基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電力信息化監(jiān)測與管理平臺建設(shè)

摘要：為實現(xiàn)電力設(shè)備在線監(jiān)測與管理，提高電力信息化監(jiān)測水平，本文應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以電力設(shè)備為研究對象，完成對電力信息化監(jiān)測與管理平臺設(shè)計。通過設(shè)計與測試發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)具有網(wǎng)絡(luò)通信性能良好、感知參量監(jiān)測實時性強等特點，符合預(yù)期設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和要求。希望通過本次研究，為相關(guān)人員提供有效的借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；NB-IoT；射頻識別技術(shù)；電力信息化監(jiān)測

引言

目前，電能作為一種重要的能源，應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及國民生活等各個領(lǐng)域。電能生產(chǎn)是否安全，對電能使用質(zhì)量產(chǎn)生直接性的影響。電能生產(chǎn)主要涉及發(fā)電、輸電、配電等環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)的實施離不開電力系統(tǒng)的應(yīng)用，電力系統(tǒng)在提高國民經(jīng)濟水平方面發(fā)揮重要作用，而電力設(shè)備作為電力系統(tǒng)的核心部分，其運行是否正常穩(wěn)定，對電力生產(chǎn)質(zhì)量和效率產(chǎn)生直接性的影響[1]。在電力系統(tǒng)中，通常用到多種多樣的電力設(shè)備，一旦電力設(shè)備周圍環(huán)境出現(xiàn)高溫或者潮濕等問題，會導(dǎo)致電力設(shè)備殼體表面嚴(yán)重形變，甚至出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。而電力信息化監(jiān)測與管理平臺的設(shè)計和應(yīng)用，可以解決以上問題，該平臺通過應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的感知數(shù)據(jù)、交互數(shù)據(jù)等特性，可以實現(xiàn)對電力設(shè)備周圍環(huán)境溫度、濕度等感知參量的智能化監(jiān)測與管理[2]。因此，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用背景下，強化對電力信息化監(jiān)測與管理平臺建設(shè)顯得尤為重要。

1. 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，主要是指嚴(yán)格按照協(xié)議內(nèi)容，應(yīng)用射頻識別技術(shù)、多傳感器等技術(shù)，向互聯(lián)網(wǎng)上傳和發(fā)送相關(guān)實物信息，從而達到智能化識別、監(jiān)測和管理實物的目的。物聯(lián)網(wǎng)以射頻識別為核心，保證萬物互聯(lián)實現(xiàn)效果。本文在設(shè)計電力信息化監(jiān)測與管理平臺期間，主要利用傳輸控制協(xié)議/因特網(wǎng)互聯(lián)協(xié)議（transmission control protocol/internet protocol，TCP/IP），并運用射頻識別技術(shù)、窄帶物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，保證系統(tǒng)功能實現(xiàn)效果。

2. 監(jiān)測與管理平臺功能設(shè)計

電力信息化監(jiān)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(quán)限的管理，為用戶提供登錄、注冊、密碼修改等操作權(quán)限。（2）溫濕度監(jiān)測模塊，主要用于對電力設(shè)備周圍環(huán)境溫度、濕度的智能化監(jiān)測和管控。（3）數(shù)據(jù)查詢模塊，用于對數(shù)據(jù)圖表進行展示，以及對歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)一化查詢。（4）設(shè)備管理模塊，主要用于對電力設(shè)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(tài)等參數(shù)的監(jiān)測和感知[3]。系統(tǒng)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(jiān)測模塊、設(shè)備管理模塊、數(shù)據(jù)查詢模塊為例，展示接收系統(tǒng)重要功能設(shè)計過程。

2.1 用戶管理模塊

用戶管理模塊在具體設(shè)計時，通常涉及兩個子模塊：（1）用戶登錄。用戶在訪問該系統(tǒng)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(jiān)測與管理平臺可供不同操作權(quán)限人員進行登錄。當(dāng)用戶所輸入的用戶名、賬號錯誤時，系統(tǒng)會自動彈出相關(guān)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(tǒng)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(wù)，方便用戶結(jié)合自身數(shù)據(jù)保護需求，自行修改密碼。用戶需要登錄到指定的賬號，嚴(yán)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(guān)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(jiān)測模塊

溫濕度監(jiān)測模塊在具體設(shè)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(jīng)過初始化處理后，自動進入自檢狀態(tài)，完成對相關(guān)溫濕度值的讀取，并實時上傳最終讀取結(jié)果[4]。其次，還要對全局變量進行定義、讀取和調(diào)用。最后，將最終溫濕度數(shù)據(jù)上傳和發(fā)送至主控模塊中。溫濕度采集流程圖如圖2所示。

2.3 設(shè)備管理模塊

設(shè)備管理模塊主要用于對電力設(shè)備臺賬、維修、報廢等信息的記錄和管理。電力設(shè)備出廠時，往往設(shè)置相應(yīng)使用年限，經(jīng)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(nèi)，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(guān)故障信息，并維修出現(xiàn)故障的電力設(shè)備[5]。當(dāng)電力設(shè)備維修結(jié)束后，需要反饋處理最終維修結(jié)果。

2.4 數(shù)據(jù)查詢模塊

數(shù)據(jù)查詢模塊設(shè)計目的是采用圖表形式，將感知標(biāo)簽所采集的數(shù)據(jù)直觀、形象地出現(xiàn)在用戶面前，便于用戶查看和調(diào)用。該模塊在具體設(shè)計時，主要運用了echarts技術(shù)，根據(jù)數(shù)據(jù)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(xiàn)對圖表配置項的制定，同時，以可視化處理方式統(tǒng)一化處理所引入的數(shù)據(jù)，并借助前端頁面，將數(shù)據(jù)圖表呈現(xiàn)在用戶面前。

3. 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信能力測試

為測試該系統(tǒng)通信能力，首先，要借助微控制單元（microcontroller unit，MCU）預(yù)留串口，與計算機進行連接。其次，利用串口調(diào)試工具，對系統(tǒng)當(dāng)前通信狀態(tài)進行實時查看，并將數(shù)據(jù)最終采集與傳輸結(jié)果呈現(xiàn)在用戶面前。最后，對該系統(tǒng)數(shù)據(jù)接收能力進行測試。丟包率作為一項重要指標(biāo)，主要用于對系統(tǒng)數(shù)據(jù)接收能力的衡量，如果丟包率過大，說明該系統(tǒng)在傳輸和接收數(shù)據(jù)時，存在程序阻塞、網(wǎng)絡(luò)延遲等問題，所以，在調(diào)試期間，要確保該系統(tǒng)的丟包率降到最低。

在測試時，利用感知標(biāo)簽，分三個階段，向系統(tǒng)分別發(fā)送1000條數(shù)據(jù)、500條數(shù)據(jù)和100條數(shù)據(jù)，時間間隔設(shè)置為30s，每隔30s進行一次數(shù)據(jù)發(fā)送，獲得數(shù)據(jù)接收測試結(jié)果如表1所示。從表1可以看出，該系統(tǒng)的丟包率較低，始終保持在1%以下，表明該系統(tǒng)表現(xiàn)出強大的數(shù)據(jù)接收能力，符合相關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和要求。

結(jié)語

綜上所述，本文應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，完成對電力信息化監(jiān)測與管理平臺設(shè)計，該平臺解決了傳統(tǒng)手動管理模式存在的錯記、漏記等問題，不僅可以實現(xiàn)對電力設(shè)備狀態(tài)參量的精確化監(jiān)測，還能保證電力設(shè)備管理的有效性和高效性。

本文研究工作內(nèi)容如下：首先，分析和研究了射頻識別技術(shù)、NB-IoT技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，同時，通過應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將溫濕度、定位等多參量傳感器進行結(jié)合，保證電力設(shè)備身份標(biāo)識與感知參量融合為統(tǒng)一整體。其次，分別設(shè)計和實現(xiàn)用戶管理、設(shè)備管理、數(shù)據(jù)查詢等模塊。最后，測試了系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信性能，并統(tǒng)計和匯總數(shù)據(jù)接收數(shù)量，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)具有強大的通信能力。總之，該系統(tǒng)具有較高的應(yīng)用價值和應(yīng)用前景，值得被進一步推廣和應(yīng)用。

參考文獻：

[1]李妍.基于電力物聯(lián)網(wǎng)的110kV輸電線路舞動監(jiān)測研究[J].電力設(shè)備管理， 2023（13）：36-38，50.

[2]孔祥煜.電力設(shè)備在線監(jiān)測中電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用研究[J].電力設(shè)備管理，2023（8）：120-122.

[3]周鐵.試析電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力設(shè)備在線監(jiān)測中的應(yīng)用[J].中國設(shè)備工程，2023（17）：167-169.

[4]孫道建.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電力物資智能化管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].電氣技術(shù)與經(jīng)濟，2023（10）：80-82.

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

作者簡介：伍濤，本科，研究方向：企業(yè)管理信息化。