基于LPWAN的电缆隧道安全监测关键技术研究与设计

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在当今社会的高速发展下,电缆隧道的运行环境安全可控对确保电网整体的安全运行具有重要的意义。人工故障排查作为一种依靠专家经验的评价方法,有着成熟的技术方案,具有大量的应用案例。但随着电网设备数量的快速增长,使人工故障排查的效率越发低下。根据相关文献研究目前电缆隧道监测方法多采用有线电力光缆进行在线传输监测,缺乏在事故突发及故障发生后能继续对电缆隧道进行安全隐患自动识别和预警的能力。为解决以上问题,本设计选用基于LPWAN(Low-Power Wide-Area Network)的无线传输技术实现对电缆隧道的安全监控。首先对隧道监测,物联网和热成像测温进行研究,在此基础上对隧道监测系统进行设计,并对传感器设备的使用、网络接入、应用系统智能分析以及利用热成像测温监控变电站侧电缆终端等提出具体的框架和解决方案。通过实际的测试,结果表明本系统能有效地识别电缆隧道环境数据和有效监控变电站的电缆终端的温度,显著地提升电缆隧道的智能化监测水平。因此本设计是基于NB-Io T(Narrow Band Internet of Things)无线网络技术实现对电缆隧道环境安全等监测,对提高电缆隧道的安全性和保证城市用电安全有着重要的意义。本设计针对当前电缆隧道环境安全监测问题,结合目前环境监测技术的发展状况主要工作如下:(1)在分析了电缆隧道监测系统所需要的功能和性能需求、整体结构设计和服务器端功能设计之后,本设计采用嵌入式系统开发技术、热成像测温技术、NB-Io T通信技术以及应用程序开发技术等来实现电缆隧道监测系统。(2)设计并实现了基于NB-Io T的电缆隧道环境安全监测系统。硬件部分处理单元选用STM32F103处理器和各种环境信息传感器进行硬件设计从而对温湿度、有害气浓度等等进行实时采集,并选择NB-Io T通信模块来进行传输;(3)对热成像测温技术进行研究。本设计研究红外热成像的原理与方法。选择适合监测变电站侧的电缆终端温度的热成像摄像头来实时监测电缆终端是否发生异常情况。(4)设计实现系统的总体架构,进行软硬件配置。监控终端对电缆隧道进行数据采集包括环境数据和电缆终端热成像温度数据,且通过云平台对上述数据进行接收。然后数据经过云平台发布转发后,发送到本地服务器端进行数据储存分析、实现对数据的实时接收、显示和异常报警功能。通过不同时间段、不同的天气状况下对系统进行测试,测试结果显示,电缆隧道环境安全监测系统能够长时间稳定运行,并能够实现各项环境参数数据与电缆终端热成像温度的实时采集与传输。
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