基于物聯網技術的電力信息化監測與管理平臺建設

摘要：為實現電力設備在線監測與管理，提高電力信息化監測水平，本文應用物聯網技術，以電力設備為研究對象，完成對電力信息化監測與管理平臺設計。通過設計與測試發現，該系統具有網絡通信性能良好、感知參量監測實時性強等特點，符合預期設計標準和要求。希望通過本次研究，為相關人員提供有效的借鑒和參考。

關鍵詞：物聯網；NB-IoT；射頻識別技術；電力信息化監測

引言

目前，電能作為一種重要的能源，應用于工業、農業以及國民生活等各個領域。電能生產是否安全，對電能使用質量產生直接性的影響。電能生產主要涉及發電、輸電、配電等環節，這些環節的實施離不開電力系統的應用，電力系統在提高國民經濟水平方面發揮重要作用，而電力設備作為電力系統的核心部分，其運行是否正常穩定，對電力生產質量和效率產生直接性的影響[1]。在電力系統中，通常用到多種多樣的電力設備，一旦電力設備周圍環境出現高溫或者潮濕等問題，會導致電力設備殼體表面嚴重形變，甚至出現腐蝕現象。而電力信息化監測與管理平臺的設計和應用，可以解決以上問題，該平臺通過應用物聯網技術的感知數據、交互數據等特性，可以實現對電力設備周圍環境溫度、濕度等感知參量的智能化監測與管理[2]。因此，在物聯網技術的應用背景下，強化對電力信息化監測與管理平臺建設顯得尤為重要。

1. 物聯網技術概述

物聯網技術作為一種網絡技術，主要是指嚴格按照協議內容，應用射頻識別技術、多傳感器等技術，向互聯網上傳和發送相關實物信息，從而達到智能化識別、監測和管理實物的目的。物聯網以射頻識別為核心，保證萬物互聯實現效果。本文在設計電力信息化監測與管理平臺期間，主要利用傳輸控制協議/因特網互聯協議（transmission control protocol/internet protocol，TCP/IP），并運用射頻識別技術、窄帶物聯網通信技術，保證系統功能實現效果。

2. 監測與管理平臺功能設計

電力信息化監測與管理平臺主要包含以下模塊：（1）用戶管理模塊，主要用于對用戶權限的管理，為用戶提供登錄、注冊、密碼修改等操作權限。（2）溫濕度監測模塊，主要用于對電力設備周圍環境溫度、濕度的智能化監測和管控。（3）數據查詢模塊，用于對數據圖表進行展示，以及對歷史數據的統一化查詢。（4）設備管理模塊，主要用于對電力設備臺賬、維修、報廢等信息的記錄和管理。（5）告警管理模塊，主要用于對溫濕度、姿態等參數的監測和感知[3]。系統功能模塊劃分示意圖如圖1所示。下面以用戶管理模塊、溫濕度監測模塊、設備管理模塊、數據查詢模塊為例，展示接收系統重要功能設計過程。

2.1 用戶管理模塊

用戶管理模塊在具體設計時，通常涉及兩個子模塊：（1）用戶登錄。用戶在訪問該系統之前，要輸入正確的用戶名、密碼，才能成功登錄和訪問。電力信息化監測與管理平臺可供不同操作權限人員進行登錄。當用戶所輸入的用戶名、賬號錯誤時，系統會自動彈出相關錯誤信息，此時，用戶需要重新填寫和輸入用戶名和密碼，對系統進行重新登錄。（2）密碼修改模塊。該模塊為用戶提供密碼修改服務，方便用戶結合自身數據保護需求，自行修改密碼。用戶需要登錄到指定的賬號，嚴格按照密碼輸入格式要求，輸入新密碼，如果新密碼符合相關輸入格式要求，說明修改成功，反之，說明修改失敗。

2.2 溫濕度監測模塊

溫濕度監測模塊在具體設計時，主要選用SHT31溫濕度傳感器，該傳感器追蹤靈敏度為-165dBm；定位精度為2.6mCEP；工作溫度為-40℃～+85℃。首先，該傳感器經過初始化處理后，自動進入自檢狀態，完成對相關溫濕度值的讀取，并實時上傳最終讀取結果[4]。其次，還要對全局變量進行定義、讀取和調用。最后，將最終溫濕度數據上傳和發送至主控模塊中。溫濕度采集流程圖如圖2所示。

2.3 設備管理模塊

設備管理模塊主要用于對電力設備臺賬、維修、報廢等信息的記錄和管理。電力設備出廠時，往往設置相應使用年限，經過長時間使用后，如果超出使用年限，需要對其進行自動報廢處理；如果還處于使用年限內，需對其進行定期巡檢。如果存在故障問題，需自動化記錄和匯總相關故障信息，并維修出現故障的電力設備[5]。當電力設備維修結束后，需要反饋處理最終維修結果。

2.4 數據查詢模塊

數據查詢模塊設計目的是采用圖表形式，將感知標簽所采集的數據直觀、形象地出現在用戶面前，便于用戶查看和調用。該模塊在具體設計時，主要運用了echarts技術，根據數據可視化顯示需求，初始化處理echarts文件，并將該文件直接存儲到DOM容器中，從而實現對圖表配置項的制定，同時，以可視化處理方式統一化處理所引入的數據，并借助前端頁面，將數據圖表呈現在用戶面前。

3. 系統網絡通信能力測試

為測試該系統通信能力，首先，要借助微控制單元（microcontroller unit，MCU）預留串口，與計算機進行連接。其次，利用串口調試工具，對系統當前通信狀態進行實時查看，并將數據最終采集與傳輸結果呈現在用戶面前。最后，對該系統數據接收能力進行測試。丟包率作為一項重要指標，主要用于對系統數據接收能力的衡量，如果丟包率過大，說明該系統在傳輸和接收數據時，存在程序阻塞、網絡延遲等問題，所以，在調試期間，要確保該系統的丟包率降到最低。

在測試時，利用感知標簽，分三個階段，向系統分別發送1000條數據、500條數據和100條數據，時間間隔設置為30s，每隔30s進行一次數據發送，獲得數據接收測試結果如表1所示。從表1可以看出，該系統的丟包率較低，始終保持在1%以下，表明該系統表現出強大的數據接收能力，符合相關設計標準和要求。

結語

綜上所述，本文應用物聯網技術，完成對電力信息化監測與管理平臺設計，該平臺解決了傳統手動管理模式存在的錯記、漏記等問題，不僅可以實現對電力設備狀態參量的精確化監測，還能保證電力設備管理的有效性和高效性。

本文研究工作內容如下：首先，分析和研究了射頻識別技術、NB-IoT技術等關鍵技術，同時，通過應用物聯網技術，將溫濕度、定位等多參量傳感器進行結合，保證電力設備身份標識與感知參量融合為統一整體。其次，分別設計和實現用戶管理、設備管理、數據查詢等模塊。最后，測試了系統的網絡通信性能，并統計和匯總數據接收數量，發現該系統具有強大的通信能力。總之，該系統具有較高的應用價值和應用前景，值得被進一步推廣和應用。

參考文獻：

[1]李妍.基于電力物聯網的110kV輸電線路舞動監測研究[J].電力設備管理， 2023（13）：36-38，50.

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[3]周鐵.試析電力物聯網技術在電力設備在線監測中的應用[J].中國設備工程，2023（17）：167-169.

[4]孫道建.基于物聯網技術的電力物資智能化管理系統設計與實現[J].電氣技術與經濟，2023（10）：80-82.

[5]朱鵬，朱國義，楊順，等.基于泛在電力物聯網的電力能耗管理系統研究[J].電力需求側管理，2020，22（1）：75-80.

作者簡介：伍濤，本科，研究方向：企業管理信息化。