浅谈基于无线物联网的智能配电监控系统设计应用
摘要：阐述了基于电力物联网的智能配电监控系统的特点，探讨了电力物联网下的物联网结构及其关键技术、智能配电监控系统设计，包括整体结构设计、硬件和软件系统设计。
0.引言
随着信息时代的到来，智能配电网监控系统的建设开始具有更强的可行性。本文结合相关理论，设计了电力物联网下的智能配电室监控系统，相信可以在一定程度上降低检查频率，降低维护成本，提高运维管理的综合质量。
1.基于电力物联网智能配电监控系统的特点
智能配电室监控系统设计要求。智能配电室监控系统的基本任务是监控整个配电室的相关数据和信息，实时呈现现场实际运行情况，为配电网的安全运行提供重要保障，避免设备状态问题造成的各种安全事故。从整体角度看，智能配电室监控系统的设计要求如下：
（1）监控数据指标的全面性。系统应能够监控和监控配电室内的主要运行数据，主要包括温度数据、局部放电数据、门状态数据、湿度数据等，帮助技术人员更好地判断配电室的实际工作状态，确保其长期可持续运行。
(2)安全。系统需要承担信息传输工作，因此系统应具有较强的安全性，同时建立配套的安全管理机制，确保信息安全。
(3)智力。这是智能配电室监控系统设计的基本要求，智能应体现在多个方面，包括数据指标监控智能、数据指标分析智能、处理实施智能等，一般来说，该系统应能够在减少大量人力资源支持的基础上，满足配电室远程智能运维管理的需要。
物联网是一种基于互联网的新型信息技术，其基本含义是物相连的互联网。其含义主要表现为
（1）物联网是基于互联网的网络
（2）物联网延伸到现实世界，可以通过传感器实现商品之间的信息交换和通信。物联网主要由感知交互层、网络传输层、应用服务层三个层次组成。其中，感知交互层是基本层次，其功能是数据的初步获取。其内部主要设备包括各种传感设备和其他外围设备，其关键技术包括测量技术、半导体技术、光学技术等。网络传输层主要承担网络信息传输和提取任务，主要结构包括移动数据、蓝牙、光纤等，其关键技术包括网络技术、Zigbee技术等。应用服务层的主要结构包括本地主机、控制器、物联网中间件和物联网应用平台，主要依靠计算机和软件进行数据处理，其关键技术是云计算技术。
2.基于电力物联网的智能配电监控系统设计
2.1整体结构设计
在电力物联网技术的基础上，提出了智能配电室监控系统的设计方案。讨论了整体结构设计。电力物联网下智能配电室监控系统设计的整体结构由智能设备、传输线路和集成监控主机三个核心设备组成，主要结构如图1所示。
图1 电力物联网下智能配电室监控系统整体结构
根据图1中的内容，电力物联网下的智能配电室监控系统采用集中管理和分散控制的理念进行设计，可满足集中控制和数据安全的设计要求。本文从软件和硬件系统两个方面阐述和分析了其具体的设计内容。
2.2硬件系统设计
电力物联网下智能配电室监控系统的硬件系统主要包括集中监控主机、低压配电柜监控设施、温湿度传感器、烟雾传感器、漏水检测器、红外探测器、监控摄像机等设备。(1)集中控制主机。该设备包括串口通信，AI/DI、以太网接口可实现运行环境的数据采集和控制，现场采用机架式无风扇工控机，保证系统的运行和维护安全。(2)低压配电柜监测设施。硬件采用远程电源管理控制器，连接抽屉柜和配电柜。具体连接方式为485接口连接，数据读取采用SNMP等通信，控制器和监控环网采用以太网接口连接。（3）温湿度传感器、烟雾检测器、漏水检测器、监控摄像机均采用市场主流相关设备。其中，烟雾传感器选用光电烟感，可实现监测区域火灾情况的实时监测和报警。漏水检测器采用DC12V电源供电，在实践中具有较强的可行性和应用便利性。监控摄像头采用具有移动报警功能的高像素网络摄像头，可实现配电室区域的实时动态监控。（4）红外探测器是整个硬件系统的核心内容，可以防止非法入侵。本文使用的红外探测器相关数据如表1所示。上述许多硬件设备是整个系统功能正常发挥的重要依据，可以帮助系统有效地收集基本数据。收集到的信息将通过局域网上传到中控室服务器，为后续工作过程提供必要的数据支持。
表1 红外探测器指标数据
2.3软件系统设计
电力物联网下的智能配电室监控系统软件系统负责集中处理监控服务器采集的数据，并在界面上显示数据统计结果，为技术人员提供直观的现场运行状态显示。同时，软件系统还应具有权限管理、报警管理、日志管理等功能。最后，该系统还需要支持SNMP、Modbus等协议，可为后续二次开发提供技术支持。
部分功能的具体实现思路如下：（1）电子地图模式直观显示隧道配电室位置、配电柜位置、抽屉柜位置等，技术人员只需在地图上选择配电室进入配电室进行整体检查，选择配电柜可实现配电柜电流、电压相关数据的查询。（2）软件系统上有系统日志和报告模块，技术人员可通过查询相关模块了解设备的具体运行情况。（3）监控系统模块。在软件上，技术人员可以随意选择联动设备并进行远程操作。例如，当系统检测到温度达到设定值时，技术人员可以通知技术人员远程操作排气扇进行冷却操作，实现设备的有效保护。
（1）概述
Acrel-EIOT能源物联网开放平台是一个基于物联网数据中心，建立统一的上下数据标准，为互联网用户提供能源物联网数据服务的平台。用户只需购买安科瑞物联网传感器，选择网关，安装后扫描代码，即可使用手机和电脑获得所需的行业数据服务。
该平台提供数据驾驶舱、电气安全监控、电能质量分析、电力管理、预付费管理、充电桩管理、智能照明管理、异常事件报警记录、运维管理等功能，支持多平台、多语言、多终端数据访问。
(2)应用场所
本平台适用于公寓出租人、连锁超市、小工厂、建筑管理系统集成商、小物业、智能城市、变配电站、建筑、通信基站、工业能耗、智能灯塔、电力运维等领域。
(3)平台结构
（4）平台功能
电力集抄
电力集抄模块可以实现对各种监测数据的查询、分析、预警及综合展示，以保证配电室的环境友好。在智能化方面实现供配电监控系统的遥测'、遥信、遥控控制，对系统进行综合检测和统一管理；在数据资源管理方面，可以显示或查询供配电室内各设备运行（包括历史和实时参数，并根据实际情况进行日报、月报和年报查询或打印，提高工作效率，节约人力资源。
能耗分析
能耗分析模块采用自动化、信息化技术，实现从能源数据采集、过程监控、能源介质消耗分析、能耗管理等全过程的自动化、科学化管理，使能源管理、能源生产以及使用的全过程有机结合起来，运用先进的数据处理与分析技术，进行离线生产分析与管理，实现全厂能源系统的统一调度，优化能源介质平衡、有效利用能源，提高能源质量、降低能源消耗，达到节能降耗和提升整体能源管理水平的目的。
预付费管理
1）登陆管理：管理操作员账户及权限分配，查看系统日志等功能；
2）系统配置：对建筑、通讯管理机、仪表及默认参数进行配置；
3）用户管理：对商铺用户执行开户、销户、远程分合闸、批量操作及记录查询等操作；
4）售电管理：对已开户的表进行远程售电、退电、冲正及记录查询等操作；
5）售水管理：对已开户的表进行远程售水、退水、记录查询等操作；
6）报表：提供售电、售水财务报表、用能报表、报警报表等查询，本系统所有的报表及记录查询，都支持excel格式导出。
充电桩管理
通过物联网技术，对接入系统的充电桩站点和各个充电桩进行不间断地数据采集和监控，同时对各类故障如充电机过温保护、充电机输入输出过压、欠压、绝缘检测故障等一系列故障进行预警。云平台包含了充电收费和充电桩运营的所有功能，包括城市级大屏、交易管理、财务管理、变压器监控、运营分析、基础数据管理等功能。
智能照明
智能照明通过物联网技术对安装在城市各区域的室内照明、城市路灯等照明回路的用电状态进行不间断地数据监测，也可以实现定时开关策略配置及后台远程管理和移动管理等，降低路灯设施的维护难度和成本，提升管理水平，并达到一定节能减挂的效果。
安全用电
安全用电采用自主研发的剩余电流互感器、温度传感器、电气火灾探测器，对引发电气火灾的主要因素（导线温度、电流和剩余电流）进行不间断的数据跟踪与统计分析，并将发现的各种隐患信息及时推送给企业管理人员，指导企业实现时间的排查和治理，达到消除潜在电气火灾安全隐患，实现“防患于未然”的目的。
智慧消防
通过云平台进行数据分析、挖掘和趋势分析，帮助实现科学预警火灾、网格化管理、落实多元责任监管等目标。填补了原先针对“九小场所”和危化品生产企业无法有效监控的空白，适应于所有公建和民建，实现了无人化值守智慧消防，实现智慧消防“自动化”、“智能化”、“系统化”、用电管理“精细化”的实际需求。
（5）系统硬件配置
4.结语
当前我国民众生活水平逐渐提升，电力网络建设逐步深入，在这一时代背景下，配电网智能化建设愈发重要。本文结合物联网技术，进行了智能配电房监控系统设计，从整体、细节层面对设计策略进行了综合分析，相关单位可以适当结合本文的研究内容，进行配电房智能化设计，希望能够推动相关事业健康可持续发展。
审核编辑 黄宇
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