基于Lora技術的高壓線路測溫終端

姚紅芳，余桂華，張俊婷

(杭州凱達電力建設有限公司，杭州 311000)

0 引 言

在輸電線路架設施工過程中，電路的安全性直接影響輸電效率，如果連接點的電阻過高，則會導致電路運行過程中出現發熱或者被燒壞的現象[1]。在電路連接中，如果操作不正確，也可能會導致線路接受過大的電阻而超過電路本身的承載能力。隨著電阻不斷增大，線路連接點的發熱現象也越來越嚴重。因此，針對高壓輸電線路導線的連接點發熱問題，必須要加以控制，采取有效的方法對連接點的發熱故障進行消除，確保線路穩定、安全運行[2]。

由于高壓線路上溫度偏高環境惡劣，故采用非接觸式紅外測溫模塊進行遠程測溫，從而測溫保護設備，增加使用壽命，測溫設備只需留出一個測溫探頭。測溫設備實時讀取環境溫度通過Lora上發數據。

高壓輸電線路上運行工況惡劣，針對高溫、曝曬、極寒、振動、防水等一系列問題，我們提升了傳感器和網關的防護等級，保證了該系統能長期在輸電線路上穩定運行[3]。且高壓輸電線路上電場強度大，我們優化了結構屏蔽減弱干擾，優化LORA通信機制，繞開工頻干擾。

1 系統原理

按照場地情況，以每一個高壓架桿為單位，安裝一個測溫終端設備，該終端設備由一個MCU，紅外測溫探頭、Lora通信模塊組成，負責實時監測架桿溫度尤其是接線點處的溫度數據，并由Lora模塊上發至網關[4]。

每隔10 km處安裝一個Lora網關，負責其周圍半徑5 km的范圍內的終端數據的接收，并上傳至服務器，并由Web網站讀取服務器數據進行實時顯示、實時監控、及時報警。

如圖1所示為系統原理圖。

圖1 終端測溫Lora通信的系統框圖

圖1 系統原理圖

2 終端設計

如圖2所示為終端測溫Lora通信的系統框圖。

STM32作為主控芯片，控制測溫電路實時采集環境溫度，通過Lora模塊上傳至網關。如圖3所示為終端電路圖。

3 測溫模塊GY-906

一般來說，測溫方式可分為接觸式和非接觸式，接觸式測溫只能測量被測物體與測溫傳感器達到熱平衡后的溫度，所以響應時間長，且極易受環境溫度的影響；而紅外測溫是根據被測物體的紅外輻射能量來確定物體的溫度，不與被測物體接觸，具有影響動被測物體溫度分布場，溫度分辨率高、響應速度快、測溫范圍廣、不受測溫上限的限制、穩定性好等特點，近年來在家庭自動化、汽車電子、航空和軍事上得到越來越廣泛的應用[6]。

GY-906 MLX90614的特點

(1)應用范圍廣泛,適用于恒溫控制、工業系統、消費類產品、溫度計或任何熱敏系統。

(2)體積小巧,可安裝于狹小的空間范圍內,進行溫度測量。

(3)易集成。

(4)3 V和5 V電源電壓。

(5)節能工作模式。

該傳感器對環境光線適應能力強，其具有一對紅外線發射與接收管，發射管發射出一定頻率的紅外線，當檢測方向遇到障礙物(反射面)時，紅外線反射回來被接收管接收。經過比較器電路處理之后綠色指示燈會亮起，同時信號輸出接口輸出數字信號(一個低電平)。該傳感器的探測距離可以通過電位器調節、具有干擾小、便于裝配、使用方便等特點。

4 Lora通信

Lora模塊有四種工作方式，由引腳M1、M0設置，詳細情況如下：

當M1M0=00時，串口打開，無線打開，透明傳輸。

當M1M0=01時，可以定義為WOR發送方和WOR接收方。

當M1M0=10時，用戶可通過串口對寄存器進行訪問，從而控制模塊工作狀態。

當M1M0=11時，模塊進入休眠。

可以通過單片機的PB0、PB1兩個引腳來配置Lora的通信模式、若模塊切換工作模式后，等待當前工作任務完成，若模塊空閑1 ms，就可以按照新的工作模式來進行工作。

當模塊M1M0處于00時，單片機可以通過模塊的串口(RXD)寫入數據，模塊將啟動發送。若無線模塊接到數據也可以通過串口(TXD)輸出數據，從而單片機接收到數據。

當模塊M1M0處在10時，單片機可以訪問Lora寄存器，從而配置模塊地址、網絡地址從而組建通信網絡。

5 系統整體測試

如圖4所示為web端監控界面

圖4 Web端監控界面

如圖5所示為歷史報警數據界面

圖5 歷史報警數據界面

6 結束語

不同輸電線路上的傳感器，只要在網關信號覆蓋范圍內，可共用LORA網關；其他采用LORA方式的電力物聯網終端，也可無線連入此網關。方便靈活、效率極高、節省成本，有利于泛在電力物聯網的推廣。

其他電力物聯網終端，如采用LORA通信方式可靈活接入本系統LORA網關，也將極大的推動泛在電力物聯網的發展。