姚重飞1 庄勇2
1中泓慧联技术有限公司 辽宁 沈阳 110179
2 辽宁邮电规划设计院有限公司 辽宁 沈阳 110179
摘要：随着我国快速发展，带动了我国科学技术水平的进步。本文针对电气设备漏电危及人身、设备安全，漏电隐蔽性强又缺乏及时警示的情况，设计了基于物联网的漏电监测系统。使用STM32单片机作为监测主控芯片，监测设备通过连接三相电源中性点，捕捉设备外壳漏电流，进行I-V转换、AC/DC转换、差分滤波放大，实时将监测设备漏电信息通过4G通信联网传输到服务器，在盟创工业云平台显示，并推送数据到终端。当检测到漏电故障时，会在本地端和云平台同时报警，确保了安全生产。通过Multisim对电路仿真及现场数据，验证该系统有效性。
关键词：漏电监测；4G通信；物联网；安全预警
引言
随着科学技术的发展，物联网作为互联网与资源整合的重要手段，不仅可以促进工作，还可以促进产业转型，在社会发展中发挥重要作用。当前，中国高度重视信息技术产业的发展，加快物联网建设，物联网将广泛应用于各个领域，最终为经济发展服务。
1物联网技术
物联网技术是在互联网基础上，将物与物相连，实现物体信息技术交换与虚拟空间信息共享。当前，该技术为高科技发展提供重要平台，如GPS跟踪技术、定位技术等等，物联网系统存在感知层、网络层与应用层三层结构，在感知层中，功能在于收集网络信息，与网络结构相联系，通过无线设备使该层接收和使用受到的信息，将其发送到特定设备中；网络层可将各类信息传输至网络数据之中；应用层可将多种电子设备根据接收的信息进行设备监测，该项技术的诞生与发展为电气设备检修维护提供有力技术支持。
2电气设备在线监测与故障诊断的定义
2.1在线监测
在线监测是在电气设备正常运行的前提下，利用传感、计算机、光电子技术等手段，对电气设备的状况开展连续性自动监测的方法。在线监测技术的应用应能实现以下三点要求：为防止产品的质量问题对电气设备运行可靠性造成不利的影响，使用在线监测技术对电气设备的运行状态进行实时监测，及时发现故障隐患。采用在线监测技术来弥补停电试验方法所造成的电气设备的停运时间长等缺点，保证设备的可靠运行。利用在线监测技术对一些老旧设备和疑似有缺陷的设备运行进行实时监测，一旦发现故障征兆及时退出、维修或者更换故障的电气设备，在保证电气设备安全稳定运行的前提下，充分发挥老旧设备的运行寿命。
2.2故障诊断
故障诊断主要是对电气设备的在线实时监测数据进行比对分析，给出设备的故障点、故障类型以及故障的发展趋势，并提出有效的维修策略，从而来保证设备的安全稳定运行，降低因电气设备故障而造成的不利影响。
3物联网的电气设备漏电监测系统措施
3.1输电线路
首先，导线风偏监测。利用物联网技术中的风偏系统，感知层通过安装在导线上的风偏采集单元，针对导线振动频率、倾斜角度等进行收集，利用网络层将数据传递到处理系统中，以该系统为核心应用层，对采集数据进行分析和处理，起到实时监测与报警功能；其次，导线温度监测。因温度与导线载流量紧密相关，为提高输电线路利用率，通过监测导线温度的方式，获得实时温度值，避免造成过热事故；最后，覆冰监测。因雨雪天气导致线路覆冰后，可利用视频图像判断覆冰情况，一旦超过预警值及时发出警报，从而降低因冰闪、断线等导致安全事故发生。
3.2电气设备状态的远程监测和网络化跟踪
利用信息技术高效获取信息、处理信息、传输信息和使用信息的优势，将其融入到电气设备在线监测和故障诊断中，实现对电气设备的状态的实时监测，并将监测到的数据信息进行远程传送和网络化跟踪，提高对电气设备的监测能力，及时发现设备运行故障并进行维修。
3.3二次设备检修
（1）检修特点。二次设备属于一次设备的辅助设备，具有调控、监测、保护等作用，可显示一次设备运行状态，对生产工作起到指导作用。当前，电力系统二次设备以微机保护装置为主，具有自检功能，可为状态检修打下坚实基础。与一次设备相比，二次设备的监测对象为系统或监测单元，并非单一元件；可采用直流操作、通信系统、逻辑判断等方式进行二次设备监测。（2）检修方法。与一次设备不同，二次设备检修不需要采用传感器来完成。与前者相比，后者监测更易实现，且不需要增加其他设备，经济性更强。对于大部分二次设备来说，均为微机装置，此类设备具有继电保护、自动监测、通信等功能，因体积较小，没有空间增加附属设备进行监测，还要考虑到安全因素，因此此类设备一方面通过自检方式进行监测，或者利用通讯功能，通过设备互检问询的方式，监测设备运行状态。
3.4程序流程设计
系统采用STM32芯片作为核心控制单元，通过读取采集处理后的漏电数据，将数据处理成为数据协议包，每个用户都会分配到独立的IP地址，寻找最近的基站后接入到4G基站中，通过MQTT双向协议，实时将数据传送到盟创工业云平台。当故障恢复时，发生声光警报，提醒工作人员进行检修，在系统恢复正常后，按照预先设置的自动或手动关闭报警功能解除警报，监测系统核心控制流程如图1所示。
.png)
图1监测系统核心控制流程
3.5射频识别技术
射频技术是物联网的主要技术，它使射频信号通过电磁场传输信息，并根据所传输的信息区分物体。RFID技术涉及天线、标签和读取设备，在这种情况下，天线主要安装在标签和阅读器的主框架中，属于传输介质，可以传输信号，读者可以阅读标签上的信息。在实践中，RFID技术主要是与现代科学技术相结合，在静态和动态条件下区分物体。RFID技术的主要特点是它的适用性、抗干扰性、对不同目标的跟踪能力以及在不同行业的应用。道路收费系统是RFID技术最成功的应用之一。目前，RFID技术在冲突、用户隐私保护和信息安全等方面存在一些不足。
3.6基于人工智能技术的故障诊断系统开发
为了提高电气设备故障诊断系统的智能化，将专家系统、模糊推理、机器学习等信息融合技术融入故障诊断系统开发中，充分利用智能信息处理技术的协作优势，克服应用单一故障诊断方法所存在的局限性，为电气设备在线监测与故障诊断数据的分析和处理提供一个有力的解决工具。
结语
本文通过对电气设备在线监测与故障诊断的含义与实现过程进行介绍，通过目前的技术应用现状总结，得到电气设备在线监测与故障诊断在技术应用方面普遍存在的问题，并具体结合数据采集、数据分析与处理等电气设备在线监测与故障诊断技术实现过程中的重要环节对技术的发展前景进行展望，同时提出了技术发展的方向性建议，对电气设备在线监测与故障诊断的工程应用具有一定的借鉴意义。
参考文献
[1]谢志远，张子忠，黄怡然，等.基于NB-IoT的分布式光伏电站漏电监测系统[J].现代电子技术，2019，42（13）：137-141.
[2]杨帅，陈远扬，胡军华，等.基于物联网的配电网络漏电排查装置的研制[J].电测与仪表，2018，55（22）：87-91.
[3]贾保先,谢圣献,李俊青,贾仰理.物联网安全问题研究及解决措施[J].自动化仪表,2012,33(12):40-41+45.
[4]王广维.面向物联网的嵌入式远程数据采集系统的研制[D].浙江：浙江师范大学,2012.