帶自檢與熱插拔功能的電力隧道電纜監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明為帶自檢與熱插拔功能的電力隧道電纜監(jiān)控系統(tǒng)，包括電纜護(hù)層電流監(jiān)測單元、隧道環(huán)境監(jiān)測控制單元、井蓋監(jiān)測控制單元、隧道入口監(jiān)測控制單元、防火門監(jiān)測控制單元。各狀態(tài)監(jiān)測與設(shè)備控制單元分別獨(dú)立安插在采集箱內(nèi)的主板上，支持熱插拔；數(shù)據(jù)傳輸為GMS/CDMA傳輸或CAN-BUSS總線傳輸。同時(shí)主板上還設(shè)置有濕度檢測裝置，隨時(shí)對采集箱內(nèi)的環(huán)境進(jìn)行檢測，并給分站監(jiān)控中心發(fā)送相關(guān)的檢測數(shù)據(jù)。系統(tǒng)設(shè)置有狀態(tài)自檢裝置，隨時(shí)對各單元工作狀態(tài)進(jìn)行自檢，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者單獨(dú)單元出現(xiàn)故障，或者單獨(dú)的探測器出現(xiàn)故障，工作人員能清晰而快速地對故障部位進(jìn)行定位。
【專利說明】帶自檢與熱插拔功能的電力隧道電纜監(jiān)控系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種供電電力系統(tǒng)地下隧道濫測系統(tǒng)，用于監(jiān)控城市地下隧道內(nèi)的供電電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的推進(jìn)和城市電網(wǎng)下地工作的迅速展開，隧道內(nèi)部電網(wǎng)運(yùn)行安全越來越受到線路維護(hù)部門的重視，需要從多個(gè)環(huán)節(jié)保障地溝或淺溝電力電纜正常運(yùn)行，如:電力隧道井蓋防盜和非法開啟的監(jiān)控、電力隧道綜合環(huán)境監(jiān)控、電力電纜接地電流監(jiān)測、電力隧道入口門禁及防火門監(jiān)控等。
[0003]為了達(dá)到以上所需，已產(chǎn)生了一些電力隧道狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，但經(jīng) 申請人:分析和試驗(yàn)后，得出如下的一些不足:
[0004]1、電力隧道狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)做法是采用將各個(gè)功能系統(tǒng)多合一設(shè)計(jì)的方式，這種系統(tǒng)架構(gòu)的優(yōu)勢在于，系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)比較容易，設(shè)備的制造成本有所節(jié)省，但是這樣做的劣勢也是顯而易見的，比如:故障定位困難，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障將整體癱瘓，子系統(tǒng)之間的運(yùn)行會(huì)相互影響，維護(hù)技術(shù)要求比較專業(yè)，不熟悉整個(gè)系統(tǒng)將沒有辦法維護(hù)，維護(hù)時(shí)間較長，維護(hù)成本較高。
[0005]2、因無法解決無線設(shè)備在隧道下面的信號覆蓋問題和長時(shí)間(達(dá)到1.5年以上)設(shè)備自身供電問題，所以只能有線方式組網(wǎng)，不能兼顧地溝，淺溝，偏遠(yuǎn)隧道的情況。
[0006]3、不能很好的解決遠(yuǎn)距離設(shè)備供電和通信問題，所以基本采用新建供電網(wǎng)絡(luò)和傳輸網(wǎng)絡(luò)的方式來進(jìn)行系統(tǒng)組網(wǎng)，這樣在隧道惡劣的環(huán)境無疑是新增兩套故障點(diǎn)，給后續(xù)的維護(hù)工作帶來很多不確定的隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了保護(hù)電力供應(yīng)，保證隧道內(nèi)電纜的安全，保證電力電纜正常工作，本發(fā)明提出了一種帶自檢與熱插拔功能的電力隧道電纜監(jiān)控系統(tǒng)。
[0008]它主要包括狀態(tài)監(jiān)測與設(shè)備控制單元、數(shù)據(jù)傳輸單元、數(shù)據(jù)監(jiān)控中心。
[0009]所述的狀態(tài)監(jiān)測與設(shè)備控制單元包括電纜護(hù)層電流監(jiān)測單元、隧道環(huán)境監(jiān)測控制單元、井蓋監(jiān)測控制單元、隧道入口監(jiān)測控制單元、防火門監(jiān)測控制單元；各狀態(tài)監(jiān)測與設(shè)備控制單元分別安插在采集箱內(nèi)的主板上；主板上還設(shè)置有濕度檢測裝置、狀態(tài)自檢裝置、電源裝置。
[0010]電流監(jiān)測單元與套裝到電纜接地線上的電流互感器及設(shè)置在電纜接頭上的溫度傳感器連接，用以監(jiān)測電纜接地線通過電流及電纜接頭溫度。
[0011]隧道環(huán)境監(jiān)測控制單元與溫度探測器、氣體探測器、水位探測器連接；同時(shí)與風(fēng)機(jī)開啟裝置、水泵開啟裝置連接。
[0012]井蓋監(jiān)測控制單元與井蓋開啟監(jiān)測裝置及井蓋開啟裝置連接。
[0013]防火門監(jiān)測控制單元與防火監(jiān)測裝置及防火門啟動(dòng)裝置連接。[0014]隧道入口監(jiān)測控制單元與隧道入口監(jiān)測裝置及隧道入口開啟裝置連接。
[0015]所述的數(shù)據(jù)傳輸單元為無線傳輸設(shè)備或總線傳輸；無線設(shè)備傳輸為GMS/CDMA傳輸，總線傳輸為CAN-BUSS總線傳輸。
[0016]數(shù)據(jù)監(jiān)控中心為分站監(jiān)控中心；并且至少一個(gè)分站監(jiān)控中心與綜合監(jiān)控中心連接。
[0017]如上所述的帶自檢與熱插拔功能的電力隧道電纜監(jiān)控系統(tǒng)，更進(jìn)一步說明為，狀態(tài)監(jiān)測與設(shè)備控制單元通過數(shù)據(jù)處理單元與數(shù)據(jù)傳輸單元連接。
[0018]本發(fā)明帶自檢與熱插拔功能的電力隧道電纜監(jiān)控系統(tǒng)，在隧道環(huán)境監(jiān)測控制單元內(nèi)設(shè)定隧道中溫度的正常值、有害氣體正常值、隧道積水水位線值，當(dāng)探測到隧道內(nèi)的有害氣體含量超過正常值時(shí)，隧道環(huán)境監(jiān)測控制單元向風(fēng)機(jī)開啟裝置傳送啟動(dòng)命令，啟動(dòng)隧道風(fēng)機(jī)，排出氣體，同時(shí)通過GMS/CDMA傳輸或CAN-BUSS總線向分站監(jiān)控中心傳送害氣體含量值及風(fēng)機(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)。
[0019]當(dāng)探測到隧道內(nèi)的溫度值超過正常值時(shí)，隧道環(huán)境監(jiān)測控制單元向風(fēng)機(jī)開啟裝置傳送啟動(dòng)命令，啟動(dòng)隧道風(fēng)機(jī)，降低隧道內(nèi)溫度，同時(shí)通過GMS/CDMA傳輸或CAN-BUSS總線向分站監(jiān)控中心傳送溫度值及風(fēng)機(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)。
[0020]當(dāng)探測到隧道內(nèi)的積水水位值超過正常值時(shí)，隧道環(huán)境監(jiān)測控制單元向水泵開啟裝置傳送啟動(dòng)命令，啟動(dòng)隧道水泵，抽出積水，同時(shí)通過GMS/CDMA傳輸或CAN-BUSS總線向分站監(jiān)控中心傳送積水水位值及水泵狀態(tài)數(shù)據(jù)。
[0021]分站監(jiān)控中心通過GMS/CDMA傳輸或CAN-BUSS總線傳輸單元向井蓋開啟裝置、或防火門啟動(dòng)裝置、或隧道入口開啟裝置發(fā)出井蓋開啟命令、或防火門啟動(dòng)命令、或隧道入口開啟命令，井蓋開啟裝置、或防火門啟動(dòng)裝置、或隧道入口開啟裝置打開井蓋、或啟動(dòng)防火門、或打開隧道入口。
[0022]當(dāng)分站監(jiān)控中心與井蓋開啟裝置、或隧道入口開啟裝置通信出現(xiàn)故障，并采用應(yīng)急方式開啟井蓋或隧道入口時(shí)，井蓋監(jiān)測設(shè)備、隧道入口監(jiān)測設(shè)備將井蓋的工作狀態(tài)數(shù)據(jù)或隧道入口的工作數(shù)據(jù)保存，在通信恢復(fù)后，傳送給分站監(jiān)控中心。
[0023]電流互感器探測到電纜接地線電流情況，電流監(jiān)測單元將情況編寫數(shù)據(jù)信號，信號被實(shí)時(shí)傳送到分站監(jiān)控中心，將探測到接地電流數(shù)據(jù)與電纜負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行對比和綜合分析，當(dāng)數(shù)據(jù)異常時(shí)，將分析出的異常數(shù)據(jù)通過綜合監(jiān)控中心傳送給電纜管理責(zé)任人。
[0024]護(hù)層接地電流和電纜接頭溫度監(jiān)測是通過傳感器耦合電纜接地線的信號，將其采集到的護(hù)層接地電流參量傳送到監(jiān)測中心，同時(shí)對電纜接頭溫度進(jìn)行采集，把電纜接頭溫度作為輔助參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對電纜的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效評估。
[0025]電流監(jiān)測單元將從電流互感器輸入的電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，并負(fù)責(zé)對獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理，并向數(shù)據(jù)傳輸單元傳送經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)。
[0026]各狀態(tài)監(jiān)測單元可以根據(jù)設(shè)定進(jìn)行實(shí)時(shí)值和最大值的正常和越限上報(bào)，并對上報(bào)的數(shù)據(jù)暫存。
[0027]有益效果:
[0028]本系統(tǒng)產(chǎn)品采用模塊化的設(shè)計(jì)方式，將狀態(tài)監(jiān)測單元中的電纜護(hù)層電流監(jiān)測單元、隧道環(huán)境監(jiān)控單元、井蓋監(jiān)控單元、隧道入口監(jiān)控單元、防火門監(jiān)控單元等各單元分開獨(dú)立設(shè)計(jì)，各單元之間可以進(jìn)行靈活組合，這樣做最大的好處在于，一旦整個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者單獨(dú)單元出現(xiàn)故障，或者單獨(dú)的探測器出現(xiàn)故障，工作人員能清晰而快速的定位，可以快速的對某一故障單元進(jìn)行快速替換，不影響整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行，正常單元可以繼續(xù)運(yùn)行，而且系統(tǒng)采用開放架構(gòu)設(shè)計(jì)，允許第三方單元無縫接入，這樣可以簡化維護(hù)工作，大大縮短維護(hù)時(shí)間。
[0029]本發(fā)明采用混合組網(wǎng)方式，采用各單元有線組網(wǎng)和無線組網(wǎng)的混合方式，由于本發(fā)明設(shè)備自備電源，所以在有線不可到達(dá)或者有線難以到達(dá)的地方，像地溝或者淺溝的狀態(tài)監(jiān)測，我們采用無線組網(wǎng)方式，這樣最大的優(yōu)勢在于可以提供對隧道，地溝，淺溝等多種復(fù)雜環(huán)境下系統(tǒng)監(jiān)控的需要。
[0030]本發(fā)明產(chǎn)品的探測器接入都采用CAN-BUSS總線方式，這種方式的通信與供電共用一對0.5平方毫米粗的鎧裝電力雙絞通信電纜，不需要建立光網(wǎng)絡(luò)通信，通信距離可以達(dá)到10公里，一對鎧裝電力雙絞通信電纜以總線技術(shù)最多可以連接127個(gè)設(shè)備，無光網(wǎng)絡(luò)故障和低壓電流接口故障，I臺設(shè)備故障不影響其他設(shè)備使用，一對雙絞線既解決了設(shè)備供電問題，又解決的設(shè)備的通信問題，同時(shí)不引入其他的低壓供電線路和傳輸網(wǎng)絡(luò)，保障了系統(tǒng)在隧道凝水環(huán)境使用的安全性。
[0031]主板上還設(shè)置有濕度檢測裝置，隨時(shí)對采集箱內(nèi)的環(huán)境進(jìn)行檢測，并給分站監(jiān)控中心發(fā)送相關(guān)的檢測數(shù)據(jù)。
[0032]系統(tǒng)設(shè)置有狀態(tài)自檢裝置，隨時(shí)對各單元工作狀態(tài)進(jìn)行自檢，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者單獨(dú)單元出現(xiàn)故障，或者單獨(dú)的探測器出現(xiàn)故障，工作人員能清晰而快速地對故障部位進(jìn)行定位。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖【具體實(shí)施方式】
[0034]本發(fā)明按以上方式組網(wǎng):狀態(tài)監(jiān)測與設(shè)備控制單元、數(shù)據(jù)傳輸單元、數(shù)據(jù)監(jiān)控中心串聯(lián)連接結(jié)構(gòu)。
[0035]電纜接地線監(jiān)測主要用于電力系統(tǒng)110KV及以上電纜金屬護(hù)層接地環(huán)流的監(jiān)視，有線系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于電纜鋪放采用的隧道鋪放方式。
[0036]本發(fā)明的各探測設(shè)備與系統(tǒng)的通信及各探測設(shè)備的供電共用一對0.5平方毫米粗的鎧裝電力雙絞通信電纜，不需要建立光網(wǎng)絡(luò)通信，通信距離大于5公里，一對鎧裝電力雙絞通信電纜以總線技術(shù)最多可以連接127個(gè)設(shè)備，無光網(wǎng)絡(luò)故障和低壓電流接口故障，I臺設(shè)備故障不影響其他設(shè)備使用。
[0037]本發(fā)明的各探測器與控制器功能卡可集中安裝在采集箱內(nèi)，箱內(nèi)可根據(jù)現(xiàn)場需要，安裝不同的各探測器與控制器功能卡，例如接地電流采集卡、4_20mA標(biāo)準(zhǔn)變送器卡、開關(guān)量控制卡等。采集箱采用全密封防水設(shè)計(jì)，避免因?yàn)橐朐O(shè)備增加隧道的安全隱患。
[0038]本發(fā)明在特殊環(huán)境中一般采用低壓遠(yuǎn)端直流供電。本發(fā)明設(shè)計(jì)基于目前國內(nèi)電纜鋪放采用地溝及架空鋪放方式，各單元自帶電源，且各功能卡使用超低功耗芯片，保證在不更換電源的情況下，可以連續(xù)運(yùn)行2年以上，有效避免了隧道和地溝內(nèi)無電源提供下的設(shè)備運(yùn)行，解決了監(jiān)控設(shè)備在隧道內(nèi)運(yùn)行的難題。對于隧道和溝道內(nèi)特殊的環(huán)境，系統(tǒng)采用了全防水、防酸、防腐蝕設(shè)計(jì)，能保證特殊情況下的設(shè)備長期穩(wěn)定運(yùn)行。
[0039]采集箱應(yīng)當(dāng)具備如下設(shè)計(jì):鑄鋁金屬盒，防腐防銹；全面密封，電纜進(jìn)出采用防水接頭，防水等級達(dá)IP67。
[0040]具有電纜匯接功能，方便施工布線；內(nèi)有7個(gè)板位，可安裝7個(gè)功能卡；具備濕度自檢功能?？偩€抗浪涌設(shè)計(jì)。
[0041]隧道入口開啟裝置可實(shí)現(xiàn)對監(jiān)控門的集中管理，采用實(shí)時(shí)通訊方式，可以用授權(quán)的RFID射頻卡進(jìn)行授權(quán)開始，也可以用中心授權(quán)遠(yuǎn)程開啟，當(dāng)通訊丟失可以用應(yīng)急鑰匙現(xiàn)場開啟，同時(shí)隧道入口監(jiān)測設(shè)備可以實(shí)時(shí)記錄和通信丟失記錄開關(guān)入口信息，待通信恢復(fù)統(tǒng)一上傳至分站監(jiān)控中心，規(guī)范隧道進(jìn)出口管理制度，有效的管理隧道的非法進(jìn)入和進(jìn)入身份認(rèn)證問題，對隧道設(shè)備安全運(yùn)行具有重要意義。
【權(quán)利要求】
1.帶自檢與熱插拔功能的電力隧道電纜監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于， 它主要包括狀態(tài)監(jiān)測與設(shè)備控制單元、數(shù)據(jù)傳輸單元、數(shù)據(jù)監(jiān)控中心； 所述的狀態(tài)監(jiān)測與設(shè)備控制單元包括電纜護(hù)層電流監(jiān)測單元、隧道環(huán)境監(jiān)測控制單元、井蓋監(jiān)測控制單元、隧道入口監(jiān)測控制單元、防火門監(jiān)測控制單元；各狀態(tài)監(jiān)測與設(shè)備控制單元分別安插在采集箱內(nèi)的主板上；主板上還設(shè)置有濕度檢測裝置、狀態(tài)自檢裝置、電源裝置； 電流監(jiān)測單元與套裝到電纜接地線上的電流互感器及設(shè)置在電纜接頭上的溫度傳感器連接，用以監(jiān)測電纜接地線通過電流及電纜接頭溫度； 隧道環(huán)境監(jiān)測控制單元與溫度探測器、氣體探測器、水位探測器連接；同時(shí)與風(fēng)機(jī)開啟裝置、水泵開啟裝置連接； 井蓋監(jiān)測控制單元與井蓋開啟監(jiān)測裝置及井蓋開啟裝置連接； 防火門監(jiān)測控制單元與防火監(jiān)測裝置及防火門啟動(dòng)裝置連接； 隧道入口監(jiān)測控制單元與隧道入口監(jiān)測裝置及隧道入口開啟裝置連接； 所述的數(shù)據(jù)傳輸單兀為無線傳輸設(shè)備或總線傳輸；無線設(shè)備傳輸為GMS/CDMA傳輸,總線傳輸為CAN-BUSS總線傳輸； 數(shù)據(jù)監(jiān)控中心為分站監(jiān)控中心；并且至少一個(gè)分站監(jiān)控中心與綜合監(jiān)控中心連接；如權(quán)利要求1所述的帶自檢與熱插拔功能的電力隧道電纜監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，狀態(tài)監(jiān)測與設(shè)備控制單元通過數(shù)據(jù)處理單元與數(shù)據(jù)傳輸單元連接。
2.帶自檢與熱插拔功能的電力隧道電纜監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于， 在隧道環(huán)境監(jiān)測控制單元內(nèi)設(shè)定隧道中溫度的正常值、有害氣體正常值、隧道積水水位線值，當(dāng)探測到隧道內(nèi)的有害氣體含量超過正常值時(shí)，隧道環(huán)境監(jiān)測控制單元向風(fēng)機(jī)開啟裝置傳送啟動(dòng)命令，啟動(dòng)隧道風(fēng)機(jī)，排出氣體，同時(shí)通過GMS/CDMA傳輸或CAN-BUSS總線向分站監(jiān)控中心傳送害氣體含量值及風(fēng)機(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)； 當(dāng)探測到隧道內(nèi)的溫度值超過正常值時(shí)，隧道環(huán)境監(jiān)測控制單元向風(fēng)機(jī)開啟裝置傳送啟動(dòng)命令，啟動(dòng)隧道風(fēng)機(jī)，降低隧道內(nèi)溫度，同時(shí)通過GMS/CDMA傳輸或CAN-BUSS總線向分站監(jiān)控中心傳送溫度值及風(fēng)機(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)； 當(dāng)探測到隧道內(nèi)的積水水位值超過正常值時(shí)，隧道環(huán)境監(jiān)測控制單元向水泵開啟裝置傳送啟動(dòng)命令，啟動(dòng)隧道水泵，抽出積水，同時(shí)通過GMS/CDMA傳輸或CAN-BUSS總線向分站監(jiān)控中心傳送積水水位值及水泵狀態(tài)數(shù)據(jù)； 分站監(jiān)控中心通過GMS/CDMA傳輸或CAN-BUSS總線傳輸單元向井蓋開啟裝置、或防火門啟動(dòng)裝置、或隧道入口開啟裝置發(fā)出井蓋開啟命令、或防火門啟動(dòng)命令、或隧道入口開啟命令，井蓋開啟裝置、或防火門啟動(dòng)裝置、或隧道入口開啟裝置打開井蓋、或啟動(dòng)防火門、或打開隧道入口； 當(dāng)分站監(jiān)控中心與井蓋開啟裝置、或隧道入口開啟裝置通信出現(xiàn)故障，并采用應(yīng)急方式開啟井蓋或隧道入口時(shí)，井蓋監(jiān)測設(shè)備、隧道入口監(jiān)測設(shè)備將井蓋的工作狀態(tài)數(shù)據(jù)或隧道入口的工作數(shù)據(jù)保存，在通信恢復(fù)后，傳送給分站監(jiān)控中心； 電流互感器探測到電纜接地線電流情況，電流監(jiān)測單元將情況編寫數(shù)據(jù)信號，信號被實(shí)時(shí)傳送到分站監(jiān)控中心，將探測到接地電流數(shù)據(jù)與電纜負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行對比和綜合分析，當(dāng)數(shù)據(jù)異常時(shí)，將分析出的異常數(shù)通過綜合監(jiān)控中心傳送給電纜管理責(zé)任人；護(hù)層接地電流和電纜接頭溫度監(jiān)測是通過傳感器耦合電纜接地線的信號，將其采集到的護(hù)層接地電流參量傳送到監(jiān)測中心，同時(shí)對電纜接頭溫度進(jìn)行采集，把電纜接頭溫度作為輔助參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對電纜的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效評估； 電流監(jiān)測單元將從電流互感器輸入的電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，并負(fù)責(zé)對獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理，并向數(shù)據(jù)傳輸單元傳送經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)； 各狀態(tài)監(jiān)測單元可以根據(jù)設(shè)定進(jìn)行實(shí)時(shí)值和最大值的正常和越限上報(bào)，并對上報(bào)的數(shù)據(jù)暫存。
【文檔編號】G01D21/02GK103777578SQ201210398163
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月19日
【發(fā)明者】李成 申請人:李成