高速公路智能防雷在線監測系統應用研究

2021-11-20 · 閱讀395

高速公路路智能防雷在線監測系統應?用研究

蔣新花

1應用背景

雷電災害是“聯合國國際減災十年”公布最嚴重十種自然災害之一。雷電災害所涉及范圍幾乎遍布各行各業。隨著高速公路朝著智能化智慧化方向發展,沿線外場設施設備等信息化、數字化電子設備的應用越來越多,雖然各類防雷設施越來越全面,保護越來越精細,但是雷擊事故依然頻繁,造成的損失依然嚴重。究其原因主要是受檢測維護成本限制,避雷針、引下線、接地體、SPD等防雷裝置如有損毀，無法及時發現或發現不及時。在這種情況下,只有在出現雷電災害事故時才能發現。用戶單位在日常維護過程中也會因為檢測方式落后,大多依靠目視，從而造成雷擊災害事故的發生。為提高高速公路防雷設施的安全性、穩定性和可靠性,方便用戶單位對防雷設施日常管理及維護,提升工作人員管理水平,需對影響防雷運行一些設備(如SPD、接地系統等)進行統一集中監控,建立一個安全、科學、高效一體化、主動式的智能雷電防護在線監測報警系統。實時了解各處防雷設施工作狀態及參數,并對設備產生的各種故障,通過雷電防護在線監測報警系統，能迅速通知維護部門使之快速響應并處理,杜絕安全隱患,同時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、監管、決策提供一個可靠依據。

2智能防雷監測系統報警系統構成

2.1系統概述

智能雷電防護在線監測報警系統,是基于物聯網技術，創新地使用和借鑒云物聯、傳感器、智能算法、大數據、移動互聯等實現?？蓪擞勘Ｗo器(SPD)、雷電流、接地狀態、接地電阻、雷電入侵頻次、斷路器狀態實時監測，同時可擴展實現泄漏電流、設備漏電、電流電壓、溫度等監測,具有智能管理、傻瓜式設計等功能。整個系統由硬件系統、軟件平臺等組成。其中硬件系統主要由智能采集監測模塊和數據處理與傳輸模塊組成;軟件平臺主要由運行在服務器上在線智能監測軟件和服務器組成

2.2系統拓撲圖(見圖 1)

2.3系統結構

智能雷電防護在線監測報警系統是由感知層、網絡層、應用層三部分構成,見表1。

(1)感知層。
感知層包括浪涌保護器狀態、浪涌保護器前置空氣開關、漏電、接地電阻、電涌峰值、接地狀態電流電壓、溫濕度、傳感器多協議網關等,主要功能是識別物體工作狀態、采集信息,并實現本地化的報警和管理。

(2)網絡層。

通過智能多協議集中器或多協議網關實現兩個端系統之間的數據透明傳送,具體功能包括尋址和路由選擇、連接的建立、保持和終止等。提供的服務使傳輸層不需要了解網絡中的數據傳輸和交換技術。即“路徑選擇、路由及邏輯尋址。-般由七層協議構成,分別是應用層、表示層、會話層、傳輸層、網絡層、數據鏈路層、物理層。

(3)應用層。
位于智能雷電防護在線監測報警系統三層結構.最頂層,其功能為“處理”，即通過云計算平臺或用戶指定平臺進行信息處理。應用層與最底層的感知層一起，是智能雷電防護在線監測報警系統的顯著特征和核心所在,應用層可對感知層采集數據進行計算、處理和知識挖掘,從而實現對物理世界的實時控制、精確管理和科學決策。

2.4系統功能

按照整個系統的功能劃分為:雷電/電涌監測模塊、雷電防護狀態監測、智能技術及分析控制、管理平臺及移動互聯模塊個4部分,見圖2。


(1)雷電/電涌信息監測模塊。
完成雷電流峰值(其中采集到的峰值精度不低于90%)、極性、能量數據采集及雷電入侵時間、次數等采集。
(2)雷電防護狀態監測模塊。
完成接地電阻阻值數據采集和電網電壓電流告警、SPD劣化狀態監測、SPD泄漏電流監測、SPD環境溫度信息監測、接地狀態監測、設備漏電采集等，需要能夠實現現場采集數據的顯示及現場的指示燈報警。
(3)智能技術及分析控制模塊。
完成算法設計、智能分析及驗證、防雷站點聯網監控系統。集成在智能網關里面,并能夠實現數據采集及現場的監測、報警。
(4)管理平臺及移動互聯模塊。http://www.kaiyuanfeather.com.cn/
完成所有監測場所統一聯網監控的瀏覽、基于GIS的設備定位管理、標準與平臺系統的管理、預警報警、手機短信發送和遠程管理(參數設置、數據查詢可選)、管理信息的軟件控制、設備生命周期管理等。
3高速公路智能雷電防護在線監測報警系統結構
高速公路智能防雷監測系統由機電終端設備的感知層、收費站、服務區和隧道變電所構成的網絡層、監控分中心應用層構建。將機電設備的雷電與接地狀態自下向上進行采集、傳遞、匯總編輯與分析處理,最終提交在監控分中心平臺上提交給運營管理者實時、準確數據資料,見表2。