國網(wǎng)建德市供電公司 程 鵬 杭州龍?jiān)措娏τ邢薰?孫衛(wèi)忠

1 電力設(shè)備環(huán)境信息監(jiān)測管理系統(tǒng)構(gòu)成

1.1 信息采集模塊

該模塊負(fù)責(zé)采集電力設(shè)備所處環(huán)境的各項(xiàng)參數(shù)數(shù)據(jù)。包括安裝在設(shè)備周圍的傳感器和數(shù)據(jù)采集設(shè)備，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測環(huán)境因素如溫度、濕度、振動(dòng)等的變化。傳感器將收集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并傳輸?shù)较到y(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和分析模塊[1]。信息采集模塊參數(shù)與原理見表1。

表1 信息采集模塊參數(shù)與原理

1.2 數(shù)據(jù)處理和分析模塊

數(shù)據(jù)處理和分析模塊負(fù)責(zé)接收和處理來自信息采集模塊的數(shù)據(jù)。將采集到的環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、整理和分析，以便監(jiān)測和評估設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。該模塊可應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘、統(tǒng)計(jì)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，識別潛在的異常情況和故障風(fēng)險(xiǎn)。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測和分析，系統(tǒng)可生成報(bào)告和圖表，提供對設(shè)備環(huán)境狀況的全面了解[2]。傅里葉變換在信號處理、圖像處理、通信等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用，可提取信號的頻譜信息，用于濾波、頻譜分析、信號壓縮等操作。

離散形式：X（k） = Σ[x（n）× exp（-j ×2π× k× n / N）]

逆變換：x（n） = （1/N）×Σ[X（k）× exp（j×2π × k× n / N）]

其中，X（k）表示頻域上的復(fù)數(shù)結(jié)果，表示信號在第k個(gè)頻率點(diǎn)上的幅度和相位信息。x（n）表示時(shí)域上的信號，n表示時(shí)間索引，N表示信號的總采樣點(diǎn)數(shù)。

1.3 報(bào)警和控制模塊

首先，報(bào)警和控制模塊的核心功能是監(jiān)測環(huán)境數(shù)據(jù)，包括溫度、濕度、氣壓、風(fēng)速、風(fēng)向等因素，對于電力設(shè)備的正常運(yùn)行至關(guān)重要。一旦數(shù)據(jù)超出了預(yù)設(shè)的安全范圍，比如過高的溫度、異常的濕度或氣壓，系統(tǒng)將立即作出反應(yīng)。實(shí)時(shí)的監(jiān)測有助于防止?jié)撛诘膯栴}在加劇之前被及時(shí)發(fā)現(xiàn)。其次，當(dāng)系統(tǒng)檢測到異常情況或超出安全范圍時(shí)，報(bào)警和控制模塊將觸發(fā)警報(bào)通知相關(guān)人員。警報(bào)通知可以通過多種方式進(jìn)行，如短信、郵件、電話呼叫等。無論何時(shí)何地，相關(guān)的工作人員都能夠及時(shí)獲知設(shè)備環(huán)境的異常情況，迅速的通知機(jī)制有助于提高問題的響應(yīng)速度，降低潛在故障或事故的風(fēng)險(xiǎn)。

2 電力設(shè)備環(huán)境信息監(jiān)測管理系統(tǒng)技術(shù)

2.1 傳感器技術(shù)

電力設(shè)備環(huán)境信息監(jiān)測管理系統(tǒng)中的傳感器技術(shù)起著關(guān)鍵作用，通過感知環(huán)境中的溫度、濕度、壓力、光照和氣體等物理量，傳感器能夠?qū)⑦@些信息轉(zhuǎn)化為電信號或數(shù)字信號進(jìn)行采集和處理。不同類型的傳感器利用各自的核心原理和實(shí)現(xiàn)方式，實(shí)現(xiàn)對環(huán)境信息的準(zhǔn)確測量和監(jiān)測。參數(shù)示例包括測量范圍、精度、響應(yīng)時(shí)間等，這些參數(shù)的選擇應(yīng)根據(jù)具體的應(yīng)用需求進(jìn)行合理配置[3]。傳感器技術(shù)類型與原理見表2。

表2 傳感器技術(shù)類型與原理

2.2 通信技術(shù)

通信技術(shù)在電力設(shè)備環(huán)境信息監(jiān)測管理系統(tǒng)中扮演著重要角色，為傳感器采集到的環(huán)境信息提供了可靠的數(shù)據(jù)傳輸通道。有線通信基于有線傳輸介質(zhì)和通信協(xié)議，能夠?qū)崿F(xiàn)較高的傳輸速率和較長的傳輸距離；而無線通信則通過無線電波傳輸數(shù)據(jù)，利用無線傳感網(wǎng)、藍(lán)牙等技術(shù)實(shí)現(xiàn)靈活的數(shù)據(jù)傳輸方式。在選擇通信技術(shù)時(shí)，需要綜合考慮傳輸距離、傳輸速率、信號強(qiáng)度、數(shù)據(jù)傳輸可靠性等參數(shù)，以滿足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?。通信技術(shù)原理與參數(shù)見表3。

表3 通信技術(shù)原理與參數(shù)

2.3 數(shù)據(jù)處理技術(shù)

數(shù)據(jù)處理技術(shù)能夠?qū)鞲衅鞑杉降脑紨?shù)據(jù)進(jìn)行有效的處理和分析，從而提取出有用的信息和特征。數(shù)據(jù)處理技術(shù)包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)壓縮和數(shù)據(jù)分析等環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)采集通過傳感器對環(huán)境信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，采集到的數(shù)據(jù)需要具備一定的采樣頻率和采樣精度。數(shù)據(jù)預(yù)處理階段對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波和去噪處理，以去除干擾和提高信號質(zhì)量。數(shù)據(jù)處理技術(shù)原理與參數(shù)見表4。

表4 數(shù)據(jù)處理技術(shù)原理與參數(shù)

2.4 數(shù)據(jù)安全技術(shù)

數(shù)據(jù)安全技術(shù)保護(hù)了系統(tǒng)中的敏感數(shù)據(jù)免受未經(jīng)授權(quán)的訪問、篡改和泄漏。數(shù)據(jù)安全技術(shù)涵蓋了多個(gè)方面，包括加密算法、認(rèn)證與授權(quán)、審計(jì)與監(jiān)控以及數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)。數(shù)據(jù)安全技術(shù)實(shí)現(xiàn)路徑如圖1所示。

第一，加密算法。通過將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為密文，使得未經(jīng)授權(quán)的用戶無法直接訪問和理解敏感信息。加密算法可以應(yīng)用于數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)存儲過程中。對于數(shù)據(jù)傳輸，SSL/TLS等協(xié)議用于保護(hù)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上傳輸時(shí)的安全。而對于數(shù)據(jù)存儲，數(shù)據(jù)被加密并存儲在數(shù)據(jù)庫或云存儲中，只有經(jīng)過授權(quán)的用戶才能解密和訪問這些數(shù)據(jù)。

第二，認(rèn)證與授權(quán)。認(rèn)證確保只有合法用戶可以訪問數(shù)據(jù)，而授權(quán)則決定了用戶對數(shù)據(jù)的訪問權(quán)限。認(rèn)證通常采用多因素認(rèn)證，例如用戶名和密碼結(jié)合生物特征識別或硬件令牌，以提高系統(tǒng)的安全性。授權(quán)則根據(jù)用戶的身份和角色，分配不同級別的訪問權(quán)限，確保了敏感數(shù)據(jù)只會(huì)被需要的人員訪問，減少了潛在的風(fēng)險(xiǎn)。

第三，審計(jì)與監(jiān)控，用于跟蹤數(shù)據(jù)的訪問和使用情況。審計(jì)記錄了誰、何時(shí)以及如何訪問了數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)的任何修改。監(jiān)控則實(shí)時(shí)監(jiān)視系統(tǒng)的行為，可以發(fā)現(xiàn)異?；蚩梢苫顒?dòng)。有助于及早發(fā)現(xiàn)潛在的威脅和風(fēng)險(xiǎn)，并采取適當(dāng)?shù)拇胧?yīng)對。

第四，數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)。備份確保了數(shù)據(jù)在遭受破壞、災(zāi)難或其他不可抗力事件時(shí)能夠迅速恢復(fù)。定期備份數(shù)據(jù)，同時(shí)確保備份數(shù)據(jù)本身也受到足夠的安全保護(hù)，以免備份數(shù)據(jù)也受到風(fēng)險(xiǎn)。在數(shù)據(jù)丟失或損壞時(shí)，數(shù)據(jù)恢復(fù)過程可以迅速將系統(tǒng)恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)，減少了潛在的業(yè)務(wù)中斷。

3 電力設(shè)備環(huán)境信息監(jiān)測管理系統(tǒng)的應(yīng)用場景

3.1 在電力設(shè)備維護(hù)中的應(yīng)用

通過監(jiān)測設(shè)備的溫度、濕度、氣體濃度、振動(dòng)、噪聲、污染物濃度和供電質(zhì)量等關(guān)鍵參數(shù)，可實(shí)時(shí)了解設(shè)備的工作狀態(tài)，預(yù)測潛在故障風(fēng)險(xiǎn)，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)。在電力設(shè)備維護(hù)中的應(yīng)用場景見表5。

表5 在電力設(shè)備維護(hù)中的應(yīng)用場景

3.2 在電力安全管理中的應(yīng)用

利用電力設(shè)備環(huán)境信息監(jiān)測管理系統(tǒng)，可對電力設(shè)備進(jìn)行定期的安全檢查和維護(hù)。通過監(jiān)測和記錄設(shè)備的工作狀態(tài)和環(huán)境信息，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的異常情況，如溫度升高、濕度過高、氣體泄漏等，以便采取相應(yīng)的維護(hù)措施，防止設(shè)備故障和事故發(fā)生。電力設(shè)備環(huán)境信息監(jiān)測管理系統(tǒng)還可記錄和分析安全事件的發(fā)生和處理過程。

3.3 在能耗管理中的應(yīng)用

一是能源消耗監(jiān)測與分析，包括電量、功率、電壓、電流等參數(shù)的監(jiān)測和記錄。通過對能源數(shù)據(jù)的分析和統(tǒng)計(jì)，可了解設(shè)備的能耗情況，識別能耗高峰和能耗異常，為能耗管理和節(jié)能改進(jìn)提供依據(jù)。二是能耗優(yōu)化與調(diào)度，通過分析設(shè)備的能耗模式和負(fù)荷特性，優(yōu)化設(shè)備的工作方案和參數(shù)設(shè)置，合理分配能源供給，提高能源利用效率，降低能耗成本。

4 電力設(shè)備環(huán)境信息監(jiān)測管理系統(tǒng)發(fā)展趨勢

一是大數(shù)據(jù)應(yīng)用。隨著數(shù)據(jù)量的不斷增加，電力設(shè)備環(huán)境信息監(jiān)測管理系統(tǒng)趨向于更加注重大數(shù)據(jù)的應(yīng)用。系統(tǒng)能夠收集和處理大規(guī)模的電力設(shè)備環(huán)境數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)挖掘和機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中的潛在規(guī)律和趨勢，為電力設(shè)備的運(yùn)維和管理提供更準(zhǔn)確的參考和決策依據(jù)。

二是云計(jì)算與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。通過云平臺的支持，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中存儲和共享，提供跨地域和跨平臺的訪問和管理能力。同時(shí)，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)化監(jiān)測和遠(yuǎn)程控制，提高管理的便捷性和效率。

5 結(jié)語

通過對電力設(shè)備環(huán)境信息監(jiān)測管理系統(tǒng)的研究，深入了解了其構(gòu)成、技術(shù)原理和應(yīng)用場景。該系統(tǒng)在電力設(shè)備維護(hù)中可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測和故障預(yù)警，提高設(shè)備的可靠性和運(yùn)行效率。未來，可進(jìn)一步提升系統(tǒng)的智能化水平，將人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)應(yīng)用于數(shù)據(jù)處理和分析，實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的故障預(yù)測和優(yōu)化決策。