赵大路1 马守锋2 闫安3 徐飞4 刘建锋5
河南送变电建设有限公司 河南郑州 450001
摘要：随着电力事业的发展以及施工企业之间竞争的进一步加剧，对牵张设备的安全性、可靠性、高效性提出了更高的要求，要求对牵张设备进行组织和集中管理，准确及时地对施工过程中的故障和工作要求作出反应，因此研究和应用牵张设备的远程监测控制方法与系统，对于保障牵张设备的安全运行，减少设备维护成本，提高牵张设备的科学管理水平和提高企业的经济效益有着重要的意义和广阔的市场前景。基于此，本文主要对基于无线通讯网的牵张设备状态监控系统进行分析探讨。
关键词：基于无线通讯网；牵张设备；状态监控；系统研究
1、前言
由于牵张设备都是野外作业、流动性大、且作业分散，不能像固定机械那样接入Internet实现远程监测管理，从而增加了设备监测管理的难度，而随着GPRS、状态监测、信号处理、单片机等技术与理论的不断成熟与完善，为该系统的建立提供了广阔的技术平台。建立和应用基于无线通讯网的牵张设备状态监控系统对保障牵张设备的安全运行，避免人身及设备事故发生，提高工作效率和提高企业的经济效益等都具有重大意义。状态监测、信号处理、网络、状态维修等技术和理论的不断成熟和完善，特别是无线通讯和嵌入式技术的发展，为该系统的建立和推广应用提供了技术支持。
2、GPRS网络数据传输技术
GPRS是通用分组无线服务技术的简称，它是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务。GPRS和以往连续在频道传输的方式不同，是以封包（Packet）方式来传输，因此使用者所负担的费用是以传输资料的单位计算，并非使用整个频道，理论上较为便宜。GPRS允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据，而不需要利用电路交换模式的网络资源，从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。GPRS特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大量数据传输。另由于GPRS基于目前广泛应用的TCP/IP协议，所以能与Internet互通，突破了GSM中数据流量限制的问题，为牵张设备的远程智能控制的实施奠定了基础。
牵张设备智能化控制系统同工业自动化控制系统相似，智能化牵张设备远程无线监控系统由两部分组成：上层（监控中心系统）和下层（各个牵张设备车载单片机子系统）。监控中心是整个系统的核心，主要完成人机交互工作，为用户提供一个可视化的监控界面，可随时监听各单个牵张设备的工作状态，分析、诊断各单机的运行状态，并向现场牵张设备操作者发出指令，对设备的工作状态进行及时调整控制。下层满足现场操作者要求，实时监听各个牵张设备工作中的运行状态，发生异常情况时向操作者发出警报信号，接收监控中心发出的调节指令或建议。上层具有强大的分析功能，下层具有迅速的反应功能。上下层之间的通讯连接采用GPRS接入Internet来实现。
3、基于无线通讯网的牵张设备状态监控系统的关键技术
3.1数字化信息传输技术
由于牵张设备分散性大，流动性强，从而决定了必须采用数字化信息传递技术来实现牵张设备的远程信息传输，而不能像传统的语音传输实现指挥和接收命令的传达。本系统采用数字化信息传递技术可以实时准确、快速传输，不受环境限制。
3.2状态监测技术
本系统在牵张设备两端分别有两台牵张机显示终端，用于实时监测牵张设备的工作状态，并通过接收端把信息反馈给控制端，控制端根据信号指示向工作人员发送工作指令，保证牵张设备两端的工作人员明晰操作命令，减少人为操作失误。
4、基于无线通讯网的牵张设备状态监控系统的总体结构及施工流程
4.1牵张设备状态监测系统总体结构
牵张设备状态监控系统由７个部分组成，分别是：本场指挥主控制器、本场牵张机显示器１、本场牵张机显示器２、对场指挥主控制器、对场牵张机显示器１、对场牵张机显示器２、信号中继器。
图１ 牵张设备状态监控系统施工流程图
4.2牵张设备状态监测系统施工流程
基于无线通讯网的牵张设备状态监控系统在施工过程中由本场牵张设备状态控制端向本场接收端下发工作指令，本场接收端工作人员根据控制端下发的工作指令完成相应的动作。本场牵张设备状态控制端在向本场接收端下发工作指令的同时也通过中继端向对场控制端发送本场的工作状态信号，对场控制端确认本场控制端发送的工作状态信号后向对场接收端下发工作指令；同时，对场控制端也通过中继端向本场控制端发送了对场牵张设备的工作状态信号，从而使牵张设备两端的工作人员保持动作的一致，减少人为操作失误。
5、基于无线通讯网的牵张设备状态监控系统优势
在架线施工过程中利用基于无线通讯网的牵张设备状态监控系统进行信息的传递与沟通，与传统张牵两场现场指挥人员通过对讲机交流相比较具有以下优势：
5.1实时传输，传输速度快
该系统采用全新的数字化信息传输技术和状态监测技术，无需人工语音传送信息。控制端可以随时随地地向接收端下发指令和向对场控制端传输或反馈工作状态信号，打破了语音传输信号的局限，保证了信息传输的畅通准确。同时控制端通讯模块小于等于５ｍｓ的发射起动时间保证了信息的实时传送。
5.2可视状态显示，无误报
该系统分别在接收端和控制端安装有两个牵张机显示器，它可实时反映架线施工过程中牵张设备两端的工作状态，从而确保控制端下发命令的准确无误，同时接收端和控制端小于等于２的音频失真率也在一定程度上确保了信息的无误报。
5.3语音及信号指示灯双重保障
该系统采用语音和指示灯两种传送信息方式，相比传统单一的语音传送，具有双重保证，从而确保信息传送更加及时、准确。
6、系统现场应用测试
本系统在灵州－绍兴±８００ｋＶ特高压直流输电线路工程（皖６标段）施工现场３３８１＃－３４００＃放线区段进行了应用测试，该放线区段地处山区，地形起伏较大，海拔最高６４５ｍ，最低２０８ｍ。区段总长１０．０７ｋｍ，呈东西走向，张力机测试现场位于东侧３４００＃杆塔，海拔２１４ｍ牵力机测试现场位于西侧３３８１＃杆塔，海拔２７６ｍ。状态监测系统与对讲机通讯测试数据如表1。试验结果表明在１０ｋｍ范围内本系统控制端、接收端及对讲机均能保证正常通讯，在山脉陡峭的山区通信信号稍弱，但通信质量仍能保证。
表1 现场测试数据
7、结语
在架线施工过程中，牵张设备的工作状态（停止、牵引）主要由牵张两场现场指挥人员通过对讲机交流，容易受到内在外在两方面因素影响，出现误操作。基于无线通讯网的牵张设备状态监控系统利用信号数字化代替语音传递信息，确保了信息传递的准确无误，有效地降低了牵张设备在施工过程中发生误操作的风险，具有较为显著的安全及经济效益。
参考文献
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[4]沈枫，许凯华．单片机型车载监控仪设计与软件优化［J］．计算机工程与设计，2008，29（17）：4408－4410．
论文作者:赵大路1,马守锋2,闫安3,徐飞4,刘建锋5
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第16期
论文发表时间:2018/11/12
标签：设备论文; 状态论文; 通讯网论文; 监控系统论文; 工作论文; 信号论文; 指令论文; 《建筑学研究前沿》2018年第16期论文;