淺析嵌入式系統在電力設備監測中的應用

劉楊

摘 要：科技在發展，社會在進步，在不斷發展的過程中各行業對電力能源需求量不斷增加，給電力產業發展帶來了諸多發展機遇，但同時對電力系統安全性提出了更高要求。為了避免供電事故的發生，對電力設備進行狀態監測及故障診斷非常重要。其中嵌入式系統具有較強的電磁兼容性能，在電力設備中應用，不僅能夠提高監測準確性，且成本低。

關鍵詞：電力設備，監測，嵌入式系統

近年來，在電力產業改革趨勢下，狀態監測、設備檢修成為電力企業日常工作的重點。電力系統運行過程中，一旦出現供電故障，將會造成不同程度的經濟損失。而引入狀態監測技術，能夠對電力設備潛在的風險進行實時監督和控制，并進行檢修，使得設備始終處于可靠、安全運行狀態當中。因此加強對電力設備監測中嵌入式系統應用的研究具有非常重要的現實意義。

一、嵌入式系統概述

嵌入式系統，是指“專用”系統，針對網絡、通信等特定應用。就學術層面而言，嵌入式系統圍繞著應用，運用系統技術，在軟硬件的配合下形成的一種嵌入式微處理器、外圍硬件設備等應用程序。相比較其他系統，嵌入式系統在形態、性能等方面具有小型化、功能豐富等優勢。在實踐中，嵌入式系統能夠將以往諾曼尼結構發展成為多個處理器并行計算結構，以此來提高運行效率及穩定性。將其運用電力設備監測系統當中，不僅能夠實現對設備運行狀態地實時監督和控制，還能夠降低系統設計成本，從而為電力設備監督工作提供更多支持。

二、嵌入式系統在電力設備監測中的應用

1、設計分析

明確設計任務及目標能夠為下一步設計提供指導和具體的執行標準。在需求分析過程中，應加強與用戶之間的溝通和交流，以此來明確系統功能要求，從而設計出更具針對性的系統。結合當前電力設備監測工作來看，該系統設計服務對象面向檢修、設備維護等人員。系統在運行中應對電力設備可能存在的故障給予及時的響應，避免停電故障的發生。

2、設計方案

此設計方案，是由電力設備、紫外內窺探頭等構成。同時引入LPC2138核心嵌入式系統，在運行過程中，電力設備內部會產生放電現象，并伴隨著紫外光線。而傳感器能夠檢測到經過的紫外光線，經過控制電路進入到嵌入式系統當中，最后經過內部軟件處理，在顯示器上顯示出紫外脈沖數據，為工作人員決策提供科學依據。同時工作人員啟動LED等能夠對電力設備內部實際情況進行實時觀察，準確確定出設備故障所在位置。此外，如果某個時間段內，檢測到的紫外線脈沖數高于設定值，嵌入式系統系統還會通過無線GPRS模塊發送預警信號，檢修人員要根據信息及時處理設備相應的故障。

3、硬件設計

處理器作為系統硬件的重要組成部分，選擇是LPC2138，所選用的嵌入式系統主板源于自主開發。選擇該硬件，主要是其中的核心板具有拓展性特點，能夠根據實際需求，靈活調整，為設備監測提供更多支持。此外，傳感器作為感應主體，對于其驅動電路的選擇應確定在300～350V之間，及時獲取設備產生的紫外線。內窺系統是視頻圖像采集的主要載體，本文主要選取了Linux系統平臺上的USB攝像頭。將其嵌入到設備當中，當攝像頭被識別后，其能夠進行視頻圖像采集。一般情況，對于大量圖像數據信息，如果單純通過拷貝的方式會在很大程度上增加耗時，因此運用內存映射方式效果更好。

4、軟件設計

對于本文設計監測系統來看，其主要任務是完成圖形界面用戶接口響應。數據采集線程方法可以通過紫外和圖象數據的采集。前者能夠對主線程序輸出的消息進行圖形化處理，更加形象、具體地呈現在工作人員面前。而后者能夠將某個時間段設備運行產生的脈沖數與預設值進行對比和分析，并將故障所在位置發給檢修人員，從而指導檢修人員更好地開展設備檢修工作，避免設備故障的產生，保證設備始終處于穩定、有序運行狀態當中。在此基礎上，能夠準確定位到設備故障點，減少設備維修盲目性。嵌入式系統軟件部分可以換分為操作系統內核與驅動、文件系統等多個部分。對于本系統的設計，選用Linux內核，圖形界面運用Qtopia。當系統運行中，整個系統首先啟動的是bootloader程序，然后內核開始運行，對U盤進行連接，最后進入到圖形界面當中，實現對電力設備的實時監督和控制。為了提高通信效果，還可以引入GPRS通信模塊，GPRS模塊能夠通過無線方式，將數據傳輸給工作人員，形成一個全透明的鏈路，且不會對系統其他部分產生過多的影響。

5、系統測試

按照上述設計將各個部分進行組合，對軟件編程設置驗證之后，能夠清晰地觀察到電力設備內部放電等具體情況，當與放電伴隨的紫外線高于預先設置值，將會引起連鎖反應，提醒相關人員要對故障源進行處理，從而提高設備處理有效性。測試是系統設計重要環節，通過科學合理的測試，能夠及時發現系統設計中存在的問題和不足，進行進一步優化和完善，使得系統功能在實踐應用中得到充分發揮，為電力設備日常管理工作提供堅實的技術基礎。

三、結論

該系統對電力系統運行安全性、可靠性等給予了更高的關注。嵌入式系統憑借自身成本低、微型化等優勢，在電力設備監測中得到了廣泛應用。本文基于對電力系統運行特點的考慮，從軟件、硬件等角度提出了設計方案，為電力設備實時監測提供支持。隨著電力產業未來發展，電力企業還應加大資金等方面的投入力度，使得嵌入式系統與監測系統能夠實現進一步融合，不斷提高監測時效性，減少供電故障的產生，從而促進我國電力事業又好又快發展。

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