浅析嵌入式系统在电力设备监测中的应用

刘杨

摘 要：科技在发展，社会在进步，在不断发展的过程中各行业对电力能源需求量不断增加，给电力产业发展带来了诸多发展机遇，但同时对电力系统安全性提出了更高要求。为了避免供电事故的发生，对电力设备进行状态监测及故障诊断非常重要。其中嵌入式系统具有较强的电磁兼容性能，在电力设备中应用，不仅能够提高监测准确性，且成本低。

关键词：电力设备，监测，嵌入式系统

近年来，在电力产业改革趋势下，状态监测、设备检修成为电力企业日常工作的重点。电力系统运行过程中，一旦出现供电故障，将会造成不同程度的经济损失。而引入状态监测技术，能够对电力设备潜在的风险进行实时监督和控制，并进行检修，使得设备始终处于可靠、安全运行状态当中。因此加强对电力设备监测中嵌入式系统应用的研究具有非常重要的现实意义。

一、嵌入式系统概述

嵌入式系统，是指“专用”系统，针对网络、通信等特定應用。就学术层面而言，嵌入式系统围绕着应用，运用系统技术，在软硬件的配合下形成的一种嵌入式微处理器、外围硬件设备等应用程序。相比较其他系统，嵌入式系统在形态、性能等方面具有小型化、功能丰富等优势。在实践中，嵌入式系统能够将以往诺曼尼结构发展成为多个处理器并行计算结构，以此来提高运行效率及稳定性。将其运用电力设备监测系统当中，不仅能够实现对设备运行状态地实时监督和控制，还能够降低系统设计成本，从而为电力设备监督工作提供更多支持。

二、嵌入式系统在电力设备监测中的应用

1、设计分析

明确设计任务及目标能够为下一步设计提供指导和具体的执行标准。在需求分析过程中，应加强与用户之间的沟通和交流，以此来明确系统功能要求，从而设计出更具针对性的系统。结合当前电力设备监测工作来看，该系统设计服务对象面向检修、设备维护等人员。系统在运行中应对电力设备可能存在的故障给予及时的响应，避免停电故障的发生。

2、设计方案

此设计方案，是由电力设备、紫外内窥探头等构成。同时引入LPC2138核心嵌入式系统，在运行过程中，电力设备内部会产生放电现象，并伴随着紫外光线。而传感器能够检测到经过的紫外光线，经过控制电路进入到嵌入式系统当中，最后经过内部软件处理，在显示器上显示出紫外脉冲数据，为工作人员决策提供科学依据。同时工作人员启动LED等能够对电力设备内部实际情况进行实时观察，准确确定出设备故障所在位置。此外，如果某个时间段内，检测到的紫外线脉冲数高于设定值，嵌入式系统系统还会通过无线GPRS模块发送预警信号，检修人员要根据信息及时处理设备相应的故障。

3、硬件设计

处理器作为系统硬件的重要组成部分，选择是LPC2138，所选用的嵌入式系统主板源于自主开发。选择该硬件，主要是其中的核心板具有拓展性特点，能够根据实际需求，灵活调整，为设备监测提供更多支持。此外，传感器作为感应主体，对于其驱动电路的选择应确定在300～350V之间，及时获取设备产生的紫外线。内窥系统是视频图像采集的主要载体，本文主要选取了Linux系统平台上的USB摄像头。将其嵌入到设备当中，当摄像头被识别后，其能够进行视频图像采集。一般情况，对于大量图像数据信息，如果单纯通过拷贝的方式会在很大程度上增加耗时，因此运用内存映射方式效果更好。

4、软件设计

对于本文设计监测系统来看，其主要任务是完成图形界面用户接口响应。数据采集线程方法可以通过紫外和图象数据的采集。前者能够对主线程序输出的消息进行图形化处理，更加形象、具体地呈现在工作人员面前。而后者能够将某个时间段设备运行产生的脉冲数与预设值进行对比和分析，并将故障所在位置发给检修人员，从而指导检修人员更好地开展设备检修工作，避免设备故障的产生，保证设备始终处于稳定、有序运行状态当中。在此基础上，能够准确定位到设备故障点，减少设备维修盲目性。嵌入式系统软件部分可以换分为操作系统内核与驱动、文件系统等多个部分。对于本系统的设计，选用Linux内核，图形界面运用Qtopia。当系统运行中，整个系统首先启动的是bootloader程序，然后内核开始运行，对U盘进行连接，最后进入到图形界面当中，实现对电力设备的实时监督和控制。为了提高通信效果，还可以引入GPRS通信模块，GPRS模块能够通过无线方式，将数据传输给工作人员，形成一个全透明的链路，且不会对系统其他部分产生过多的影响。

5、系统测试

按照上述设计将各个部分进行组合，对软件编程设置验证之后，能够清晰地观察到电力设备内部放电等具体情况，当与放电伴随的紫外线高于预先设置值，将会引起连锁反应，提醒相关人员要对故障源进行处理，从而提高设备处理有效性。测试是系统设计重要环节，通过科学合理的测试，能够及时发现系统设计中存在的问题和不足，进行进一步优化和完善，使得系统功能在实践应用中得到充分发挥，为电力设备日常管理工作提供坚实的技术基础。

三、结论

该系统对电力系统运行安全性、可靠性等给予了更高的关注。嵌入式系统凭借自身成本低、微型化等优势，在电力设备监测中得到了广泛应用。本文基于对电力系统运行特点的考虑，从软件、硬件等角度提出了设计方案，为电力设备实时监测提供支持。随着电力产业未来发展，电力企业还应加大资金等方面的投入力度，使得嵌入式系统与监测系统能够实现进一步融合，不断提高监测时效性，减少供电故障的产生，从而促进我国电力事业又好又快发展。

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