摘? 要：設(shè)備安全管理存在三大難點：一是設(shè)備監(jiān)控不到位、態(tài)勢感知不及時，存在預(yù)警信息難識別問題;二是電網(wǎng)分布地域廣、場所監(jiān)測點位多，存在設(shè)備難管理問題;三是資源共享不充分，人工判斷有誤差，存在設(shè)備帶病運行問題。為解決以上問題，文章探究信息物聯(lián)網(wǎng)在輸變電設(shè)備在線監(jiān)測中的具體應(yīng)用，對加強電力設(shè)備安全防控具有重要參考價值。

關(guān)鍵詞：信息物聯(lián)網(wǎng);在線監(jiān)測;數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備

中圖分類號：TN929.5? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A文章編號：2096-4706（2021）16-0169-03

Explore on the Application of Information Internet of Things in Online Monitoring of Power Transmission and Distribution Equipment

MA Na

（Information Technology Service Branch of Baiyin Yinzhu Electric Power （Group） Co.， Ltd.， Baiyin? 730900， China）

Abstract： There are three difficulties in equipment safety management： first， equipment monitoring is not in place， situation awareness is not timely， and early warning information is difficult to identify; second， the power grid is widely distributed and there are many monitoring points in place， so it is difficult to manage the equipments; third， insufficient resource sharing， error in manual judgment， and faulty operation of equipment. In order to solve the above problems， this paper explores the specific application of the information internet of things in the online monitoring of power transmission and distribution equipment， which has important reference value for strengthening the safety prevention and control of power equipments.

Keywords： information internet of things; online monitoring; data transmission equipment

0? 引? 言

2019年“4·7”天山換流站事故后，國網(wǎng)公司把安全提到了前所未有的高度，自6月份以來全面開展了電氣火災(zāi)隱患排查工作。舒印彪董事長、寇偉總經(jīng)理在各種會議上多次反復(fù)強調(diào)電器火災(zāi)安全防范，要求加強消防能力建設(shè)，形成從監(jiān)測預(yù)警到火情控制的一整套技術(shù)手段，健全與政府部門協(xié)調(diào)聯(lián)動的消防應(yīng)急機制，真正從源頭筑牢安全防線。

傳統(tǒng)的監(jiān)測模式存在難管理、難預(yù)警、難救援三大痛點，由于電網(wǎng)分布地域廣，場所監(jiān)測點位多，自動巡檢機器人無法全方位覆蓋，人工巡檢巡查不到位，態(tài)勢感知不及時，造成了先期處置不及時，資源共享不充分，事件閉環(huán)不到位。而物聯(lián)網(wǎng)傳輸裝置基于電力數(shù)據(jù)專網(wǎng)，利用虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，構(gòu)建形成全時空全覆蓋的遠程通信網(wǎng)絡(luò)，融合并引入火眼、熱成像，實時感知現(xiàn)場安全態(tài)勢。綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)在線監(jiān)測設(shè)備運行有很大的發(fā)展空間。

1? 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支撐概述

1.1? 物聯(lián)網(wǎng)概述

相對于傳統(tǒng)管理賦能，物聯(lián)網(wǎng)將賦予在線監(jiān)測全新的智慧體驗。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是通過在各類物體上安裝相應(yīng)的傳感器，如熱成像傳感器、火眼探測器，無論在白天還是黑夜均可以持續(xù)地對目標物進行觀察與監(jiān)控。在門窗設(shè)置紅外傳感器，在手機、手環(huán)等便攜智能設(shè)備中設(shè)置集成傳感器等，另外結(jié)合全球定位系統(tǒng)技術(shù)和射頻識別技術(shù)等多種技術(shù)手段，以便實時采集各類物體或過程的聲、電、光和位置等信息，建立起物和人之間以及物和物之間的智能連接網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)對各類物體或過程的智能化感知和控制。物聯(lián)網(wǎng)有三個基本特征：一是整體感知，即借助各種傳感器和識別技術(shù)來獲取和識別物體的相關(guān)信息;二是高效傳輸，即借助互聯(lián)網(wǎng)完成對采集到信息的傳送和分享;三是智能處理，即利用各種智能技術(shù)手段完成對送達信息的分析和處理，實現(xiàn)對物體的智能化監(jiān)測管理。

1.2? 物聯(lián)網(wǎng)在線監(jiān)測概念

信息物聯(lián)網(wǎng)在線監(jiān)測主要是通過采用各種智能監(jiān)測傳感技術(shù)（如廣域通信技術(shù)和傳感器技術(shù)），以及數(shù)據(jù)采集分析技術(shù)等來完成對信息的采集、分析和處理工作，然后對設(shè)備的運行情況進行量化評價，或者提交設(shè)備故障的相關(guān)診斷信息，以實現(xiàn)對變電站設(shè)備狀態(tài)的實時感知和監(jiān)測管理。常見的設(shè)備運行狀態(tài)主要有三種，分別為正常狀態(tài)、異常狀態(tài)和故障狀態(tài)。從內(nèi)容層面來說，對設(shè)備運行的在線監(jiān)測主要是指針對其電抗器、高壓電力變壓器和高壓電容型設(shè)備的運行進行監(jiān)測。

1.3? 物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)支撐能力

物聯(lián)網(wǎng)的基本構(gòu)架由四層組成，分別是感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層和應(yīng)用層：

（1）在感知層，整合基礎(chǔ)電力設(shè)施設(shè)備、視頻監(jiān)控設(shè)備等現(xiàn)場采集和監(jiān)控部件，實時采集并融合多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，形成物物互聯(lián)的信息交互整體。

（2）在網(wǎng)絡(luò)層，建設(shè)形成一張消防物聯(lián)網(wǎng)，應(yīng)用內(nèi)外網(wǎng)隔離裝置實現(xiàn)內(nèi)外網(wǎng)數(shù)據(jù)的安全交互，打通消防信息孤島，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞、融合、共享。

（3）在平臺層，物聯(lián)網(wǎng)是連接設(shè)備和現(xiàn)場場景的橋梁，承上啟下，向下連接網(wǎng)絡(luò)層，向上為應(yīng)用層提供應(yīng)用開發(fā)能力、物聯(lián)管控、應(yīng)用整合。

（4）在應(yīng)用層，豐富的應(yīng)用是物聯(lián)網(wǎng)的最終目標，數(shù)據(jù)的有機整合衍生出的業(yè)務(wù)將全面促進管理提升和業(yè)務(wù)提質(zhì)。圖1為物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)支撐能力概念圖。

2? 信息物聯(lián)網(wǎng)在變電站設(shè)備在線監(jiān)測中的具體應(yīng)用

2.1? 傳統(tǒng)監(jiān)測模式存在的問題

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和形態(tài)的變化，國家對電力安全保障工作的要求越來越高，傳統(tǒng)監(jiān)測模式越來越不能滿足現(xiàn)有的監(jiān)測需求，其主要存在三個問題：

（1）傳統(tǒng)監(jiān)測信息化應(yīng)用滯后。傳統(tǒng)監(jiān)測缺少信息監(jiān)測工作信息化的工作標準與工作流程，各級單位電力設(shè)備分散獨立，傳統(tǒng)監(jiān)測模式無法及時掌握電力設(shè)備的運行狀態(tài)，普遍存在人員監(jiān)控設(shè)備運行狀態(tài)不到位、設(shè)備維護不及時等問題。

（2）傳統(tǒng)監(jiān)測工作質(zhì)效不高。傳統(tǒng)監(jiān)控監(jiān)測模式識別精準度低，在一些特定環(huán)境（如天氣起霧）原因下，監(jiān)測人員將面臨判斷的復(fù)雜性、誤導(dǎo)性。

（3）傳統(tǒng)監(jiān)測模式遇到瓶頸。受信息市場開放，大數(shù)據(jù)、云計算等因素影響，傳統(tǒng)監(jiān)測模式面臨著日趨激烈的市場競爭，設(shè)備監(jiān)控、態(tài)勢感知、資源共享遇到瓶頸。

2.2? 物聯(lián)網(wǎng)搭建可靠感知層

由于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有較強的感知監(jiān)測能力，因此被廣泛應(yīng)用于監(jiān)測變電站設(shè)備的日常運行狀況，其特色之一就是可以靈活運用多種智能傳感器和傳感技術(shù)，如光學傳感器、紅外傳感器、火眼技術(shù)和紅外熱傳像技術(shù)等，因此可以將其應(yīng)用于變電站設(shè)備的在線監(jiān)測，比如可以利用熱成像傳感器來監(jiān)測特定區(qū)域設(shè)備運行的溫度閾值。另外，還可以利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的火眼傳感技術(shù)對室內(nèi)設(shè)備進行遠程視頻監(jiān)控，既能夠有效防止設(shè)備及相關(guān)設(shè)施配件的異常情況發(fā)生，也能夠及時準確地進行故障異常定位，從而有利于提升設(shè)備運行的智能化管理水平。

專業(yè)的感知技術(shù)（如：熱成像儀、火眼），將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸至物聯(lián)網(wǎng)，使在線監(jiān)測可以通過視頻監(jiān)控直觀地了解變電站的整體布局，實現(xiàn)遠程可視。并分別突出展示變電站的主要建筑位置、重點部位位置、設(shè)備分布情況，并通過火眼及熱成像直觀地展示設(shè)備運行狀態(tài);如將紅外熱成像測溫儀與普通可見光攝像系統(tǒng)有機結(jié)合，可精準地實現(xiàn)對變電設(shè)備的在線式溫度監(jiān)測，系統(tǒng)支持根據(jù)測溫物體（部位）的形狀，實現(xiàn)實時測溫分析診斷，對各類設(shè)備進行溫度檢測，并對重點部位進行實時監(jiān)測及溫度異常變化預(yù)警，實現(xiàn)告警上傳與聯(lián)動。圖2為紅外熱成像測溫儀與普通可見光攝像系統(tǒng)監(jiān)測實況對比。

火眼則通過讀取視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實時圖像進行火災(zāi)分析，實現(xiàn)消防可視圖像早期火災(zāi)報警的功能，最大限度地減少火災(zāi)造成的損失。系統(tǒng)采用兩套獨立的圖像模式識別技術(shù)，能夠同時或分別探測視頻監(jiān)控區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的火焰和煙霧，并發(fā)出相應(yīng)的報警信號，無論是陰燃的煙霧還是明顯的火焰，都能迅速識別。模擬早期火災(zāi)火眼監(jiān)測如圖3所示。

2.3? 物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)通安全網(wǎng)絡(luò)層

基于電力數(shù)據(jù)專網(wǎng)，利用虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，借助物聯(lián)網(wǎng)傳輸裝置，構(gòu)建形成全時空全覆蓋的遠程通信網(wǎng)絡(luò)。

2.4? 物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)物聯(lián)管控平臺層

利用物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測設(shè)備自動獲取的“故障告警”“異常告警”“正常運行”等信息，通過三組數(shù)字動態(tài)、實時、全面地掌控設(shè)備故障、預(yù)警信息，為故障消除明確目標，為避免設(shè)備帶病運行，為設(shè)備異常防控奠定基礎(chǔ)，解決長久以來形成的設(shè)備信息孤島問題。

此外，雖然物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)本身對于各種傳感器和傳感技術(shù)的應(yīng)用比較多，但通過將其引入變電設(shè)備的在線監(jiān)測系統(tǒng)，采用靈敏度更高、準確性更強的無線傳感器來識別和采集變電設(shè)備運行過程中的一些數(shù)據(jù)信息，并通過無線網(wǎng)絡(luò)完成信息的批量傳輸和處理，就可以將一些本來只能在線下進行的預(yù)防性試驗轉(zhuǎn)移到線上，再通過引進新的特征量，使其能夠如實反映變電設(shè)備的運行狀況，從而能夠有效提升對變電設(shè)備整體運行狀態(tài)的判斷和評估水平。就目前來看，我國的福建、江蘇等沿海省份，已經(jīng)在變電設(shè)備在線監(jiān)測方面取得了一定的突破和進展，積累了一定的先進經(jīng)驗。在實際應(yīng)用中，通過將信息物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于變電站設(shè)備在線監(jiān)測中，能夠有效增強其對設(shè)備運行狀態(tài)的感知能力，也能夠通過合理的信息通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)信息的高速遠程傳輸和聯(lián)合處理，這有利于促進電網(wǎng)智能化監(jiān)測水平的提升，提高決策的準確性。

3? 加強信息物聯(lián)網(wǎng)在輸變電設(shè)備在線監(jiān)測中應(yīng)用的策略

從以下兩個方面來優(yōu)化技術(shù)保障安全：

（1）加強信息物聯(lián)網(wǎng)和在線監(jiān)測技術(shù)的融合與完善。從實踐經(jīng)驗來看，目前信息物聯(lián)網(wǎng)在輸變電設(shè)備在線監(jiān)測中的應(yīng)用效果并不是很好，這是由于我國的物聯(lián)網(wǎng)和在線監(jiān)測技術(shù)競爭力相對來說比較落后，沒有形成完善的自主知識產(chǎn)權(quán)體系，而且物聯(lián)網(wǎng)在實際應(yīng)用過程中存在節(jié)點間通訊干擾等問題，這在很大程度上制約了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進一步發(fā)展，也嚴重影響了物聯(lián)網(wǎng)在輸變電設(shè)備在線監(jiān)測中應(yīng)用效果的發(fā)揮。因此，有關(guān)部門及企業(yè)應(yīng)當對物聯(lián)網(wǎng)和在線監(jiān)測技術(shù)的創(chuàng)新研發(fā)工作給予足夠的重視，可以成立專門的技術(shù)團隊或研究基地，通過采用切實有效的技術(shù)手段，盡可能降低在線監(jiān)測系統(tǒng)及設(shè)備的故障率和缺陷率等，大力促進信息物聯(lián)網(wǎng)和在線監(jiān)測技術(shù)的融合與完善。

（2）建立健全信息加密機制，保障數(shù)據(jù)信息安全性。從過往的輸變電設(shè)備在線監(jiān)測工作經(jīng)驗來看，在日常監(jiān)測過程中比較容易出現(xiàn)各類傳感節(jié)點被破壞，未經(jīng)允許訪問和篡改無線通信數(shù)據(jù)等問題。眾所周知，電力行業(yè)是國家基礎(chǔ)性行業(yè)，其數(shù)據(jù)信息的安全性對于促進我國現(xiàn)代化建設(shè)具有十分重要的作用，因此有關(guān)部門必須高度重視輸變電設(shè)備在線監(jiān)測過程中的通訊數(shù)據(jù)信息安全問題，可以通過建立健全信息加密機制以及實施物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)官方認證機制等形式，切實保障在線監(jiān)測工作中數(shù)據(jù)信息的安全性。

4? 結(jié)? 論

綜上所述，將信息物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于輸變電設(shè)備在線監(jiān)測工作中，對于促進我國電網(wǎng)智能化監(jiān)測水平的提升具有十分重要的意義。在實際工作中，有關(guān)部門及相關(guān)企業(yè)應(yīng)當繼續(xù)加強信息物聯(lián)網(wǎng)和在線監(jiān)測技術(shù)的融合與完善，通過建立健全信息加密機制，切實保障數(shù)據(jù)信息安全性，另外還應(yīng)當重視建設(shè)專業(yè)素質(zhì)高的技術(shù)人員隊伍，以不斷提升信息物聯(lián)網(wǎng)在輸變電設(shè)備在線監(jiān)測中的應(yīng)用效果。

參考文獻：

[1] 陳紅霞，趙俊鈺.物聯(lián)網(wǎng)感知層標準體系架構(gòu)研究 [J]，電信科學，2011，27（9）：101-106.

[2] 朱洪波，楊龍祥，朱琦.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進展與應(yīng)用 [J]，南京郵電大學學報（自然科學版），2011，31（1）：1-9.

[3] 沈蘇彬，范曲立，宗平，等.物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)與相關(guān)技術(shù)研究 [J]，南京郵電大學學報（自然科學版），2009，29（6）：1-11.

[4] 高順尉，楊冬菊，何可文.北京市物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用標準體系框架研究 [J]，電信科學，2012，28（12）：10-17.

[5] 錢志鴻，王義君.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用研究 [J]，電子學報，2012，40（5）：1023-1029.

作者簡介：馬娜（1990.11—）女，漢族，遼寧營口人，助理工程師，本科在讀，研究方向：物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)智能化應(yīng)用。