錢暉

摘要：本文設(shè)計(jì)和應(yīng)用基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的配電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)，對其進(jìn)行系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)以及硬件模塊設(shè)計(jì).本文確定了整個(gè)系統(tǒng)在實(shí)際使用過程當(dāng)中所采用的通電方式、通信方式。與此同時(shí)還建立了不同數(shù)據(jù)采集周期，終端節(jié)點(diǎn)的能耗估算。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);配電線路;在線監(jiān)測系統(tǒng);應(yīng)用

0引言

配電線路在實(shí)際使用的過程當(dāng)中將高壓輸電網(wǎng)以及電力用戶密切的結(jié)合起來，對電力企業(yè)生產(chǎn)的電能進(jìn)行合理的分配以及進(jìn)行短距離傳輸送。在配電線路直接運(yùn)行的過程當(dāng)中會(huì)受到諸多來自外界或者是內(nèi)部的干擾。在這樣的情況下，原有的人工巡線或者是無人機(jī)巡線技術(shù)在實(shí)際使用的過程當(dāng)中有著較大的局限性，因此有必要對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的配電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)行研究。

1基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的配電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

1.1? 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

1.1.1????? 配電線路非電量和微氣象在在線監(jiān)測

在這一過程當(dāng)中需要合理的利用傳感器所特有的功能完成在線采集，并且傳輸配電線路一些有效數(shù)據(jù)的相關(guān)工作。比如說，桿塔傾斜角、溫度、濕度等等一系列參數(shù)。與此同時(shí)還需要結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況采用科學(xué)合理的方式方法對不同光照強(qiáng)度監(jiān)測區(qū)域內(nèi)太陽能光伏板的平均功率進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算工作，保證一些對系統(tǒng)正常運(yùn)行有著非常重要作用的系統(tǒng)監(jiān)測結(jié)點(diǎn)的安全穩(wěn)定性。

1.1.2????? 配電線路監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸分析

在該工作實(shí)際進(jìn)行的過程當(dāng)中，需要利用不同傳感器所具有的特性對配電線路在運(yùn)行狀態(tài)當(dāng)中相應(yīng)的監(jiān)測量進(jìn)行一些周期性的采集工作，對配電線路正常運(yùn)行有著非常重要作用的狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸、訪問下載以及其他相關(guān)的工作。及時(shí)對配電線路的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行掌握并且分析，保證配電線路能夠時(shí)時(shí)刻刻處于合理規(guī)劃的狀態(tài)當(dāng)中。

1.1.3????? 配電線路監(jiān)測系統(tǒng)終端節(jié)點(diǎn)的功率估算

在這一工作實(shí)際進(jìn)行的過程當(dāng)中，現(xiàn)場工作人員需要以傳感器芯片的實(shí)際功率在實(shí)際檢測過程當(dāng)中所需要的周期以及傳感器在實(shí)際使用過程當(dāng)中能夠持續(xù)工作的時(shí)間作為計(jì)算過程當(dāng)中所需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行配電線路監(jiān)測終點(diǎn)節(jié)點(diǎn)終端的1 節(jié)點(diǎn)功率的估算工作，從而最終得到有效的光照時(shí)間。根據(jù)這些數(shù)據(jù)來對當(dāng)?shù)貎?chǔ)電池的容量進(jìn)行合理的估算，從而進(jìn)一步確定蓄電池能夠正常使用的時(shí)間，使得終端節(jié)點(diǎn)在運(yùn)行過程當(dāng)中的安全穩(wěn)定性受到合理的保障。

1.2? 通信方式

配電線路在實(shí)際使用的過程當(dāng)中，為了使得人們的生日常生產(chǎn)生活用電受到最大程度的滿足。在實(shí)際設(shè)置的時(shí)候配電線路結(jié)構(gòu)非常的復(fù)雜，而且分支數(shù)量相對來說比較多，所需要的傳輸距離比較遠(yuǎn)?？紤]到這種情況在實(shí)際通信的過程當(dāng)中可以采用通信功能相對來說比較強(qiáng)大的GPRS無線通信方式，在配電線路當(dāng)中結(jié)合其實(shí)際這中情況設(shè)置相應(yīng)的GPRS通信模塊單元USR-GM3，通過該模塊單元的作用的正常發(fā)揮，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)串口設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器之間數(shù)據(jù)的雙向傳輸工作。與此同時(shí)還需要通過Lora的超遠(yuǎn)距離無線傳輸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測區(qū)域節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸工作。

1.3? 系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

基于物聯(lián)網(wǎng)的配電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用于系統(tǒng)目的監(jiān)測點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間，為了保證這一系統(tǒng)的功能能夠正常的發(fā)揮，保證配電線路能夠處于正常的運(yùn)行狀態(tài)當(dāng)中，本文結(jié)合配電現(xiàn)場的實(shí)際情況采用了STM32處理器射頻收發(fā)器RS45模塊接口和以太網(wǎng)接口等一系列有效的設(shè)備，通過科學(xué)合理的方式進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了攝像頭電源斷層管理和通信箱無線接入開關(guān)管理。與此同時(shí)還在施工配電網(wǎng)當(dāng)中采用了新型組網(wǎng)或者是多跳組網(wǎng)的方式實(shí)現(xiàn)相關(guān)工作人員可以在遠(yuǎn)程有效監(jiān)測。輸電線路現(xiàn)場狀態(tài)以及設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)GPRS無線通信應(yīng)用與系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心以及數(shù)據(jù)終端單元的設(shè)備之中，比如說日歷時(shí)鐘模塊、PC及其電源等一系列設(shè)備在實(shí)際使用的過程當(dāng)中，主要被應(yīng)用在查詢命令的設(shè)置以及響應(yīng)監(jiān)測終端的請求，并且把現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備的一些相關(guān)參數(shù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心當(dāng)中?？紤]到配電網(wǎng)的實(shí)際使用情況，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中將一些終端節(jié)點(diǎn)合理的設(shè)置與配電線路的桿塔上面，并且通過預(yù)設(shè)指令周期性喚醒的方式來使得不同傳感器之間能夠相互之間密切的連接起來。通過這些傳感器的合理使用，可以使得整個(gè)配電線路在實(shí)際運(yùn)行過程當(dāng)中所產(chǎn)生的一系列數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)采集，并且將相應(yīng)的數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)中心當(dāng)中供相關(guān)人員進(jìn)行參考。

2基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的配電線路在線監(jiān)測硬件設(shè)計(jì)與應(yīng)用

2.1? 系統(tǒng)硬件模塊選型。

系統(tǒng)電源在實(shí)際使用的過程當(dāng)中有著非常重要的作用，可以為系統(tǒng)各個(gè)部分進(jìn)行供電工作。首先考慮到現(xiàn)場的實(shí)際情況以及不同傳感器的作用。傾角傳感器在實(shí)際使用的過程當(dāng)中采用MP16050，通過該傳感器的合理利用，可以及時(shí)收集配電線路桿塔傾斜的相關(guān)數(shù)據(jù);其次，考慮到我國大部分地區(qū)的溫濕度相應(yīng)的溫濕度傳感器采用性能優(yōu)越的DHT11，通過這些傳感器實(shí)現(xiàn)對配電線路所在地區(qū)溫度濕度的采集工作;結(jié)合現(xiàn)場的光照強(qiáng)度，光照強(qiáng)度傳感器采用GY-33傳感器，該傳感器在實(shí)際使用的過程當(dāng)中有著非常強(qiáng)大的抗干擾功能，可以保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的精確性。GPRS通信模塊為USR-CM3，該模塊在實(shí)際使用的過程當(dāng)中所消耗的功率非常的低，可以實(shí)現(xiàn)串口設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器之間數(shù)據(jù)的雙向傳輸。

2.2? ，終端節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)與應(yīng)用

考慮到系統(tǒng)終端節(jié)點(diǎn)在實(shí)際使用過程當(dāng)，所具有的特性，本系統(tǒng)采用周期性休眠以及喚醒的方式來進(jìn)行相應(yīng)的工作。在配電網(wǎng)需要對相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的過程當(dāng)中，使終端節(jié)點(diǎn)處于被喚醒的狀態(tài)并且采用全功率模式運(yùn)行，當(dāng)沒有數(shù)據(jù)處理指令的時(shí)候，通過合理的方式方法保證終端節(jié)點(diǎn)處于低功耗模式，從而使得蓄電池的使用時(shí)間能夠得到實(shí)質(zhì)性的延長。

2.3? 協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

由于路由器節(jié)點(diǎn)以及協(xié)調(diào)器前節(jié)點(diǎn)在實(shí)際使用過程當(dāng)中所需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量非常的龐大。因此在該系統(tǒng)實(shí)際設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，為了使得該系統(tǒng)的功能能夠更加全面的發(fā)揮出來，在系統(tǒng)當(dāng)中選用了全功能設(shè)備進(jìn)行配電線路的在線監(jiān)測工作。在實(shí)際工作的過程當(dāng)中，有相應(yīng)的路由器節(jié)點(diǎn)專門負(fù)責(zé)進(jìn)一步加寬無線網(wǎng)絡(luò)的通信范圍。與此同時(shí)還采用電源模塊對其進(jìn)行電源變換，再由輸出電路進(jìn)行相應(yīng)的供電工作。

3，系統(tǒng)能耗估算及測試

3.1? 終端節(jié)點(diǎn)能耗估算

終端節(jié)點(diǎn)的總耗能測試結(jié)果顯示當(dāng)監(jiān)測采集周期處于2s、10s、30s、1min、2min、的時(shí)候，終端節(jié)點(diǎn)總能耗為4621.5J、42924.3J、308.1J、154.1J、

77J。

3.2? 供電性能測試

通過電壓幅值波形圖可知，系統(tǒng)電壓模塊在實(shí)際供電的過程當(dāng)中電壓幅值保持在穩(wěn)定的狀態(tài)當(dāng)中，可以滿足通信模塊以及傳輸器模塊在實(shí)際使用過程當(dāng)中對電壓的影響嚴(yán)格要求。

4結(jié)束語

綜合文章上面所描述的內(nèi)容，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下配電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對配電線路運(yùn)行參數(shù)的在線監(jiān)測工作，與此同時(shí)還可以進(jìn)一步估算出各個(gè)終端節(jié)點(diǎn)所消耗的能量以及儲(chǔ)電池的容量。

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