經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展過(guò)程中，電力是保障經(jīng)濟(jì)發(fā)展的第一要素；但隨著全球不斷變暖，導(dǎo)致自然災(zāi)害頻繁發(fā)生，影響到輸電設(shè)備的安全運(yùn)行，影響到電力供應(yīng)的可靠性。早期輸電系統(tǒng)是靠人力巡檢，運(yùn)行效率低，周期長(zhǎng)，更缺乏實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)手段無(wú)法反映線路的真實(shí)狀態(tài)。隨著無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展，輸電線狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)現(xiàn)在已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)。
一、 總體方案
對(duì)高壓輸電線路的監(jiān)測(cè)對(duì)象主要是監(jiān)測(cè)輸電線路的溫度、絕緣子漏電監(jiān)測(cè)、線路覆冰監(jiān)測(cè)、輸電塔的傾斜度監(jiān)測(cè)、塔邊的風(fēng)速和雨量等氣象信息監(jiān)測(cè)；監(jiān)測(cè)設(shè)備一般固定在輸電塔上。
監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸需要穩(wěn)定可靠的網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于很多輸電塔布置偏遠(yuǎn)的山區(qū)，有線方式的傳輸由于施工成本高，線路布局困難而難以實(shí)現(xiàn)。無(wú)線方案是最佳選擇，但在有些地方，特邊是山區(qū)，GPRS 信號(hào)不能完全覆蓋，因此WSN 網(wǎng)絡(luò)、AD-HOC 無(wú)線網(wǎng)橋、GPRS 網(wǎng)絡(luò)共同組合的網(wǎng)絡(luò)模式是最佳選擇。WSN 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)輸電塔的PAN 傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸；AD-HOC 無(wú)線網(wǎng)橋?qū)崿F(xiàn)塔與塔之間數(shù)據(jù)的傳輸；GPRS 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸。三者組合可以實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域全覆蓋的
完整監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)成如下圖：
二、 PAN 傳感器網(wǎng)絡(luò)
在一個(gè)高壓輸電塔上，需要監(jiān)測(cè)的傳感器比較多，而且分布在不同位置，在這樣高壓、高危的環(huán)境里要建立一個(gè)有線網(wǎng)絡(luò)，對(duì)設(shè)備的安裝提出極大的挑戰(zhàn)。隨著低功耗、短距離的無(wú)線模塊出現(xiàn)，在一個(gè)高壓輸電塔上構(gòu)建一個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越被行業(yè)接受。獨(dú)立的傳感器使用太陽(yáng)能或者電池供電，信號(hào)傳輸使用無(wú)線射頻方式，不僅解決了安裝難題，而且易于擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)和維護(hù)，系統(tǒng)成本也相對(duì)低廉。無(wú)線傳感器可通過(guò)定時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)方式，上傳傳感器數(shù)據(jù)信息。JRc6 是一款低功耗基于AD-HOC 協(xié)議的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊，體積小，可以工作在休眠模式，間斷發(fā)送數(shù)據(jù)，每次從喚醒到發(fā)送數(shù)據(jù)完畢只需要10ms 左右，可以大大降低系統(tǒng)功耗。
三、 輸電塔之間的智能多跳
由于輸電線路途經(jīng)的地理環(huán)境復(fù)雜，除布線困難外，有時(shí)連移動(dòng)公網(wǎng)信號(hào)也難以覆蓋。JRc1 一款基于AD-HOC 協(xié)議的中長(zhǎng)距離無(wú)線模塊，視距可以傳輸4kM 左右，采用動(dòng)態(tài)路由算法，支持自由多跳傳輸，可以在中間某節(jié)點(diǎn)損壞情況下，尋找新的路由節(jié)點(diǎn)，恢復(fù)數(shù)據(jù)通信。使用JRc1 作為無(wú)線網(wǎng)橋，通過(guò)數(shù)據(jù)的自動(dòng)路由多跳，使6~8 個(gè)網(wǎng)橋共用一個(gè)GPRS 端口。每個(gè)輸電塔配置一個(gè)無(wú)線網(wǎng)橋，一個(gè)無(wú)線網(wǎng)橋配置一個(gè)JRc6 模塊和一個(gè)JRc1 模塊；JRc6 模塊用于和本輸電塔內(nèi)的WSN 通信；JRc1 模塊用于遠(yuǎn)距離、多跳的自動(dòng)路由數(shù)據(jù)傳輸。
四、 GPRS 網(wǎng)關(guān)
每6~8 個(gè)輸電塔作為一個(gè)AD-HOC 無(wú)線多跳智能網(wǎng)絡(luò)單元。每個(gè)單元配一個(gè)GPRS 網(wǎng)關(guān)，通過(guò)公網(wǎng)直接把數(shù)據(jù)發(fā)送到控制中心，這樣可以通過(guò)多個(gè)GPRS 網(wǎng)關(guān)，構(gòu)成一條數(shù)百公里的輸電線路監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。GPRS 網(wǎng)關(guān)如下圖：
五、 總結(jié)
本系統(tǒng)通過(guò)三個(gè)網(wǎng)絡(luò)的組合，實(shí)現(xiàn)了高壓輸電線路的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的使用，大大降低了現(xiàn)場(chǎng)的施工難度，提高了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
