摘要：城市配电网的地下电缆连接地上架空线的“路面电缆终段”等电力户外资产，是保障城市安全可靠供电的重要一环。因目前无合适的监测技术手段，无法在发生盗窃事件后，立即告警，更无法实现在线定位告警和追踪被盗资产的运输行踪，提供人赃俱获的破案条件。为此，本文作者开展了基于物联网技术的电力户外资产安全在线监管技术研究与实践。
关键词：电力户外资产；在线监管；物联网防盗
一、项目需求概况
城市配电网的地下电缆连接地上架空线的“路面电缆终段”等电力户外资产，是保障城市安全可靠供电的重要一环。但是由于其安装位置显眼、防护措施较弱、并富有价格昂贵的铜金属导体，屡屡成为盗贼的下手目标，见图1所示。
图1路面电缆终段及被盗损场景
因目前无合适的监测技术手段，无法在发生盗窃事件后，立即告警，更无法实现在线定位追踪被盗资产的行踪，提供人赃俱获的破案条件。为此，我们开展了基于物联网技术的电力户外资产安全在线监管技术研究与实践。在电力户外资产发生盗窃事件时，能够实现隐蔽藏匿、远程报警、在线定位追踪被盗资产的运输行踪，提供人赃俱获的破案条件。
二、微型微功耗在线监测传感器的研制
由于量大面广的“路面电缆终段”等电力户外资产处于野外环境条件，所以我们重点解决在线监测传感器的“运行免维护、户外耐候性、抗干扰性强和成本低廉化”问题。还在“体积微型化、被盗可追踪”方面进行了重点研究。
我们研制开发了一款基于震动唤醒功能的在线监测微型微功耗传感器。其原理如图2所示，
图2 在线监测微型物联网传感器原理框图
1）采用陀螺传感技术感知被测物体姿态变化；
2）采用GPS定位技术感测被盗物体的位置变化；
3）采用无线物联网通信技术实时传送被测物体的状态及位置信息；
4）采用微处理器前置数据算法技术降低环境干扰误报；
5）采用微型高效电池供电技术实现长期运行免维护目标；
为了确保传感器长期免维护，我们采用了µA级休眠电流的低功耗设计。当有外部的震动扰动时，震动监测模块就会唤醒传感器工作，基于GPS技术的位置定位模块将所监测的户外电力资产的位置信息发送给监测中心。此后若传感器一直处于震动状态，位置定位模块就会连续将所处的GPS地理坐标信息发送给监测中心，从而实现了对移动轨迹在监控地图上的显示，实现隐蔽连续跟踪的监管目标。若在发生外部扰动后，需要及时阻止相关外力盗损行为，也可启动声光报警模块，通过声光器件进行本地吓阻。
为了有效避免因户外的风吹等自然条件引起的震动干扰误动，我们通过CPU中控模的鉴别程序来调整设定震动唤醒的频幅。传感器实物如图3所示，
图3 在线监测微型物联网传感器实物图
三、基于物联网技术的电力户外资产技防系统研究
本项目搭建的“户外资产在线监测中心系统平台”。其系统框图如图4所示：
图4户外资产在线监测中心系统平台框图
在异常事件发生时，传感器自动激活相应的报警程序，及时远程通知设备管理维护人员，同时并实时向监控平台传送被盗资产的移动状态信息。
为了及时告知管理人员相关户外电力资产发生的异常情况，系统设计了移动终端APP，可以显示相关传感器的安装位置以及异常情况下，可能发生的位移轨迹，如图5所示。维护人员可以通过手机、电脑实施追踪定位被盗资产的移动状态。同时也为后续的跟踪处理提供数据支撑。
图5 基于物联网的户外电力资产监测移动终端APP
四、小结
经过本项目重点在如下方面开展了研究和实践：
1.户外资产被盗感知告警模式技术
通过各种传感器能够实时感知被盗资产的异动情况，及时将异常信息传输至服务平台、并通知相关维护管理人员；该传感器必须能够准确识别资产的异动状况并区分出异动属于人为导致，还是环境导致。
2.户外资产被盗移运行踪定位追踪技术
当资产被盗之后，隐蔽安装在被盗资产上的感知设备自动启动定位追踪，并能将被盗资产的实时位置状态发送给后台，后台系统可以实时显示当前设备的位置信息，并记录其历史轨迹。
3.定位追踪防盗器长时效电源技术；
考虑到户外取电的困难，项目通过研究低功耗、长时效的电源技术，确保感知设备能长时间的工作，并定期将感知设备的电源欠压状态上报，确保防盗系统能够长期、稳定、可靠的工作。
4.定位追踪防盗器微型化技术；
针对现场的复杂状况，本项目通过降低感知设备功耗、降低长时效电源的体积，来着力打造微型化、低功耗、高使用环境的设备。
5.在线追踪防盗物联网定位信息管理技术；
通过项目的实施，本系统将现有的物联网技术、互联网技术、无线通信技术、定位跟踪技术进行整合，创新性的将在线追踪防盗物联网定位信息管理技术应用在电力行业，提升整体户外资产管理水平，探索出在电力行业使用该技术的业务模式。
注：本项目为国网上海电力2018创新创意大赛资助项目
论文作者:崔浩【1】,沈晨【1】,莫佳辉【1】,周冰成【1】,
论文发表刊物:《电力设备》2018年第30期
论文发表时间:2019/4/1
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