國家電網設備綜合監測系統

張少琳+劉肖驄+田君杰+李春明+桑云

【摘要】 電力供應是整個社會生產、人民生活的基本保證之一。自然環境（如冰雹，颶風）、人為因素（如盜竊，施工）等也是造成電力設備故障的主要原因，基于物聯網技術的電力綜合監測系統方案幫助電力維護部門進一步解決變電站高效維護、統一管理方面、遠程監控的問題。

【關鍵詞】 無線傳感器 節點 系統管理

一、系統概述

電力設備綜合監測系統是基于無線傳感器網絡（WSN）技術平臺的一個開放性系統，目前已融合水浸在線監測、環境溫濕度在線監測、紅外在線監測以及氣體在線監測等多個子系統，可實現變電站、環網柜、開關柜、電力線路等設備的水浸、環境溫濕度、門開關、有毒可燃氣體等信息監測，同時具備實時報警及物聯網聯動功能 。

本系統由現場傳感器、基站和綜合監測平臺組成。

基站（網關）

基站負責把接收到的傳感器節點數據轉發到計算機，進行存儲，分析和處理。基站數據可接入本地計算機，也可通過以太網等其他網絡接入遠程監控主機。

傳感器節點

無線傳感器節點使用方便，替代了傳統測試系統布線帶來的麻煩。無線數字信號傳輸方式消除了長電纜傳輸帶來的噪聲干擾，使整個測量系統具有極高的測量精度和抗干擾能力。傳感器節點體積小巧，重量較輕，由電源模塊、采集處理模塊、無線收發模塊組成，全部模塊封裝在一個塑料或金屬外殼內。采集的數據既可以實時傳輸至計算機，也可存儲在節點內，保證了數據的可靠性。自由組合成不同輸入量的通道，進行多物理量、多測點、分布式、同步 監測。

BEENET 無線傳感器網絡特點

無線的傳輸方式，使得抗干擾能力增強；

傳輸距離遠，功耗低，體積小，防水防塵；

自組織、自恢復、多網絡拓撲結構；

深度1的星形網可支持65535個節點；

各道獨立采集，同步精度可達1ms；

采用AES 128位加密算法，數據安全；

內置2，4，8M及1G Flash數據存儲器；

可組成本地監測系統和遠程監測系統；

可采用鋰電池、太陽能電池板、感應供電及高容量干電池等多種供電方式；

傳感器網絡系統結構簡單，功耗低，同步精度高，魯棒性好，穩定可靠，具備易安裝、易使用、易擴展、易升級、易維護等特點。

二、系統管理軟件

系統管理軟件是在電力設備綜合監測平臺上運行的監控軟件。用戶界面層針對不同的用戶提供了不同的用戶應用界面。實現了對變電站、環網柜、電纜溝等電力設備中無線水浸、環境溫濕度、門開關、有毒可燃氣體等傳感器信息的處理，保障了電力設備的安全運行。

● 功能簡介

1、實時、在線監測；

2、監測報警；

3、本地與遠程的監控；

● 系統管理軟件特點：

1、美觀的界面顯示功能：組態軟件充分利用Windows的圖形功能完善界面美觀的特點，設計出各種工業界面，豐富的動畫連接方式；

2、良好的開放性：系統軟件能與多種通信協議互聯，支持多種硬件設備；

3、豐富的功能模塊：提供豐富的控潲功能庫，滿足用戶的測控要求和現場需求；

4、強大的數據庫：配有實時數據庫，可存儲各種數據；

● 軟件部分界面截圖

三、無線傳感器網絡產品

傳感器網絡與其他各電力設備監測子系統融合在一起，通過綜合監測平臺統一管理，其系統結構圖和產品介紹如下。

1、無線水浸傳感器

產品概述： 無線水浸傳感器是WSN技術的又一典型應用，能夠實時在線監測傳感器安裝位置（場所）是否浸（積）水，并實時的將水浸信息通過數據傳輸基站上傳到控制主機，以達到監控告警的目的。本產品可應用于：變電站電纜溝、地下電纜層以及廠房、辦公室、倉庫等處的水浸監控。當水位超過警戒線會聯動發信號給排水系統啟動排水系統。

2、無線溫濕度節點

產品概述 ：無線溫濕度傳感器可以實時、準確的測量環境溫度和環境相對濕度，它能使用戶對現場環境實現遠程的數據采集和監測；本設備可應用于：變電站的開關柜、控制柜、監控室等處的環境溫濕度監測。當溫濕度過高影響設備安全運行時會啟動溫濕度控制系統調整設備運行環境溫濕度。

3、無線防入侵傳感器

產品概述 ：無線防入侵傳感器（又稱紅外射線傳感器）是安裝在門內，能夠實時在線監測柜門的開、關狀態， 當設備門被開啟時會發信號給視頻監控系統進行聯動查看是否正常開啟。

4、有毒、可燃氣體傳感器

產品概述 ：有毒、可燃傳感器是安裝在變電站中，電纜溝、污穢環境下使用，能夠實時在線監測環境內的氣體含量。 本產品可應用于：變電站中，電纜溝、污穢環境下長時間封閉運行環境下進行氣體的狀態檢測。當環境中有毒可燃氣體含量超標，會實時進行報警，同時聯動風機控制系統自動開啟通風機進行通風。

5、無線網關

產品概述 ：無線網關即無線數據傳輸基站，用于收集各類傳感器的無線信號，并通過RS485總線、USB線或GPRS無線傳輸模塊，將數據傳送給控制主機。它是由MCU、RS-485接口、CAN接口、GPRS 模塊、2.4GHz數字RF收發器、寬輸入DC/DC直流穩壓電源、IP66 PPS外殼和高增益定向天線等組成。本系統提供三種類型的無線網關，即，基于USB口的網關BS915、基于MODBUS協議的網關BS915A基于GPRS模塊的網關BS909。

四、總結

電力設備綜合監測系統是采用無線傳感器網絡（WSN）技術開發的一個開放性監控平臺。系統能與多種通信協議互聯，支持多種硬件設備。目前已融合電力設備水浸在線監測、環境溫濕度在線監測、紅外在線監測以及有毒氣體在線監測等多個子系統，可實現變電站、環網柜、開關柜、電力線路、電纜溝等設備的水浸、環境溫濕度、開關門、有毒氣體等信息監測，同時具備實時報警及物聯網聯動功能。周密的系統安全防范，對不同的操作者，賦予不同的操作權限，保證整個系統的安全可靠運行。