高速公路智能防雷在線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用研究

2021-11-20 · 閱讀318

高速公路路智能防雷在線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)?用研究

蔣新花

1應(yīng)用背景

雷電災(zāi)害是“聯(lián)合國國際減災(zāi)十年”公布最嚴(yán)重十種自然災(zāi)害之一。雷電災(zāi)害所涉及范圍幾乎遍布各行各業(yè)。隨著高速公路朝著智能化智慧化方向發(fā)展,沿線外場設(shè)施設(shè)備等信息化、數(shù)字化電子設(shè)備的應(yīng)用越來越多,雖然各類防雷設(shè)施越來越全面,保護(hù)越來越精細(xì),但是雷擊事故依然頻繁,造成的損失依然嚴(yán)重。究其原因主要是受檢測維護(hù)成本限制,避雷針、引下線、接地體、SPD等防雷裝置如有損毀，無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)或發(fā)現(xiàn)不及時(shí)。在這種情況下,只有在出現(xiàn)雷電災(zāi)害事故時(shí)才能發(fā)現(xiàn)。用戶單位在日常維護(hù)過程中也會因?yàn)闄z測方式落后,大多依靠目視，從而造成雷擊災(zāi)害事故的發(fā)生。為提高高速公路防雷設(shè)施的安全性、穩(wěn)定性和可靠性,方便用戶單位對防雷設(shè)施日常管理及維護(hù),提升工作人員管理水平,需對影響防雷運(yùn)行一些設(shè)備(如SPD、接地系統(tǒng)等)進(jìn)行統(tǒng)一集中監(jiān)控,建立一個(gè)安全、科學(xué)、高效一體化、主動(dòng)式的智能雷電防護(hù)在線監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)。實(shí)時(shí)了解各處防雷設(shè)施工作狀態(tài)及參數(shù),并對設(shè)備產(chǎn)生的各種故障,通過雷電防護(hù)在線監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)，能迅速通知維護(hù)部門使之快速響應(yīng)并處理,杜絕安全隱患,同時(shí)可通過信息定期歸檔,記錄管理,為上級主管部門日常查看、管理、監(jiān)管、決策提供一個(gè)可靠依據(jù)。

2智能防雷監(jiān)測系統(tǒng)報(bào)警系統(tǒng)構(gòu)成

2.1系統(tǒng)概述

智能雷電防護(hù)在線監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng),是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，創(chuàng)新地使用和借鑒云物聯(lián)、傳感器、智能算法、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)等實(shí)現(xiàn)。可對浪涌保護(hù)器(SPD)、雷電流、接地狀態(tài)、接地電阻、雷電入侵頻次、斷路器狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測，同時(shí)可擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)泄漏電流、設(shè)備漏電、電流電壓、溫度等監(jiān)測,具有智能管理、傻瓜式設(shè)計(jì)等功能。整個(gè)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)、軟件平臺等組成。其中硬件系統(tǒng)主要由智能采集監(jiān)測模塊和數(shù)據(jù)處理與傳輸模塊組成;軟件平臺主要由運(yùn)行在服務(wù)器上在線智能監(jiān)測軟件和服務(wù)器組成

2.2系統(tǒng)拓?fù)鋱D(見圖 1)

2.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

智能雷電防護(hù)在線監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)是由感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層三部分構(gòu)成,見表1。

(1)感知層。
感知層包括浪涌保護(hù)器狀態(tài)、浪涌保護(hù)器前置空氣開關(guān)、漏電、接地電阻、電涌峰值、接地狀態(tài)電流電壓、溫濕度、傳感器多協(xié)議網(wǎng)關(guān)等,主要功能是識別物體工作狀態(tài)、采集信息,并實(shí)現(xiàn)本地化的報(bào)警和管理。

(2)網(wǎng)絡(luò)層。

通過智能多協(xié)議集中器或多協(xié)議網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)端系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)透明傳送,具體功能包括尋址和路由選擇、連接的建立、保持和終止等。提供的服務(wù)使傳輸層不需要了解網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸和交換技術(shù)。即“路徑選擇、路由及邏輯尋址。-般由七層協(xié)議構(gòu)成,分別是應(yīng)用層、表示層、會話層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層。

(3)應(yīng)用層。
位于智能雷電防護(hù)在線監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)三層結(jié)構(gòu).最頂層,其功能為“處理”，即通過云計(jì)算平臺或用戶指定平臺進(jìn)行信息處理。應(yīng)用層與最底層的感知層一起，是智能雷電防護(hù)在線監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)的顯著特征和核心所在,應(yīng)用層可對感知層采集數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、處理和知識挖掘,從而實(shí)現(xiàn)對物理世界的實(shí)時(shí)控制、精確管理和科學(xué)決策。

2.4系統(tǒng)功能

按照整個(gè)系統(tǒng)的功能劃分為:雷電/電涌監(jiān)測模塊、雷電防護(hù)狀態(tài)監(jiān)測、智能技術(shù)及分析控制、管理平臺及移動(dòng)互聯(lián)模塊個(gè)4部分,見圖2。


(1)雷電/電涌信息監(jiān)測模塊。
完成雷電流峰值(其中采集到的峰值精度不低于90%)、極性、能量數(shù)據(jù)采集及雷電入侵時(shí)間、次數(shù)等采集。
(2)雷電防護(hù)狀態(tài)監(jiān)測模塊。
完成接地電阻阻值數(shù)據(jù)采集和電網(wǎng)電壓電流告警、SPD劣化狀態(tài)監(jiān)測、SPD泄漏電流監(jiān)測、SPD環(huán)境溫度信息監(jiān)測、接地狀態(tài)監(jiān)測、設(shè)備漏電采集等，需要能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)的顯示及現(xiàn)場的指示燈報(bào)警。
(3)智能技術(shù)及分析控制模塊。
完成算法設(shè)計(jì)、智能分析及驗(yàn)證、防雷站點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。集成在智能網(wǎng)關(guān)里面,并能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)采集及現(xiàn)場的監(jiān)測、報(bào)警。
(4)管理平臺及移動(dòng)互聯(lián)模塊。http://m.jj-xf.com/
完成所有監(jiān)測場所統(tǒng)一聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控的瀏覽、基于GIS的設(shè)備定位管理、標(biāo)準(zhǔn)與平臺系統(tǒng)的管理、預(yù)警報(bào)警、手機(jī)短信發(fā)送和遠(yuǎn)程管理(參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)查詢可選)、管理信息的軟件控制、設(shè)備生命周期管理等。
3高速公路智能雷電防護(hù)在線監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
高速公路智能防雷監(jiān)測系統(tǒng)由機(jī)電終端設(shè)備的感知層、收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)和隧道變電所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)層、監(jiān)控分中心應(yīng)用層構(gòu)建。將機(jī)電設(shè)備的雷電與接地狀態(tài)自下向上進(jìn)行采集、傳遞、匯總編輯與分析處理,最終提交在監(jiān)控分中心平臺上提交給運(yùn)營管理者實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確數(shù)據(jù)資料,見表2。