基于物联网的电力线缆监控系统

摘　要：

摘　要：通过对A/B/C三相线缆接头的温度测量，使用短信设备将采集到的现场温度数据发送到远端服务器，结合线缆分布图，对获取到电力线缆现场温度数据进行分析处理，并绘制成曲线及报表图，实现实时报警。本系统以UP2410嵌入式开发平台为主，辅以STC89C52单片机、DS18b20传感器、ZWG-03A短信模块、PC为开发平台，实现了具有“实时测量”“多线监控”“自动报警”“自动保存数据”等功能的电力线缆监控系统。

关键词：

关键词：监控系统　单片机传感器　物联网

1　设计背景及现状

　　目前，在我国高压输电的电力线缆基本都是野外架设，由于自然环境或人为因素等，输电线路发生故障较高、损失巨大，尤其在偏远以及交通欠发达地区。在造成破坏之后，怎样才能在最短的时间内检测出事线路的位置，将对减少经济损失有巨大帮助作用。物联网技术是一种通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络技术。

　　本文所指出的“基于物联网的电力线缆监测系统”是一种低复杂度、低功耗、高效率、远近距离皆可、低成本的无线监测系统，支持多个节点同时监测，时标、位标实时显示的系统，本系统将会对输电线路的实时可靠维护，减轻维护人员的劳动强度，减少维护成果具有重要意义。

2　系统设计

　　2.1　系统总体方案

　　系统结构如图1所示，根据电力线缆监测系统的特点和实际的需要，，系统主要由数据采集模块、通信模块及数据处理模块组成。在该系统中，数据采集模块主要包括DS18B20温度传感器和GPS模块，负责采集相应采集点的温度和位置信息；通信模块主要由ZWC-03A短信模块组成，它单片机和嵌入式平台间的数据通信；数据处理模块主要包括UP2410嵌入式平台和STC89C52，它们负责采集和处理数据。

图1　系统结构图

2.2　系统设计思路

　　本文所讲的“基于物联网的电力线缆监测系统”是指利用传感器和GPS将采集到的温度、时标、位标信息进行采集，再由单片机将数据进行处理转换，再由短信模块进行数据的发送和接收，最后再由上位机进行数据的切割以及曲线的绘制。

   3　系统的结构框架

　　3.1　发射模块硬件设计

电力检测系统中的发射模块一般都在分布在电网中，电网是一个相对比较恶劣的环境，为保证其正常工作，因此对各个硬件的要求较高。DS18B20被广泛用于工业控制中，其测量精度和范围都能满足工业要求，能够在各种高低温环境下正常工作。本发射模块的供电系统较为多样化，可以根据不同的环境向系统供应3.6V～5V的直流电。发射模块的的结构如图2所示。

图2　发射模块结构图

　　单片机将采集到的信息（温度、位标、时标）通过SPI传输到GSM模块，由GSM转换成数据帧经天线发送给主机接收模块。以中断服务程序的形式来实现系统操作，在中断出发后，终端服务程序读中断状态寄存器的相应位来进行具体操作。为了降低发射模块的功耗，MCU采用定时唤醒的工作方式。

　　3.2　接收模块硬件设计

　　电力检测系统中的接收模块安装与控制台中，上位机使用的是UP-CPU S2410/P270盘平台，接收模块的系统结构图如图3所示。

图3　接收模块结构图

　　接收模块的核心是GSM短信模块和上位机程序处理，通过GSM短信模块接收从机传输过来的数据帧，实现主机和从机之间的无线通信；上位机存储和处理数据，对数据进行分析、保存、显示，当数据异常时，报警电路报警。

   4　结论

　　通过测试知道，本设计可以完成以下监测功能：实时监测各条线路的温度数据；实时显示当前各条线路的温度及变化曲线；高温报警；各个路段时标、位标显示；可根据曲线图变化准确定位出出事路段的经纬度。

参考文献：

[1]马明建.数据采集与处理技术（2版）[M].西安:西安交通大学出版社,2005.

[2]张洪润,孙悦,张亚凡.单片机原理及应用技术[M].北京:清华大学出版社,2005.

[3]Elliott D.Kaplan.GPS原理与应用[M].北京:电子工业出版社,2004.