高速公路智能防雷在线监测系统应用研究

2021-11-20 · 阅读193

高速公路路智能防雷在线监测系统应⽤用研究

蒋新花

1应用背景

雷电灾害是“联合国国际减灾十年”公布最严重十种自然灾害之一。雷电灾害所涉及范围几乎遍布各行各业。随着高速公路朝着智能化智慧化方向发展,沿线外场设施设备等信息化、数字化电子设备的应用越来越多,虽然各类防雷设施越来越全面,保护越来越精细,但是雷击事故依然频繁,造成的损失依然严重。究其原因主要是受检测维护成本限制,避雷针、引下线、接地体、SPD等防雷装置如有损毁，无法及时发现或发现不及时。在这种情况下,只有在出现雷电灾害事故时才能发现。用户单位在日常维护过程中也会因为检测方式落后,大多依靠目视，从而造成雷击灾害事故的发生。为提高高速公路防雷设施的安全性、稳定性和可靠性,方便用户单位对防雷设施日常管理及维护,提升工作人员管理水平,需对影响防雷运行一些设备(如SPD、接地系统等)进行统一集中监控,建立一个安全、科学、高效一体化、主动式的智能雷电防护在线监测报警系统。实时了解各处防雷设施工作状态及参数,并对设备产生的各种故障,通过雷电防护在线监测报警系统，能迅速通知维护部门使之快速响应并处理,杜绝安全隐患,同时可通过信息定期归档,记录管理,为上级主管部门日常查看、管理、监管、决策提供一个可靠依据。

2智能防雷监测系统报警系统构成

2.1系统概述

智能雷电防护在线监测报警系统,是基于物联网技术，创新地使用和借鉴云物联、传感器、智能算法、大数据、移动互联等实现。可对浪涌保护器(SPD)、雷电流、接地状态、接地电阻、雷电入侵频次、断路器状态实时监测，同时可扩展实现泄漏电流、设备漏电、电流电压、温度等监测,具有智能管理、傻瓜式设计等功能。整个系统由硬件系统、软件平台等组成。其中硬件系统主要由智能采集监测模块和数据处理与传输模块组成;软件平台主要由运行在服务器上在线智能监测软件和服务器组成

2.2系统拓扑图(见图 1)

2.3系统结构

智能雷电防护在线监测报警系统是由感知层、网络层、应用层三部分构成,见表1。

(1)感知层。
感知层包括浪涌保护器状态、浪涌保护器前置空气开关、漏电、接地电阻、电涌峰值、接地状态电流电压、温湿度、传感器多协议网关等,主要功能是识别物体工作状态、采集信息,并实现本地化的报警和管理。

(2)网络层。

通过智能多协议集中器或多协议网关实现两个端系统之间的数据透明传送,具体功能包括寻址和路由选择、连接的建立、保持和终止等。提供的服务使传输层不需要了解网络中的数据传输和交换技术。即“路径选择、路由及逻辑寻址。-般由七层协议构成,分别是应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。

(3)应用层。
位于智能雷电防护在线监测报警系统三层结构.最顶层,其功能为“处理”，即通过云计算平台或用户指定平台进行信息处理。应用层与最底层的感知层一起，是智能雷电防护在线监测报警系统的显著特征和核心所在,应用层可对感知层采集数据进行计算、处理和知识挖掘,从而实现对物理世界的实时控制、精确管理和科学决策。

2.4系统功能

按照整个系统的功能划分为:雷电/电涌监测模块、雷电防护状态监测、智能技术及分析控制、管理平台及移动互联模块个4部分,见图2。


(1)雷电/电涌信息监测模块。
完成雷电流峰值(其中采集到的峰值精度不低于90%)、极性、能量数据采集及雷电入侵时间、次数等采集。
(2)雷电防护状态监测模块。
完成接地电阻阻值数据采集和电网电压电流告警、SPD劣化状态监测、SPD泄漏电流监测、SPD环境温度信息监测、接地状态监测、设备漏电采集等，需要能够实现现场采集数据的显示及现场的指示灯报警。
(3)智能技术及分析控制模块。
完成算法设计、智能分析及验证、防雷站点联网监控系统。集成在智能网关里面,并能够实现数据采集及现场的监测、报警。
(4)管理平台及移动互联模块。https://www.zvspd.com/
完成所有监测场所统一联网监控的浏览、基于GIS的设备定位管理、标准与平台系统的管理、预警报警、手机短信发送和远程管理(参数设置、数据查询可选)、管理信息的软件控制、设备生命周期管理等。
3高速公路智能雷电防护在线监测报警系统结构
高速公路智能防雷监测系统由机电终端设备的感知层、收费站、服务区和隧道变电所构成的网络层、监控分中心应用层构建。将机电设备的雷电与接地状态自下向上进行采集、传递、汇总编辑与分析处理,最终提交在监控分中心平台上提交给运营管理者实时、准确数据资料,见表2。