電網大型設備運輸狀態遠程監測技術研究

鄭逸非，鄭立中，韓建偉，黃 磊

（國網安徽省電力有限公司建設分公司（安徽電力工程監理有限公司），安徽 合肥 230022）

0 引 言

科學有效的遠程監測技術能夠提升電網主要設備在運輸中的安全保證水平，降低現有設備驗收環節的風險，延伸目前設備監造質量管控環節，減少由此可能帶來的廠家、施工單位、運輸單位各方經濟損失，同時也符合當前國網公司建設泛在物聯網的藍圖構想，具有明確的應用前景。

1 電網大型設備運輸狀態遠程監測技術涉及系統分析

電網大型設備運輸狀態監測技術涉及的系統可以大致分成通信路線、監控系統以及智能車載系統三大部分。

通信路線主要涉及了后臺指揮中心以及前端的移動傳輸功能。監控系統主要包括了監控攝像頭、車載錄像機、拾音器、多功能調度屏、北斗以及語音對講器等。智能車載后臺主要包含了車輛信息的集中管理、監控以及高效率的集中化、高品質分布式網絡架構，并對多媒體信息進行網絡傳輸。

2 電網大型設備運輸狀態遠程監測技術涉及的設備產品特征

電網大型設備運輸狀態遠程監測技術水平要想得到有效提升，就必須要用最佳的監測設備產品保障其監測質量。

（1）監測設備產品應外觀美觀，體積小，方便安裝在設備上或者車廂內部，安裝過程不會對設備或車輛造成損壞。

（2）監測設備產品本身具備防水、防沙塵、防雷擊、防漏電、抗顛簸能力，保證電路及網絡安全可靠，其參數測量不受惡劣環境的影響，可在-30～75 ℃工況下連續正常工作25日以上。

（3）設備電源應具備保證產品進行60次以上遠程呼喚、數據調用以及常規運行600 h以上的電量。

（4）監測設備產品能夠實時采集三維加速度、碰撞強度和次數、溫濕度、壓力、姿態角度、直線速度、旋轉速度等采購人要求的參數，并具有一定的抗干擾性，所有參數的檢測精度（相對誤差）不大于10%。

（5）監測設備產品能夠定時將當前收集的參數指標以短信的形式發送至指定人員的手機端。

（6）監測設備產品能夠實時檢測當前地理位置，精度誤差應小于10 m。產品能夠不間斷記錄運輸對象周圍環境音視頻信息，并可實時在遠程終端查看。

（7）監測設備產品根據其采集的信息實時地判斷當前運輸車輛所走的地面狀況，要求能夠至少判斷5種狀況（包括上、下坡、凸凹地面、彎道等），分類精度在90%以上。

（8）監測設備產品在設備運輸過程中發生非法拆卸、轉移、關機等或其他非正常工作狀態時，可以當即發送現場音視頻信息至配套軟件軟件端并向管理人員發出警報。

（9）監測設備產品通過對采集數據的實時監控，分析設備的運輸狀態，并在監測到異常結果時向相關人員報警，漏檢率與誤報率低于10%；所有數據以及數據分析結果存儲在本地存儲器，本地存儲器具有500G以上數據存儲空間。

（10）在運輸過程中，授權人員可以通過配套軟件遠程訪問任一運輸對象的以上各相關條目所有數據，生成相關報告文件（報告格式需滿足采購人需求并認可），并且能夠對監控指標要求進行設置。在網絡正常情況下，授權人員操作的響應延遲時間低于5 s。

（11）運輸完成后，配套軟件能夠自動生成運輸過程監測報告，并具備友好界面引導驗收人員填寫驗收結論。

（12）配套軟件具備相應的展示功能，使使用者能夠清晰全面掌握多個運輸項目的現狀及動態變化。

（13）配套軟件數據中心能夠在網絡正常情況下快速遠程調用所有數據、分析結果、研究結論，要求能夠從中自動生成學習樣本、挖掘有價值的信息，為運輸狀態監控、運輸路線設計等提供支持。具備友好數據輸出形式，便于后期拓展與開發；配套軟件部分應包括手機APP，可以實時監控運輸狀態。

3 電網大型設備運輸狀態遠程監測技術應用實例分析

3.1 可視化設計——行車路徑歷史回放

圖1為行車路徑回放示例示意圖。

3.2 實例所需數據分析

上述行車路徑歷史回放監測系統中的數據來源包含但不局限于傳感器、監控視頻、音頻等電力設備車載運輸狀態信息的相關數據。

可能的數據包括：監控視頻，即視頻流數據；監控音頻，即音頻流數據；運輸現場數據，如位置坐標數據、設備狀態數據及車輛狀態數據等。

4 電網大型設備運輸狀態遠程監測技術策略分析

4.1 ARM微處理器

圖1 行車路徑回放示例示意圖

ARM終端主要采用的是ARM處理器，能利用固定的格式對使用的周期指令進行分析，這樣更能方便數據進行傳輸。此外，使用寄存器，只能由數據處理器對其進行處理，一般只有存在存儲功能或者是加載功能的存儲器才能進行此項操作，這樣才能提升執行的基本效率。由于ARM存在一定特殊的技術，只有保證芯片的體積足夠小才能保證其基本性能，降低其功能消耗。

4.2 三維沖撞數據采集

電網大型設備在運輸時，三維模塊可以單獨對振動、氣候條件以及沖擊時間進行詳細記錄，并且在運輸時能對所有的氣候值以及加速度進行分析，能對所有的重要事件進行重現分析。所有測量功能是需要進行事件控制的，且記錄的一定要超過限定閾值的加速度，這樣才能連同數據、事件一起記錄。

4.3 GPS全球定位

GPS全球定位基于GPRS和INTERNET通信網絡的監控調度系統，系統架構采用B/S或C/S技術。采用固定IP接入，用來接收和處理GPS終端通過移動網絡提交上來的各種數據，如終端當前位置信息、終端的各種報警信息等，同時處理客戶端提交上來的各種查詢請求。

4.4 溫濕度數據采集

溫濕度數據采集模塊采用熱電阻原理法，它的測溫原理是根據導體或者半導體的電阻值隨溫度變化的性質，將電阻值的變化用顯示儀表反映出來，從而達到測溫目的。為了使PLC實現對溫度信號的數字化處理與自動控制，熱電阻式溫度計的溫度模擬輸入單元，將各種溫度計轉換出的模擬信號在用戶任意設置的量程內線性轉換成數字量，并按工程單位重新標定為百分比型數據后，保存到PLC的相應存儲字內。

4.5 音視頻數據采集

音視頻數據采集采用專用圖像采集芯片，自動完成圖像的采集、幀存儲器地址生成以及圖像數據的刷新；除了要對采集模式進行設定外，主處理器不參與采集過程。這種方法的特點是采集不占用CPU的時間，實時性好，適應設備運輸過程中活動圖像的采集。

4.6 壓力數據采集

壓力數據采集模塊采用電動氣壓（真空）壓力自動發生、調節系統、電動液壓壓力發生自動調節系統。當標準的壓力信號開始輸出時，要利用電流的變量進行測量，這樣能夠對數據進行實時的監督處理，壓力表內的數據也可以進行自動化處理，能實現數據精準采集。

4.7 無線傳輸模塊

無線傳輸模塊內嵌GSM/GPRS核心單元的無線Modem，采用GSM/GPRS網絡為傳輸媒介，基于移動GSM短消息平臺和GPRS數據業務的工業級通信終端。利用GSM移動通信網絡的短信息和GPRS業務為設備運輸搭建了一個超遠距離的數據傳輸平臺。

5 結 論

對電網大型設備運輸狀態遠程監測技術進行研究和應用，能實現實時監測大型設備的運輸狀態，保證設備運輸過程風險可控在控，對于施工單位接收時出現的問題原因能夠合理追溯，可以填補目前設備制造完成出廠到施工現場驗收之間的監管空白，進一步保障電網設備質量安全，也符合當前國網公司建設泛在物聯網的藍圖構想，具有明確的應用前景。