基于4G的農(nóng)電臺(tái)區(qū)設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張俊瑋 蔡雨宏 張秋雁 丁超

摘要：基于TD-LTE 4G多業(yè)務(wù)融合智能模塊通過(guò)共享計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的終端設(shè)備，將配電臺(tái)區(qū)相關(guān)的不同業(yè)務(wù)部門(mén)的需求融合，提高了供電可靠性和配電臺(tái)區(qū)運(yùn)行安全性，為電網(wǎng)優(yōu)質(zhì)服務(wù)水平起到了積極的促進(jìn)作用。本文以基于4G的農(nóng)電臺(tái)區(qū)設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)為研究核心，分析和闡述了在4G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展背景下，農(nóng)電臺(tái)區(qū)設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)施的技術(shù)改造、提出了通過(guò)網(wǎng)絡(luò)終端的數(shù)據(jù)建設(shè)，來(lái)推進(jìn)智能監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的相關(guān)策略。

Abstract： Based on the TD-LTE 4G multi-service convergence intelligent module， by sharing the terminal equipment of the metrology automation system， the requirements of different business units related to the distribution area are merged， which improves the reliability of power supply and the operational safety of the distribution area. The quality service level of the power grid has played a positive role. This paper takes the design and implementation of intelligent monitoring system based on 4G for agricultural radio station as the research core， analyzes and expounds the technical transformation that can be implemented in the intelligent monitoring system of agricultural radio station equipment under the background of 4G network development， and puts forward to promote the development of intelligent monitoring systems through the network terminal data construction.

關(guān)鍵詞：4G;農(nóng)電臺(tái)區(qū);智能監(jiān)控;設(shè)計(jì);實(shí)現(xiàn)

Key words： 4G;agricultural radio area;intelligent monitoring;design;implementation

中圖分類(lèi)號(hào)：TP277;TM41? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2019）34-0136-02

0? 引言

在我國(guó)的智能化發(fā)展過(guò)程中，農(nóng)村電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化的發(fā)展，能夠有效解決用電安全問(wèn)題，農(nóng)村用電穩(wěn)定問(wèn)題，用電質(zhì)量問(wèn)題和電能表問(wèn)題，農(nóng)電臺(tái)區(qū)的智能監(jiān)控系統(tǒng)，就是為了解決農(nóng)村電網(wǎng)的監(jiān)控和管理的平臺(tái)的問(wèn)題，使遠(yuǎn)程抄表，用電監(jiān)測(cè)，用電數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，電能質(zhì)量分析，供電可靠性分析等相關(guān)內(nèi)容實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的發(fā)展。基于4G技術(shù)的農(nóng)電臺(tái)區(qū)設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，是通過(guò)高端的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)能變臺(tái)區(qū)的數(shù)據(jù)化管理與分析。

1? 4G對(duì)農(nóng)電臺(tái)區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的智能化優(yōu)勢(shì)

1.1 4G智能臺(tái)區(qū)的核心技術(shù)? 多業(yè)務(wù)融合智能模塊，直接替換計(jì)量自動(dòng)化終端設(shè)備的上行通信模塊，無(wú)需現(xiàn)有設(shè)備硬件和軟件的任何改動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)，無(wú)需計(jì)量自動(dòng)化主站的任何改動(dòng);多業(yè)務(wù)融合智能模塊提供本地485有線接口，實(shí)現(xiàn)配電箱內(nèi)智能設(shè)備的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控，包括總漏電保護(hù)器、臺(tái)區(qū)測(cè)溫設(shè)備、無(wú)功補(bǔ)償裝置等;提供LORA無(wú)線接口，實(shí)現(xiàn)部署在臺(tái)區(qū)其它地方的智能設(shè)備實(shí)時(shí)在線監(jiān)控，包括二級(jí)和三級(jí)漏電保護(hù)器、三相不平衡裝置、電壓監(jiān)測(cè)儀等。多業(yè)務(wù)融合智能模塊支持同時(shí)連接雙主站IP，實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)相關(guān)的數(shù)據(jù)和生產(chǎn)設(shè)備管理相關(guān)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到各自主站;基于藍(lán)牙轉(zhuǎn)LORA的轉(zhuǎn)換器和終端APP，用于日常的調(diào)試和運(yùn)維工作;兼容所有在網(wǎng)用采終端設(shè)備，支持全網(wǎng)通4G高速;支持配電臺(tái)區(qū)所有智能設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控，軟件實(shí)現(xiàn)協(xié)議的兼容;支持基于LORA無(wú)線通信的臺(tái)區(qū)設(shè)備管理功能和本地調(diào)試配置功能;手持終端APP實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)臺(tái)區(qū)情況及施工調(diào)試，包括：臺(tái)區(qū)三相電壓、電流，剩余電流動(dòng)作保護(hù)器運(yùn)行情況，形成大數(shù)據(jù)及曲線圖。

1.2 4G的優(yōu)勢(shì)作用? 基于4G技術(shù)進(jìn)行農(nóng)電臺(tái)區(qū)設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和發(fā)展，主要是因?yàn)?G技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，在性能方面能夠提高農(nóng)電臺(tái)區(qū)設(shè)備智能遠(yuǎn)程監(jiān)控的相關(guān)效果，4G技術(shù)具有通信速度快，網(wǎng)絡(luò)頻譜寬，通信靈活，智能性能高，兼容性好，提供增值服務(wù)良好，高質(zhì)量通信頻率，效率好，費(fèi)用便宜等非常明顯的優(yōu)勢(shì)。4G多業(yè)務(wù)融合智能模塊的配電臺(tái)區(qū)生產(chǎn)和市場(chǎng)需求融合技術(shù)能夠很好的解決現(xiàn)有生產(chǎn)和營(yíng)銷(xiāo)的業(yè)務(wù)需求。4G多業(yè)務(wù)融合智能模塊的配電臺(tái)區(qū)生產(chǎn)和市場(chǎng)需求融合技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)的功能包括：兼容所有的計(jì)量自動(dòng)化終端設(shè)備，同時(shí)將低速的GPRS通信平滑升級(jí)為4G高速。直接替換現(xiàn)有配電臺(tái)區(qū)終端的上行通信模塊即可。內(nèi)置基于LORA的無(wú)線和485本地有線通信功能，支持多級(jí)漏電保護(hù)器的在線監(jiān)測(cè)，包括不在同一表箱里的總漏保。真正實(shí)現(xiàn)智能臺(tái)區(qū)的所有智能設(shè)備的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)功能，包括測(cè)溫、無(wú)功補(bǔ)償、三相不平衡等等。基于LORA的移動(dòng)終端APP本地調(diào)試和運(yùn)維功能。從而真正實(shí)現(xiàn)多個(gè)部門(mén)在配電臺(tái)區(qū)業(yè)務(wù)的真正融合，實(shí)現(xiàn)臺(tái)區(qū)智能化的目標(biāo)。

2? 4G背景下智能配電臺(tái)區(qū)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)

2.1 建設(shè)的原則? 對(duì)于4G多業(yè)務(wù)融合智能模塊而言，配電臺(tái)區(qū)生產(chǎn)技術(shù)以及平臺(tái)系統(tǒng)的關(guān)鍵作用，即為為客戶(hù)提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，配網(wǎng)運(yùn)維與營(yíng)銷(xiāo)部門(mén)效率提升的目的也逐漸實(shí)現(xiàn)，大大降低日常生產(chǎn)與管理成本，客戶(hù)滿意度也出現(xiàn)上升趨勢(shì)。農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)關(guān)系到我國(guó)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，信息和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的前提下，農(nóng)村實(shí)現(xiàn)了電力的普及應(yīng)用。但是，農(nóng)村電網(wǎng)在發(fā)展的過(guò)程中，受環(huán)境和條件的限制，仍然處于比較滯后的狀態(tài)。供電可靠性較低，而且在農(nóng)村電網(wǎng)的建設(shè)中會(huì)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是落后的主體原因。農(nóng)村的用電需求量近年來(lái)不斷增多，如果供電能力較低和滯后，電網(wǎng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)供求增長(zhǎng)速度相適應(yīng)，那么就會(huì)導(dǎo)致農(nóng)村電網(wǎng)發(fā)生生產(chǎn)和應(yīng)用之間的矛盾。在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行相關(guān)技術(shù)的評(píng)估，選擇試點(diǎn)工程具體的推進(jìn)智能化建設(shè)的要求上，農(nóng)網(wǎng)智能設(shè)備少，技術(shù)低，通信不完善，那么采用4G的農(nóng)電臺(tái)區(qū)設(shè)備智能管理，主要是為了通過(guò)現(xiàn)有的先進(jìn)技術(shù)成果，完善和優(yōu)化智能化建設(shè)的要求，實(shí)現(xiàn)農(nóng)電臺(tái)區(qū)設(shè)備質(zhì)量管理，能夠提升和推進(jìn)農(nóng)網(wǎng)建設(shè)的整體進(jìn)步。

2.2 實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)? 受到電力市場(chǎng)環(huán)境的影響，配電自動(dòng)化系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，也逐漸成為對(duì)使用者產(chǎn)生影響的重要因素之一，而與此同時(shí)，配電自動(dòng)化功能間的協(xié)調(diào)性，也需在有關(guān)要求下提升，在信息需求量逐漸增大的情況下，對(duì)配電自動(dòng)化功能集成與綜合，要求也愈發(fā)嚴(yán)格。對(duì)于諧波抑制與三相不平衡治理來(lái)講，應(yīng)盡可能發(fā)揮智能化、數(shù)字化要求的作用，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，無(wú)功功率，消除諧波畸變，治理各項(xiàng)電壓不對(duì)稱(chēng)等方面，主體目的即為促進(jìn)電能質(zhì)量與供電可靠性的提升，站在網(wǎng)絡(luò)通信與數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕嵌壬蟻?lái)看，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和統(tǒng)一的設(shè)計(jì)和指揮[4]。農(nóng)網(wǎng)智能化建設(shè)的要求需要進(jìn)行數(shù)據(jù)化管理和網(wǎng)絡(luò)化管理，那么，基于4G環(huán)境下的農(nóng)電臺(tái)區(qū)設(shè)備智能監(jiān)控，就突出了4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的優(yōu)勢(shì)，將數(shù)據(jù)傳輸作為快速智能監(jiān)控的基礎(chǔ)性技術(shù)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)網(wǎng)智能化建設(shè)與現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的高度融合。

2.3 主體模式? 在4G技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)背景下，農(nóng)電臺(tái)區(qū)的設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)主體建設(shè)模式，要實(shí)施設(shè)備配置和功能配置的相關(guān)任務(wù)執(zhí)行。主站系統(tǒng)要采取統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集和基礎(chǔ)功，集中監(jiān)控平臺(tái)，對(duì)智能臺(tái)區(qū)的監(jiān)控信息要實(shí)施終端采集的遙信遙測(cè)和與配電終端的遙控命令同步，在調(diào)容調(diào)壓控制器采集的過(guò)程中，實(shí)施環(huán)境監(jiān)控儀的具體應(yīng)用。采用無(wú)功補(bǔ)償?shù)倪b測(cè)遙信，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電容的投切狀態(tài)。配電變壓器需要更換為節(jié)能型的配電變壓器，特別是在季節(jié)性負(fù)荷較大的時(shí)候，或者晝夜的峰值變化較大的時(shí)候，不規(guī)律的周期變化通常選用有載調(diào)容變壓器，以有效降低設(shè)備損耗和線路損耗，提高變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，在智能低壓配電的設(shè)計(jì)中，采取模塊化劃分，采用縱橫分布的方式，實(shí)施相關(guān)的配合。配電監(jiān)控終端需要采用國(guó)網(wǎng)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的智能配電終端，對(duì)信息進(jìn)行采集和監(jiān)測(cè)保護(hù)，以及用戶(hù)的分布管理上，要實(shí)施數(shù)據(jù)的雙向傳輸，在功能配置上主要是要配置標(biāo)準(zhǔn)型的智能配電臺(tái)區(qū)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)保護(hù)和通訊功能，采集和配電臺(tái)區(qū)管理功能上有效實(shí)現(xiàn)，漏電保護(hù)監(jiān)測(cè)管理低壓線損分析，配電環(huán)境監(jiān)測(cè)，臺(tái)區(qū)信息互動(dòng)等基礎(chǔ)性的功能。

3? 系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 信息的自動(dòng)采集? 4G技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)是數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣容^快，那么在信息的自動(dòng)采集方面，主站系統(tǒng)對(duì)用戶(hù)的自動(dòng)采集和計(jì)量，就會(huì)實(shí)現(xiàn)高速的管理狀態(tài)。在用電分析管理，自動(dòng)繳費(fèi)和用電信息查詢(xún)，電網(wǎng)信息發(fā)布，智能用電設(shè)備交互等方面，可以實(shí)施智能的采集終端操作，通過(guò)數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)雙向傳輸，來(lái)達(dá)到及時(shí)執(zhí)行命令的標(biāo)準(zhǔn)，在電網(wǎng)信息設(shè)備上能夠?qū)崿F(xiàn)與各個(gè)分站之間的聯(lián)系，通過(guò)三層或者二層通信模式實(shí)現(xiàn)了，從采集器到集中器但無(wú)線傳輸，實(shí)現(xiàn)了4G無(wú)線專(zhuān)網(wǎng)通訊的效果，在農(nóng)電臺(tái)區(qū)的設(shè)備管理中，信息采集尤為重要。

3.2 電能質(zhì)量控制? 在農(nóng)電臺(tái)區(qū)設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)中，對(duì)于電能質(zhì)量的治理是一項(xiàng)重點(diǎn)內(nèi)容。智能配電終端通過(guò)電能綜合治理的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，例如在無(wú)功補(bǔ)償中，主要包括了電容器和濾波器兩個(gè)部分，通過(guò)無(wú)功補(bǔ)償主要是實(shí)現(xiàn)三項(xiàng)共譜，分相補(bǔ)償，或者三相共譜與分相補(bǔ)償之間的混合補(bǔ)償模式，采用這種方式進(jìn)行電能質(zhì)量控制，主要是實(shí)現(xiàn)無(wú)功就地平衡，以保障農(nóng)電網(wǎng)絡(luò)在實(shí)施電能供應(yīng)的時(shí)候，能夠達(dá)到減少環(huán)境污染，實(shí)施生態(tài)化發(fā)展的要求[5]。

3.3 遠(yuǎn)程費(fèi)用監(jiān)控? 農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)中對(duì)用戶(hù)的電費(fèi)監(jiān)控也是一項(xiàng)重點(diǎn)的內(nèi)容，在傳統(tǒng)的方案實(shí)施過(guò)程中，往往由于無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的費(fèi)用監(jiān)控，而使不良用戶(hù)在電能應(yīng)用方面管理松散，那么通過(guò)4G技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，就可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的優(yōu)勢(shì)化作用。通過(guò)智能終端，對(duì)用戶(hù)進(jìn)行控制時(shí)，可以通過(guò)終端實(shí)施付費(fèi)控制的投入命令，根據(jù)用戶(hù)的用電數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，那么這種精確的計(jì)算是通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)下準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)為背景作為參考標(biāo)準(zhǔn)的。如果用戶(hù)一旦沒(méi)有足夠的費(fèi)用，那么就會(huì)實(shí)時(shí)報(bào)警和跳閘，實(shí)現(xiàn)警告和斷電的具體管理，遠(yuǎn)程控制功能實(shí)際上是為了通過(guò)具體的操作實(shí)施對(duì)用戶(hù)的遠(yuǎn)程費(fèi)控，這種方式是實(shí)現(xiàn)農(nóng)村電網(wǎng)管理標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的重要任務(wù)。

3.4 視頻監(jiān)控系統(tǒng)? 4G技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)是無(wú)線傳輸與數(shù)據(jù)傳輸?shù)木珳?zhǔn)運(yùn)行，那么通過(guò)4G技術(shù)的發(fā)展背景，在農(nóng)電臺(tái)區(qū)設(shè)備管理中，通過(guò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)主站通訊和其他分站之間的隨時(shí)聯(lián)系。管理人員可以通過(guò)各個(gè)施工視頻監(jiān)控的設(shè)備，進(jìn)行IP地址的訪問(wèn)，通過(guò)查看攝像頭的監(jiān)視內(nèi)容，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控融合的發(fā)展方式，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行和環(huán)境安全等情況的傳輸，這些內(nèi)容就會(huì)傳輸?shù)脚潆娭笓]調(diào)度中心，管理人員能夠明確了解現(xiàn)場(chǎng)的基本情況，對(duì)設(shè)備的監(jiān)管水平能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確的監(jiān)控，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)配電臺(tái)區(qū)設(shè)備智能管理具有至關(guān)重要的作用，通過(guò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確直接的找到問(wèn)題發(fā)生的關(guān)鍵部位，根據(jù)問(wèn)題發(fā)生的部位進(jìn)行系統(tǒng)化的問(wèn)題排查操作，使農(nóng)電臺(tái)區(qū)的設(shè)備智能管理，能夠真正為農(nóng)電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)服務(wù)。

4? 結(jié)論

4G網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來(lái)給農(nóng)電臺(tái)區(qū)設(shè)備監(jiān)控提供了新的條件。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)環(huán)境下監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，需要從現(xiàn)實(shí)出發(fā)，更需要對(duì)智能終端進(jìn)行分析和開(kāi)發(fā)。在實(shí)施開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)將功能性能和界面兒進(jìn)一步的完善后續(xù)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)工作，根據(jù)智能終端的分析和系統(tǒng)功能，實(shí)現(xiàn)相關(guān)設(shè)備的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和研究，通過(guò)4G技術(shù)來(lái)提高網(wǎng)絡(luò)化管理水平，充分利用4G技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)優(yōu)勢(shì)，使農(nóng)電臺(tái)區(qū)的設(shè)備智能管理簡(jiǎn)化程序?qū)嵤┲苯拥墓芾恚怀鲛r(nóng)電管理的新時(shí)期的新特點(diǎn)，以提高農(nóng)電臺(tái)區(qū)設(shè)備智能監(jiān)控的整體效能，實(shí)現(xiàn)農(nóng)網(wǎng)改造的科學(xué)性發(fā)展。

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