高壓輸電線路基于無線傳感器網絡的在線監測系統

梁振敏

摘 要：隨著我國經濟水平的不斷提高，我國電力事業得到了迅猛發展。電力資源為人們的生活帶來了極大便利，也為我國的經濟發展提供了基礎保障，為了進一步促進電力事業的發展，電力企業要做好監控工作，加強高壓輸電線路的監測是電力企業的必行之舉，只有這樣，才能保障輸電安全，給用戶提供優質的供電服務。該文試分析基于無線傳感器網絡的高壓輸電線路在線監測系統，旨在為電力事業今后的工作開展略盡綿薄之力。

關鍵詞：無線傳感器網絡 高壓輸電線路 在線監測系統

中圖分類號：TM726 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）02（c）-0034-02

電力資源在我國的應用范圍越來越廣，我國的經濟發展與人們的生存生活有著密不可分的關系，隨著我國技術的不斷變革與創新，國家與人們對電力事業的要求標準也在不斷提高。對于我國電力事業而言，保障電力系統的穩定與安全是其不容推卸的責任與義務，要想為我國的經濟發展奠定堅實基礎，給人們的生活帶來極大的便利，就要嚴格做好監測工作。高壓輸電線路是電力系統組成中至關重要、不可或缺的部分，具有極高的危險性，如果沒有進行實時監測，就會對整個電力系統造成嚴重的負面影響，甚至還會威脅到電力用戶的生命財產安全，釀下不可挽回的慘劇。因此，加強高壓輸電線路的監測系統建設是電力企業的必行之舉，只有這樣，才能保障輸電安全，給用戶提供優質、穩定的供電服務。“無線傳感器網絡技術的發展，實現了對數據的精確采集，獲得的信息類型更加多樣化，實現了對區域的全方位監測，優勢明顯。”[1]基于此，將無線傳感器網絡應用于高壓輸電線路的在線監測系統建設將具有十分深遠的現實意義，將有效解決我國電力發展中必須面對的高壓輸電線路監測問題。

1 高壓輸電線路在線監測系統設計

1.1 系統架構

高壓輸電線路的在線監測系統中無線傳感器網絡的應用主要體現在傳感器節點、監控站點及監控中心幾個部分，傳感器節點的主要任務即將高壓輸電線路的監測數據信息進行采集，并傳輸到各監控子站中。一般而言，傳感器節點所收集的信息數據十分廣泛，包括輸電線路的濕度、絕緣子受污染程度等，這些種類豐富的數據信息從監控子站處源源不斷地匯聚集中，并傳輸到監控中心，好比一棵樹的根莖將營養不絕地吸收并傳遞到軀干般。當大量的數據信息傳輸到監控中心后，監控中心再根據具體的問題進行集中處理。在這個過程中，監控子站和傳感器節點之間便形成了一個網絡系統，在這個局域網絡范圍內，子站具有較高的傳播效率，且能夠有效地保障數據傳播的質量。

1.2 傳感器節點的設計

對于無線傳感器網絡監測系統而言，傳感器是最基本、最重要的組成部分，傳感器的類型關系到實際監控的需求，因此，在高壓輸電線路的具體監控過程中，工作人員要根據所采集的信息結果需求來選擇適當的傳感器，例如采集高壓輸電線路的溫度或濕度數據時，要選擇溫度、濕度傳感器，在采集高壓輸電線路的電流量數據時，要選擇泄露電流傳感器等，只有這樣，才能準確地采集到與監控需求相一致的數據信息，實際操作過程中，傳感器節點將接收到來自監控子站的信息采集命令，并根據命令采集所需信息數據傳輸到子站系統，在進行工作時，傳感器節點會根據需要做出合理、正確的選擇。

1.3 監控子站的設計

監控子站屬于無線傳感器網絡在線監測系統中的過渡站，其設計為利用可持續電源供電，進而節約電能資源，為了保障監控子站系統的正常工作量，提高其接收和傳遞信息的質量，一般會選取耗能較低的芯片，這樣可以有效減少對能源的損耗。

1.4 監控中心的設計

“監控中心除了進行監控，還有最主要的任務是要對數據進行分析處理，能夠提供有歷史數據查詢、定位故障點和報警緊急事件等功能。”[2]所以監控中心的設計是整個無線傳感器網絡在線監控系統中最為重要的，相較于子站系統，監控中心系統所要進行的工作內容更多，工作量更大，在接收到子站系統傳輸來的數據信息后，監控中心要先做好儲存工作，然后針對數據信息的內容進行分析和判斷，并做出相應處理，以便讓工作人員可以迅速了解到故障位置以及故障原因。

2 基于無線傳感器網絡的高壓輸電線路在線監測系統的具體應用

2.1 硬件設施

為了實現高壓輸電線路的無限傳感網絡實時在線監測，就必須應用符合標準需求的硬件設施，傳感器節點設計對傳感器設備有著十分嚴格的要求，“數字溫濕度傳感器DHT21是一款含有已校準數字信號輸出的溫濕度復合傳感器，具有響應快、抗干擾能力強、性價比高等優點。”[3]在進行系統連接時，數字溫濕度傳感器DHT21采用的是單線制串行接口，這樣就可以有效避免在線監測系統受到外界環境因素的影響，而使得傳感器傳輸的結果準確，也使得傳輸集成的操作更加簡便效率。

在系統建設中，可以采用內核為8051處理器的CC2530芯片，這種芯片可以有效實現信號的接收以及數據的傳輸，便于網絡的連接。另一方面，CC2530芯片的體積較小，可以為監控系統節省大量的空間，并且具有極高的抗干擾性和靈活性，有利于提高數據傳輸的速度，節約傳輸處理數據的時間，以起到極佳的報警效果。

2.2 軟件設施

軟件系統是整個在線監測系統運行的關鍵，在系統開始運行時，為了令監控工作有序的展開，可以采取監測主機開啟，并初始化CC2530芯片的方式，對內部配置信息進行讀取，使其進入低耗模式。通過發送時間安排對監控子站進行控制，一旦到達了規定的時間，便開始聯動傳感器節點與監控子站進行工作，獲取相關數據信息并傳輸。系統保持循環狀態，為保障無線網絡不會耗損大量的電能，可以將其開關設計為程序控制，已達到節能效果。

2.3 連接質量測試

“無線傳感器網絡是近年來新興的一種監控網絡，網絡中的節點尺寸微小，適合密集布置并且具有通信與計算能力。”要想保障無限傳感器能夠正常運行，對數據信息做到實時采集，并高效傳輸，就必須先對傳感器節點及監控子站的連接質量進行充分測試，在前期，為提高監測的效率，可以利用20節點的監測傳感器在不同環境下發送數據包，分析干擾環境下監控子站與傳感器之間的連接傳輸質量，并做好相關數據的記錄，針對數值讀取的變化判斷連接質量的變化，一般情況下，當傳輸環境空曠、遮蔽物較少時，傳感器的傳輸質量也較高，反之傳輸信息數據的速度便會放慢。為此電力企業可以考慮在架設高壓輸電線路時選取有利的環境位置，盡可能地回避影響連接質量的地點。

3 結語

電力資源的特殊性決定了其既能為國家建設與人們生存提供賴以依存的基礎，也會因故障意外而帶來安全上的損失與災害。因此電力企業要做好監測控制工作，以確保整個電力系統都處于平穩運行的狀態，保障高壓輸電線路工作的穩定、安全一直以來是電力企業進行供電服務工作中的重點內容，傳統的監控工作是基于人為檢查巡視的，往往具有不及時、不確定的缺陷，隨著技術水平的不斷發展，將無線傳感器網絡技術應用到高壓輸電線路的監測系統中，能夠實現實時在線監控，有效分擔了工作人員工作負荷的同時，優化了能量管理水平。相信在未來的電力事業發展中，基于無線傳感網絡的高壓輸電線路在線監控系統仍會不斷發展，不斷完善，為保障電力系統的安全做出巨大貢獻。

參考文獻

[1] 劉源.基于無線傳感器網絡的高壓輸電線路在線監測系統[J].中國新技術新產品，2016（16）：58-59.

[2] 原殊皓，姚俊.基于無線傳感器網絡的高壓輸電線在線監測系統研究[J].山東工業技術，2014（19）：133.

[3] 陳久林，徐陳成，吳在軍，等.基于無線傳感器網絡的輸電線路在線監控系統[J].江蘇電機工程，2013（6）：39-42.

[4] 邱健，彭斌，王明.巖土工程中基礎地質勘察技術的探討[J].城市建設理論研究，2012（9）.