基于微信平臺的環境輔助監控系統的開發和應用

余敏+姚勤豐+楊宏斌

摘要：本文通過對電力系統中變電站開關室、繼保室等設備區域由于運行環境影響造成設備故障的情況進行分析，現有的管理模式無法及時發現運行環境的變化，從而影響設備的正常運行。本文提出了一個的解決方案，依托物聯網和移動通信技術設計出一套基于微信平臺的環境監控系統，通過現場的溫濕度等傳感器采集現場溫濕度、水位等參數，利用微信平臺推送和分享告警，實時掌握設備運行環境，及時調整輔助設施的運行方式，確保設備安全穩定運行。

關鍵詞：物聯網；環境；監控；微信平臺

中圖分類號：TN929.5 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）06-0068-02

目前變電站普遍采用了無人值班的運維站管理模式，隨著電網的不斷發展，運維站管轄的變電站數量也越來越多，運維人員的數量和素質與電網快速發展的矛盾越來越突出；而且由于近期電網的高速發展，變電站內設備的質量參差不齊，許多設備對運行環境存在嚴重依賴性，因此運行環境的好壞直接影響到變電站設備的運行可靠性。目前變電站環境的基本采用原來有人值班時的管理模式，靠運行人員的巡視來完成，但隨著運維站管轄變電所越來越多，這種完全依賴人工巡檢模式已無法滿足設備運行管理的要求，因此必須創新現有的管理模式，利用先進技術手段實現運行環境的檢測，以提高設備運維管理的效率。

通過基于微信平臺的環境輔助監控系統將改變運行人員無法實時掌握現場設備運行環境情況的現狀，大大提高對變電站設備環境的管控能力，無人值班變電站設備運行環境難以滿足生產需要的情況可大大改觀；同時可大大減少運行人員無效的巡視工作，使運維效率得到有效提升。

1 研究目標

系統采用物聯網技術，通過在現場需要人工巡檢的場所安裝溫濕度傳感器等檢測裝置，對可能影響設備運行的環境數據進行監測，如在開關室、電抗器室、蓄電池室溫度異常影響設備運行的場所安裝溫濕度傳感器用以監測開關室的溫濕度變化情況，可有效減少運維人員巡視無效巡視次數，提高巡視的針對性和效果；在變電站容易進水的場所安裝水位傳感器，在臺風或暴雨時及時告警提醒運行人員，可有效提高應急響應的針對性和效率。本項目還結合移動互聯網通信技術，通過手機微信平臺實現數據監測和實時告警功能，可以極大方便運行對告警信息的獲取和分享，為運行人員及時掌握現場運行情況的狀態以及上報提供依據。

本項目在基于對物聯網技術與移動互聯網通信技術研究的基礎上，著力于建設一套變電站輔助環境監測系統，該系統通過構建的無線網絡來監測變電站環境參數，在環境參數出現異常時手機報警及時通知工作人員，保障變電站的安全運行，并且提高變電站輔助監控的效率和效果。

2 系統設計方案

本系統分為四層架構，即傳感器層、控制層、傳輸層和應用層。傳感器層主要是各個傳感器節點，對變電站內的溫度、濕度、水位等環境參數進行采集，然后將采集的數據通過中控發送給中心節點。該中心節點即為控制層，收集各點的環境參數信息，并進行處理，判斷數據是否正常，在數據異常時控制執行設備調節環境參數，同時通過傳送層發送報警信息傳送給手機終端，并可接收手機終端下達的控制命令，實時準備控制現場的執行設備，傳輸層利用移動通信技術，與移動手機基站無縫對接，可以實現無人值守的功能，通過4G網絡進行信息傳輸，實時掌握變電站環境參數，并且在變電站環境數據異常時，接收發送的報警信息，并且在手機上顯示出來，系統大致結構設計如圖1所示。

2.1 基于物聯網技術的傳感器

利用物聯網技術，提高對變電站設備運行環境的感知能力，結合信息通信網絡，實現聯合處理、數據傳輸、綜合判斷等功能。在現場需要人工巡檢或抄錄環境參數的場所安裝傳感器，對可能影響設備運行的環境數據進行監測，如在開關室、電抗器室、蓄電池室溫度異常影響設備運行的場所安裝溫濕度傳感器用以監測開關室的溫濕度變化情況，可有效減少運維人員巡視無效巡視次數，提高巡視的針對性和效果；在變電站容易進水的場所安裝水浸傳感器，在臺風或暴雨時及時告警提醒運行人員，可有效提高應急響應的針對性和效率。變電站適用的物聯網傳感器主要包括溫濕度監測、水浸傳感、紅外傳感以及氣象傳感等，所有這些數據的采集都需要物聯網技術的支持，包括傳感器技術、智能分析和處理技術、數據融合技術及可靠通信技術。

2.2 組網方式

站端各環境采集終端設備之間采用ZigBee無線網絡方式進行組網，主要包括：中心節點組建網絡，各個傳感器節點申請加入網絡。中心節點是整個ZigBee無線傳感器網絡的核心，系統接通電源后，建立一個具有唯一ID標識的ZigBee網絡，然后等待傳感器節點的入網情求，并為每個加入該網絡的傳感器節點分配一個l6位網絡地址，同時建立一個地址列表，在一定的時間內允許傳感器節點與之建立綁定關系，中心節點通過不同的網絡地址控制各個傳感器節點采集變電站環境數據。溫濕度、水浸、煙感、人體感應等傳感設備、鎖控和空調控制器等設備通過ZigBee HA1.2協議接入到動環集中監控單元，動環集中監控單元將各傳感器信息保存于服務器，同時可通過云端服務器微信接口推送至手機微信監控平臺，實現實時監視和告警推送和報警功能。

2.3 系統應用層

系統架構總體設計為四層，即傳感器層、控制層、傳輸層和應用層結構，其中應用層又分為兩部分，即PC服務器端，移動（微信）客戶端。其中PC服務器端用于系統配置，數據接口以及參數的修改等管理功能，網絡平臺服務器接收4g網絡傳輸的數據與手機微信端接口后，工作人員可通過手機實現數據的查看，告警信息轉發和分享等功能。平臺服務器部署在電信機房，主要實現環境數據的處理與存儲以及平臺設備，運維，工單等功能的配置與管理。該系統應用層主要功能包括系統參數管理、標準警戒值設置、其他參數設置；權限管理、角色管理，權限分配等、事件記錄、輔助監控、運維管理等，具體應用層功能結構如圖2所示。endprint

3 主要技術要點

3.1 ZigBee無線網絡通信技術

ZigBee網絡主要是為工業現場自動化控制數據傳輸而建立，因而，它具有簡單，使用方便，工作可靠的特點。通過ZigBee技術構建無線傳感器網絡，實現多個傳感器節點與中心節點之間數據傳輸，同時通過控制層的數據處理傳輸到應用層。該技術已廣泛應用于物聯網產業鏈中的M2M行業，如智能電網、智能交通、智能家居、金融、移動POS終端、供應鏈自動化、工業自動化、智能建筑、消防、公共安全、環境保護、氣象、數字化醫療、遙感勘測、農業、林業、水務、煤礦、石化等領域。

3.2 移動通信技術

移動通信技術是依賴無線通信信號，是設備不受有線通信及地點的限制接收和發送數據，本系統應用層則通過微信平臺服務及服務號接口進行微信App軟件開發，實現環境參數的查詢、調節、超限報警等功能。

3.3 電力物聯網技術

電力物聯網可以提供對電網基礎運行業務和企業現代化運營模式的全方位支撐，重點圍繞電力物聯網感知層、網絡層及應用層展開：感知層重點研究統一的信息模型，具體包括統一標識、統一語義、統一數據表達格式、安全防護等，形成相關標準規范，研發系列傳感器、傳感芯片、標準化通信模塊及信息格式轉換設備等。網絡層重點研究并制定統一通信規約，研發標準化通信芯片、無線通信裝置、骨干網通信裝置、標準化接入網關、網管系統等，引入多種融合通信技術，豐富通信手段，解決信息中遠距離可靠傳輸問題。

3.4 微信交互技術

利用微信公眾號作為數據的交互平臺可以帶來良好用戶體驗，可支持富媒體交互，圖片、二維碼、視頻、音頻、NFC等等，做到隨時隨地交互，并能對接任何系統，信息傳達效率高。微信是當前最普及的信息交流平臺，使用微信進行數據接口實現環境監測告警，信息均在較私密的環境下傳達，可極大地提高信息傳播的效率和針對性。

4 應用情況

本項目開發完成后，首先應用于供電公司某110千伏變電站中，在10千伏開關室安裝了一套濕度傳感器，在場地低洼處安裝了一套水浸傳感器，并接入網絡服務器和騰訊微信公眾號。現場環境溫度出現異常時，手機微信端立即會收到報警信號，班組長可以安排運維計劃對現場輔助設施進行操作，使現場環境恢復正常，維持在設備運行最佳的溫濕度狀態。當異常天氣場地出現大量積水時，手機微信會收到告警信息，運行人員根據信息可及時啟動應急預案，采取恢復有人值班或啟動水泵等排水等應急措施。必要時，管理人員還可以把相應信息轉發給檢修人員或領導，以引起相關單位注意，從而提高應急響應速度，保證設備安全穩定運行。

通過該系統運行人員隨時可掌控現場設備運行環境，當出現影響設備的環境異常時及時提醒有關人員，以便運維人員安排現場運維，排除可能影響設備運行的環境因素；解決了長期困擾設備運行的運行環境問題，提高輔助設施運行的效果，從而提高設備運行質量和延長設備運行壽命。本系統搭建在目前最普及的社交平臺微信上，利用微信平臺良好的交互、交流特點，大大提高了監控效率和實時性。

5 推廣價值

智能電網的建設無人值守的高智能化變電站是目前發展的趨勢，隨著物聯網以及無線通信技術的發展，使移動物聯網技術實現高效率的變電站輔助監控成為可能。本系統在基于對物聯網技術與移動互聯網通信技術研究的基礎上，著力于建設一套變電站輔助環境監測系統，該系統通過構建的無線網絡來監測變電站環境參數，在環境參數出現異常時手機報警及時通知工作人員，保障變電站的安全運行，并且提高變電站輔助監控的效率和效果。經過一段時間試運行，本系統使用方便，效果明顯，可有效提高現場運維效率，對于提高設備運行質量和延長使用壽命，具有明顯效果，因此極具推廣價值。

下一步推廣還將隨著電力物聯網技術的深入應用，搭建專用的電力物聯網的通信網，具有更為嚴格的用戶身份識別、驗證、鑒權制度，不同用戶享受不同等級的物聯網服務，具有更高的安全性和可靠性；同時針對電網特點拓展身份識別、電子標簽與電子工作票、環境信息監測、遠程監控等功能，結合物聯網技術開發更好的應用，提高變電站的智能化水平和可靠性程度，為智能電網建設服務。

6 結語

本文分析了目前變電站普遍存在的運行環境監控管理的缺陷和不足，提出了基于互聯網微信平臺的變電站環境輔助監控系統方案，并成功應用于現場。通過本技術可以實現變電站設備區域環境的實時監視，提高設備巡檢的針對性，改善設備運行環境，從而提高設備運行可靠性。本系統具有使用方便、交互性好、性能可靠、易于操作等特點。

參考文獻

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