传感器在智能电网系统中的应用与研究

吉林市第一中学 王一雯

传感器在智能电网系统中的应用与研究

吉林市第一中学 王一雯

当前单片机、多媒体、无线网等技术快速发展，促进了电网的智能化，在电力生产、销售、服务、维护等各个方面为用户提供了强大的支撑。传感器是一种信息采集、传输、转发的电子设备，其可以部署于电网各个节点，实现软硬件运行信息加工和处理。

传感器；智能电网；数据采集；路由转发

1.引言

随着“互联网+电网”时代的到来，国家电网逐步引入了许多计算机技术，构建了电网运行监控系统、终端抄表管理系统、电费催收管理系统等，这些应用系统提高了互联网的操作管理水平，同时也实现了电网管理的信息化、共享化和智能化。智能电网运行中，传感器是一个非常重要的应用设备，比如在智能电网设备入库时，每一个智能电网设备都有一个编码，可以利用RFID、扫描仪等传感器将设备录入到系统中，同时对物品进行分类管理，收储之后可在库存数据库中增加设备关联数量信息，并且生成一个入库单，打印出来反馈给每一个送货人员[1]。建设智能电网时，设备需要分发到各处，此时就可以单击一个出库功能按钮，实现每一类设备的出库操作，库存管理人员分发给客户之后，即可单击出库功能按钮，此时传感器可以记录出库商品编码，减去库存数据库数量，建立一个出库单，输入每一类出库商品的数量，完成出库操作。同时，传感器可以根据用户的实际需求，统计设备运行数据，针对这些数据进行调研和分析，使用柱状图、折线图等统计周销量、月销量、季度销量，确保智能电网信息服务共享化[2]。

2.智能电网系统信息处理分析

智能电网管理中，系统部署和运行涉及的软硬件资源很多，为此对分布式管理系统进行总结和分析，软硬件资源包括软件系统、数据库服务器、防火墙服务器、Web服务器、交换机、路由器、终端设备等，这些软硬件资源采用多层次网络，分别是核心层、汇聚层和接入层。核心层可以完成高速的智能电网数据转发功能；汇聚层可以完成数据信息路由聚合、流量计算等功能；接入层可以完成智能电网访问控制管理功能，并且可以将不同的设备划分为不同的VLAN，便于对软硬件资源进行分组管理，实现系统数据信息的共享和操作。目前这种设计模式可以有效地避免智能电网数据产生拥塞，保证智能电网健全，具有重要的作用和意义[3]。智能电网可以采用先进的RFID、摄像头等传感器设备实时地采集现场环境信息，包括设备入库、出库和库存量，也可以使用摄像头扫描整个电网现场的人员、终端流量等信息，将这些信息通过物联网、移动网或光纤网络传输到数据层；数据层可以将其保存到各类型的数据库中，同时实现逻辑业务加工和处理，包括设备入库、设备出库、设备库存、电网客户和统计分析等各类型数据信息处理；应用层的服务器包括Web服务器、防火墙服务器等，可以对这些信息进行数据解析，将其划分为逻辑业务和数据业务两个关键类别，实现对信息的加工。最后，接入层可以为用户提供系统输入界面，这些界面可以部署在智能手机、平板电脑和PC电脑上，以便能够为用户提供信息输入和输出功能，实时地采集这些业务信息，保证智能电网信息共享。

3.传感器在智能电网系统中的应用设计

传感器是一种拥有数据采集、传输和执行命令功能的设备，其可以利用自身携带的感知功能，采集周边环境信息，并且可以通过ZigBee物联网、WiFi局域网或移动通信网络等实现数据传输和共享，将采集到的数据保存到服务器中。目前，常见的传感器包括两种，一种是终端传感器，其仅仅拥有数据采集、传输、操作功能；另外一种是网关传感器，其不仅具有终端传感器的功能，同时还拥有数据汇聚和转发功能，能够更新、维护路由表，快速地计算和确定数据转发路径，保证数据瞬时转发。终端传感器主要包括七个模块，分别是电源、时钟、LED显示器、射频天线、信号调制、电源管理和感知等功能模块。电源可以为传感器提供动力支撑，确保传感器能够正常稳定工作；时钟可以为数据采集、发送和执行提供脉冲信号，同步网络时钟频率，保证信息发送和接收的实时性；LED显示器可以显示传感器工作状态等信息；射频天线能够完成数据转发和接收，确保信号的准确性和完整性；信号调制可以将传感器采集的数据进行调制，实现信号的过滤、放大，完成对视频、图像、文本信息的压缩和还原；感知是传感器最基本的功能，利用各类型的电子化学仪器采集信息；电源管理能够实时统计电源用量，实现电源的节电模式、用电模式管理。终端传感器在机房专家监控系统中的应用如图1所示。

图1 终端传感器节点组成结构

网关传感器节点又被人们称为路由器节点，这些节点集成了先进的路由器功能，形成一个局域网，将这些局域网内采集的信息汇聚到一起，然后将其转发给机房专家监控系统，同时网关传感器也可以接收指令，将其转发给关联的传感器，操作传感器。网关传感器节点组成如图2所示。

图2 网关传感器节点组成结构

4.结束语

智能电网采用先进的传感器实时地采集电力网络信息数据，监控网络运行情况，保证智能电网的正常运行，更好地提高电网运行安全性，具有重要的作用和意义。

[1]邱雪松,蔺艳斐,邵苏杰,等.一种面向智能电网数据采集的传感器聚合布局构造算法[J].电子与信息学报,2015,37(10):2411-2417.

[2]李哲,韩天剑.无线传感器在智能电网中的应用[J].信息通信,2016(6):288-289.

[3]唐晓璇,郭少勇,亓峰.面向智能电网架空线的传感器故障容忍机制[J].电子与信息学报,2016,38(3):700-706.