè)量節(jié)點(diǎn)裝在高壓電塔的中上部分，然后在物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)進(jìn)行查看電塔的溫度，表2是物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)顯示的測(cè)試電塔金屬連接器與高壓電纜表面的溫度。

為了對(duì)系統(tǒng)測(cè)溫的精度進(jìn)一步掌握，借助蘇州熱工研究院福祿克紅外溫度檢測(cè)儀對(duì)測(cè)試電塔的溫度進(jìn)行對(duì)比測(cè)量，表3是對(duì)比數(shù)據(jù)。

分析以上數(shù)據(jù)可得，系統(tǒng)測(cè)得的溫度數(shù)據(jù)普遍低于熱工所測(cè)得的溫度數(shù)值，存在誤差，且誤差范圍在±1 ℃?？梢赃M(jìn)一步得出高壓電塔溫度越接近所在地的環(huán)境溫度時(shí)，測(cè)溫系統(tǒng)存在誤差越小。

6 結(jié) 論

本文研制了一套自旋轉(zhuǎn)式掃描的高壓電塔狀態(tài)巡檢系統(tǒng)，利用紅外掃描測(cè)溫技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)高壓電塔的遠(yuǎn)距離全方位測(cè)溫，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)大范圍內(nèi)電塔的智能化全覆蓋管理，相比于人工巡檢的方式，準(zhǔn)確性、安全性、全面性得到了很大程度上的提高，更加省時(shí)方便。經(jīng)測(cè)試，本套系統(tǒng)能夠滿足設(shè)計(jì)要求，持續(xù)穩(wěn)定地監(jiān)測(cè)管理范圍高壓電塔的工作狀態(tài)。

注：本文通訊作者為肖金球。

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