基于物联网技术的变压器故障预警及健康诊断系统研究

1 基于物联网技术变压器故障预警及健康诊断系统总体架构分析
在基于物联网技术的变压器故障预警及健康诊断系统中,其架构主要包括三层,分别是感知层、网络层以及应用层。在该系统中,感知层会利用传感器来对温度、湿度等信息进行检测,然后将这些检测到的信息发送至单片机处理,单片机则会利用通信模块把处理后的变压器状态信息传输至网络层中,从而使供电企业能够利用计算机等终端设备来实时查看这些变压器状态信息。
2 基于物联网技术的变压器故障预警及健康诊断系统硬件部分设计
2.1 感知层中的硬件设计
在基于物联网技术的变压器故障预警及健康诊断系统中,其功能实现的基础便是感知层,为了确保能够进行数据检测与传输,需要在感知层中应用到传感器、通信模块与单片机。
2.1.1 单片机型号选择
对于单片机来说,其功能在于信息处理,单片机中包含有时钟电路、中断电路、定时电路、网络接口、处理器、ROM、电源、RAM 等。单片机在检测变压器状态数据时需要确保其检
测稳定性与实时性,并且还要满足低功耗性、经济性等要求。考虑到采用51系统单片机时,其运行速
度并不高,而且容易造成芯片烧毁,如果采用STM32芯片,该芯片成本低、功耗低,芯片性能也较好,不过其缺点是不能对敏捷开发进行支持。为此,在该系统中需要采用phyCORE-AM57x 处理器芯片,该芯片集成了 C66 DSP 内核与ARM Cortex A15 内核,在AM57x 中内置的多种加速单元,这能够使其具备敏捷开发功能,具有很强的应用性,在本系统中应用了phyCORE-AM57x 处理器芯片。2.1.2 传感器型号选择及电路设计
(1)传感器型号选择
干果礼品盒
在对变压器健康状态进行诊断时,需要分析其中一个重要的参数,即油温,而这便需要应用到温度传感器,在对温度传感器进行选型时,需要确保采用的油浸自冷式或油浸风冷式变压器,其上层油温需要控制在85℃以内。在该系统中应用了BWY-803A (TH)温度传感器,该传感器的测温范围在0℃至120℃之间,以此满足油温测量要求。为了防止变压器有人靠近,需要安装接近传感器,这样当有人或小动物接近变压器时,接近传感器便会自动发出警报,考虑到普通的接近传感器容易出现误报,所以选择的接近传感器应采用红外线检测方式,型号为ADIS16209CCCZ,该型号红外接近传感器能够在-40℃至125℃的温度范围下正常工作,而且检测距离可达
the process, but also the operation and maintenance costs of power companies can be reduced, thereby Create greater economic benefits for it.
Keywords: Internet of Things technology; transformer; fault warning; health diagnosis
基金项目:河北软件职业技术学院2020年度院级高职教育研究及雄安新区研究课题“基于物联网技术的变压器故障预警及健康诊断系统研究(YZ2020001,批准文号:院字【2020】27号)”。
AM57x 处理器来执行,以确保服务器和SIM900A 模块实现无线化的数据连接。热流道热电偶
2.2 网络层中的硬件设计
应用层和感知层是利用网络层来进行连接的,网络层由服务器与通讯所构成,这样便可通过终端设备来进行参数采集与传输,在网络层中采用的服务器为阿里云服务器,并应用了Windows Server 操作系统。
2.3 应用层中的硬件设计
peepm在基于物联网技术的变压器故障预警及健康诊断系统中,需要将相应的监测软件安装到系统中,该系统分为手机端系统与PC 端系统两种,其中PC 端系统采用Windows 10,而手机端系统则采用Android 9.0,这样工作人员便可利用PC 端或手机中安装的软件来实时掌握变压器的运行数据变化情况。
3 基于物联网技术的变压器故障预警及健康诊断系统软件部分设计
3.1 感知层中的软件设计
在基于物联网技术的变压器故障预警及健康诊断系统中,Arduino IDE 软件采用C 语言来进行集成化开发,结合变压器远端监测工作需要,确保系统软件能够实时采集与上传变压器监测信息。在对感知
层中的Arduino IDE 软件进行设计时,具体包括以下流程,分别是初始化、数据采集、数据整合及传输。
3.1.1 初始化及数据采集
在对单片机进行供电以后,系统会进行初始化操作,以确保AT 指令在被执行后,系统能够和服务器进行TCP/IP 连
的开发环境,并利用C#语言来进行系统开发,网络层能够实时采集感知层信息,并对应用层中的数据请求进行存储、转发及处理。
3.3 应用层中的软件设计
3.3.1 手机端设计
在基于物联网技术的变压器故障预警及健康诊断系统中,其手机端系统采用Android 9.0,并通过Java 语言来进行软件开发,服务器端口所收到的请求数据及请求连接等指令则是利用TCP/IP 协议来完成的,系统会在连接至服务器后对手机终端设备所采集的数据进行接收。3.3.2 PC 端设计
在基于物联网技术的变压器故障预警及健康诊断系统中,其PC 端系统采用Windows 10,并利用Visu
al Studio 2019作为软件开发环境,通过C#语言来作为软件程序开发语言。PC 端和手机端的连接方式是相同的,PC 端软件不仅能够对变压器故障进行报警,还能对变压器的健康状况数据进行分析,并可离线存储变压器的历史健康数据。当服务器将数据包发送至PC 端系统软件后,PC 端会自动对这些数据包实施拆包处理,然后从包体中提取其中的红外传感器数据以及温度数据。
4 结语
通过设计一种基于物联网技术的变压器故障预警及健康诊断系统,能够使供电企业利用移动端和PC 端来诊断变压器的健康状况数据,并且当变压器出现故障时还能实现自动预警,这势必能够帮助相关人员更加全面、实时的掌握变压器的运行状态,这不仅大幅缩短了变压器的巡检时间,而且
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于RSSI 定位原理[13]。
蓝牙定位系统主要由发射节点和接收处理中心构成。通过信标提供参考位置和信号强度,接收端获取信号强度并进行一系列滤波处理后,最后由处理中心进行定位解算。
一次性杯架
蓝牙技术具有低功耗、低成本、部署简单、安全性高的特点,在小范围场所应用广泛,目前大多数移动终端设备都普遍具备蓝牙通信模块。但是蓝牙定位技术极容易收到外界的干扰,信号不稳定现象常见,定位精度不准确问题是未来蓝牙定位技术的突破点。
4 结论
各种室内定位模型、室内定位技术都有各自的特点,也各自存在着优势和劣势。目前,国内外在有关室内定位上做了大量的研究,但是依然没有一个相对成熟、可行的方案。单信标的定位在一定程度上都有各自的局限性,比如Zigbee 技术虽然有很强的穿透性,但是抗干扰能力一般,容易受到多径效应和移动的影响,在精确度表现一般,而且部署复杂,定位成本较高。超宽带技术作为一种新技术,具有GHz 量级的带宽,具有很高的精确度,并且穿透能力强,抗多径效果好,抗干扰能力强,可用于室内精准定位,但是在部署上却十分困难,成本较高[14]。
因此,采取基于多信标的融合定位技术具有Arab Emirates:IEEE,2015:238-241.
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(上接第90页)
也能使供电企业对变压器的巡检效率得到显著提高,
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