国家电网设备综合监测系统

张少琳+刘肖骢+田君杰+李春明+桑云

【摘要】 电力供应是整个社会生产、人民生活的基本保证之一。自然环境（如冰雹，飓风）、人为因素（如盗窃，施工）等也是造成电力设备故障的主要原因，基于物联网技术的电力综合监测系统方案帮助电力维护部门进一步解决变电站高效维护、统一管理方面、远程监控的问题。

【关键词】 无线传感器 节点 系统管理

一、系统概述

电力设备综合监测系统是基于无线传感器网络（WSN）技术平台的一个开放性系统，目前已融合水浸在线监测、环境温湿度在线监测、红外在线监测以及气体在线监测等多个子系统，可实现变电站、环网柜、开关柜、电力线路等设备的水浸、环境温湿度、门开关、有毒可燃气体等信息监测，同时具备实时报警及物联网联动功能 。

本系统由现场传感器、基站和综合监测平台组成。

基站（网关）

基站负责把接收到的传感器节点数据转发到计算机，进行存储，分析和处理。基站数据可接入本地计算机，也可通过以太网等其他网络接入远程监控主机。

传感器节点

无线传感器节点使用方便，替代了传统测试系统布线带来的麻烦。无线数字信号传输方式消除了长电缆传输带来的噪声干扰，使整个测量系统具有极高的测量精度和抗干扰能力。传感器节点体积小巧，重量较轻，由电源模块、采集处理模块、无线收发模块组成，全部模块封装在一个塑料或金属外壳内。采集的数据既可以实时传输至计算机，也可存储在节点内，保证了数据的可靠性。自由组合成不同输入量的通道，进行多物理量、多测点、分布式、同步 监测。

BEENET 无线传感器网络特点

无线的传输方式，使得抗干扰能力增强；

传输距离远，功耗低，体积小，防水防尘；

自组织、自恢复、多网络拓扑结构；

深度1的星形网可支持65535个节点；

各道独立采集，同步精度可达1ms；

采用AES 128位加密算法，数据安全；

内置2，4，8M及1G Flash数据存储器；

可组成本地监测系统和远程监测系统；

可采用锂电池、太阳能电池板、感应供电及高容量干电池等多种供电方式；

传感器网络系统结构简单，功耗低，同步精度高，鲁棒性好，稳定可靠，具备易安装、易使用、易扩展、易升级、易维护等特点。

二、系统管理软件

系统管理软件是在电力设备综合监测平台上运行的监控软件。用户界面层针对不同的用户提供了不同的用户应用界面。实现了对变电站、环网柜、电缆沟等电力设备中无线水浸、环境温湿度、门开关、有毒可燃气体等传感器信息的处理，保障了电力设备的安全运行。

● 功能简介

1、实时、在线监测；

2、监测报警；

3、本地与远程的监控；

● 系统管理软件特点：

1、美观的界面显示功能：组态软件充分利用Windows的图形功能完善界面美观的特点，设计出各种工业界面，丰富的动画连接方式；

2、良好的开放性：系统软件能与多种通信协议互联，支持多种硬件设备；

3、丰富的功能模块：提供丰富的控潲功能库，满足用户的测控要求和现场需求；

4、强大的数据库：配有实时数据库，可存储各种数据；

● 软件部分界面截图

三、无线传感器网络产品

传感器网络与其他各电力设备监测子系统融合在一起，通过综合监测平台统一管理，其系统结构图和产品介绍如下。

1、无线水浸传感器

产品概述： 无线水浸传感器是WSN技术的又一典型应用，能够实时在线监测传感器安装位置（场所）是否浸（积）水，并实时的将水浸信息通过数据传输基站上传到控制主机，以达到监控告警的目的。本产品可应用于：变电站电缆沟、地下电缆层以及厂房、办公室、仓库等处的水浸监控。当水位超过警戒线会联动发信号给排水系统启动排水系统。

2、无线温湿度节点

产品概述 ：无线温湿度传感器可以实时、准确的测量环境温度和环境相对湿度，它能使用户对现场环境实现远程的数据采集和监测；本设备可应用于：变电站的开关柜、控制柜、监控室等处的环境温湿度监测。当温湿度过高影响设备安全运行时会启动温湿度控制系统调整设备运行环境温湿度。

3、无线防入侵传感器

产品概述 ：无线防入侵传感器（又称红外射线传感器）是安装在门内，能够实时在线监测柜门的开、关状态， 当设备门被开启时会发信号给视频监控系统进行联动查看是否正常开启。

4、有毒、可燃气体传感器

产品概述 ：有毒、可燃传感器是安装在变电站中，电缆沟、污秽环境下使用，能够实时在线监测环境内的气体含量。 本产品可应用于：变电站中，电缆沟、污秽环境下长时间封闭运行环境下进行气体的状态检测。当环境中有毒可燃气体含量超标，会实时进行报警，同时联动风机控制系统自动开启通風机进行通风。

5、无线网关

产品概述 ：无线网关即无线数据传输基站，用于收集各类传感器的无线信号，并通过RS485总线、USB线或GPRS无线传输模块，将数据传送给控制主机。它是由MCU、RS-485接口、CAN接口、GPRS 模块、2.4GHz数字RF收发器、宽输入DC/DC直流稳压电源、IP66 PPS外壳和高增益定向天线等组成。本系统提供三种类型的无线网关，即，基于USB口的网关BS915、基于MODBUS协议的网关BS915A基于GPRS模块的网关BS909。

四、总结

电力设备综合监测系统是采用无线传感器网络（WSN）技术开发的一个开放性监控平台。系统能与多种通信协议互联，支持多种硬件设备。目前已融合电力设备水浸在线监测、环境温湿度在线监测、红外在线监测以及有毒气体在线监测等多个子系统，可实现变电站、环网柜、开关柜、电力线路、电缆沟等设备的水浸、环境温湿度、开关门、有毒气体等信息监测，同时具备实时报警及物联网联动功能。周密的系统安全防范，对不同的操作者，赋予不同的操作权限，保证整个系统的安全可靠运行。