智能电房环境监测系统研究

引言

随着物联网技术的不断成熟,信息化技术也得到了广泛应用。电力配电房环境监测数量众多、位置分散,需要运用通信网络技术对配电房环境质量实施长期、有效、连续、科学、准确、全面高效的监测,解决一直以来配电房环境监测巡检周期长、巡检盲区大、人力资源消耗严重的情况。

通过安装使用智能配电房环境监测装置,可以第一时间收到报警信息,快速安排人员到现场进行检查、处理,杜绝发生一系列人员伤亡事故,从而无需人工定期巡检,运维效率高。现场数据可通过4G、2G网络连接上传至数据中心,随时掌控各个无人值守配电房的状态,同时最大程度节约前期施工成本和后期运维成本,因此该系统有充分的推广和利用价值。

1智能电房环境监测系统介绍

1.1系统技术原理

系统各传感器带有各类参量的感应元件,终端模块用于远距离组网,传感器可以其配对的终端模块通信,通过GPRS（4G）网络通信,使终端和云端服务器连接,而应用端通过和云端服务器连接可以做各种数据展示和报警。

通信终端通过GPRS网络与Internet连接,把数据基于IORA通信协议以最大20dBm频率打包发送至数据中心,数据中心存储数据并做实时分析,同时在应用端提供用户页面展示。数据报警通过短信、微信、APP等形式通知相关人员。

终端供电采用6.5V的可充电电池或使用220V市电,保证24h不间断工作。

系统拓扑图如图1所示。

1.2传输网络

本系统结合以上集中无线通信技术,可以充分利用各种网络各自的传输优势,根据网络特点分工合作,确保监测数据在恶劣环境下仍然保持稳定的传输条件。该系统传输网络有以下特点:

1）可大规模组网,不需要任何网络设置,就能轻松地组成感应节点规模上千、面积超过十几平方公里的IORA自组网。

2）网络可靠性高,标签之间组成完整网状互联,自动切换最佳路径。

3）持久的低能耗、超微功耗设计,平均工作电流10μA,电池可用5年以上。

4）通信安全性,确保安全通信的方案,即发送设备和接收设备的合法身份:数据的有效性验证,数据包的加密,可靠的数据访问权限管理,可用绕开阻挡区域实现智能化通信。

5）系统容量大,基于该技术的网关支持多信道多数据速率的并行处理,系统容量大。

6）可支持测距和定位,基于终端和集中器/网关的系统可以支持测距和定位。

2智能电房环境监测系统的组成

系统包含智能无线水浸传感器、智能无线温湿度传感器、智能无线位移传感器、终端、后台等组成部分。传感器均通过IORA进行数据传输,大大提高了收发的灵敏度,降低了功耗。传感器标签材质工艺采用抗老化、耐高温ABS材质,IP65防护等级防水铝外壳,工作温度为-30～80℃。传感器网络通信心跳间隔小于60s,设备运行异常变化时智能唤醒,网络唤醒及通信启动时间小于3s,保证数据实时监测。终端采用6.5V可充电电池或使用220V市电,保证24h不间断工作和监测系统独立运行。

2.1智能无线水浸传感器

智能无线水浸传感器主要用于电缆沟的水位监测,当检测到电缆沟的水位越过设置的告警门限值时,则立刻发送报警信息到终端,由终端上传到云平台处理。传感器通过支架安装固定在电缆沟壁上,保证其离沟壁10cm以上并垂直于被监测面即可。

2.2智能无线温湿度传感器

智能无线温湿度传感器主要用于电缆坑的温湿度监测,获取到数据后由终端上传到云平台处理。传感器通过螺丝固定安装在坑板内侧,适应路面绝大部分的电缆坑板智能化改造,监测电缆井内环境温湿度状况,由终端上传到云平台处理。

2.3智能无线位移传感器

智能无线位移传感器主要用于电缆坑板的位移监测,当检测到电缆坑板被非法移动的情况时,一旦判断异常,则立刻发送报警信息到终端,由终端上传到云平台处理。

2.4终端

终端能把数据基于IORA通信协议以最大20dBm频率打包发送至数据中心,数据中心存储数据并做实时分析,同时在应用端提供用户页面展示。

2.5云平台

数据处理通过云平台进行部署,具有高性价比、高稳定性、安全可靠等特点,相对于自建服务器具有成本优势。数据储存多重备份,按需扩容,灵活便捷,云端防火墙安全性高,减轻了工作人员维护压力。报警可以设置多种形式,例如通过短信、微信、APP等形式告知管理者。

3结语

随着智能电网应用的不断成熟和进步,现已实现对电力设备运行环境真实状态的监测和分析,最终将建成基于整个电网配电房的在线监测、智能诊断处理、应急指挥、"电力流、信息流、业务流"高度一体化融合的综合控制运行中心。