基于嵌入式与Android的智能电力设备远程监控系统开发

陈家义 何经伟

摘要 随着国家电网公司提出发展规划“坚强智能电网”，电网智能化成为电网发展的研究熱点。智能电力设备远程监控系统的开发与应用，对电力设备安全可靠运行具有重要意义。在智能电网的电力设备中，通过使用智能远程监控系统，可以大大提高设备的管理效率，降低电力设备运营成本，减少设备故障带来的损失。一款基于嵌入式与Android的智能远程监控系统，该系统通过传感器采集相关的环境信息，然后通过Zigbee无线网络技术将信息发送至控制中心，上位机通过AndroidSDK进行手机应用APP界面软件开发，实现对电力设备环境参数的查询、超限报警、调节等功能。测试结果表明，系统测量精度高、实时性号、使用方便、界面友好，具有较高的应用价值。

【关键词】传感器 Zigbee 无线网络技术Android

进入21世纪以来，随着社会经济不断发展，能源短缺问题日益突显，人们对供电系统运营可靠性以及电能质量方面的要求越来越高，传统的电力设备系统已经无法跟上现代信息化时代前进的步伐。与此同时，基于电力系统工作运转方式的特殊性，无论是变电站电力设备还是继电保护装置都对构件所处环境有着极高的要求。其中，所处环境湿润度过高会对电力设备自身的绝缘性造成一定的影响，导致其因性能下降而无法实现供电作业;环境的温度过高则容易缩短设备使用寿命，降低金属原件材料的强度。此外，在设备操作不当的情况下，还有可能造成SF6气体的泄露。此种情况的发生，轻者会削弱电力设备灭弧能力，重者会引发开关设备火灾、爆炸，甚至有害气体中毒等危险事故的发生。由此可见，无论是从保障变电站运行可靠性的角度考虑，还是从保障人们用电安全的角度考虑，我们都应当对电力设备管理提起高度的重视，使其能够处于温湿度适宜的环境下进行作业。在环境监测方面，就变电站以往的工作模式来看，受多方面因素的影响，使得传统有线连接的方式在其工作中依然占主导地位。这不仅在无形当中增加了系统维护的作业成本，更容易导致各种问题的发生，从而增加系统维护难度。基于此，本文站在优化电力系统运作效率的角度出发，提出了通过对基于嵌入式与Android的智能电力设备远程监控系统的有效运用，希望借助该先进的监控系统功能的有效发挥，来解决以上问题，促进我国电力监控工作效率的提升。

1 系统整体设计

通过对基于嵌入式与Android的智能电力设备远程监控系统的各部分功能的总体规划，我们可以依据不同的功能分类，在系统方面将其分为四个不同的层面：

1.1 传感器层

该层面主要是负责借助传感器的信息感知功能来对变电站设备所处工作环境变化数据进行实时采集，如湿度、温度变化，SF6是否存在泄露等，并通过无线网络（Zigbee）上传给下一层的控制中心。

1.2 控制层

控制层以嵌入式方式存在于控制系统当中，作为STM32处理器的单片机存在。就其功能来讲，主要是借助数据分析手段，对传感器层上传来的各项数据，进行综合整理、分析，从而对设备是否处于正常的环境内进行运转情况做出科学判断。当发现数据存在异常情况，控制层可以通过指令的发布来对参数进行相应的调节，并在传输层的作用下，借助4G网络来对手机终端的应用层进行警报的发送。

l.3 传输层

传输层即4G网络，主要负责该系统各个层面的信息传输工作。

l.4 应用层

应用层顾名思义就是我们经常接触到的手机APP应用，在该层系统的的作用下，我们可以借助4G移动网络的信息传输功能，来对变电站内设备上的环境参数进行实时获取，以根据环境数据的变化，来及时的通过接收设备自动警报信息，对设备环境异常情况做出及时有效的处理，以此来实现无人值守下的系统监测。

系统整体设计如图1所示。

该系统由传感器来检测电力设备环境参数，并通过构建的Zigbee无线网络来传输环境参数，由嵌入式单片机作为控制中心，转发数据并控制加热器、通风机、报警器等相关控制单元，最终由Android开发人机交互界面实时监测电力设备状态。

2 硬件系统设计

2.1 ARM处理器：STM32F103VCT6

该ARM处理器是采用ARM Cortex-M3内核设计的，其工作频率为72MHz，内部集成AD转换器、多的定时器，2路UART等，性能稳定。可以Keil uVision相应版本软件中直接调试/下载程序。

2.2 Zigbee模块

ZigBee无线通讯采用CC2530芯片开发模块，其如图3所示，实现C02530对各种传感器的数据采集，无线通信使用Zigbee协议。Zigbee通信模块通过串口方式与核心板上的ARM处理器通信波特率为115200，每次收发的数据包长度为8字节。

3 系统软件设计

3.1 Android监控终端设计

Android应用界面系统， 即AndroidUI（User Interface）系统是Android应用框架最核心的内容之一。View System作为AndroidUI系统的基础，包含两个基础类就是View和VieWGroup： View是绝大部分UI组件的基础类，而VieWGroup则是所有Layout布局组件的基类。

4 结束语

本文主要阐述了基于嵌入式与Android的智能电力设备远程监控系统。该系统可以有效的监测电力设备的温度、湿度、SF6等环境参数，并通过无线网络技术将环境参数数据上传至人机交互界面APP，以此来提升电力工作人员工作的便捷性，使其能够通过更加便捷、有效的手段来实现对电力系统设备的监控工作。由此可见，该监控系统在电力系统设备检测方面能够发乎巨大的价值，有着较好的市场应用价值。

参考文献

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