淺談基于無線物聯(lián)網(wǎng)的智能配電監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用

摘要：闡述了基于電力物聯(lián)網(wǎng)的智能配電監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)，探討了電力物聯(lián)網(wǎng)下的物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)及其關(guān)鍵技術(shù)、智能配電監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計，包括整體結(jié)構(gòu)設(shè)計、硬件和軟件系統(tǒng)設(shè)計。

0.引言

隨著信息時代的到來，智能配電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)開始具有更強(qiáng)的可行性。本文結(jié)合相關(guān)理論，設(shè)計了電力物聯(lián)網(wǎng)下的智能配電室監(jiān)控系統(tǒng)，相信可以在一定程度上降低檢查頻率，降低維護(hù)成本，提高運(yùn)維管理的綜合質(zhì)量。

1.基于電力物聯(lián)網(wǎng)智能配電監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)

智能配電室監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計要求。智能配電室監(jiān)控系統(tǒng)的基本任務(wù)是監(jiān)控整個配電室的相關(guān)數(shù)據(jù)和信息，實時呈現(xiàn)現(xiàn)場實際運(yùn)行情況，為配電網(wǎng)的安全運(yùn)行提供重要保障，避免設(shè)備狀態(tài)問題造成的各種安全事故。從整體角度看，智能配電室監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計要求如下：

（1）監(jiān)控數(shù)據(jù)指標(biāo)的全面性。系統(tǒng)應(yīng)能夠監(jiān)控和監(jiān)控配電室內(nèi)的主要運(yùn)行數(shù)據(jù)，主要包括溫度數(shù)據(jù)、局部放電數(shù)據(jù)、門狀態(tài)數(shù)據(jù)、濕度數(shù)據(jù)等，幫助技術(shù)人員更好地判斷配電室的實際工作狀態(tài)，確保其長期可持續(xù)運(yùn)行。

(2)安全。系統(tǒng)需要承擔(dān)信息傳輸工作，因此系統(tǒng)應(yīng)具有較強(qiáng)的安全性，同時建立配套的安全管理機(jī)制，確保信息安全。

(3)智力。這是智能配電室監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計的基本要求，智能應(yīng)體現(xiàn)在多個方面，包括數(shù)據(jù)指標(biāo)監(jiān)控智能、數(shù)據(jù)指標(biāo)分析智能、處理實施智能等，一般來說，該系統(tǒng)應(yīng)能夠在減少大量人力資源支持的基礎(chǔ)上，滿足配電室遠(yuǎn)程智能運(yùn)維管理的需要。

物聯(lián)網(wǎng)是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的新型信息技術(shù)，其基本含義是物相連的互聯(lián)網(wǎng)。其含義主要表現(xiàn)為

（1）物聯(lián)網(wǎng)是基于互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)

（2）物聯(lián)網(wǎng)延伸到現(xiàn)實世界，可以通過傳感器實現(xiàn)商品之間的信息交換和通信。物聯(lián)網(wǎng)主要由感知交互層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、應(yīng)用服務(wù)層三個層次組成。其中，感知交互層是基本層次，其功能是數(shù)據(jù)的初步獲取。其內(nèi)部主要設(shè)備包括各種傳感設(shè)備和其他外圍設(shè)備，其關(guān)鍵技術(shù)包括測量技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、光學(xué)技術(shù)等。網(wǎng)絡(luò)傳輸層主要承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)信息傳輸和提取任務(wù)，主要結(jié)構(gòu)包括移動數(shù)據(jù)、藍(lán)牙、光纖等，其關(guān)鍵技術(shù)包括網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、Zigbee技術(shù)等。應(yīng)用服務(wù)層的主要結(jié)構(gòu)包括本地主機(jī)、控制器、物聯(lián)網(wǎng)中間件和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺，主要依靠計算機(jī)和軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，其關(guān)鍵技術(shù)是云計算技術(shù)。

2.基于電力物聯(lián)網(wǎng)的智能配電監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

2.1整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了智能配電室監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方案。討論了整體結(jié)構(gòu)設(shè)計。電力物聯(lián)網(wǎng)下智能配電室監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計的整體結(jié)構(gòu)由智能設(shè)備、傳輸線路和集成監(jiān)控主機(jī)三個核心設(shè)備組成，主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 電力物聯(lián)網(wǎng)下智能配電室監(jiān)控系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

根據(jù)圖1中的內(nèi)容，電力物聯(lián)網(wǎng)下的智能配電室監(jiān)控系統(tǒng)采用集中管理和分散控制的理念進(jìn)行設(shè)計，可滿足集中控制和數(shù)據(jù)安全的設(shè)計要求。本文從軟件和硬件系統(tǒng)兩個方面闡述和分析了其具體的設(shè)計內(nèi)容。

2.2硬件系統(tǒng)設(shè)計

電力物聯(lián)網(wǎng)下智能配電室監(jiān)控系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)主要包括集中監(jiān)控主機(jī)、低壓配電柜監(jiān)控設(shè)施、溫濕度傳感器、煙霧傳感器、漏水檢測器、紅外探測器、監(jiān)控攝像機(jī)等設(shè)備。(1)集中控制主機(jī)。該設(shè)備包括串口通信，AI/DI、以太網(wǎng)接口可實現(xiàn)運(yùn)行環(huán)境的數(shù)據(jù)采集和控制，現(xiàn)場采用機(jī)架式無風(fēng)扇工控機(jī)，保證系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)安全。(2)低壓配電柜監(jiān)測設(shè)施。硬件采用遠(yuǎn)程電源管理控制器，連接抽屜柜和配電柜。具體連接方式為485接口連接，數(shù)據(jù)讀取采用SNMP等通信，控制器和監(jiān)控環(huán)網(wǎng)采用以太網(wǎng)接口連接。（3）溫濕度傳感器、煙霧檢測器、漏水檢測器、監(jiān)控攝像機(jī)均采用市場主流相關(guān)設(shè)備。其中，煙霧傳感器選用光電煙感，可實現(xiàn)監(jiān)測區(qū)域火災(zāi)情況的實時監(jiān)測和報警。漏水檢測器采用DC12V電源供電，在實踐中具有較強(qiáng)的可行性和應(yīng)用便利性。監(jiān)控攝像頭采用具有移動報警功能的高像素網(wǎng)絡(luò)攝像頭，可實現(xiàn)配電室區(qū)域的實時動態(tài)監(jiān)控。（4）紅外探測器是整個硬件系統(tǒng)的核心內(nèi)容，可以防止非法入侵。本文使用的紅外探測器相關(guān)數(shù)據(jù)如表1所示。上述許多硬件設(shè)備是整個系統(tǒng)功能正常發(fā)揮的重要依據(jù)，可以幫助系統(tǒng)有效地收集基本數(shù)據(jù)。收集到的信息將通過局域網(wǎng)上傳到中控室服務(wù)器，為后續(xù)工作過程提供必要的數(shù)據(jù)支持。

表1 紅外探測器指標(biāo)數(shù)據(jù)

2.3軟件系統(tǒng)設(shè)計

電力物聯(lián)網(wǎng)下的智能配電室監(jiān)控系統(tǒng)軟件系統(tǒng)負(fù)責(zé)集中處理監(jiān)控服務(wù)器采集的數(shù)據(jù)，并在界面上顯示數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，為技術(shù)人員提供直觀的現(xiàn)場運(yùn)行狀態(tài)顯示。同時，軟件系統(tǒng)還應(yīng)具有權(quán)限管理、報警管理、日志管理等功能。最后，該系統(tǒng)還需要支持SNMP、Modbus等協(xié)議，可為后續(xù)二次開發(fā)提供技術(shù)支持。

部分功能的具體實現(xiàn)思路如下：（1）電子地圖模式直觀顯示隧道配電室位置、配電柜位置、抽屜柜位置等，技術(shù)人員只需在地圖上選擇配電室進(jìn)入配電室進(jìn)行整體檢查，選擇配電柜可實現(xiàn)配電柜電流、電壓相關(guān)數(shù)據(jù)的查詢。（2）軟件系統(tǒng)上有系統(tǒng)日志和報告模塊，技術(shù)人員可通過查詢相關(guān)模塊了解設(shè)備的具體運(yùn)行情況。（3）監(jiān)控系統(tǒng)模塊。在軟件上，技術(shù)人員可以隨意選擇聯(lián)動設(shè)備并進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。例如，當(dāng)系統(tǒng)檢測到溫度達(dá)到設(shè)定值時，技術(shù)人員可以通知技術(shù)人員遠(yuǎn)程操作排氣扇進(jìn)行冷卻操作，實現(xiàn)設(shè)備的有效保護(hù)。

3. Acrel-EIOT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺

（1）概述

Acrel-EIOT能源物聯(lián)網(wǎng)開放平臺是一個基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心，建立統(tǒng)一的上下數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，為互聯(lián)網(wǎng)用戶提供能源物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)的平臺。用戶只需購買安科瑞物聯(lián)網(wǎng)傳感器，選擇網(wǎng)關(guān)，安裝后掃描代碼，即可使用手機(jī)和電腦獲得所需的行業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)。

該平臺提供數(shù)據(jù)駕駛艙、電氣安全監(jiān)控、電能質(zhì)量分析、電力管理、預(yù)付費(fèi)管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報警記錄、運(yùn)維管理等功能，支持多平臺、多語言、多終端數(shù)據(jù)訪問。

(2)應(yīng)用場所

本平臺適用于公寓出租人、連鎖超市、小工廠、建筑管理系統(tǒng)集成商、小物業(yè)、智能城市、變配電站、建筑、通信基站、工業(yè)能耗、智能燈塔、電力運(yùn)維等領(lǐng)域。

(3)平臺結(jié)構(gòu)

（4）平臺功能

電力集抄

電力集抄模塊可以實現(xiàn)對各種監(jiān)測數(shù)據(jù)的查詢、分析、預(yù)警及綜合展示，以保證配電室的環(huán)境友好。在智能化方面實現(xiàn)供配電監(jiān)控系統(tǒng)的遙測'、遙信、遙控控制，對系統(tǒng)進(jìn)行綜合檢測和統(tǒng)一管理；在數(shù)據(jù)資源管理方面，可以顯示或查詢供配電室內(nèi)各設(shè)備運(yùn)行（包括歷史和實時參數(shù)，并根據(jù)實際情況進(jìn)行日報、月報和年報查詢或打印，提高工作效率，節(jié)約人力資源。

能耗分析

能耗分析模塊采用自動化、信息化技術(shù)，實現(xiàn)從能源數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)控、能源介質(zhì)消耗分析、能耗管理等全過程的自動化、科學(xué)化管理，使能源管理、能源生產(chǎn)以及使用的全過程有機(jī)結(jié)合起來，運(yùn)用先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)，進(jìn)行離線生產(chǎn)分析與管理，實現(xiàn)全廠能源系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度，優(yōu)化能源介質(zhì)平衡、有效利用能源，提高能源質(zhì)量、降低能源消耗，達(dá)到節(jié)能降耗和提升整體能源管理水平的目的。

預(yù)付費(fèi)管理

1）登陸管理：管理操作員賬戶及權(quán)限分配，查看系統(tǒng)日志等功能；

2）系統(tǒng)配置：對建筑、通訊管理機(jī)、儀表及默認(rèn)參數(shù)進(jìn)行配置；

3）用戶管理：對商鋪用戶執(zhí)行開戶、銷戶、遠(yuǎn)程分合閘、批量操作及記錄查詢等操作；

4）售電管理：對已開戶的表進(jìn)行遠(yuǎn)程售電、退電、沖正及記錄查詢等操作；

5）售水管理：對已開戶的表進(jìn)行遠(yuǎn)程售水、退水、記錄查詢等操作；

6）報表：提供售電、售水財務(wù)報表、用能報表、報警報表等查詢，本系統(tǒng)所有的報表及記錄查詢，都支持excel格式導(dǎo)出。

充電樁管理

通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對接入系統(tǒng)的充電樁站點(diǎn)和各個充電樁進(jìn)行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，同時對各類故障如充電機(jī)過溫保護(hù)、充電機(jī)輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進(jìn)行預(yù)警。云平臺包含了充電收費(fèi)和充電樁運(yùn)營的所有功能，包括城市級大屏、交易管理、財務(wù)管理、變壓器監(jiān)控、運(yùn)營分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能。

智能照明

智能照明通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對安裝在城市各區(qū)域的室內(nèi)照明、城市路燈等照明回路的用電狀態(tài)進(jìn)行不間斷地數(shù)據(jù)監(jiān)測，也可以實現(xiàn)定時開關(guān)策略配置及后臺遠(yuǎn)程管理和移動管理等，降低路燈設(shè)施的維護(hù)難度和成本，提升管理水平，并達(dá)到一定節(jié)能減掛的效果。

安全用電

安全用電采用自主研發(fā)的剩余電流互感器、溫度傳感器、電氣火災(zāi)探測器，對引發(fā)電氣火災(zāi)的主要因素（導(dǎo)線溫度、電流和剩余電流）進(jìn)行不間斷的數(shù)據(jù)跟蹤與統(tǒng)計分析，并將發(fā)現(xiàn)的各種隱患信息及時推送給企業(yè)管理人員，指導(dǎo)企業(yè)實現(xiàn)時間的排查和治理，達(dá)到消除潛在電氣火災(zāi)安全隱患，實現(xiàn)“防患于未然”的目的。

智慧消防

通過云平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現(xiàn)科學(xué)預(yù)警火災(zāi)、網(wǎng)格化管理、落實多元責(zé)任監(jiān)管等目標(biāo)。填補(bǔ)了原先針對“九小場所”和危化品生產(chǎn)企業(yè)無法有效監(jiān)控的空白，適應(yīng)于所有公建和民建，實現(xiàn)了無人化值守智慧消防，實現(xiàn)智慧消防“自動化”、“智能化”、“系統(tǒng)化”、用電管理“精細(xì)化”的實際需求。

（5）系統(tǒng)硬件配置

4.結(jié)語

當(dāng)前我國民眾生活水平逐漸提升，電力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)逐步深入，在這一時代背景下，配電網(wǎng)智能化建設(shè)愈發(fā)重要。本文結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，進(jìn)行了智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計，從整體、細(xì)節(jié)層面對設(shè)計策略進(jìn)行了綜合分析，相關(guān)單位可以適當(dāng)結(jié)合本文的研究內(nèi)容，進(jìn)行配電房智能化設(shè)計，希望能夠推動相關(guān)事業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。

審核編輯 黃宇