嵌入式计算机在电力设备监测的运用

摘要：为了全面提升电力系统的建设运行水平，保障电网安全稳定，适应新形势下的电力系统发展要求，采取新技术手段对电力设备进行实时性监测管理显得尤为重要。文章介绍了嵌入式计算机，以及嵌入式计算机在电力设备监测中的实际应用方案。

关键词：嵌入式计算机；电力设备；监测系统；舞动监控；紫外内窥检测

随着计算机技术的不断发展和进步，将嵌入式计算机应用模式融入电力设备监测管理工作中具有重要的推广价值，能在提升系统运行安全性的同时，完善电力设备监测监控模式，为设备检测实用性水平的提升提供支撑。

1嵌入式计算机概述

近年来，电力系统安全监控及控制仪器等方面的发展有着显著变化，向着更加便携、更多功能、更灵活的数据通信模式发展。并且，配合大容量数据存储功能模式和友好的人机接口智能化模式，在提升应用效率的同时，建设出更加完整的系统运行框架。这需要嵌入式计算机系统作为关键技术支撑。嵌入式计算机本身配置处理能力和工作频率较好的处理器，能实现多样化的外接处理，确保匹配电力安全监控数字化发展的需求[1]。嵌入式计算机主要分为4个基本层级。（1）硬件层。作为嵌入式系统的基础，能借助接口处理实现CPLD逻辑设计，并且能满足操作系统内核和调度性要求。（2）驱动层。主要是实现驱动程序的读取和应用，利用数据结构算法、操作系统处理及编辑原理等就能实现任务的驱动控制。（3）操作系统层。实现操作系统的移植和应用处理，并且能配合操作系统的应用标准维持操作的流畅性。（4）应用层。实现编程接口函数调用处理工作。

2嵌入式计算机在电力设备监测中的运用

2.1在输电线路舞动监控系统中的应用

对于电力设备管控工作，输电线路的实时性监控和控制是非常关键的环节。基于嵌入式计算机系统完成输电线路驱动监控，能更及时地发现线路的实际情况，减少闪络、导线金属部件受损、线路跳闸停电等问题，从根本上提高电力系统运行的可靠性，为综合管控输电线路提供保障。（1）主要内容。借助GSM数据通信有效对输电线路予以在线监测，配合导线舞动状态的实时性在线远程监控工作，就能对舞动幅度较大的状态予以捕捉，然后向监控中心发送相应的警告信号。为了保证相应系统能发挥实际价值，要在实施软件和硬件处理逻辑工作的同时完成指标的设定处理，配合先进的模块化设计应用工序，最大限度地提高相关配置的应用灵活度，也为避免器件的相互干扰提供保障。（2）整体架构和数据通信平台。第一，在输电线路杆塔的相应位置安装匹配的采集终端和监控主站，从而及时获取数据和信息，并且，应用公用移动通信网就能完成数据的传输和汇总。总体监控结构示意图如图1所示。为了准确完成导线在空中运动状态的监测工作，利用GSM无线数据传输模块，设置输电线路采集终端和后台接收中心。①输电线路采集终端：采取太阳能电池板充电的方式，借助导线监控专用红外摄像头、内存SDRAM模块及图像处理模块等，对相关信息进行实时性管控。②后台接收中心：主要包括接收中心主机设备和数据管理软件，帮助及时完成数据的汇总和分析。与此同时，配合基于太阳能的电源模块，能在维持电源高效率的同时对多路电源予以逐次降压处理，配合+12V集成开关电源芯片，就能获取相应的支持，3.3V电源利用TPS76718QD就能完成电源电压的实时性管理，实现系统主板运行的规范性。第二，在数据通信平台的构建过程中，要结合时分多址技术，确保移动通信体制应用的规范性，匹配GSM数字蜂窝移动通信网的应用标准，建构更加合理的信息存储和转寄，并且维持实时性数据功能的应用，实现短信息业务的自动双向传递。在平台中，要应用串口控制SMS，采取串行异步通信接口，设定通信速度的同时，利用I2C总线扩展功能，在存储数据的同时及时分析数据的特性，确保短信业务SMS能借助信令信道完成实时性传输。目前，我国市面上多数收集都支持GSM07.05规定的AT指令集，能实现对SMS的合理性控制，在指令发送和接收的过程中，单片机控制的GSM模块就能对AT指令予以管理[2]。AT指令信息内容如表1所示。（3）软件设计和实现。应用线程结构，设定图形界面接口响应模块，利用采集图像数据的方式，在完成采集后就能及时将消息发送到主线程中，完成图形化显示。具体而言，按照以下流程实现对应功能：①开启程序，启动主线程；②创建图像化界面；③启动数据采集线程；④打开初始化图像采集设备；⑤打开设备评估初始化状态；⑥采集图像数据，并将图像数据发送到主线程，启动线程中识别算法，对线路予以识别和标注，并且显示出捕捉到的输电线路图片，有效计算舞动角度；⑦若是舞动角度超出阈值或者大于设定的数值，就要按照指定通信协议完成AT指令串口写入处理并发送GSM，若是未超出标准数值，则结束采集[3]。

2.2在紫外内窥检测系统中的应用

（1）基本原理。结合电气设备的应用状态可知，不同放电阶段会产生不同的光谱放电现象，尤其是在电晕放电光谱中，紫外光谱段发光较为明显。因此，通过检测放点发出的紫外线，就能对放电情况的强弱予以实时性评估，确定设备运行的基本状态，配合高灵敏度紫外传感器，最大限度地提升安全隐患问题的预报效率，及时落实相应的控制机制，保障电力系统中相关设备运行的安全性。（2）硬件及驱动。基于嵌入式技术和光电检测技术，配合紫外放电检测过程和内窥图像重建过程，能有效完成相应数据的汇总和分析。在整个系统硬件结构中，工业内窥探头、传感器、嵌入式计算机、GPRS通信模块都能发挥其实际作用。硬件及驱动原理如图2所示。（3）软件设计和实现。结合工业内窥软件控制系统，建立完整的多线程结构模式，在响应图形界面户接口信息的同时，配合数据采集线程，就能及时完成图像数据和紫外放电检测数据的汇总，及时建立图形化显示模式[4]。具体流程如下：①开启程序并启动主线程；②创建图像化界面；③启动数据采集线程；④开启初始化图像采集设备和紫外设备；⑤采集相关图像数据并完成紫外放电检测工作；⑥当图像和紫外数据就绪时，则及时发送，确保主线程能获取相关信息，并且进行HPEG图像压缩和黑白二值化后再压缩[5]；⑦评估是否通过GPRS发送，若是利用其完成发送，就要保证数据能按照指定的通信协议加入AT指令串口内容中，若是不同，则结束采集。

3结束语

总之，在电力设备监测工作中应用嵌入式计算机，能打造更加有效且安全的运行环境，配合紫外内窥检测模式和舞动监测模式，就可及时发现异常情况并采取防控措施，提升电力设备监测能力，形成更加安全、高效的运行环境，为电力系统的可持续发展奠定坚实基础。

参考文献：

[1]戴吉勇,孟宾,孙建瑞,等.基于工业互联网的电力设备智能综合诊断及监控关键技术研究与推广[J].电力设备管理,2021(3):183-184.

[2]贺如月,李云红,李禹萱,等.红外热像仪的电力系统电气设备在线监测研究[J].单片机与嵌入式系统应用,2019,19(3):28-32,35.

[3]文军.基于嵌入式计算机的电力设备紫外内窥系统的研究[D].重庆:重庆大学,2018.

[4]武星,王瑜,殷晓刚,等.电力设备状态评价系统的开发与应用[J].高压电器,2020,56(6):7-12.

[5]王彦博,陈培峰,徐亮,等.基于嵌入式深度学习的电力设备红外热成像故障识别[J].计算机系统应用,2020,29(6):97-103.

作者：许鑫 单位：国网福建省电力有限公司