基于物联网技术的电力信息化监测与管理平台建设

　　文/伍涛 四川广安爱众股份有限公司

　　摘要：为实现电力设备在线监测与管理，提高电力信息化监测水平，本文应用物联网技术，以电力设备为研究对象，完成对电力信息化监测与管理平台设计。通过设计与测试发现，该系统具有网络通信性能良好、感知参量监测实时性强等特点，符合预期设计标准和要求。希望通过本次研究，为相关人员提供有效的借鉴和参考。

　　关键词：物联网；NB-IoT；射频识别技术；电力信息化监测

　　引言

　　目前，电能作为一种重要的能源，应用于工业、农业以及国民生活等各个领域。电能生产是否安全，对电能使用质量产生直接性的影响。电能生产主要涉及发电、输电、配电等环节，这些环节的实施离不开电力系统的应用，电力系统在提高国民经济水平方面发挥重要作用，而电力设备作为电力系统的核心部分，其运行是否正常稳定，对电力生产质量和效率产生直接性的影响[1]。在电力系统中，通常用到多种多样的电力设备，一旦电力设备周围环境出现高温或者潮湿等问题，会导致电力设备壳体表面严重形变，甚至出现腐蚀现象。而电力信息化监测与管理平台的设计和应用，可以解决以上问题，该平台通过应用物联网技术的感知数据、交互数据等特性，可以实现对电力设备周围环境温度、湿度等感知参量的智能化监测与管理[2]。因此，在物联网技术的应用背景下，强化对电力信息化监测与管理平台建设显得尤为重要。

　　1. 物联网技术概述

　　物联网技术作为一种网络技术，主要是指严格按照协议内容，应用射频识别技术、多传感器等技术，向互联网上传和发送相关实物信息，从而达到智能化识别、监测和管理实物的目的。物联网以射频识别为核心，保证万物互联实现效果。本文在设计电力信息化监测与管理平台期间，主要利用传输控制协议/因特网互联协议（transmission control protocol/internet protocol，TCP/IP），并运用射频识别技术、窄带物联网通信技术，保证系统功能实现效果。

　　2. 监测与管理平台功能设计

　　电力信息化监测与管理平台主要包含以下模块：（1）用户管理模块，主要用于对用户权限的管理，为用户提供登录、注册、密码修改等操作权限。（2）温湿度监测模块，主要用于对电力设备周围环境温度、湿度的智能化监测和管控。（3）数据查询模块，用于对数据图表进行展示，以及对历史数据的统一化查询。（4）设备管理模块，主要用于对电力设备台账、维修、报废等信息的记录和管理。（5）告警管理模块，主要用于对温湿度、姿态等参数的监测和感知[3]。系统功能模块划分示意图如图1所示。下面以用户管理模块、温湿度监测模块、设备管理模块、数据查询模块为例，展示接收系统重要功能设计过程。

　　2.1 用户管理模块

　　用户管理模块在具体设计时，通常涉及两个子模块：（1）用户登录。用户在访问该系统之前，要输入正确的用户名、密码，才能成功登录和访问。电力信息化监测与管理平台可供不同操作权限人员进行登录。当用户所输入的用户名、账号错误时，系统会自动弹出相关错误信息，此时，用户需要重新填写和输入用户名和密码，对系统进行重新登录。（2）密码修改模块。该模块为用户提供密码修改服务，方便用户结合自身数据保护需求，自行修改密码。用户需要登录到指定的账号，严格按照密码输入格式要求，输入新密码，如果新密码符合相关输入格式要求，说明修改成功，反之，说明修改失败。

　　2.2 温湿度监测模块

　　温湿度监测模块在具体设计时，主要选用SHT31温湿度传感器，该传感器追踪灵敏度为-165dBm；定位精度为2.6mCEP；工作温度为-40℃～+85℃。首先，该传感器经过初始化处理后，自动进入自检状态，完成对相关温湿度值的读取，并实时上传最终读取结果[4]。其次，还要对全局变量进行定义、读取和调用。最后，将最终温湿度数据上传和发送至主控模块中。温湿度采集流程图如图2所示。

　　2.3 设备管理模块

　　设备管理模块主要用于对电力设备台账、维修、报废等信息的记录和管理。电力设备出厂时，往往设置相应使用年限，经过长时间使用后，如果超出使用年限，需要对其进行自动报废处理；如果还处于使用年限内，需对其进行定期巡检。如果存在故障问题，需自动化记录和汇总相关故障信息，并维修出现故障的电力设备[5]。当电力设备维修结束后，需要反馈处理最终维修结果。

　　2.4 数据查询模块

　　数据查询模块设计目的是采用图表形式，将感知标签所采集的数据直观、形象地出现在用户面前，便于用户查看和调用。该模块在具体设计时，主要运用了echarts技术，根据数据可视化显示需求，初始化处理echarts文件，并将该文件直接存储到DOM容器中，从而实现对图表配置项的制定，同时，以可视化处理方式统一化处理所引入的数据，并借助前端页面，将数据图表呈现在用户面前。

　　3. 系统网络通信能力测试

　　为测试该系统通信能力，首先，要借助微控制单元（microcontroller unit，MCU）预留串口，与计算机进行连接。其次，利用串口调试工具，对系统当前通信状态进行实时查看，并将数据最终采集与传输结果呈现在用户面前。最后，对该系统数据接收能力进行测试。丢包率作为一项重要指标，主要用于对系统数据接收能力的衡量，如果丢包率过大，说明该系统在传输和接收数据时，存在程序阻塞、网络延迟等问题，所以，在调试期间，要确保该系统的丢包率降到最低。

　　在测试时，利用感知标签，分三个阶段，向系统分别发送1000条数据、500条数据和100条数据，时间间隔设置为30s，每隔30s进行一次数据发送，获得数据接收测试结果如表1所示。从表1可以看出，该系统的丢包率较低，始终保持在1%以下，表明该系统表现出强大的数据接收能力，符合相关设计标准和要求。

　　结语

　　综上所述，本文应用物联网技术，完成对电力信息化监测与管理平台设计，该平台解决了传统手动管理模式存在的错记、漏记等问题，不仅可以实现对电力设备状态参量的精确化监测，还能保证电力设备管理的有效性和高效性。

　　本文研究工作内容如下：首先，分析和研究了射频识别技术、NB-IoT技术等关键技术，同时，通过应用物联网技术，将温湿度、定位等多参量传感器进行结合，保证电力设备身份标识与感知参量融合为统一整体。其次，分别设计和实现用户管理、设备管理、数据查询等模块。最后，测试了系统的网络通信性能，并统计和汇总数据接收数量，发现该系统具有强大的通信能力。总之，该系统具有较高的应用价值和应用前景，值得被进一步推广和应用。

　　参考文献：

　　[1]李妍.基于电力物联网的110kV输电线路舞动监测研究[J].电力设备管理, 2023(13):36-38,50.

　　[2]孔祥煜.电力设备在线监测中电力物联网技术的应用研究[J].电力设备管理,2023(8):120-122.

　　[3]周铁.试析电力物联网技术在电力设备在线监测中的应用[J].中国设备工程,2023(17):167-169.

　　[4]孙道建.基于物联网技术的电力物资智能化管理系统设计与实现[J].电气技术与经济,2023(10):80-82.

　　[5]朱鹏,朱国义,杨顺,等.基于泛在电力物联网的电力能耗管理系统研究[J].电力需求侧管理,2020,22(1):75-80.

　　作者简介：伍涛，本科，研究方向：企业管理信息化。