《浅谈基于物联网技术的输电线路运行环境监测信息化建设》-工学论文，计算机论文-论文范文参考-科学狗论文网

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浅谈基于物联网技术的输电线路运行环境监测信息化建设

范文

邹帅周平钱涛钟方伟

摘要：该文主要针对基于物联网技术在输电线路中的应用进行阐述，包括输电线路运行环境监测技术研究、设计过程，如对影响线路运行的风速、风向、温湿度、气压等数据采集设计与分析。整体上从研究背景及意义、技术路线、系统设计、研究重点及难点等方面分别进行了综述，并对基于物联网技术的输电线路运行环境监测信息化建设进行了总结。

关键词：物联网;隧道;环境;监测

中图分类号：N945.23? 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）22-0226-02

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

1 研究背景及意义

随着供电市场需求数量、范围及种类不断地增大，对电力传输质量、供电安全及线路实时监测的配套建设愈加严格。亟须结合物联网技术，构建适用于线路线缆监测的多要素微型自动气象站，实现对输电线路运行环境进行小气候观测、流动气象观测哨、季节性生态监测，包括线路运行环境的温湿度、气压、风力指标、雨雪等气象数据的采集，实现对线路运行环境气象状况的实施监测和预警，及时地进行防范措施制定和执行，降低气象因素对输电线路的潜在影响。

2 技术路线

通过数据采集主机将绝缘子微气象数据等线路数据，服务主机进行采集数据的编译和加密，通过现有无线通信方式将各项加密数据包传输至工作站，由工作站进行采集数据的解码，将线路相关设备的环境指标通过可视化的方式进行展示。同时，平台对异常数据进行分析处理，推送至应用终端，运行人员通过系统反馈指标进行应急处理。

3 功能设计

本系统设计主要前端模块及后台服务构成，前端模块主要完成对线路及设备的气象环境数据进行采集，并与后台系统形成特定传输协议，实现采集数据的实时传输。系统后台对前端采集数据的分析及处理，并通过阈值的设定，实现各项指标的预警和报警监测。同时，建立预测分析模型，对历史数据进行深度学习，更加准确的进行线路运行环境数据预测，为新建线路及电网线路规划提供有效的数据支撑。

3.1 前端采集单元

3.1.1 前端采集模块

前端采集模块由针对线路运行环境的温湿度、气压、风力等不同传感器构成，主要完成风速、风向、温湿度、气压等数据采集。风速采集模块通过超声波原理，实际测量范围0-60 米/秒，分辨率.1 m/s，测量精度±0.2 米/秒;风向通过超声波原理，实际测量范围0 ～ 359.9°全方位、无盲区，分辨率0.1°度，精确度：±3°度;温度通过二极管结电压测温，测量范围-40～+123.8℃，分辨率0.1℃，测量精度为±0.3℃;湿度传感器分辨率0.1HPa。

3.1.2 太阳能供电单元

本单元主要完成对采集装置的正常运行供电，整体上是由太阳能电池板、控制器及蓄电池构成，蓄电池要求具有较高性能，满足连续3天阴雨天供电负载要求，工作温度为-30℃-60℃范围，使用寿命为3-5年。同时制定特定的太阳能电池板，对输电线缆安全运行无影响。

3.2 后台服务

后端系统主要包括工作站、工控机、网络接入设备及中心处理处理器等，支撑智能微气象管理操作平台、拉力、倾角管理操作平台部署。智能微气象报警系统前端采用微气象传感器探测微气象程度，报警系统采集主机采集后通过数据通道传输到监控平台，当发生告警后实现信息的及时上传，同时启动监控中心的报警语音，提醒值班人员技术处理警情。

系统设计采用B/S架构模型实现三层流程处理，基于JSP结合Extjs，通过ajax完成页面与应用服务之间进行数据通信功能开发。同时，应用Struts2框架支撑控制层设计，以业务逻辑层、数据持久层支撑Model层。

4 非功能性设计

在系统非功能性设计上，满足可操作性、可扩展性、兼容性及后期维护的要求，具有简洁、友好的操作界面，安装便捷。同时，平台具有多种传感器协议的接口，根据实际需要进行接入集成。并且，平台采集工作站应满足对数据传输模式、采集技术框架、数据处理框架要求，可适应多种安装及应用及场景要求，实现服务主机与工作站的远程控制、远程维护及远程管理。

5 研究难点

本平台应用于电力线缆及其设备运行环境的实时监测，重点在于各项指标准确、及时、完整的传输和接收。因此，对于系统设计的可靠性、稳定性及数据传输的安全性具有较高的要求，通过较优的系统算法及不同的加密算法保障数据正常的采集、传输及接收，确保系统在多种场景下的可用性。

5.1 平台的可靠性及稳定性

基于无线通信技术及物联网技术，设备能够风区、沙尘、暴雨等极端风雪等恶劣环境正常运行，采集前端具有超长实时数据采集与传输性能，延迟率第、容差性小等特性，长期保持准确地采集精度。

5.2 数据传输安全性

本系统采集数据涉及电力线路、一次设备等生产数据，因此数据传输的安全性设计也是本平台的一个重点及难点，在系统数据传输通过64位的MD5算法对前端采集数据流进行加密，防止在传输过程中发生数据的泄露及破坏。同时，平台通过Hash算法进行数据签名加密，保障数据传输的完整性。

6 系统主要特色

系统功能包括定时自动接收数据采集单元的数据，远程设置采集方式（自控方式或受控方式）、自动采集时间，根据用户需求，实现数据采集密度自定义设置。同时，通过向数据采集单元发送对时命令，实现远程修改数据采集单元的IP地址和端口号，对历史数据进行查询、分析，自动生成报表。具备报警提示功能，并且可以从其他MIS系统进行接口集成。通过平台学习模型，分析并预测场景发展趋势，实时掌握影响线路运行的气象因素及变化规律，辅助制定防范及改进措施。

7 结束语

本文对基于物联网技术的输电线路运行环境监测信息化建设及应用进行阐述，通过研究影响输电线路的气象环境因素的采集与分析，设计实施的信息化监测平台，构建输电线路运行环境的分析和监测感知能力，实现对输电线路运行环境全方位的采集监测，提升输电线路环境指标的预测预警，降低设备和人员安全风险。

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【通联编辑：谢媛媛】

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