崔晨耕

摘 要：針對(duì)目前智能小區(qū)不斷增加，變壓器在安裝和投入使用后需要進(jìn)行必要的維護(hù)的問(wèn)題。文章從五個(gè)方面對(duì)變壓器的異常運(yùn)行進(jìn)行了分析，給出了保證智能小區(qū)內(nèi)變壓器正常運(yùn)行的方案，對(duì)于變壓器的安全運(yùn)行和小區(qū)正常供電具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：智能小區(qū)；變壓器；異常運(yùn)行；分析

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2014）02-0053-03

0 引 言

在智能小區(qū)中，電力變壓器在運(yùn)行中一旦發(fā)生異常情況，將影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行以及對(duì)用戶的正常供電，甚至造成大面積停電。所以，對(duì)于變壓器的異常運(yùn)行分析有著重要意義。

1 聲音異常

1.1 正常狀態(tài)下變壓器的聲音

變壓器屬靜止設(shè)備，但運(yùn)行中仍然會(huì)發(fā)出輕微的、連續(xù)不斷的“嗡嗡”聲。這種聲音是運(yùn)行中電氣設(shè)備的一種特有現(xiàn)象，一般稱為“噪聲”。產(chǎn)生這種噪聲的原因有：一是勵(lì)磁電流的磁場(chǎng)作用使硅鋼片振動(dòng)；二是特性的接縫和疊層之間的電磁力作用引起的振動(dòng)；三是繞組的導(dǎo)線之間或繞組之間的電磁力作用引起的振動(dòng)；四是變壓器上某些零部件引起的振動(dòng)。

正常運(yùn)行中，變壓器發(fā)出的“嗡嗡”聲是連續(xù)均勻的，如果產(chǎn)生的聲音不均勻或有特殊響聲，應(yīng)視為不正常現(xiàn)象，判斷變壓器的聲音是否正常，可借助于“聽(tīng)音棒”等工具進(jìn)行。

1.2 聲音異常

變壓器運(yùn)行中的聲音異常情況一般有以下幾種：

1.2.1 變壓器的聲音比平時(shí)增大

若變壓器的聲音比平時(shí)增大，且聲音均勻，可能的原因：一是電網(wǎng)發(fā)生過(guò)電壓。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地或產(chǎn)生諧振過(guò)電壓時(shí)，都會(huì)使變壓器的聲音增大。出現(xiàn)這種情況時(shí)，可結(jié)合電壓、電流表計(jì)的指示進(jìn)行綜合判斷；二是變壓器過(guò)負(fù)荷。變壓器過(guò)負(fù)荷時(shí)會(huì)使其聲音增大，尤其是在滿負(fù)荷的情況下突然有大的動(dòng)力設(shè)備投入，將會(huì)使變壓器發(fā)出沉重的“嗡嗡”聲。

1.2.2 變壓器有雜音

若變壓器的聲音比正常時(shí)增大且有明顯的雜音，但電流、電壓無(wú)明顯異常時(shí)，則可能是內(nèi)部夾件或壓緊鐵心的螺栓松動(dòng)，使得硅鋼片振動(dòng)增大所造成的。

1.2.3 變壓器有放電聲

若變壓器內(nèi)部或表面發(fā)生局部放電，聲音中就會(huì)夾雜有“噼啪”的放電聲。發(fā)生這種情況時(shí)，若在夜間或陰雨天氣下，看到變壓器套管附近有藍(lán)色的電暈或火花，則說(shuō)明瓷件污穢嚴(yán)重或設(shè)備線夾接觸不良，若變壓器的內(nèi)部放電，則是不接地的部件靜電放電，或是分接開(kāi)關(guān)接觸不良放電，這時(shí)應(yīng)將變壓器作進(jìn)一步檢測(cè)或停用。

1.2.4 變壓器有水沸騰聲

若變壓器的聲音中夾雜有水沸騰聲且溫度急劇變化，油位升高，則應(yīng)判斷為變壓器繞組發(fā)生短路故障，或分接開(kāi)關(guān)因接觸不良引起嚴(yán)重過(guò)熱，這時(shí)應(yīng)立即停用變壓器進(jìn)行檢查。

1.2.5 變壓器有爆裂聲

若變壓器的聲音中夾雜有不均勻的爆裂聲，則是變壓器內(nèi)部或表面絕緣擊穿，此時(shí)應(yīng)立即將變壓器停用檢查。

1.2.6 變壓器有撞擊聲和摩擦聲

若變壓器的聲音中夾雜有連續(xù)的、有規(guī)律的撞擊聲和摩擦聲，則可能是變壓器外部某些零件如表計(jì)、電纜、油管等，因變壓器振動(dòng)造成撞擊或摩擦，或外來(lái)高次諧波源所造成，應(yīng)根據(jù)情況予以處理。

2 油溫異常

運(yùn)行中的變壓器內(nèi)部的鐵損和銅損轉(zhuǎn)化為熱量，熱量向四周介質(zhì)擴(kuò)散。當(dāng)發(fā)熱與散熱達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，變壓器各部分的溫度趨于穩(wěn)定。鐵損是基本不變的，而銅損隨負(fù)荷變化。頂層油溫表指示的是變壓器頂層的油溫，溫升是指頂層油溫與周圍空氣溫度的差值。運(yùn)行中要以監(jiān)視頂層油溫為準(zhǔn)，溫升是參考數(shù)字（目前對(duì)繞組熱點(diǎn)溫度還沒(méi)有能直接監(jiān)視的條件）。

變壓器的絕緣耐熱等級(jí)為A級(jí)時(shí)，繞組絕緣極限溫度為105 ℃，對(duì)于強(qiáng)油循環(huán)繞組絕緣極限溫度為105 ℃，對(duì)于強(qiáng)油循環(huán)的變壓器，根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)推薦的計(jì)算方法：變壓器在額定負(fù)載下運(yùn)行，繞組平均溫升為65 ℃，通常最熱點(diǎn)溫升比油平均溫升約高13 ℃，即65+13=78（℃），如果變壓器在額定負(fù)載和冷卻介質(zhì)溫度為+20 ℃條件下連續(xù)運(yùn)行，則繞組最熱點(diǎn)溫度為98 ℃，其絕緣老化率等于1（即老化壽命為20年）。因此，為了保證絕緣不過(guò)早老化，運(yùn)行人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)變壓器頂層油溫的監(jiān)視，按規(guī)定應(yīng)控制在85 ℃以下。

若發(fā)現(xiàn)在同樣正常條件下，油溫比平時(shí)高出10 ℃以上，或負(fù)載不變而溫度不斷上升（冷卻裝置運(yùn)行正常），則可認(rèn)為變壓器內(nèi)部出現(xiàn)異常。

導(dǎo)致溫度異常的原因有以下幾種：

（1）內(nèi)部故障引起溫度異常。變壓器內(nèi)部故障如繞組之間或?qū)娱g短路，繞組對(duì)周圍放電，內(nèi)部引線接頭發(fā)熱；鐵心多點(diǎn)接地使渦流增大過(guò)熱；零序不平衡電流等漏磁通形成回路而發(fā)熱等因素都可引起變壓器溫度異常。發(fā)生這些情況，還將伴隨著氣體或差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。故障嚴(yán)重時(shí)，還可能使防爆管或壓力釋放閥噴油，這時(shí)變壓器應(yīng)停用檢查。

（2）冷卻器運(yùn)行不正常引起溫度異常。冷卻器運(yùn)行不正?；虬l(fā)生故障，如潛油泵停運(yùn)、風(fēng)扇損壞、散熱器管道積垢冷卻效果不良、散熱器閥門沒(méi)有打開(kāi)或散熱器堵塞等因素引起溫度升高。應(yīng)對(duì)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)或沖洗，提高冷卻效果。

3 油位異常

變壓器儲(chǔ)油柜的油位表，一般標(biāo)有-30 ℃，+20 ℃，+40 ℃三條線，他們是指變壓器使用地點(diǎn)在最低溫度和最高溫度時(shí)對(duì)應(yīng)的油面，并注明溫度。根據(jù)這三個(gè)標(biāo)志可以判斷是否需要加油或放油。運(yùn)行中變壓器溫度的變化會(huì)使油的體積發(fā)生變化。從而引起油位的上下位移。常見(jiàn)的油位異常有假油位和油面過(guò)低。

如變壓器溫度變化正常，而變壓器油標(biāo)管內(nèi)的油位變化不正常或不變，則說(shuō)明是假油位。運(yùn)行中出現(xiàn)假油位的原因有：

（1）油標(biāo)管堵塞；

（2）油枕呼吸器堵塞；

（3）防爆管通氣孔堵塞；

（4）變壓器油枕存有一定數(shù)量的空氣；

一般情況下，油面過(guò)低應(yīng)視為異常。因其低到一定限度時(shí)，會(huì)造成輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作；嚴(yán)重缺油時(shí)，變壓器內(nèi)部繞組暴露會(huì)導(dǎo)致絕緣下降，甚至造成因絕緣散熱不良而引起損壞事故。處于備用的變壓器如嚴(yán)重缺油，也會(huì)吸潮而使其絕緣降低。造成變壓器油面過(guò)低或嚴(yán)重缺油的原因有以下幾種：

（1）變壓器嚴(yán)重滲油；

（2）修試人員因工作需要多次放油后未做補(bǔ)充；

（3）氣溫過(guò)低且油量不足，或油枕容積偏小，不能滿足運(yùn)行要求。

4 變壓器外觀異常

變壓器運(yùn)行中，外觀異常有下列幾種原因：

4.1 防爆管防爆膜破裂

防爆管防爆膜破裂，會(huì)引起水和潮氣進(jìn)入變壓器內(nèi)，導(dǎo)致絕緣油乳化及變壓器的絕緣強(qiáng)度降低。原因如下：

（1）防爆膜材質(zhì)與玻璃選擇處理不當(dāng)。當(dāng)材質(zhì)未經(jīng)壓力試驗(yàn)驗(yàn)證或玻璃未經(jīng)退火處理時(shí)，受到自身內(nèi)應(yīng)力的不均勻時(shí)會(huì)導(dǎo)致裂面。

（2）防爆膜及法蘭加工不精密不平整，裝置結(jié)構(gòu)不合理，檢修人員安裝防爆膜時(shí)工藝不符要求，緊固螺絲受力不均，接觸面無(wú)彈性等所造成。

（3）呼吸器堵塞或抽真空充氮時(shí)不慎，受壓力而破損。

4.2 壓力釋放閥的異常

目前，大中型變壓器已大多應(yīng)用壓力釋放閥（下稱“釋放器”）代替老式的防爆管裝置，因?yàn)橐话憷鲜降姆辣苡驼碇荒芷鸬桨朊芊庾饔?，而不能起到全密封作用。?dāng)變壓器油超過(guò)一定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，釋放器便開(kāi)始動(dòng)作進(jìn)行溢油或噴油，從而減小油壓，保護(hù)了油箱。如果變壓器油量過(guò)多、氣溫又高而造成非內(nèi)部故障的溢油現(xiàn)象，溢出過(guò)多的油后釋放器會(huì)自動(dòng)復(fù)位，仍起到密封的作用。釋放器備有信號(hào)報(bào)警以便運(yùn)行人員迅速發(fā)現(xiàn)異常并進(jìn)行查處。

4.3 套管閃絡(luò)放電

套管閃絡(luò)放電會(huì)造成發(fā)熱，導(dǎo)致絕緣老化受損甚至引起爆炸。常見(jiàn)原因如下：

（1）套管表面過(guò)臟，如粉塵、污穢等。在陰雨天就會(huì)發(fā)生套管表面絕緣強(qiáng)度降低，容易發(fā)生閃絡(luò)事故，若套管表面不光潔，在運(yùn)行中電場(chǎng)不均勻會(huì)發(fā)生放電現(xiàn)象。

（2）高壓套管制造不良，末屏接地焊接不良形成絕緣損壞，或接地末屏出線的瓷瓶心軸與接地螺套不同心、接觸不良或末屏不接地，也有可能導(dǎo)致電位提高而逐步損壞。

（3）當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)部或外部過(guò)電壓時(shí)，套管內(nèi)由于存在隱患而導(dǎo)致?lián)舸?/p>

4.4 滲油和漏油

滲漏油是變壓器的常見(jiàn)缺陷，常見(jiàn)的具體部位及原因有：

（1）閥門系統(tǒng)：蝶閥膠墊材質(zhì)、安裝不良，放油閥精度不高、螺紋處滲漏。

（2）膠墊接線樁頭、高壓套管基座、電流互感器出線樁頭、膠墊不密封、無(wú)彈性、滲漏。一般膠墊壓縮應(yīng)保持在2/3，有一定的彈性。隨運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，溫度過(guò)高、振動(dòng)等原因造成老化龜裂、失去彈性或本身材質(zhì)不符要求，位置不對(duì)稱、偏心。

（3）絕緣子破裂滲漏油。

（4）設(shè)計(jì)制造不良。高壓套管升高座法蘭、油箱外表、油箱底盤大法蘭等焊接處，因制造和加工粗糙形成滲漏油。

5 顏色、氣味異常

變壓器的許多故障常伴有過(guò)熱現(xiàn)象，使得某些部件或局部過(guò)熱，因而引起一些有關(guān)部件的顏色變化或產(chǎn)生特殊氣味。

一般引線、線卡處過(guò)熱都會(huì)引起異常。套管接線端部緊固部分松動(dòng)，或引線頭線鼻子等接觸面發(fā)生嚴(yán)重氧化，使接觸處過(guò)熱，顏色變暗失去光澤，表面鍍層也遭到破壞。連接接頭部分一般溫度不宜超過(guò)70 ℃，可用示溫蠟片檢查，一般黃色熔化為60 ℃，綠色70 ℃，紅色80 ℃，也可用紅外線測(cè)溫儀測(cè)量。溫度很高時(shí)還會(huì)散發(fā)出焦臭味。

套管、絕緣子有污穢或損傷嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生放電、閃絡(luò)并產(chǎn)生一種特殊的臭氧味。

呼吸器硅膠一般正常干燥時(shí)為藍(lán)色，其作用為吸附空氣中進(jìn)入油枕膠袋、隔膜中的潮氣，以免變壓器受潮。當(dāng)硅膠由藍(lán)色變?yōu)榉奂t色，則表明受潮而且硅膠已失效，一般粉紅色部分超過(guò)2/3時(shí)，應(yīng)予更換。硅膠變色過(guò)快的原因主要有：

（1）長(zhǎng)期天氣陰雨、空氣濕度較大，吸濕變色過(guò)快；

（2）呼吸器容量過(guò)小，如采用0.51 kg的呼吸器，變色過(guò)快是常見(jiàn)現(xiàn)象，應(yīng)更換較大容量的呼吸器；

（3）硅膠玻璃罩罐有裂紋破損；

（4）呼吸器下部油封罩內(nèi)無(wú)油或油位太低起不到良好油封作用，使?jié)窨諝馕唇?jīng)油封過(guò)濾而直接進(jìn)入硅膠罐內(nèi)；

（5）呼吸器安裝不良，如膠墊龜裂不合格，螺絲松動(dòng)安裝不密封而受潮。

附件電源線或二次線的老化損傷，則會(huì)造成短路，從而產(chǎn)生異常氣味。

另外，冷卻器中電機(jī)短路、分控制箱內(nèi)接觸器、熱繼電器過(guò)熱等燒損，也會(huì)產(chǎn)生焦臭味。

6 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，在智能小區(qū)中，物業(yè)管理人員一定要密切關(guān)注變壓器的運(yùn)行情況。一旦出現(xiàn)異常，務(wù)必及時(shí)查明原因，解決故障，確保小區(qū)內(nèi)的正常供電。

參 考 文 獻(xiàn)

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[7] 劉增良.電氣設(shè)備及運(yùn)行維護(hù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2009.

0 引 言

道路上的井蓋遍及城市各地，由于人為偷盜或者長(zhǎng)期磨損導(dǎo)致井蓋丟失、塌陷，對(duì)過(guò)往車輛和行人造成危險(xiǎn)。針對(duì)井蓋監(jiān)控手段欠缺，目前以人防、物防為主，急需設(shè)計(jì)一種技術(shù)防范的安全監(jiān)管系統(tǒng)。近幾年隨著無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，利用無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)安防領(lǐng)域已成為熱點(diǎn)[1-2]。由于井蓋之間距離較近，結(jié)合ZigBee短距離通信技術(shù)[3]，設(shè)計(jì)一種基于井蓋安全監(jiān)控系統(tǒng)的嵌入式網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)接收來(lái)自無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器的數(shù)據(jù)，處理、存儲(chǔ)后通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)焦簿W(wǎng)絡(luò)中。

1 井蓋監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理

本文的井蓋監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理圖如圖1所示，其系統(tǒng)組成為包含井蓋報(bào)警器的ZigBee網(wǎng)絡(luò)、嵌入式網(wǎng)關(guān)、GPRS短信模塊、Web服務(wù)器。井蓋報(bào)警器之間采用ZigBee無(wú)線通信技術(shù)，每個(gè)報(bào)警器作為ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，通過(guò)固定的組網(wǎng)方式形成無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)。報(bào)警器以接力的方式將數(shù)據(jù)傳到ZigBee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)接收所有網(wǎng)絡(luò)中的報(bào)警器節(jié)點(diǎn)信息。嵌入式網(wǎng)關(guān)通過(guò)串口1獲得ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中的報(bào)警器數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)并處理，將必須的信號(hào)發(fā)送給GPRS模塊，GPRS電路將其轉(zhuǎn)發(fā)到具有固定IP地址的Web數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中，實(shí)現(xiàn)報(bào)警數(shù)據(jù)的上傳。市政設(shè)施管理處以及自來(lái)水廠等政府機(jī)構(gòu)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查詢自己?jiǎn)挝坏木w狀態(tài)，是否需要維護(hù)，并記錄，同時(shí)發(fā)送短信給檢修人員，實(shí)現(xiàn)及時(shí)維修和處理。

圖1 井蓋監(jiān)控系統(tǒng)工作原理

2 系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)的硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)硬件組成框圖如圖2所示，該網(wǎng)關(guān)包含三星公司的微處理器S3C6410、存儲(chǔ)模塊、JTAG接口、LCD顯示接口、GPRS模塊等。

圖2 網(wǎng)關(guān)硬件框圖

2.1 處理器

系統(tǒng)采用三星公司的S3C6410微處理器作為網(wǎng)關(guān)硬件電路，S3C6410采用ARM11的內(nèi)核架構(gòu)，采用8級(jí)流水線與數(shù)據(jù)地址總線分離的哈佛結(jié)構(gòu)[4-5]。包含多種硬件外設(shè)，支持NOR-FLASH，NAND-FLASH，OneNAND，CF，ROM等多種存儲(chǔ)器端口，增加的流水線設(shè)計(jì)提高了時(shí)鐘頻率和并行處理能力。是一種高性能的32位RISC處理器，可以穩(wěn)定運(yùn)行在667 MHz主頻以上。主要應(yīng)用于嵌入式設(shè)備、消費(fèi)類電子、工業(yè)控制、車載導(dǎo)航、行業(yè)PDA等電子產(chǎn)品。

2.2 存儲(chǔ)模塊

網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)都放在存儲(chǔ)模塊中，S3C6410的平臺(tái)包含NAND FLASH，NOR FLASH和SD卡三種。NAND FLASH采用三星公司的K9F1G08U0型號(hào)，大小為128 MB，存放bootloader、啟動(dòng)參數(shù)、內(nèi)核、根文件等，網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)采用從NAND FLASH啟動(dòng)，選擇德國(guó)DENX軟件中心開(kāi)發(fā)的U-Boot作為bootloader進(jìn)行引導(dǎo)。NOR FLASH采用低電壓供電且具有低功耗模式的S29AL08D芯片，大小為8 MB，3 V供電。S3C6410提供SD卡接口，可以外接SD卡，支持從SD卡啟動(dòng)。

2.3 JTAG接口

S3C6410可使用簡(jiǎn)易JTAG電路對(duì)FLASH進(jìn)行在線編程，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)20針接口同宿主機(jī)相連接，實(shí)現(xiàn)FLASH的擦除和編程。

2.4 GPRS模塊

GPRS模塊采用SIMCOM公司的SIM900A，工作頻段支持EGSM 900 MHz和DCS 1 800 MHz，可以使用包含CS-4等多種編碼格式，內(nèi)置TCP/IP協(xié)議，采用SPI接口，同微處理器S3C6410的串口0相連。

2.5 LCD顯示接口

LCD選用7寸真彩色寬屏AT070TN92，外帶7寸電阻觸摸屏，分辨率800×480， 支持LVDS接口。

3 網(wǎng)關(guān)平臺(tái)的搭建

S3C6410微處理器采用移植性較強(qiáng)的Linux操作系統(tǒng)，能夠固化在容量小的嵌入式設(shè)備，系統(tǒng)內(nèi)核選用2.6.38.8，搭建網(wǎng)關(guān)開(kāi)發(fā)平臺(tái)主要包含三個(gè)部分：引導(dǎo)程序、內(nèi)核、系統(tǒng)文件[6-7]。編譯環(huán)境選擇交叉編譯，選擇VMware虛擬機(jī)，交叉編譯器選用arm-linux-gcc-3.41，實(shí)現(xiàn)在Windows操作系統(tǒng)下編譯嵌入式Linux系統(tǒng)執(zhí)行的文件。

引導(dǎo)程序主要負(fù)責(zé)加載操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)硬件的初始化，建立設(shè)備的內(nèi)存映射表。加載方式采用將BootLoader搬移到SDRAM中進(jìn)行執(zhí)行，比直接在FLASH中運(yùn)行速率快。采用開(kāi)源的U-boot作為BootLoader，針對(duì)S3C6410硬件修改體系結(jié)構(gòu)相應(yīng)代碼實(shí)現(xiàn)移植。

內(nèi)核部分主要針對(duì)需要進(jìn)行內(nèi)核裁剪和添加，獲取標(biāo)準(zhǔn)的Linux內(nèi)核2.6.38.8版本，配置Kconfig文件，產(chǎn)生.config文件，通過(guò)編譯內(nèi)核生成內(nèi)核鏡像文件zImage。將GPRS模塊驅(qū)動(dòng)和LCD驅(qū)動(dòng)編譯生成動(dòng)態(tài)文件，采用insmod方式加載到內(nèi)核。

系統(tǒng)文件主要制作Linux系統(tǒng)的根文件系統(tǒng)，Linux所有設(shè)備都是以文件形式存在，選擇常用的cramfs文件系統(tǒng)，啟動(dòng)內(nèi)核需要根文件系統(tǒng)來(lái)掛載。下載Busybox工具進(jìn)行配置，利用mkcramfs制作文件系統(tǒng)的鏡像。

4 網(wǎng)關(guān)的軟件設(shè)計(jì)

井蓋監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)軟件工作流程如圖3所示，包含三個(gè)處理事件：串口、數(shù)據(jù)庫(kù)和QT界面設(shè)置。

串口處理需要通過(guò)啟動(dòng)進(jìn)程實(shí)現(xiàn)，本系統(tǒng)需要接收Z(yǔ)igBee網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，網(wǎng)關(guān)和ZigBee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器通過(guò)串口1連接，網(wǎng)關(guān)啟動(dòng)一個(gè)進(jìn)程接收Z(yǔ)igBee網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，包括節(jié)點(diǎn)地址和采集的傳感器參數(shù)。當(dāng)有數(shù)據(jù)傳輸過(guò)來(lái)時(shí)，按照節(jié)點(diǎn)ID將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在SQlite3數(shù)據(jù)庫(kù)中。

數(shù)據(jù)庫(kù)采用SQlite3的小型嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)，占用250 KB空間大小，支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)達(dá)到2 TB。網(wǎng)關(guān)啟動(dòng)后在相應(yīng)路徑建立數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)建立數(shù)據(jù)庫(kù)表項(xiàng)，包含節(jié)點(diǎn)ID和節(jié)點(diǎn)地址以及傳感器采集的井蓋狀態(tài)信息等。

應(yīng)用程序界面采用QT Creater設(shè)計(jì)，基于C++進(jìn)行開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序框架。設(shè)計(jì)良好的UI界面，通過(guò)按鍵的觸發(fā)調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)和串口提供的API接口函數(shù)，顯示出各個(gè)井蓋模塊的安全狀態(tài)。后臺(tái)運(yùn)行串口服務(wù)程序和數(shù)據(jù)庫(kù)，QT通過(guò)動(dòng)態(tài)庫(kù)的方式調(diào)用相關(guān)數(shù)據(jù)。

圖3 網(wǎng)關(guān)工作流程圖

5 實(shí)驗(yàn)分析

針對(duì)井蓋分布狀況，進(jìn)行無(wú)障礙距離測(cè)試，實(shí)驗(yàn)以丟包率進(jìn)行測(cè)試。每隔5 s從無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)到網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)收到數(shù)據(jù)后分析并記錄。測(cè)試范圍在130 m以內(nèi)，10 m為間隔，在每個(gè)距離點(diǎn)上發(fā)送300組數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，節(jié)點(diǎn)距離在60 m范圍內(nèi)丟包率為0，數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸，合理安置井蓋節(jié)點(diǎn)報(bào)警器可以滿足系統(tǒng)的應(yīng)用要求。

圖4 網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)丟包率測(cè)試

6 結(jié) 語(yǔ)

系統(tǒng)采用低功耗ARM11的S3C6410的處理器設(shè)計(jì)井蓋安全報(bào)警系統(tǒng)，結(jié)合ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)布控井蓋報(bào)警器，通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送給遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控的效果。該網(wǎng)關(guān)可擴(kuò)展接口較豐富，將井蓋安全狀態(tài)信息通過(guò)串口接收，發(fā)送控制命令給無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器?；赒T開(kāi)發(fā)了友好的應(yīng)用界面，可以實(shí)時(shí)查詢井蓋狀態(tài)，并對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。該網(wǎng)關(guān)功能豐富，可擴(kuò)展性較強(qiáng)，具有低功耗、高通信效率的特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用與井蓋安全監(jiān)控領(lǐng)域。

參 考 文 獻(xiàn)

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