基于多传感信息融合的智能电力监控系统的设计

第37卷 第12期 软 件

COMPUTER ENGINEERING & SOFTWARE 2016, Vol. 37, No. 12 国际IT传媒品牌

基于多传感信息融合的智能电力监控系统的设计

张 林1，葛 隽2，黄荣辉1，吴尊飞3，徐 曙1，罗智奕1，关晓曼2

(1. 深圳供电局有限公司 广东 深圳 581000；2. 浙江国自机器人技术有限公司 浙江 杭州 310052；

3. 国网浙江省电力公司温州供电公司 浙江 温州 3201)

摘 要: 随着智能电网的不断发展，变电站的智能化管理也提出了新的要求。变电站要实现无人值守，变电站的各种数据和视频必须实时准确的传送到监控中心，一旦遇到突发事件能及时高效的处理。因此智能电力监控系统为电网的智能化提供了有力的保障。本文设计了一种多传感信息融合的智能电力监控系统，主要是用来实时的监控变电站周围的环境信息和电力设施，进一步推进电网的智能化，保证电力系统运行的安全性。系统中采用图像传感器、温湿度传感器、气体传感器和烟雾传感器对变电站周围及电力设施进行无人值守的24小时监控，能实时的显示变电站区域的情形，温度和湿度信息，气体的释放信息和烟雾信息，该系统可以大大的提高变电站的管理效率，保障变电站的安全性。

关键词: 智能电网；智能电力监控系统；多传感信息融合；无人值守

中图分类号: TM734 文献标识码: A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2016.12.012

本文著录格式：，葛隽，黄荣辉，等. 基于多传感信息融合的智能电力监控系统的设计[J]. 软件，2016，37（12）：5153

Design of Intelligence Power Monitoring System based on

Multi-sensor Information Fusing

ZHANG Lin1, GE Jun2, HUANG Rong-hui1, WU Zun-fei3, XU Shu1, LUO Zhi-yi1, GUAN Xiao-man2

(1. Shenzhen Power Supply Bureau Co., Ltd, Shenzhen Guangdong 581000, China; 2. Zhejiang Guozi Robotics Co., Ltd,

Hangzhou Zhejiang 310052, China; 3. Electric Power Company Power Supply Company in Wenzhou of

Zhejiang province, Wenzhou Zhejiang 3201, China)

【Abstract】: With the developing of intelligence power grid quickly, the intelligence management of substation has been proposed new requirements. The substation should come true unattended operation, all the date and videos should be transmitted to monitoring center in real-time. Some measures should be taken while the emergency happens. So the intelligence power monitoring system provides guarantee for smart grid. This design gives an intelligence power system of multi-sensor information fusing that boosts the smart grid and guarantees the safe operation of power system based on monitoring the surrounding information of substation and power equipment. The system adopts the image sensor, temperature and humidity sensor, gas sensor and smoke sensor to monitor the substation and power equipment. It can come true the unattended operation all day, and display the temperature, humidity, released gases and smoke informa-tion in real-time. The designed system can improve the management efficiency and guarantee the safe of substation. 【Key words】: Smart grid; Intelligence power monitoring system; Multi-sensor information fusing; Unattended operation

了重要的贡献。保障电力设施的安全稳定的运行是电力部分的最重要的工作之一。我国国土面积庞大，电力设施分布范围较广，实现电力系统的远程监控，统一管理和调度需要较大的人力和物力成本。在建

0 引言

随着我国经济的高速发展，电力行业的基础设施基本上实现了全覆盖，为保障我国经济发展做出

作者简介: (1987)，男，江苏徐州人，硕士，工程师，从事输变电领域技术研究与管理工作；葛隽(1984)男，大学本科，工程师，从事机器人技术研究工作；黄荣辉（1976）男，大学本科，高级工程师，从事输变电设备管理与技术研究工作；吴尊飞(1981)男，大专，工程师，从事输变电设备管理与技术研究工作；徐曙(1985)男，硕士，高级工程师，从事输电设备技术研究工作；罗智奕(1981)男，大学本科，高级工程师，从事电缆技术研究与管理工作；关晓曼(1981)女，大学本科，高级工程师，从事机器人技术研究工作。

第37卷 第12期 软 件

设现代化的电力系统中，变电站的智能化、集成化、信息化成为今后电力系统发展的必然趋势[1][2]。

在电力系统中变电站监控系统是电网调度的基传统的变电站监控系统主要是靠专业人本保障[3][4]。

员进行现场勘查，遇到了突发的紧急事故很难得到及时有效的处理。且电力系统分布较为分散，整个电力系统的运行、维护和管理耗费了大量的人力和财力[5]。

因此智能化的电力监控系统在提高整个电网的智能高效的管理中起着重要的作用。通过变电站监控系统可以实现现场设备的实时24小时无人监控，及时准确的发现隐患问题，并将现场状况实时的传送到电力调度和电力有关部分进行实时的处理。智能的电力监控系统不仅仅大大的提高整个系统的安全性何可靠性，同时也减轻工作人员的人力负担，减少了管理成本[6][7][8]。

为提高变电站监控系统的智能化，本文采用了多种传感器实现对变电站的智能监控和检测。系统中主要采用图像传感器、温湿度传感器、气体传感器和烟雾传感器实现对变电站的现场环境的实时监控，温度和湿度的实时监控，有害气体的实时监控和烟雾火焰的实时监控。

原始数据，并将原始数据转化为对应的实际应用值，最后将这些数据传输到数据处理服务器。数据处理服务器主要是保存和处理变电站中所有的数据信息，并将所有信息上传到区域服务中心。应用层主要是通过感知层获得的数据进行智能监控。

应用层24小时无人监控温湿度监控有害气体监控烟雾监控处理层传感器数据处理单片机数据处理服务器感知层图像传感器温湿度传感器气体传感器烟雾传感器 图1 总体架构设计

2 智能电力监控系统的硬件模块

设计的智能电力监控系统主要包括感知层的传感器，处理层的传感器数据处理服务器和数据处理服务器。

在实验模拟阶段，我们采用了win7 的操作系统，Inter i7-6700 CPU，16G RAM和2T的硬盘作为数据处理服务器。传感器处理单片机选择了高性能、低成本和低功耗的STM32单片机。内核为Cortex-M3 CPU，最高工作频率为72MHz，集成了512KB的Flash存储器和KB的SRAM存储器。

图像处理传感器采用了AHCA4-78TR-LM型号的监控摄像头，该摄像头最高可以实现16路的720P的高清拍摄，具有IP67防水外壳和大功率隐藏红外灯，并支持IR-CUT日夜转换模式。

温湿度传感器采用含有校准的数字信号输出的DHT11温湿度传感器模块，其包含一个电阻式感湿原件和一个测温元件，具有较高的可靠性和稳定性。湿度测量范围为20%-95%，温度测量范围为0-50度，工作电压为3.3-5V。

气体传感器采用了MQ-2传感器，其由微型AL2O3陶瓷管、SnO2敏感层和测量电路等组成。可以探测液化气、甲烷、乙烷、丙烷、酒精和氢气等气体。其具有探测范围广、灵敏度较高、稳定性好和寿命较长等特点。

烟雾传感器采用了光电式烟雾传感器，其通过检测烟雾的浓度来实现烟雾的检测。其内外电离室

52

1 智能电力监控系统的总体架构设计

本文提出的智能电力监控系统主要包括感知层、处理层和应用层，如图1所示。感知层中主要包括了图像传感器、温湿度传感器、气体传感器和烟雾传感器。图像传感器主要部署在变电站的周围、出入口和电力设备机房等关键地方，用来实时的监控和存储变电站的现场情况。温湿度传感器主要部署变电站的周围区域，实时的检测温度和湿度的信息。当温度过高时可能会出现设备的故障和火灾等险情，因此系统将会及时的报警并通知调度中心。当部分区域的湿度过高时可能是出现淹水等情况，也将把相关信息及时反映到监控系统。在电力设备的运行中会释放出特定的气体，如一氧化碳、甲烷和氢气等有毒和可燃气体。因此用气体传感器实时的检测这些数据为电力系统提供参考。烟雾传感器主要是检测变电站区域是否出现火焰，当出现烟雾的实时，系统及时报警并将信息反馈到电力管理中心，方便相关部分及时的处理险情，防止更加严重的事故发生。处理层主要包括传感器数据处理单片机和数据处理服务器。传感器数据处理单片机主要是用来实时的接收来自于不同传感器实时监测到的

《软件》杂志欢迎推荐投稿：cosoft@vip.163.com

张 林等：基于多传感信息融合的智能电力监控系统的设计

有放射源镅241，在电场的作用下正负离子由正向负极移动，从而形成稳定的电流和电压。当有烟雾扩散到电离室后打乱了电离子的正常运动，从而改变了电流和电压值，从未触发了报警信号。其稳定性较高，性能优于气敏电阻类的烟雾传感器。

4 结论

智能电力监控系统是推进我国电力系统智能化、集成化和信息化的必然趋势。而智能传感器在变电站信息监测中把相关的环境信息实时的收集并上传到服务器，大大的提高管理效率，减少人力和财力成本，是今后智能电力监控系统的重要技术手段。除了在变电环节，其在发电和输电环节也具有较大的应用前景，将为智能电网运行提供大量的实时监测数据，提高电力设施的多角度监控与管理，传统的电力管理系统。本文主要采用几种传感器设计了智能电力监控系统，提供了一种智能电力监控系统的雏，具有一定的借鉴意义。

3 智能电力监控系统的软件流程

系统的软件平台主要是是基于Struts2，Spring和Hibernate的J2EE框架，Web服务器是使用Apache Tomcat 6.0，数据库系统是MySQL。系统的软件设计流程主要如下图所示。在采集数据之前，首先初始化，然后通过多种传感器实时的采集环境数据，并将数据发送给单片机进行处理获得实际应用值，再将实际的应用值发送到数据服务器，通过数据服务器来判断是否异常，如果异常则启动报警并通知电力系统中心，否则，继续监控，并显示在客户端，软件流程如图2所示。

开始参考文献

[1] [2] [3]

余贻鑫, 刘艳丽. 智能电网的挑战性问题[J]. 电力系统自动化, 2015(2): 1-5.

余贻鑫, 秦超. 智能电网基本理念阐释[J]. 中国科学:信息科学, 2014, 44(6): 694-701.

周铭骏. 变电站自动化综合智能监控系统设计与实现[D]. 电子科技大学, 2014.

王光银. 电力监控系统在深圳盐坝高速隧道上的应用[J]. 软件, 2009(9): 42-43.

彭玉柱. 基于Internet的电力监控系统设计与实现[D]. 哈尔滨工业大学, 2013.

[6] Mark T.Hoske, 袁源. 电力监测和管理[J]. 软件, 2007(1): 18-22. [7] [8]

狄义伟. 面向未来智能电网的智能调度研究[D]. 山东大学, 2010.

谌贻华, 谢建华, 郑直,等. 大规模分布式光伏电站远程智能监控技术研究[J]. 软件, 2011, 32(2): 18-20.

初始化数据服务器是否异常否客户端显示是[4] [5]

温湿度传感器数据采集气体传感器数据采集烟雾传感器数据采集图像传感器数据采集报警传感器数据处理 结束 图2 软件流程图

53 《软件》杂志欢迎推荐投稿：cosoft@vip.163.com