物联网技术在组合电器智能巡检装置设计中运用研究

物联网技术在组合电器智能巡检装置设计中运用研究

刘穗生

广东珺桦能源科技有限公司   广东广州510700

摘要：为解决组合电器巡检难题，设计智能巡检装置在线监控设备状态，但在设备集成度较高的情况下，给各类数据信息汇集带来了挑战，因此提出运用物联网技术操控装置开展设备巡检工作。在把握装置设计需求的基础上，对运用物联网技术建设的智能巡检系统架构展开了分析，并从硬软件设计和功能实现两个方面提出了系统建设方案，最终成功解决了智能巡检装置的数据全面采集和实时传输及分析处理问题，能够为开展智能化运维工作提供有力技术支撑。

关键词：物联网；组合电器；智能巡检装置设计

引言：在智慧变电站建设过程中，组合电器凭借占地小、操作便利等优点得到了大量应用。经过多年使用后，组合电器可能出现异常，但在设备集成化程度较高的情况下，给巡检工作开展带来了较大难度。为确保组合电器安全可靠运行，需要设计巡检装置采集和评估设备状态量，为制定科学检修策略提供依据。为提高设备巡检智能化水平，需要加强物联网技术应用，从而实现组合电器运行状态在线监测和分析，有效提高智慧变电站运维效率和质量。

1.组合电器智能巡检装置设计需求

组合电器包含断路器、隔离开关、电流互感器、避雷器、母线、电压互感器等器件，设计智能巡检装置，将通过摄像头从各个角度拍摄图片，用于采集开关、刀闸和各种信号灯等信息，用于评价组合电器状态[1]。考虑到变电站气候环境存在差异，同时需要利用巡检装置实施环境监测，采集环境温度、湿度等数据。通过智能巡检装置实时采集各种数据信息，要求将拍摄的图片和在线监测装置采集的信息及时上传至监控终端，终端可以向巡检装置发送控制指令，按照巡检路线开展作业，并通过升降操作完成组合电器信息全面采集。为确保巡检装置和监控终端间能够高效通信，需要引进物联网技术，通过传感器等设备采集数据，按照网络协议连接设备实现信息交换。凭借物联网智能定位等技术，可以实现信息扩展和延伸，为监控终端生成科学运维方案提供有力技术支撑，充分体现巡检装置智慧化特点。

2.物联网技术在组合电器智能巡检装置设计中运用

2.1系统架构分析

在组合电器智能巡检装置设计实践中，应用物联网技术首先需要搭建三层系统架构，具体包含数据采集层、传输层和巡检管控层，能够实现组合电器状态数据采集和环境巡检等功能。首先，数据采集层可以通过监控摄像头、环境监测装置、电压传感器、功率传感器等智能终端采集设备状态数据、环境参数等。在该层别完成多种传感装置部署，可以通过无线网络实现设备实时互联，完整、准确和实时采集数据，然后利用信号调理电路完成数据融合处理，最终将数据上传至传输层。其次，数据传输层配备5G通信模块，能够实现数据有效集成，通过MySQL数据库统一接入数据，实现数据缓存，为上层调取数据提供支持。5G通信模块配备USB等各种数据接口，可以加强平台间的数据交互，增强系统扩展性。传输层采用微服务架构，通过人工智能算法搭建数据引擎，能够利用多网协议实现高效通信，使系统获得较强数据处理和传输能力，为实现业务逻辑快速建构提供支持[2]。最后，巡检管控层包含巡检线路管理、任务管理、台账管理、统计分析、预警告警等多种功能，能够完成组合电器状态的综合评估，实现数据管理和共享。通过管控层完成设备编号，设定设备告警阈值等参数，与采集到的数据比较，能够及时发现设备异常，向管理人员发送预警。设备运维人员根据报警信号和设备状态评估结果等信息，能够制定设备检修维护策略。

2.2系统硬软件设计

在系统硬件设计上，需要配备数据采集模块、通信模块、微控制模块等。其中，数据采集模块由数据采集卡、无线摄像头、SF6气体传感器、温湿度传感器等各种设备构成，能够通过A/D转化电路实现各种数据处理，然后通过接口电路将数据传输至上位机中。通信模块采用SIM8200EA-M2型号，内置SIM卡，能够达到工业级通信标准，在周围环境无5G信号时自动切换4G通信网络，与设备端接口连接即可实现通信。通过将数据采集模块和通信模块连接，能够完成一个物联网节点布设，通过网络传输采集到的数据。微控制模块配备在巡检小车上，包含STM32控制板、移动升降平台、自由度云台等部分，可以通过TTL电平串口通信，调取内部程序操纵摄像头改变角度拍照，并根据控制器接到的上层指令操作升降平台、巡检小车等作业。

在系统软件设计上，划分为PC端和APP端两部分。在PC端软件设计上，需要完成各种应用功能部署，实现数据存储、分析、预警等操作，与现场巡检装置无缝对接。PC端为基于物联网的云巡检服务平台，支持在线巡检、离线巡检等模式，仅需在计算机上安装软件即可获取巡检数据，并完成巡检装置在线操控。按照系统程序，管理人员在登录PC端后，通过身份验证后可以对巡检装置信息进行获取和维护，制定巡检任务，系统将自动向装置发送巡检指令，明确巡检线路、地点等。巡检装置采集和上报数据后，PC端能够存储巡检结果，并生成报表台账，根据预设值实现异常预警、报警。APP端主要供运维人员使用，人员登陆APP端后可以查看巡检装置巡检进度和结果，并收到告警提示，及时到现场查看和处理设备异常。

2.3系统功能实现

在系统功能实现阶段，需加强物联网、图像识别、人工智能、大数据等各种技术的运用，确保智能巡检装置可以高效运转。首先，系统应用物联网能够实现组合电器全面监视，通过现场部署巡检小车、高清摄像机、热成像仪等各种设备，实时采集设备数据信息，可以实现自动化巡检。其次，系统运用图像识别技术可以实现监控图像智能识别，自动提取出图像中的表计读数、设备声音等数据，确保数据上传至监控平台后能够迅速判断出异常类型，帮助运维人员锁定故障。再者，组合电器包含多种器件，结合单项状态量完成整个部件状态量综合评估，需要采用人工智能算法科学判断设备健康状况。采用神经网络输入反映组合器件运行状态的各类信息，包含设备原始资料、运行资料、巡检历史数据等，建立模型对巡检装置采集到的状态数据值展开分析，能够输出设备健康指数，将设备状态划分为正常、注意、异常、严重四种状态，将对组合器件安全运行产生不同程度影响[3]。根据状态评价结果，系统可以生成阶梯性检查、局部性检修、常规性检查、带电维修等不同状态检修策略，指导人员科学开展运维工作。最后，应用智能巡检装置加强组合电器运行监管，系统将利用大数据技术实现巡检数据统计分析，按照日、周、月等完成超限报警等数据统计，生成曲线直观反映组合器件运行状态变化情况，为人员制定检修方案提供依据。

3.结论：组合电器由多种设备构成，设计智能巡检装置时需做到有效采集相关数据信息，为制定设备运维策略提供科学依据。运用物联网技术搭建由数据采集层、传输层和巡检控制层构成的系统平台，解决前端巡检装置和监控终端数据交互问题，并做好数据采集模块、通信模块等各种硬件部署，完成系统PC端和APP端软件开发，能够在物联网、大数据等技术支撑下实现设备状态在线监测和评估，最终达成智能巡检目标。

参考文献：

[1]罗彬,郭劲,吴向军.换流站智能巡检系统与辅助系统综合监控平台的整合和应用[J].电力勘测设计,2023,(10):60-65.

[2]李建军,贾东秀,牟晓辉.基于物联网的煤矿智能巡检系统研究与应用[J].中国煤炭,2023,49(09):84-89.

[3]罗浩杰,王勇军,李民强，等.基于物联网技术的配网设备智能巡检管控平台研究与应用[J].自动化技术与应用,2023,42(06):98-103.