基于LoRa技术的变电站排水系统设计

基于LoRa技术的变电站排水系统设计

惠东军姜红军张性东张春李夏

（国网河南省电力公司社旗县供电公司河南南阳473000）

摘要：LoRa是低功耗广域网通信技术中的一种主要表现形式，其应用改变了传统的传输距离与功耗之间只能选择一种的情况。LoRa技术具有远距离使用的特点，能够在降低工效的同时，提高电池的使用寿命，制定出多个节点，降低应用成本，因此得到广泛使用。本文主要探讨基于LoRa技术在变电站排水测试中的应用，通过系统将腐蚀传感技术与互联网技术相结合，运用三电极的系统测量形式，对地面积水情况进行详细测量，同时利用物联网将采集的信息迅速地传输到中继节点，优化后台服务器的处理过程。

关键词：LoRa技术；变电站排水；系统设计

LoRa技术是随着物联网发展，逐渐衍生出来的一种新型无线技术，多种无线技术之间的混合交叉能够组成一定的局域网或者是广域网。局域网的无线技术主要有WiFi、蓝牙等，而广域网的无线技术则有3G、4G等，无线技术作为一把双刃剑，既为人们的生活带来许多便利，同时也存在着一些不良影响。在低功耗的广域网产生之前，我们只能从远距离和低功耗之间选择其中一种形式，但低功耗的广域网被广泛应用之后，设计人员可以做到两者兼顾，从而全面提高长距离通信功能的应用，降低了功耗，节约中继器的使用成本。

一、LoRa技术

LoRa技术网络形式主要是通过可内置LoRa技术模块、基站、server以及云四部分组成，能够实现数据的双向传输。LoRa技术在一般情况下来讲，其主要作用在于其传输速率的提高，以及工作频段和网络拓扑结构十分优秀，能够直接影响到传感网络的应用特性。该技术不仅能够拓展传输距离，还能够增加电池的使用寿命，在工作频段，也能够折中的考虑频段和系统设计之间的主要目标，凭借着数字扩频和数字信号处理以及前向纠错编码技术。LoRa技术所具有的优越性能逐渐代替了传统高级工业无线电通信技术，嵌入式的无线通信领域格局也彻底发生了改变，要想全面提高我国的电力发展，企业就需要运用全新技术对传统的电力排水形式进行更新。

二、基于LoRa技术的变电站排水系统设计

变电站是电力系统安全可靠运行的基础保障，工作人员和电气设备使用的安全性都在于变电站接地网的运行情况。随着社会改革的不断实施，在变电站的设计和维护管理过程中，需要结合实际应用环境以及所投入的成本进行充分的考量，当前在我国普遍利用低碳钢作为接地网材料，这种材料的主要问题在于，接地体在水中腐蚀情况加剧，截面积变小，接地的电阻值会逐渐增大，从而减少接地网的使用寿命，甚至严重时会威胁电网本身的安全稳定运行。防汛工作是变电站的日常工作之一，因此需要对电缆沟的排水工作进行合理的优化，因为在雨势较大的情况下进行电缆沟排水十分困难，经常会出现积水最低点排不干净的情况。为了避免电缆沟内因积水引发的电力灾害，就需要全面提高电力设备的供电可靠性，运用LoRa技术，进行信息的及时捕捉和传输，以便在发生问题的第一时间进行解决。

在以往的通讯系统运用过程中，我们知道其距离和使用的功效是成相反关系存在的，一般情况下都是发射功率下降后，传播速度距离逐渐变近。想要借助通信系统来明确变电站的排水情况，可以通过LoRa技术来解决这一矛盾，全面提高接收机的灵敏度，赋予链路的超强预算，不再需要传统的高发射功率，通过LoRa的序列扩频技术，能够直接进行信号接收，并采用高扩频因子实现信号增益。同时，LoRa技术还具有前向纠错编码的作用，这一技术的应用是为了在信息传输的过程中加入冗余，能够有效地抵抗多路径所造成的信号衰弱，虽然说在一定程度上牺牲了一些传输速率，但是却全面提高了传输的稳定性和可靠性，因LoRa技术自身性能的原因，已经不需要过多的传输速率。

在无线排水传感监测终端设计的过程中，其供电模块主要采用的是用天线和太阳能相结合的方式进行对天线电网电磁波的提取，从而对单片机的模块以及腐蚀情况进行一定了解，并及时的测量模块儿的供电情况。LoRa模块能够通过电视组供电，运用低功耗芯片进行实时传感线路的控制，不仅灵敏度远高于传统的控制形式，并且其工作的时间可以在原有的寿命上延长两年到三年。LoRaWAN网络架构是一个典型的星形拓扑结构，在网络架构中网关始终处于一个透明传输的中继器的状态下，通过终端设备之间的联系和后端中央服务器的控制，实现终端设备单跳与多个网关相互通信的情况，保证所有的节点和网关之间全都可以进行双向通讯，其终端节点链接检测设备与LoRa进行无线通信。因此，我们可以先让排水检测设备与LoRa进行网关连接，然后再通过3G网络和以太网的使用，使数据直接传送到网络的终端服务器之中，保证网关与网络服务器之间能够实现协议通讯。

想解决变电站的排水系统问题，就需要做好排水装置的安装，设备的装置需要网络进行监测，例如：在进行排水器的安装过程中，我们需要在电缆沟的最低点下留出一个0.03米左右的高度，设计出一个半径为0.15米左右的圆坑，然后再进行抽水泵的安装。这些数据不能单纯的依靠人为进行目光测量，而是通过网络与信息之间的传输，来保证所涉及的范围、半径、高度都符合标准，通过LoRa技术的应用，能够合理的对系统改造问题进行解决，保证变电站的稳定运行。

总结：综上所述，LoRa技术可以为用户提供更加便利的远距离长电池使用寿命，扩大系统的应用容量，全面拓展传感器网络，能够将采集的信息通过中继节点传输到互联网后台服务器，然后再经过服务器的判断和处理后，利用互联网直接发送到各个移动终端设备中。经过实践情况表明，该系统的应用具有一定的性能稳定性，能够保证数据传输的准确可靠。

参考文献：

[1]王国鼎,张春蕊.绿色变电站给排水系统创新以及设计[J].建筑工程技术与设计,2018,(25):975.

[2]张红.基于绿色变电站给排水系统的优化设计分析[J].低碳世界,2016,(27):59-60.

[3]贵州电网有限责任公司.基于LoRa技术的变电站配电室环境控制系统:中国,CN201820815472.6[P].2018-11-30.

[4]贵州电网有限责任公司.基于LoRa技术的变电站配电室环境控制系统及方法:中国,CN201810530483.4[P].2018-08-10.

作者简介：

1.作者姓名：惠东军，出生年月：1972年10月，职位：高级技师高级工程师，主要研究方向：变电站运维，作者单位：国网河南省电力公司社旗县供电公司。

2.作者姓名：姜红军，出生年月：1973年5月，职位：工程师，主要研究方向：变电检修，作者单位：国网河南省电力公司社旗县供电公司

3.作者姓名：张性东，出生年月:1976年02月，职位：高级会计师作者单位：国网河南省电力公司社旗县供电公司。