基于物聯網技術的變電設備智能巡檢系統研究

劉三明，雷治策，云 佩，劉 佳，方 磊

（深圳市安冠科技有限公司，廣東深圳 518000）

近幾年來，物聯網技術取得了飛速發展，也為各行各業多種問題提供了解決方案。在供配電行業中，變電系統的巡檢工作一直是困擾行業內的主要問題，因其涉及內容多，開展過程耗時耗力，從管理的角度對其進行創新改革是具有一定必要性的。文章從物聯網領域的特性優勢出發，分析當下變電設備巡檢需求，并開展變電設備智能巡檢系統的研究工作。

1 變電設備巡檢的難點問題

（1）變電設備所處位置極為分散。由于供電線路較長，還可能會涉及偏遠地區，這也就導致了變電設備的點位極其分散。

（2）變電設備的管理工作需以事前預防為主。作為基礎保障類設備形式，需確保變電設備安全使用，故關于巡檢工作執行的目的主要是事前防范，提前知悉變電設備中所存在的問題，也就是說巡檢工作是需要日常進行的。

（3）變電設備巡檢工作監管較為困難。由于檢查點位多且分散，若巡檢工作人員自身專業能力不足或因工作意識問題導致的巡檢漏檢、錯檢，從監管的角度是無法進行有效管理的。

2 物聯網技術概述及其優勢

物聯網在新一代信息技術中是重要的組成部分，是指運用各種信息化與傳統技術形式，通過監控、遠程數據傳輸、數據交互，來實現物與物之間的連接互動，幾乎所有表現信息形式都可以用物聯網技術進行收集和管理。在物聯網體系之下，能夠將各個物件和所需要管理的指標轉化為信息流，通過傳感器、互聯網、中心處理等多種技術形式與設備將其互聯，而后來實現既有需求。

從具體應用優勢上來看，物聯網技術的應用優勢可從以下幾個方面來進行剖析。

（1）表現形式多。物聯網領域所涵蓋的具體技術形式是極其多樣化的，只要滿足上述使用需求和表現形式的技術，均可被歸類到物聯網領域。也就是說，隨著行業的迅速發展和技術不斷革新，物聯網領域所涵蓋的表現形式也朝著更加多樣化的方向發展。多元化的表現可賦予其更多使用功能，小到微米級的電子芯片，大到大型機械設備，最有可能是物聯網技術的表現形式，也均可成為物聯網技術中互聯互通的對象。從此特點上也可保障物聯網技術可為多個領域的多種問題提供解決方案。

（2）實現需求多。物聯網能夠實現多種需求，也為各行各業的問題提供解決方案。可實現的功能上，常用的傳感器數據收集、遠程信息傳輸、遠程操作等已經發展的十分成熟，同時在各行各業中也均有較為成熟的應用體系。此外對于安全監測、系統保護、人工智能與物聯網應用等新型需求也隨著技術不斷發展而逐步完善。正是由于物聯網技術能夠實現多種需求，也就成了各行業在進行管理創新時的首選技術形式。

（3）綜合應用成本低。物聯網技術實現眾多功能，事實上是一個綜合應用成本較低的技術形式。如在物聯網中常用的聲光傳感器，行業內批量采購的報價可控制在個位數，而遠程通信模塊、NFC 標簽等物聯網技術中的常用物料，其造價成本與市場價格同樣極低。在技術方面，行業內有諸多開源技術可供選用。無論從哪個角度來分析，對既有管理需求進行物聯網相關改造，綜合成本都不高，而這也使得該技術能夠在更多領域中實現應用。

（4）技術豐富。物聯網領域所包含的技術形式極為豐富，所實現的需求也十分多樣。互聯網技術并不是單獨的技術表現，而是極為豐富的技術集合，在進行應用過程中多元化的技術表現形式也能夠給各項工作提供更為靈活的選擇。技術發展成熟且應用形式豐富，這也是適用范圍廣泛、發展前景樂觀的一種表現。

事實上物聯網技術所具有的實際應用優勢遠不止上述內容。在供配電系統中變電設備的巡檢由于工作難度大、容錯誤差小，為了規范該工作的開展，同時提高效率，在進行應用創新時，考慮基于物聯網技術進行變電設備智能巡檢系統的設計工作是具有一定必要性的。

3 基于物聯網技術的變電設備智能巡檢系統設計

3.1 遠程監控與傳感器系統

設立監控系統是物聯網技術中常用的一種技術形式，不同于傳統有線監控，在變電設備智能巡檢系統中采用遠程監控的形式，將分散于各區域的變電設備，通過遠程監控建立連接，并將所有監控圖像傳輸回控制中心，這樣就能夠實現對各個位置變電設備的統一監控。傳感器系統主要可針對溫度、設備內部濕度、光感等指標進行收集，也可通過與遠程監控聯動的形式，當傳感器監測到異常數據時，即可將遠程監控的錄制與回放功能自動觸發，以便于管理者通過該智能巡檢系統進行異動情況查看。當發生故障問題時，可及時通過遠程監控與傳感器來知悉現場情況，達到事前防范的目的。在巡檢工作開展時，遠程監控與傳感器系統也可作為管理者對巡檢人員巡檢動作的知悉形式，能夠跟進并檢查巡檢人員的巡檢工作執行情況。

圖1為S8000-HT 通信服務控制器，可用于物聯網系列設備的組網進行數據路由管理，如跨總線的協同控制與信號轉發。在實際應用中可在傳統電力設備需要監控的位置安裝傳感器，同時將監控系統收集到的數據進行整合，而后通過S8000-HT 通信服務控制器即可實現遠程數據傳輸，也可接受遠程指令。

圖1 S8000-HT通信服務控制器

3.2 NFC信息標簽與讀卡器的應用

（1）對于必要信息的寫入。可在變電設備相應位置設置該標簽，而后將該變電設備的基本信息寫入到標簽當中，如所應用的技術形式、管控范圍、性能指標情況等內容均可寫入到信息標簽當中，而后采用智能手機即可直接讀取。

（2）作為維護維修證明。在變電系統進行周期性保養或維修之后，需要認定相關責任人，并將必要的信息預留在該變電設備信息標簽上，以便于后續工作的開展和整體工作流程監控。采用NFC 信息標簽代替傳統銘牌，能夠節約物料材料費，同時NFC 信息標簽也能夠多次讀寫，操作留痕，避免不必要的信息錯誤和篡改問題發生。

（3）作為巡檢打卡點。能夠在一定程度上規避巡檢工作人員因自身職業素養不足造成的漏檢、錯檢等問題，在巡檢中必須要求巡檢操作人員讀取各個位置的相應信息標簽，以達到規范巡檢的目的；也可在需要進行巡檢的各個位置設立讀卡器。圖2為ACS-RDQR/K 讀卡器，用于讀取卡片數據及二維碼數據，以此來識別巡檢人員身份，同時根據讀卡記錄也可知悉巡檢人員的工作情況。

圖2 ACS-RD-QR/K讀卡器

（4）在巡檢工作中，可作為操作流程指引說明使用。因各個變電設備的建設時期及選取設備可能具有差異性，而各個差異性的設備在性能參數與標準化管控流程上也會有所不同，通過獨立設置NFC 標簽的形式，將必要的性能參數與檢查標準寫入到標簽當中，即可規避因巡檢人員自身專業能力不足導致的技術標準參考錯誤。

3.3 基于互聯網的交互APP

當下互聯網技術已十分發達，而近幾年來智能式手持通信設備的普及率也在穩步上升。時下較為流行的智能手機操作系統安卓或我國資源系統鴻蒙都具有一定的開源能力，基于該系統建立APP是較為容易的。針對這一特性，可通過開發交互APP 的形式來輔助變電設備巡檢工作的進行。該設計預想的方案如下。

APP 分為管理端和操作端，管理端主要由巡檢管理人員對當下巡檢情況進行知悉，并按照巡檢操作人員的工作進度和工作情況對后續巡檢任務進行分配；操作端可直接接收由管理者分配的巡檢任務，將巡檢結果直接上傳到APP 當中。管理者也可查看當下的巡檢進度與巡檢情況，同時能夠同步提出整改建議、進行關鍵節點審批等工作。

此外該APP 還可開放外部互聯能力，通過在當地進行宣傳或變電設備附近設置網絡入口的形式，使所有人員均可通過指定入口來提供必要信息與異常信息，也可直接與電力報警中心聯網，當收到緊急處理任務后，可通過APP 直接分配給對應的操作人員。這樣能夠使巡檢工作的進度統籌與必要異動情況處理得到完善優化。

3.4 遠程巡檢系統設計

變電設備的巡檢工作是十分重要的，通過巡檢工作能夠準確獲知當下變電設備的實際情況，但傳統巡檢工作耗時耗力，綜合成本高、實施效率低，故針對巡檢系統設計的過程中，可考慮嘗試應用遠程巡檢。所謂遠程巡檢并不僅僅是簡單的遠程監控，而是通過一系列復雜的傳感器系統，同時對傳統變電設備進行智能化改造和物聯網適配，對于關鍵性指標和易收集的數據指標，可通過遠程信息傳輸的形式傳回控制中心，而后再結合當下影像監控所給出的實際物理設備情況，來綜合判斷該變電設備是否需要巡檢。對于數據指標正常且沒有損壞和擾動的變電設備位置即可應用更長的巡檢周期，一定程度上能夠節約人力資源，同時可使巡檢工作更具針對性，大大提高常規巡檢工作的效率。

3.5 變電信息網絡模型與數字基座

變電信息網絡模型是將上述技術形式進行結合并綜合應用的一種技術表現形式，也可理解為變電設備智能巡檢系統的核心內容。在變電信息網絡模型當中，結合上述多種技術與工作形式所收集到的數據將其整合到同一模型，而后即可使用計算機或智能手機實時查看該模型的具體情況，對于供電線路情況、各個變電設備的使用情況、巡檢情況、操作記錄信息等能夠同步知悉。

此外在該網絡模型中，可具備實時更新信息的能力，無須人為數據錄入，當上述管理工作發生時對應信息即可自動更新。對于變電設備系統的管理者可實時查看當下安全情況與質量情況，同時可結合該系統同步開展各項工作。

事實上，變電信息網絡模型的實際應用價值遠比文中所述復雜，可以理解為信息模型就是變電系統實際情況的等比例縮小，同時各個工作所收集的信息也會直接體現在該網絡模型當中，在此模型上開展各項管理工作比定是高效且簡單的。

4 物聯網+智能巡檢系統評價

（1）在功能實現方面，使用一系列現代信息化技術來代替傳統人工繁雜冗余的工作，但對于關鍵工作形式仍保留原工作方式，能夠確保變電設備巡檢工作需求的實現。

（2）從應用效率方面，在物聯網技術的保障下，各項工作開展井然有序，信息傳輸速度得到直線上升，同時也能夠通過物聯網技術的保障來精確篩選巡檢范圍，由此對于巡檢工作的應用效率而言是具有積極促進作用的。

（3）在應用成本方面，上文所述的系統并不存在較高的技術門檻，在應用過程中也無須對原有變電設備進行改造，即可實現大部分功能，整體物料成本在可控范圍內，故從綜合應用成本上來看，同樣滿足預期要求。

（4）在應用發展前景上，基于物聯網所開發的智能巡檢系統，從數據準確性、應用效率、綜合成本等方面均是具有一定優勢的，而這也正符合各行各業展開的信息化創新探索方向。

（5）從民生滿意與社會和諧的角度，供配電系統作為保障民生的重要基礎形式，在應用物聯網技術構建智能巡檢系統后，對于供電系統的穩定性及整體問題處理效率能夠得到顯著提升，從而已達成提高供配電系統的使用體驗，促進民生滿意和保障社會和諧的作用。

5 結束語

文中結合供配電系統中變電設備的巡檢工作，研究了基于物聯網技術的巡檢系統。物聯網技術因其具有多種綜合優勢，能夠給供配電變電設備巡檢提供諸多解決方案。文中所涉及的系統形式可能會考慮到在實際應用中的多樣化問題，但從綜合應用思路上是具備一定使用價值與參考意義的。隨著技術的不斷發展與完善，在未來相信也會有更多技術形式與應用思路用在變電設備的智能巡檢系統研究當中，為行業提供高效、便捷的優化創新形式。