基于物聯網的變電站小動物主動防御系統分析

國網江西省電力有限公司上饒市供電分公司 楊若斌 徐 頤 廖才華 劉 翔 戴日照

在變電站出現的安全事故案例中，由于小動物入侵導致的安全事件占有一定的比例，其是影響變電站安全運行不可忽視的因素。目前,變電站在防御小動物入侵方面主要采用的是被動式防御方式，隨著物聯網等智能化技術的發展，可以采用物聯網技術構建變電站小動物主動防御系統，本文對此進行了系統分析。

目前在變電站中已經采用的防御小動物措施包括防小動物擋板、粘鼠板、粘鼠紙等，采用這種防御措施效果有限，并且較為被動，需要變電站運維人員定期巡查，增加了電力企業巡檢成本。近年來物聯網技術在多個領域中都得到了應用，在數據智能采集、無線通信、數據交互和共享、智能化控制等方面都發揮了明顯的應用優勢。本文著重介紹了基于物聯網的變電站小動物主動防御系統，首先分析了目前變電站小動物防御的現狀，之后闡述了變電站小動物主動防御系統的原理和軟硬件結構，最后分析了云-物-端技術在變電站小動物主動防御系統中的應用。

1 變電站小動物防御的必要性

小動物的入侵是影響變電站安全運行的重要風險因素之一，如在110 kV變電站中，對鳥害防治采取的方式主要是通過人工破壞鳥巢，這種方式不但效率低下，需要消耗大量的人力和物力，而且驅鳥器的安裝位置分散，不便于進行集中管理。在鼠類和蛇類的防治方面，一旦這種小動物入侵到電纜溝或開關柜，則很容易出現弧光短路導致設備燒毀；如果進一步導致線路出現跳閘，還可能帶來停電事件，故有必要強化對變電站防御小動物的管理，積極采用新技術構建主動防御系統，保證變電站中電氣設備的安全運行。

2 基于物聯網的變電站小動物主動防御系統

2.1 主動防御系統的基本實現原理

在變電站小動物主動防御系統中，采用物聯網技術構建變電站環境監控模塊，實時監控變電站是否具有小動物入侵，可以通過視頻攝像頭和燈光感應相結合的方式對小動物進行辨識。當發現存在入侵行為時則發出報警，并進行驅逐。圖1為變電站小動物主動防御系統的基本邏輯響應流程。

圖1 變電站小動物主動防御系統的基本邏輯響應流程

變電站小動物主動防御系統利用基于紫峰協議的物聯網通信技術，將變電站的現場運行情況、變電站小動物防御平臺系統和運維人員的移動終端聯網，這樣變電站的運維人員在主站系統和移動終端都可以實時掌握變電站出現小動物入侵的信息，并實現主動對小動物的驅逐。基于紫峰協議的物聯網通信技術功耗較低，在自動控制和遠程控制領域中都具有廣泛應用，適合用于變電站小動物主動防御系統中。

2.2 變電站小動物主動防御系統的硬件及軟件分析

在變電站小動物主動防御系統的設計中，應合理布置各個硬件功能模塊，利用物聯網技術在數據采集方面的優勢，準確快速感應出是否存在小動物入侵行為，并將感應到的數據信息傳輸到變電站小動物主動防御裝置中的微處理器中。在裝置中設置按鍵模塊和顯示模塊等人機接口，同時通過功率控制和功率放大電路，驅動主動防御裝置發出聲光警示信號，從而驅逐入侵的小動物。

在小動物入侵感應模塊中，可以采用紅外線感應技術或者微波感應技術等，其中微波感應技術可以通過調整傳感器中的發射功率來實現對信號的檢測。其適合應用在變電站的場合中，具有安裝位置隱蔽、靈敏度高的優點。

除了硬件結構外，在變電站小動物主動防御裝置中，軟件系統也是重要的組成部分，以微波感應傳感器為例，圖2為變電站小動物防御系統中的物聯網軟件感應流程。

圖2 變電站小動物防御系統中的物聯網軟件感應流程

在物聯網技術體系中，傳感器是關鍵的數據采集設備，當傳感器檢測到入侵信息時，則首先需要判斷是否為干擾信號，如果不是則繼續判斷移動物體體積是否小于設定的體積，通過這個判斷邏輯模塊，可以防止因變電站運維人員的進入而導致出現誤報的情況。當滿足所有條件時，則啟動驅逐模塊，對入侵的小動物進行驅趕。

3 云-物-端技術在變電站小動物主動防御系統中的應用

綜合利用云計算技術、物聯網技術、智能網關技術、移動互聯網技術等現代信息化技術，可構建變電站小動物主動防御系統，下面分別敘述。

“云”側重于利用云計算技術構建信息化云設備管理平臺，支持多種類型的終端接入。另外，變電站小動物防御設備應能夠和管理平臺之間共享網絡化服務，滿足監控、數據采集和對防御設備的遠程操作及控制的信息化需求。

“物”則采用支持現代通信技術的智能網關，并具有帶寬高、網絡延時低等應用優勢，縮短各個變電站中的小動物防御設備終端與通信數據中心之間的傳播距離，從而實現數據的高效傳輸和共享，提高數據傳輸的安全性，并降低數據成本。目前智能網關一般通過WiFi+ZigBee智能物聯AloT組網核心技術，并支持AI人工智能大內存運營，可實現同時支持多臺在線設備的高穩定網絡及智能遠程控制，真正實現一鍵互聯，滿足變電站小動物主動防御系統對通信網絡的要求。

“端”則根據變電站運維客戶的實際應用需求，滿足用戶在多元化應用場景下的需求，能夠實現變電站小動物主動防御系統中的多種類型設備之間的互聯和數據交互；同時，通過AI智能設備的深度學習、智能識別和分析用戶指令、需求，可為用戶提供個性化的智能互聯方案，使得變電站小動物主動防御系統更為智能高效。隨著現代信息技術和通信技術的發展，這種綜合考慮云計算、物聯網和智能網關技術的主動防御系統，將能夠進一步提高變電站小動物主動防御系統的應用性能，實現對變電站小動物的智能化和主動化偵測和驅逐，保證變電站的安全運行。

結論：本文系統介紹了基于物聯網技術的變電站小動物主動防御系統的實現原理和云-物-端技術在主動防御系統中的應用。采用本文所述變電站小動物主動防御系統，能實現對變電站小動物入侵的主動預防和智能化驅逐，并且能夠降低變電站運維人員的巡檢成本，對于電網企業具有較大的經濟效益和電網安全穩定運行效益。