可移动部署接续点温度智能监测装置开发

可移动部署接续点温度智能监测装置开发

王慧刚王晓丽陈文正梁海潇秦凯

（国网山西省电力公司检修分公司山西太原030031）

摘要：本文研发的可移动部署接续点温度智能监测装置由太阳能电池板、超级电容、恒压恒流模块、18760型电池等组成供电系统；由移植红外智能跟踪算法的AndroidGO嵌入式平台及红外摄像头、环境温度传感器、4G模块等组成监测系统，以及防水防尘外壳的设计。

引言

目前对输电线路的巡检主要还是人工巡检为主，巡检工作量大，效率低下。而对正常运行的500kV及以上架空线路接续点设备每年检测一次，一般会在每年迎峰度夏之前开展相关监测。但是，这样的巡检频率已难以满足建设坚强电网的需求。本文开发的可移动部署接续点温度智能监测装置可以弥补人工巡检这一短板，具有很深的研究意义和价值。

1.结合AndroidGo语言的嵌入式系统设计

可移动部署接续点温度智能监测系统是针对电网系统高压线路热状态检测提出的有效解决方案，可以解决人工巡检效率低、间隔长、误差大、巡检过程难以监管等问题。通过将自然图像和红外图像数据结合，使用深度学习和传统机器学习算法，解决当前测温问题，甚至可以通过对平台的不断完善来解决更多的电力系统问题。

可移动部署接续点温度智能监测是基于AndroidGo语言的嵌入式系统。系统主要由红外温度传感器进行测温，视频监控采集器提供数据采集，由4G传输模块进行数据传输，由太阳能供电系统提供电力支持，使用基于ARM的硬件芯片系统，使用AndroidGo作为操作系统语言。

系统逻辑架构描述各个层面内部的关键业务模块和层间的主要数据流。

（1）采集系统在逻辑上分为综合处理层、通信层、采集层三个层次，在每个层次中又可划分为若干子层和模块，各层次和模块形成统一的整体，协调完成系统完整的功能。

（2）综合处理层又分为监控管理业务应用、前置采集平台、数据管理平台三大部分。业务应用实现系统的各种采集管理、设备管理、负荷管理、状态管理、综合查询、WEB发布及基于所采集原始数据的各类统计分析应用的业务逻辑。前置采集平台根据采集任务调度机制进行监控设备状态信息、操作信息的采集，并进行规约解析和转换，完成数据入库和转发等功能；同时，前置采集平台接收采集业务应用的参数下发、数据召测指令进行设备远程维护，并接收终端控制执行指令对带控制功能的设备执行相关控制操作。

（3）通信层是采集平台和采集设备的纽带，提供有线和无线的通信信道，为工作站和设备的信息交互提供链路基础。主要采用的通信信道有4G网络模块。

（4）采集设备层是采集系统的信息底层，负责采集和提供整个系统的原始数据。

（5）对于与其他系统如综合系统、调度系统等系统的数据共享，可根据不同的数据采用不同的共享方式。对于实时性要求不高的可以采用中间库方式，对于实时性要求高的，可以通过数据中心接口直接传送，这样可以保证系统数据的安全、稳定。系统架构如图1所示：

通过对数据的采集、传输、处理，可以解决相关的测温问题，具体数据交互流程如下：

（1）在线路杆台搭建可移动设备，使用视频监控设备获取自然图像进行相关处理，使用红外温度传感器获取红外图像进行相关处理，通过多源影像特征融合以及其他方法进行预处理。

（2）使用4G网络模块进行通信。

（3）在基于AndroidGo语言的嵌入式平台上使用传统方法和深度学习方法对数据进行处理，得到准确的温度结果。

最后可以通过已有数据，进行相关后续处理，对平台进行升级，解决大部分电力系统相关问题，实现电力+互联网。

图1温度智能追踪系统架构

2.智能双目采集和传输模块设计

特高压耐张杆塔接续点温度智能监测装置需要在野外环境下固定于杆塔上长期使用，因此装置需要具备防水防尘便于单人安装的特性。同时为避免增加一线人员的工作量，装置要求稳定故障率低。基于上述要求，设计如下：

（1）需要研发由太阳能电池板、超级电容、恒压恒流模块、18760型电池等组成的供电系统，为温度智能追踪系统提供持续的电力保证。

（2）降低设备安装与拆卸难度，以便于单人安装和移动，节省人力成本。

（3）融水引流设计以及防水防尘抗电磁干扰外壳设计，有利于装置克服各种极端环境，有利于装置在野外长期使用和移动。

（4）使用跟踪算法，最重要的是对感兴趣区域进行定位，防止大风等极端天气丢失目标。

（5）安装位置足够高，保证安装拆卸简单的同时，防止被盗。

4G传输模块按模块功能可以分为射频子系统、数字基带子系统和电源子系统。硬件整体示意图如2所示。

图24G传输模块的整体结构

4G传输模块的驱动程序主要由USB设备网卡驱动和USB转串口驱动组成。USB设备网卡驱动包括USB设备驱动和网卡设备驱动这两部分，USB网卡是工作在OSI七层网络模型中的数据链路层，网卡设备驱动程序主要将网络层传递的数据根据网络协议进行封装，然后发送出去，同时也将接收到的数据进行处理传输给网络层。因此，要实现USB设备的网卡驱动，首先要实现USB驱动然后再实现网卡驱动。USB接口的传输速度比较快，USB转串口设备的主要作用是把高速的USB接口转为速度相对慢的串行接口，是一种物理设备。因此，USB转串口设备的驱动程序不仅有USB驱动程序的特点，也具有特殊性。USB转串口设备驱动结构如图3所示。

图3USB转串口设备驱动结构图

总结

本文研发的可移动部署接续点温度智能监测装置，使用AndroidGO为系统的嵌入式平台具有耗电量低、自动碎片优化、硬件要求低、自带流量控制等特点，在同等功耗配置下能为算法提供更高的计算资源，同时对AndroidGO嵌入式平台进行算法移植，匹配红外摄像头、环境温度传感器、4G模块等驱动模块，完全可以实现智能监测的功能。因此，在特高压杆塔接续点应用方面，前景广阔，具有很高的研究价值和意义。

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