基于数字孪生模型的数字化电网能耗自动监测系统研究

当前使用的数字化电网中,存在感知终端种类较多,对于传统的能耗自动监测系统来说获取的数据传输实时性不足,导致监测结果出现偏差,为此设计一种基于数字孪生模型的数字化电网能耗自动监测系统。系统主要从硬件和软件两方面进行设计:在硬件设计中,根据不同的应用层次,设计系统的总体架构。主要对硬件中的无线通信网络进行搭建,选择基于LoRa无线通信技术的RTU设备作为通信主体。设计LoRa无线开关电路,实现ZigBee设备之间的无线数据传输和交换;软件设计中,设计能耗数据采集主线程,分析数字孪生模型映射交互关系,基于数字孪生模型与实际运行工况之间的映射关系实现能耗指标实时监测。实验结果表明,与传统系统相比,设计得到的检测结果与实际的能耗情况更加相符。

基于NB-IoT的智慧健康监测系统设计

人口老龄化导致慢性非传染性的患病率会越来越高,智慧健康养老成为国家应对老龄化的战略目标。针对我国目前的人口结构现状,提出一种基于窄带物联网技术(NB-IoT)的智慧健康监测系统。该系统结合NB-IoT技术、传感器技和软件技术,系统主要包括可穿戴数据采集终端、云服务平台、远程监测平台等3部分。数据采集终端以STM32作为主控制器,实现对用户生理信息的采集,通过NB-IoT网络传输到云平台上,通过远程监测平台实现健康的远程监测,对健康问题进行预警。实验结果表明:系统可以实时采集老年人的生理信息(血压、血氧、心率)、运动轨迹以及定位信息,对老年人进行实时全方位健康监控,提前预防并降低慢性疾病发病率、减小死亡率、延长寿命。

基于NB-IoT的地下管廊环境监测系统设计

城市地下管廊内布设了大量的管线,如燃气管道、网络通讯线路、电力线路等,由于地下环境复杂多变,存在着气体泄漏、爆炸、火灾等安全风险。针对这些问题,提出一种基于窄带物联网技术(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)的地下管廊环境监测系统。该系统采用先进的传感器技术、NB-IoT技术、软件技术,系统主要分为数据采集模块、物联网云平台、远程监测系统三部分。数据采集模块以STM32作为主控单元连接各个传感器,采集温度、湿度、水位、可燃气体等数据,经过处理后利用NB-IoT网络上传到物联网云平台,远程监测系统调用物联网云平台的数据接口进行远程显示与预警。实验结果表明,系统在降低系统总体功耗的同时,能够实时、稳定地进行地下管廊环境监测,提前预防可能存在的风险。

核电厂便携式低放废水在线监测设备关键技术探讨

结合核电厂的实际情况和需求,梳理了低放废水的特点,明确了其对便携式在线监测设备的技术要求,其中最关键是能同时满足低探测下限(MDAC≤8 Bq/L)和便携性(设备总重≤50 kg)的限制。讨论了测量方式、探测器选型和校准方式等在线监测设备的关键技术,对低放废水进行了放射性在线监测,测量方式选择取样式,探测器选择大体积NaI晶体,校准方式选择代表点法。调研了低放废水在线监测设备的研究现状,现有的在线监测设备重量都在200 kg以上,与核电厂的要求之间存在较大的差距,有必要开展同时具备低探测下限和优异便携性的新型在线监测设备的研制。对新型探测器的应用、结构和新型测量方式的发展这三个研究方向给出了建议。最后,从提高探测效率的角度,提出了一种基于环形NaI晶体的新型探测器结构,初步论证了其探测下限和设备总重指标有望满足核电厂的要求。

基于物联网和蓝牙通信的无线电机监测设备设计及应用

针对工业生产中电机容易出现不正常运行或故障等问题,设计一种基于物联网和蓝牙通信的无线电机监测设备。无线监测设备基于STM32超低功耗单片机进行开发,结合多种传感器和蓝牙模块实现对电机各项参数的采集和传输;网关将接收到的数据通过MQTT协议上传至云端服务器,并实现数据可视化,方便后续电机设备的管理和维护。经实验验证,无线监测设备运行稳定,可以实现对电机的状态监测,且能够极大地提高电机状态监测的效率。该设备具有低功耗、易维护、可以长期运行等特点,能够实现对工业电机长期的状态监测,具有良好的应用前景。

基于STM32的低功耗高精度智能体温无线检测系统

文章设计了以STM32L051C8T6单片机为核心的低功耗高精度智能体温无线检测系统,实现了高精度的体温监测、人性化智能语音播报、稳定的无线传输、低功耗电源管理等功能。该系统传输稳定,抗干扰能力强,续航持久,低辐射,为父母照顾生病发烧的婴幼儿提供了便利。本系统落实科技改变生活,顺应时代发展,解决千万父母的疑难问题。

面向深部位移监测的无线数传系统研制

针对目前地质体内深部位移监测系统广泛使用的RS485总线等有线通信方式存在的线缆易老化、易拉断等问题,设计一种基于磁感应(magnetic induction,MI)和远距离无线电(long range radio,LoRa)的面向深部位移监测的无线数传节点。系统基于STM32低功耗控制器和AS3933磁感应唤醒接收芯片以及E22-400T22S通信模组,采用链式拓扑网络与星型拓扑网络组合方式,实现高稳定性、远距离、低功耗的透地通信链路,以解决深部位移监测中的数据传输问题。测试结果表明,该数传系统可实现无线透地通信(单一通信节点至少2.6 m),通信节点功耗低(电压3.6 V,休眠状态工作电流0.13 mA,正常工作状态20.50 mA,连续发射状态372.03 mA)。能够有效解决深部位移监测装置数据传输问题。

基于MEMS的振动倾角一体机设计

针对工程领域对振动监测的迫切需求,设计了一款基于MEMS的振动倾角一体机。该设备集振动采集、处理与传输于一体,兼容市电供电和太阳能供电,LoRa无线通信和RJ45有线通信并存,具备体积小、重量轻、成本低、功耗低和可靠性高等特点,可应用于高边坡危岩落石自动化监测等场景。

基于ZigBee的无线物联网传感系统

传统环境监测领域的多点式传感器,存在多节点供电及布线困难或设备电池使用寿命短、节点成本高昂、扩展性差等痛点。针对上述痛点,该文设计开发了一种基于ZigBee无线传感网络系统。系统使用CC2530单片机作为终端节点联合多种传感器进行数据采集,设计ZigBee网关将终端节点所采集的数据转发至物联网云平台,用户可使用APP或者网页登录云平台进行远程查看系统终端节点状态信息,当系统监测到数据异常时向用户发送警报。系统性价比高、成本低廉,经测试,系统功耗相较于其他系统低,节点休眠电流仅为8μA,且可靠性和可拓展性高,能够在大棚养殖等对环境要求较高的行业进行部署使用,具有实际应用研究价值。

基于扩频通信技术的农村电力负荷自动监测方法

以掌握农村电力运行情况为目的,提出基于扩频通信技术的农村电力负荷自动监测方法。首先获取农村电力运行数据,利用无线扩频通信技术将数据进行扩频;然后将农村电力负荷数据作为输入,使用累积和滑动窗算法提取农村电力负荷投切时特征,采用二维离散模糊算法建立电力负荷自动监测模型。实验结果表明:该方法具备良好的无线扩频通信性能,可以高精度提取电力负荷特征,准确监测农村电力负荷投切跳变和突变点,具有一定的实际应用价值。

电力系统高压生产设备电气故障自动化监测方法探究

为提高电力系统高压生产设备的运行效率,保障其运行稳定性与安全性,有相当一部分企业选择使用电气故障自动化监测方法,提升电力系统高压生产设备的故障诊断能力与自动检修能力,因此需要对电力系统高压生产设备电气故障自动化监测方法做出进一步研究。本文首先分析电力系统高压生产设备电气故障自动化监测的价值,然后阐述故障其中的关键技术,最后结合当下电力系统的生产运行需求以及相关技术的发展情况,提出电力系统高压生产设备电气故障的自动化监测方法。

低功耗红外甲烷传感器在煤矿安全监测中的应用优化研究

围绕低功耗红外甲烷传感器(GJG10H型)在煤矿安全监测中的应用进行深入研究,通过分析某煤矿安全监测项目,探讨传统监测系统的局限性、甲烷检测的挑战、现场环境对监测系统的影响以及安全监测数据处理和管理问题,进一步阐述GJG10H型红外甲烷传感器的工作原理、技术特征及优点,探讨其在智能化数据分析与预警、复杂矿井环境应对策略中的优化应用,旨在提供一种更高效、准确的煤矿甲烷监测方案,确保煤矿安全生产。

基于6LoWPAN的煤层瓦斯压力监测系统设计

针对目前煤层瓦斯压力监测存在测量精度低、数据传输不及时、设备部署不便等问题,设计了一种基于6LoWPAN的煤层瓦斯压力监测系统。该系统测压节点通过多跳方式在6LoWPAN网络中选择最优路径,将实时采集的瓦斯压力数据传输至边界路由器,边界路由器通过工业以太网将数据传至地面服务器,同时地面设备可通过服务器查询指定区域测压节点的实时监测数据。测试结果表明,该系统可实时、准确地监测煤层瓦斯压力,具有较高的数据通信效率和稳定性,且功耗低。

电力二次设备时间同步测试系统的研制及应用

针对目前广泛应用的电力系统二次设备时间同步监测功能测试不便的问题,提出了一种自动调试的方法,设计了一种测试装置,模拟产生对时源信号的各种正常及异常变化场景,并依托该装置搭建了自动测试系统验证二次设备时间同步监测功能.测试系统由测试管理单元、时间同步测试单元和被测试单元组成,测试管理单元包含时间同步测试单元控制模块、IEC103/IEC104/IEC61850模块、NTP模块,时间同步测试单元控制模块主要提供人机接口,用于控制时间同步测试单元,时间同步测试单元输出IRIG-B正常及异常编码脉冲信号,模拟对时源信号的各种应用场景,测试管理模块通过NTP模块获取被测试单元的时钟信息,通过IEC103/IEC104/IEC61850获取被测试单元的SOE事件及设备的状态自检信息,对被测试单元的结果自动校核,生成测试报告,完成整个测试过程.该系统通过采用灵活的软件功能和高性能硬件接口保证对时的精度和测试便利性,解决了以往电力系统二次设备时间同步监测功能测试需要搭建复杂测试环境,且需要人工配合才能完成的弊端,全自动测试,应用方便,涵盖功能场景丰富,具备很高的实用性.

基于可重构差分对和数字辅助技术的仪表放大器

小面积、低功耗和低噪声的仪表放大器广泛应用于核辐射和核环境监测系统的模拟前端作为弱电流放大器。对此,提出了一种新的方案来实现这种高精度斩波稳定仪表放大器;具体来说,在对仪表放大器中的偏移来源的分析基础上,为了减少仪表放大器中第一级差分对的不匹配,提出了采用可重构差分对来校正不匹配。同时为了稳定和提高偏移电压的检测精度,提出了一种新的数字辅助技术——自动差分对匹配环路来检测并最小化偏移电压;采用标准180 nm CMOS工艺制作了一个完整的仪表放大器,实现了0.05 mm^(2)的有效面积,小于3.4μV的偏移电压,13.3 nV/√Hz的输入参考噪声,以及190μA的电流消耗和7.1的放大器的噪声效率因子。实验结果充分证明了所提出方案的有效性。

基于质量评估约束条件的电力供应链设备监管

针对电网企业供应链设备监管能力差等问题,构建了一种基于质量评估约束条件的电力供应链设备监管模型。通过计算电网企业供应链设备的性能参数,设置运行的约束条件,可构建输出的最少电费目标优化模型,提高电网企业供应链设备最佳功率优化。采用图像识别技术,实现电网企业供应链领域设备运行监控;通过对电力供应链设备的优化设计,提高高压电设备运行过程中的监控能力。实验结果表明,该模型的监控性能优越,设备监管准确率能达到98%,在电力电网行业中具有突出的重要意义。

数据赋能低压配用电系统精益化运行的关键技术与算法

随着人工智能和大数据技术的发展,合理高效地分析电力数据可以赋能电网业务以提升其工作成效。同时,智能采集装置提供了海量计量数据,为数据赋能低压配用电系统精益化运行打下了坚实基础。为更好地总结低压配用电系统精益化运行的研究成果和启迪思路,根据现有业务将低压配用电系统精益化运行主要分为计量采集设备质量评估与计量数据异常监测、用户相位关系识别与三相不平衡治理、低压台区户变关系和拓扑关系识别、用户异常用电和窃电行为检测、客户侧用电服务评价5个方面,分别介绍了数据赋能低压配用电系统精益化运行中的关键技术及算法,并给出了目前研究的不足和未来的展望。

医院配电与能耗监管系统建设实践

构建医院配电与能耗监测管理平台,升级传统配电系统,使医院可满足快速发展的业务需求,顺应节约型社会及智慧医院的发展趋势。利用新型数字化设备对传统配电系统加以改造,形成包含末端信息采集、数据传输、数据处理、可视化显示、关键数据分析及故障告警推送的智能管理系统。监管平台的应用实现了配电系统状态与参数的实时监测和能耗的多维度管理,有效降低了配电系统的监管难度,提高了配电运行响应的效率,能耗统计与分析更加便利。建设基于数字化设备及信息技术的配电与能耗监管平台对于提高后勤管理水平、推进医院智能化转变具有重要意义,有利于医院的可持续发展。

基于HC32L136的液体推进剂泄漏无线监测系统设计

为提高对液体推进剂泄漏的监控能力,提出一种基于多通道气敏冗余的无线式气体浓度传感器组合的液体推进剂泄漏的无线监测系统,减少传统的单通道气敏元件监测传感器因气敏故障存在漏报或误报的不足。利用国产化微控制器HC32L136内置ADC采集2种电化学传感器(偏二甲肼和四氧化二氮)共6路气体浓度数据进行表决运算;RTC周期性唤醒微控制器,透过UART接口由2.4 GHz无线模块将采集的数据传输至手持终端或现场监测报警主机并报警显示,再按相关标准进行标准气测试及环境适应性试验考核。测试结果表明:推进剂泄漏无线监测系统周期性监测2种推进剂气体浓度、电池电量等参数,误差结果在±3%F.S.范围内,声光报警准确,误报率低。该系统具有功耗低、可靠性高、安装方便等优点,为液体推进剂泄漏监测提供一种新的技术手段。

内悬浮抱杆组塔绳索受力监测传感器的研制

为解决内悬浮抱杆输电铁塔组立过程中,因组塔绳索受力过载断线而发生的安全事故问题,研制一种适用于内悬浮抱杆组塔绳索受力监测的传感器。在传感器硬件方面,基于内悬浮抱杆组塔施工特性和绳索的受力特点,采用箔式应变片和单片机STC12LE5616AD完成组塔绳索受力数据的采集与处理,并利用低功耗的ZigBee技术完成监测数据的无线传输。传感器软件系统采用自动休眠、定时唤醒的低功耗工作模式,实现多点采集数据的轮询传输。最后,根据组塔绳索连接金具确定传感器的外形结构,采用42铬钼材料进行传感器金属外壳的制作。研制的传感器成功应用于实际工程,实测值与理论计算值的平均值相差为7.4%,在整基铁塔组立连续6 d的监测过程中传感器耗电24%。