經(jīng)濟的飛速發(fā)展過程中，電力是保障經(jīng)濟發(fā)展的第一要素；但隨著全球不斷變暖，導致自然災害頻繁發(fā)生，影響到輸電設備的安全運行，影響到電力供應的可靠性。早期輸電系統(tǒng)是靠人力巡檢，運行效率低，周期長，更缺乏實時監(jiān)測手段無法反映線路的真實狀態(tài)。隨著無線傳感器網(wǎng)絡（WSN）、計算機信息技術的發(fā)展，輸電線狀態(tài)的實時監(jiān)測現(xiàn)在已經(jīng)可以實現(xiàn)。
一、 總體方案
對高壓輸電線路的監(jiān)測對象主要是監(jiān)測輸電線路的溫度、絕緣子漏電監(jiān)測、線路覆冰監(jiān)測、輸電塔的傾斜度監(jiān)測、塔邊的風速和雨量等氣象信息監(jiān)測；監(jiān)測設備一般固定在輸電塔上。
監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時傳輸需要穩(wěn)定可靠的網(wǎng)絡，對于很多輸電塔布置偏遠的山區(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現(xiàn)。無線方案是最佳選擇，但在有些地方，特邊是山區(qū)，GPRS 信號不能完全覆蓋，因此WSN 網(wǎng)絡、AD-HOC 無線網(wǎng)橋、GPRS 網(wǎng)絡共同組合的網(wǎng)絡模式是最佳選擇。WSN 網(wǎng)絡實現(xiàn)輸電塔的PAN 傳感器網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸；AD-HOC 無線網(wǎng)橋實現(xiàn)塔與塔之間數(shù)據(jù)的傳輸；GPRS 實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程傳輸。三者組合可以實現(xiàn)跨區(qū)域全覆蓋的
完整監(jiān)測網(wǎng)絡系統(tǒng)。網(wǎng)絡系統(tǒng)構成如下圖：
二、 PAN 傳感器網(wǎng)絡
在一個高壓輸電塔上，需要監(jiān)測的傳感器比較多，而且分布在不同位置，在這樣高壓、高危的環(huán)境里要建立一個有線網(wǎng)絡，對設備的安裝提出極大的挑戰(zhàn)。隨著低功耗、短距離的無線模塊出現(xiàn)，在一個高壓輸電塔上構建一個傳感器網(wǎng)絡越來越被行業(yè)接受。獨立的傳感器使用太陽能或者電池供電，信號傳輸使用無線射頻方式，不僅解決了安裝難題，而且易于擴充網(wǎng)絡和維護，系統(tǒng)成本也相對低廉。無線傳感器可通過定時發(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)境復雜，除布線困難外，有時連移動公網(wǎng)信號也難以覆蓋。JRc1 一款基于AD-HOC 協(xié)議的中長距離無線模塊，視距可以傳輸4kM 左右，采用動態(tài)路由算法，支持自由多跳傳輸，可以在中間某節(jié)點損壞情況下，尋找新的路由節(jié)點，恢復數(shù)據(jù)通信。使用JRc1 作為無線網(wǎng)橋，通過數(shù)據(jù)的自動路由多跳，使6~8 個網(wǎng)橋共用一個GPRS 端口。每個輸電塔配置一個無線網(wǎng)橋，一個無線網(wǎng)橋配置一個JRc6 模塊和一個JRc1 模塊；JRc6 模塊用于和本輸電塔內(nèi)的WSN 通信；JRc1 模塊用于遠距離、多跳的自動路由數(shù)據(jù)傳輸。
四、 GPRS 網(wǎng)關
每6~8 個輸電塔作為一個AD-HOC 無線多跳智能網(wǎng)絡單元。每個單元配一個GPRS 網(wǎng)關，通過公網(wǎng)直接把數(shù)據(jù)發(fā)送到控制中心，這樣可以通過多個GPRS 網(wǎng)關，構成一條數(shù)百公里的輸電線路監(jiān)測系統(tǒng)。GPRS 網(wǎng)關如下圖：
五、 總結
本系統(tǒng)通過三個網(wǎng)絡的組合，實現(xiàn)了高壓輸電線路的實時監(jiān)測。無線傳感器網(wǎng)絡的使用，大大降低了現(xiàn)場的施工難度，提高了監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性。
