CN103809570A - 一种地下井道多数据采集和控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明及一种地下井道多数据采集和控制系统，包括现场信号传感监测单元、执行机构动作或报警单元、节点信号传输单元和中心管理控制单元；节点信号传输单元采用树状拓扑结构的通讯网络；节点信号传输单元采用有线通信技术或无线通信技术，将执行动作信号或报警信号传输到中心管理控制单元；节点信号传输单元采用电源线通信结构，即一对导线在提供电能的同时，又提供信号通信功能；其能够解决现有的一些地下电力电缆的数据采集或在线监测系统中，多存在适用范围受限、受环境干扰较大、数据传输和共享性能较差和实时精确性能较差的问题，满足实际地下电力设施监测和数据采集的需要。

Description

一种地下井道多数据采集和控制系统

技术领域

本发明属于数据通信技术领域,涉及一种数据采集系统,尤其涉及一种地下井道多数据采集和控制系统。

背景技术

随着全球资源、环境压力的不断增大，电力市场化进程的不断深入，以及用户对电能可靠性和质量要求的不断提升，建设更加安全、可靠、环保、经济的电力系统，已经成为全球电力行业的共同目标，智能电网（SmartGrid）建设已经成为国家的基本发展战略。而在电网公司电缆管理所、冶金、化工等各大型企业，其要求地下电力设施能够安全运行，既要求窨井盖等电缆隧道、沟道或夹层等地下井道电力设施能够综合管理整合在同一个平台上，从而能够在设备发生故障之前报警并提出检修建议，提供完善的智能化的现场总线网络，使得综合管理得到无限延伸，从而在根本上解决现有技术中电缆故障和设备事故的预测、评估、补救和事故范围控制的难题，实现对电网运行关键部位的动态信息进行监测、分析评估、决策控制，实现电网可靠、安全、经济、高效、智能化的运行和管理目标。

申请号为“201310204554.9”,申请公布号为“CN103308830A”，名称为“一种电力电缆局部放电在线监测系统”的中国发明专利申请，公开了一种电力电缆局部放电监测系统，包括监测节点，中心节点和数据管理平台，所述监测节点安装在电力电缆的检测区域，用于完成对所述监测区域局部放电数据的采集，将所述局部放电数据通过无线通讯方式发送给所述中心节点；所述中心节点，通过无线通讯方式接受所述监测节点发送的所述局部放电数据，并将接收到的所述局部放电数据发送给所述数据管理凭条；所述数据管理凭条，接收并保持所述中心节点发送的所述局部放电数据，并对所述局部放电数据进行处理。该电力电缆局部放电在线监测系统虽然能够实现对现有电力电缆局部放电的在线监测，但是由于其基于电力电缆的设计，其适用局限，无法适用于其他地下电网的电力设施的数据采集。

专利号为“201320090727.4”，授权公告号为“CN203149013U”，名称为“一种地下高压电缆护层超限电流监测装置”的中国实用新型专利，公开了一种地下高压电缆保护层超限电流监测装置，包括若干与地下高压线缆护层直接耦合的电流数据采集单元，各电流数据采集单元与第二微控制单元的输入口连接，实现电力数据的采集；第一微控制单元通过串口电平转换单元后于第二微控制单元通过串口相连，实现数据通信，第一微控制单元还分别与数据发送单元和数据接收单元连接，3.3V供电单元给第二微控制单元和电流数据采集单元供电；VCC供电单元给第一微控制单元和数据接收单元供电。该地下高压电缆保护层超限电流监测装置虽然可以对地下电缆护层的超限电流的瞬变和突变进行监测，但是由于其实采用电流互感器直接耦合电缆护层的方式，所以导致其监测效果受到工作环境的限制较大，且采集数据的传输和共享性能较差，难以满足实际地下电力设施数据的监测需要。

总体来说，现有的一些地下电力电缆的数据采集或在线监测系统中，多存在适用范围受限、受环境干扰较大、数据传输和共享性能较差和实时精确性能较差的问题，难以满足实际地下电力设施监测和数据采集的需要。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种地下井道多数据采集和控制系统，解决现有的一些地下电力电缆的数据采集或在线监测系统中，多存在适用范围受限、受环境干扰较大、数据传输和共享性能较差和实时精确性能较差的问题，满足实际地下电力设施监测和数据采集的需要。

为实现上述目的，本发明提供一种地下井道多数据采集和控制系统，包括现场信号传感监测单元、执行机构动作或报警单元、节点信号传输单元和中心管理控制单元；所述节点信号传输单元采用树状拓扑结构的通讯网络，以有线、无线或两者组合的通讯技术， 、报警信号传输到中心管理控制单元，同时支持中心管理控制单元向现场执行机构动作指令信号的反向传输；该系统地下各节点信号传输单元之间采用电能输送线和通信线共用技术，即一对导线在提供电能的同时，又提供信号通信功能，并支持多层级联。

在以上方案中优选的是,所述节点信号传输单元的沟道采用无线传输GPRS手机模块和PBUS通信技术，其隧道内采用CAN、485或以太网有线和PBUS通信技术。 

在以上任一方案中优选的是,所述节点信号传输单元采用的有线通信方式包括有RS485、CAN及现场总线。

在以上任一方案中优选的是,所述现场信号传感监测单元设有现场传感器，所述中心管理控制单元设有中心管理主机，所述现场传感器实时采集各设施的运行状态并将其信息上报至中心管理主机，当遇到超过阀值、遭破坏或非法侵入的情况时，输出报警信号或启动相关设备。

在以上任一方案中优选的是,所述相关设备包括排水泵和/或风机和/或监控录像仪。

在以上任一方案中优选的是,所述树状拓扑结构具有一个输入口和四个输出口，该五个口之间相互隔离，任意一个输出口的故障均不会影响其他输出口或输入口。

在以上任一方案中优选的是,所述树状拓扑结构的通信节点之间相互串联。

在以上任一方案中优选的是,所述树状拓扑结构最多支持10级串联。

在以上任一方案中优选的是,所述树状拓扑结构的通讯网络其最大的通信节点数为：                                                

。

在以上任一方案中优选的是,所述树状拓扑结构的通讯网络其通信节点之间的最大传输距离为1km。

在以上任一方案中优选的是,所述树状拓扑结构的通讯网络的最大传输距离为10km。

在以上任一方案中优选的是,所述树状拓扑结构的通讯网络的每个通信节点的供电由前一级通信节点提供,或由本地提供。

在以上任一方案中优选的是,所述节点信号传输单元设有信号集中器。

在以上任一方案中优选的是,所述信号集中器汇聚各通讯节点的信号，对其进行存储、传输及现场设置，以起到承上启下的桥梁和缓冲作用。

在以上任一方案中优选的是,所述信号集中器作为树状拓扑结构的通讯网络的根，采集整个系统的数据并通过GPRS模块的数据接口发送给中心管理主机。

在以上任一方案中优选的是,所述现场报警的信号通过GPRS模块或光纤数据接口，传输到中心管理控制单元，显示当前的现场状态。现场报警时，其中心管理主机立即显示报警位置；当传输线出现故障或通讯节点损坏时，其中心管理主机显示故障点。

在以上任一方案中优选的是,所述中心管理主机的主界面为一个电子地图，显示每个位置的设备其运行情况。当某个位置出现报警时，电子地图自动显示报警点，并且自动弹出该位置的各设备运行状态信息和曲线数据记录情况，并且通过短信和语音电话通知值班人员，实现自动派单。

在以上任一方案中优选的是,所述中心管理控制单元设有风机运行状态及风机装置远程控制模块。

在以上任一方案中优选的是,所述中心管理控制单元设有水泵运行状态及水泵装置远程控制模块。

在以上任一方案中优选的是,所述中心管理控制单元设有照明系统运行状态及照明系统状态远程控制模块。

在以上任一方案中优选的是,所述信号集中器和通讯节点处设有现场终端箱。

在以上任一方案中优选的是,所述现场终端箱设有下位机。

在以上任一方案中优选的是,所述下位机实时检测高压电缆接头导芯接头温度的模拟量。

在以上任一方案中优选的是,所述下位机采用无线能量传输模块，通过内置传感器对A\B\C三相高压电缆接头导芯在运行状态下温度的实时监测。

在以上任一方案中优选的是,所述下位机将接头线芯的温度测量值进行储存和上传，并实现超限报警。

在以上任一方案中优选的是,所述超限报警时的上限温度通过远程设置。

在以上任一方案中优选的是,所述下位机对电缆接地信息进行实时智能监测。

在以上任一方案中优选的是,所述下位机采用PT(渗透检测仪)测量对交叉互联、保护接地类型的铠装层对地电压进行测量、储存和上传，并实现超限报警。

在以上任一方案中优选的是,所述超限报警时的上限电压通过远程设置。

在以上任一方案中优选的是,所述下位机采用CT(电流互感器)测量对交叉互联、保护、直连接地类型的铠装层感应电流（环流）进行测量、储存和上传，并实现超限报警。

在以上任一方案中优选的是,所述超限报警时的上限电流通过远程设置。

在以上任一方案中优选的是,所述下位机对环境量进行实时检测。

在以上任一方案中优选的是,所述环境量包括环境温度（模拟量）和开关量。

在以上任一方案中优选的是,所述开关量包括水位、气体、地音、防盗、门禁或井道盖等信息。

在以上任一方案中优选的是,所述下位机对风机、水泵和照明系统的运行状态进行实时检测和远程控制。

在以上任一方案中优选的是,所述下位机设有系统自取电装置。

在以上任一方案中优选的是,所述系统自取电装置采用电缆自取电模块。

在以上任一方案中优选的是,所述电缆自取电模块在线芯电流100A-800A范围内提供稳定15V直流电源，输出功率≥15W。

在以上任一方案中优选的是,所述下位机设有智能报警和预警装置。

在以上任一方案中优选的是,所述智能报警和预警装置设有超限报警模块，其对接地电压、铠装环流、接地桩头温度、电缆接头线芯温度超过设定值和上限值，系统自动预警和报警。

在以上任一方案中优选的是,所述智能报警和预警装置设有火灾报警模块，其通过测量温度和传感检测烟雾，以准确判断火情并触发火警。

在以上任一方案中优选的是,所述火灾报警模块联动有灭火弹。

在以上任一方案中优选的是,所述智能报警和预警装置设有防盗报警模块,其在外力破坏、拆移、敲击、超权限开门时进行操作，触发报警，联动现场声光警告并通过监控录像仪进行影像拍摄取证。

在以上任一方案中优选的是,所述智能报警和预警装置设有防水报警模块，其在箱内湿度超过上限值或箱内水位超过上限值时被触发。

在以上任一方案中优选的是,所述防水报警模块联动有排水泵。

在以上任一方案中优选的是,所述智能报警和预警装置设有自检报警模块,其针对在线监测工作终端的低电压状态、本体故障和信号缺失信息进行循环自检，当上述信息不符合设定值时，进行报警并上传该信息。

在以上任一方案中优选的是,所述下位机的现场供电装置的输出为DC15V/30W。

在以上任一方案中优选的是,所述下位机的备用电池的参数为DC12V/17AH。

在以上任一方案中优选的是,所述信号集中器的静态功耗小于0.5W，动态功耗小于15W。

在以上任一方案中优选的是,所述监控录像仪设有高清数字摄像头。

在以上任一方案中优选的是,所述高清数字摄像头的像素为100万。

在以上任一方案中优选的是,所述智能报警和预警装置采用现场声光报警双路输出模式。

在以上任一方案中优选的是,所述现场声光报警双路输出模式中，其警笛声≥90Db，报警时间为60秒。

在以上任一方案中优选的是,所述智能报警和预警装置具有火警和水警8路以上报警量,且预留报警响应信号端口。

在以上任一方案中优选的是,所述下位机的电子钥匙读取距离≥8cm。

在以上任一方案中优选的是,所述下位机的工作环境温度为-45℃--80℃。

在以上任一方案中优选的是,所述下位机的电缆接头导芯测温范围为-45℃--+115℃。

在以上任一方案中优选的是,所述下位机在200 ℃ 高温冲击下的抵抗时间≥30分钟。

在以上任一方案中优选的是,所述智能报警和预警装置设有桩头和导芯预警及报警，且分为三级预警。

在以上任一方案中优选的是,所述三级预警包括：第一级报警，≥+80℃；第二级预警，+70℃--+80℃；第三级预警，+60℃--+70℃。

在以上任一方案中优选的是,所述智能报警和预警装置的环流报警和电压报警设定上限值。

在以上任一方案中优选的是,所述下位机的取电范围为线芯电流+100A--+800A。

在以上任一方案中优选的是,所述下位机的取电条件为全天候。

在以上任一方案中优选的是,所述下位机的GPRS 数据业务采用GPRS CLASS 10。 

在以上任一方案中优选的是,所述下位机支持TCP/IP 协议数据传输。

在以上任一方案中优选的是,所述下位机的绝缘电阻大于20MΩ，箱体经受直流20kV，1分钟不击穿，箱体经受冲击交流1分钟不击穿。

在以上任一方案中优选的是,所述下位机的箱体材料采用SMC不饱和树脂。

在以上任一方案中优选的是,所述下位机的箱体上方设有通风气孔。

在以上任一方案中优选的是,所述智能报警和预警装置的报警延时时间为1s以下。

在以上任一方案中优选的是,所述中心管理控制单元设有上位机。

在以上任一方案中优选的是,所述上位机设有智能数字化监控平台。

在以上任一方案中优选的是,所述智能数字化监测平台采用多级结构，包括中心管理级、现场管理级和共享级。

在以上任一方案中优选的是,所述中心管理级为控制级，其对应110Kv等级管理部门。

在以上任一方案中优选的是,所述现场管理级为响应级，对应110 Kv等级设备管理人员，采用电脑或手机/PDA等移动终端。

在以上任一方案中优选的是,所述共享级为中心管理级平行部门或上级平台，通过数据上传实现共享和监督管理。

在以上任一方案中优选的是,所述上位机的监测平台界面采用目录树结构，其主界面以线路设备点位置、名称及运行状态为目录树内容；在设备报警时对应设备点高亮显示设备名称、报警时间和类别、责任联系人及处理状态，且叠加地理图显示位置。

在以上任一方案中优选的是,所述上位机的监测平台具有报警记录及联动模块，其通过对各类报警，如环流超限、温度超限、外力破坏、火情、通讯中断、系统故障或低电压，按照时间顺序记录报警日志，采用流水条记录，报警联动采用自动批量设定或手动独立设定模式通过短信或电话通知设备管理责任人；其状态分为未通知、已通知和处理回复，并且分别用红、黄、绿显示处理状态；系统支持文字回复记录。

在以上任一方案中优选的是,所述上位机的监测平台具有权限管理模块，其通过现场终端箱采用通用钥匙和电子钥匙组合管理，系统通过对电子钥匙授权，实现权限管理；有权操作人开闭箱门时，解除防盗报警，并将动作状态，如柜门开启、柜门关闭，布防、撤防等状态，及时间上传和存储，作为巡检记录管理；无权操作人开启箱门动作触发防盗报警。

在以上任一方案中优选的是,所述上位机的监测平台具有状态查询模块,其通过选择设备点，对该设备进行状态查询，查询结果通过模拟设备结构图形式显示，监测位置和动态参数对应显示。

在以上任一方案中优选的是,所述上位机的监测平台具有历史查询模块,其通过选择设备点和查询参数，选定时间段，对该设备选定时间段内的参数变化情况进行查询，查询结果通过分类表或变化曲线显示，并支持输出打印。

在以上任一方案中优选的是,系统利用的PBUS总线2线通讯方式，不区分通讯线极性，数据传输距离达2kM，通过中继级联后可以达到2kM倍数的传输距离。

在以上任一方案中优选的是,系统通信模块具备每一个从机模块都带有电流检测电路，能够探测总线是否短路，如果总线短路，从机模块能够及时切断供电，从而保证不影响上一段总线通讯，同时备用通讯控制主机启动，从总线另一侧控制总线。这样就能够绕过短路、开路处，实现从机模块继续工作，实现通信链路自组网，自修复。

在以上任一方案中优选的是,系统通信模块具备智能判断模块位置，追踪模块唯一ID，能够对接在总线上的模块依次排序，防止工程人员接错模块，而导致数据采集错误。

在以上任一方案中优选的是,系统通信模块出厂都有唯一ID序列号，接入到总线的模块，能够通过中心服务器找到这个模块，并且查询到模块位置和出厂信息。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明的一种地下井道多数据采集和控制系统，其通过采用树状拓扑的通讯结构，更为理想的适用于大范围的城市地下电力设施监控系统，该树状拓扑结构由树根和枝干节点组成，当某些枝干出现故障时，不会影响其他的枝干节点，并且通过软件的算法设计，能够精确定位故障点。

本发明的一种地下井道多数据采集和控制系统，其通过采用电源线通信（PBUS）技术，即一对导线既提供电能，又包含了信号通信，从而使得布线非常简单，大大提高了系统的可靠性和可维护性，当线路被破坏时，系统能够准确定位故障的位置，方便技术人员的维护。

本发明的一种地下井道多数据采集和控制系统，其通信节点支持树状拓扑，有1个输入口和4个输出口，5个口之间相互隔离，任意一个输出口故障不会影响其他输出口或输入口。

本发明的一种地下井道多数据采集和控制系统，其通过采用信号集中器，主要汇聚各节点信号进行存储和传输及现场设置功能，起到承上启下的桥梁和缓冲作用；信号集中器相当于树状系统的根，采集整个系统的数据并通过GPRS模块或其他数据接口发送给中心机。

本发明的一种地下井道多数据采集和控制系统，其通过采用中心管理主机，使得现场报警的信号通过GPRS模块或光纤数据接口，传输到管理中心，显示当前的现场状态；当现场报警，中心机能马上显示报警位置。当传输线出现故障或节点损坏，中心机也能显示故障点；其主界面为一个电子地图，显示每个位置设备运行情况，当某个位置出现报警，电子地图自动显示报警点，并且自动弹出该位置的各设备运行状态信息和曲线数据记录情况，且短信和语音电话通知值班人员，实现自动派单。

本发明的一种地下井道多数据采集和控制系统，其通过系统自取电装置，解决电缆状态监测终端一般都安装在室外，无法保证电源供应的问题，本系统采用稳定、可靠、全天候、免维护的电缆自取电技术，在线芯电流100A-800A范围向装置提供稳定15V直流电源，输出功率≥15W，确保现场设备长时间不间断工作。

本发明的一种地下井道多数据采集和控制系统，其通过温度测量、烟雾传感技术，准确判断火情并触发火警，且能够联动灭火弹。

本发明的一种地下井道多数据采集和控制系统，其绝缘电阻大于20MΩ，箱体经受直流20kV，1分钟不击穿，箱体经受冲击交流1分钟不击穿。

本发明的一种地下井道多数据采集和控制系统，其箱体材料采用SMC不饱和树脂等阻燃，低回收价值材料制成，具备良好电气绝缘、耐腐蚀、高强度，安全环保，活动部位具备良好的防水密封性，箱体上方有通风气孔。

本发明的一种地下井道多数据采集和控制系统，其上位机具有状态查询模块，通过选择设备点，可以对该设备进行状态查询，查询结果通过模拟设备结构图形式显示，监测位置和动态参数对应显示，直观清晰，具备良好人机响应效果。  

本发明的一种地下井道多数据采集和控制系统，其能够解决现有的一些地下电力电缆的数据采集或在线监测系统中，多存在适用范围受限、受环境干扰较大、数据传输和共享性能较差和实时精确性能较差的问题，其基于树状分布式数据通信的地下井道数据采集系统是通过先进的传感、测量、通讯技术以及先进的决策分析支持系统的综合应用，对电网运行关键部位的动态信息进行监测、分析评估、决策控制，实现电网可靠、安全、经济、高效的运行和管理目标；通过该系统的实施使得地下井道内电力设施的管理由传统管理模式转变为智能化管理模式；该套系统应用国际专利的PBUS总线计算机通信技术和GPRS无线或CAN、485、以太网有线或光纤传输技术，将电缆接头温度、各开关温度、电缆护套接地电流、电缆局放电流、开关柜温度、水位、烟雾气体、震动地音、防盗人员定位、照明、风机水泵、防火门和窨井盖等电缆隧道、沟道或夹层等地下井道电力设施综合管理整合在同一个平台上，能在设备发生故障之前报警并提出检修建议，完善的智能化的现场总线网络使综合管理得到无限延伸；整个系统包含上位机和下位机两大部分，其中下位机负责数据采集监测通信，上位机负责各节点数据显示、记录保存打印、操作权限管理、远程监测、设置和控制；其能够广泛应用于电网公司电缆管理所、冶金、化工等各大型企业，能为地下电力设施安全运行发挥巨大的作用；该系统从根本上解决了电缆故障和设备事故的预测、评估、补救和事故范围控制的难题，成为地下电力设施专业维护工作中不可替代的系统平台；能够满足实际地下电力设施监测和数据采集的需要。

附图说明

图1是本发明的地下井道数据采集系统框图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合具体实施例对本发明作了详细说明。但是，显然可对本发明进行不同的变型和改型而不超出后附权利要求限定的本发明更宽的精神和范围。因此，以下实施例具有例示性的而没有限制的含义。

实施例1:

一种地下井道多数据采集和控制系统，

包括现场信号传感监测单元、执行机构动作或报警单元、节点信号传输单元和中心管理控制单元；所述节点信号传输单元采用树状拓扑结构的通讯网络，以有线、无线或两者组合的通讯技术，将监测信号（数字量、模拟量和影像数据）、报警信号传输到中心管理控制单元，同时支持中心管理控制单元向现场执行机构动作指令信号的反向传输；该系统地下各节点信号传输单元之间采用电能输送线和通信线共用技术，即一对导线在提供电能的同时，又提供信号通信功能，并支持多层级联。

实施例2:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例1相似,所不同的是,所述节点信号传输单元的沟道采用无线传输GPRS手机模块和PBUS通信技术，其隧道内采用CAN、485或以太网有线和PBUS通信技术。 

实施例3

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例2相似,所不同的是,所述节点信号传输单元采用的有线通信方式包括有RS485、CAN及现场总线。

实施例4:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例3相似,所不同的是,所述现场信号传感监测单元设有现场传感器，所述中心管理控制单元设有中心管理主机，所述现场传感器实时采集各设施的运行状态并将其信息上报至中心管理主机，当遇到超过阀值、遭破坏或非法侵入的情况时，输出报警信号或启动相关设备。

实施例5:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例4相似,所不同的是,所述相关设备包括排水泵和风机和监控录像仪。

实施例6:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例5相似,所不同的是,所述树状拓扑结构具有一个输入口和四个输出口，该五个口之间相互隔离，任意一个输出口的故障均不会影响其他输出口或输入口。

实施例7:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例6相似,所不同的是,所述树状拓扑结构的通信节点之间相互串联。

实施例8:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例7相似,所不同的是,所述树状拓扑结构最多支持10级串联。

实施例9:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例8相似,所不同的是,所述树状拓扑结构的通讯网络其最大的通信节点数为：

。

实施例10:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例9相似,所不同的是,所述树状拓扑结构的通讯网络其通信节点之间的最大传输距离为1km。

实施例11:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例10相似,所不同的是,所述树状拓扑结构的通讯网络的最大传输距离为10km。

实施例12:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例11相似,所不同的是,所述树状拓扑结构的通讯网络的每个通信节点的供电由前一级通信节点提供,或由本地提供。

实施例13:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例12相似,所不同的是,所述节点信号传输单元设有信号集中器。

实施例14:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例13相似,所不同的是,所述信号集中器汇聚各通讯节点的信号，对其进行存储、传输及现场设置，以起到承上启下的桥梁和缓冲作用。

实施例15:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例14相似,所不同的是,所述信号集中器作为树状拓扑结构的通讯网络的根，采集整个系统的数据并通过GPRS模块的数据接口发送给中心管理主机。

实施例16:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例15相似,所不同的是,所述现场报警的信号通过GPRS模块或光纤数据接口，传输到中心管理控制单元，显示当前的现场状态。现场报警时，其中心管理主机立即显示报警位置；当传输线出现故障或通讯节点损坏时，其中心管理主机显示故障点。

实施例17:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例16相似,所不同的是,所述中心管理主机的主界面为一个电子地图，显示每个位置的设备其运行情况。当某个位置出现报警时，电子地图自动显示报警点，并且自动弹出该位置的各设备运行状态信息和曲线数据记录情况，并且通过短信和语音电话通知值班人员，实现自动派单。

实施例18:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例17相似,所不同的是,所述中心管理控制单元设有风机运行状态及风机装置远程控制模块。

实施例19:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例18相似,所不同的是,所述中心管理控制单元设有水泵运行状态及水泵装置远程控制模块。

实施例20:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例19相似,所不同的是,所述中心管理控制单元设有照明系统运行状态及照明系统状态远程控制模块。

实施例21:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例20相似,所不同的是,所述信号集中器和通讯节点处设有现场终端箱。

实施例22:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例21相似,所不同的是,所述现场终端箱设有下位机。

实施例23:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例22相似,所不同的是,所述下位机实时检测高压电缆接头导芯接头温度的模拟量。

实施例24:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例23相似,所不同的是,所述下位机采用无线能量传输模块，通过内置传感器对A\B\C三相高压电缆接头导芯在运行状态下温度的实时监测。

实施例25:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例24相似,所不同的是,所述下位机将接头线芯的温度测量值进行储存和上传，并实现超限报警。

实施例26:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例25相似,所不同的是,所述超限报警时的上限温度通过远程设置。

实施例27:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例26相似,所不同的是,所述下位机对电缆接地信息进行实时智能监测。

实施例28:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例27相似,所不同的是,所述下位机采用PT(渗透检测仪)测量对交叉互联、保护接地类型的铠装层对地电压进行测量、储存和上传，并实现超限报警。

实施例29:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例28相似,所不同的是,所述超限报警时的上限电压通过远程设置。

实施例30:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例29相似,所不同的是,所述下位机采用CT(电流互感器)测量对交叉互联、保护、直连接地类型的铠装层感应电流（环流）进行测量、储存和上传，并实现超限报警。

实施例31:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例30相似,所不同的是,所述超限报警时的上限电流通过远程设置。

实施例32:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例31相似,所不同的是,所述下位机对环境量进行实时检测。

实施例33:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例32相似,所不同的是,所述环境量包括环境温度（模拟量）和开关量。

实施例34:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例33相似,所不同的是,所述开关量包括水位、气体、地音、防盗、门禁或井道盖等信息。

实施例35:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例34相似,所不同的是,所述下位机对风机、水泵和照明系统的运行状态进行实时检测和远程控制。

实施例36:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例35相似,所不同的是,所述下位机设有系统自取电装置。

实施例37:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例36相似,所不同的是,所述系统自取电装置采用电缆自取电模块。

实施例38:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例37相似,所不同的是,所述电缆自取电模块在线芯电流100A-800A范围内提供稳定15V直流电源，输出功率≥15W。

实施例39:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例38相似,所不同的是,所述下位机设有智能报警和预警装置。

实施例40:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例39相似,所不同的是,所述智能报警和预警装置设有超限报警模块，其对接地电压、铠装环流、接地桩头温度、电缆接头线芯温度超过设定值和上限值，系统自动预警和报警。

实施例41:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例40相似,所不同的是,所述智能报警和预警装置设有火灾报警模块，其通过测量温度和传感检测烟雾，以准确判断火情并触发火警。

实施例42:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例41相似,所不同的是,所述火灾报警模块联动有灭火弹。

实施例43:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例42相似,所不同的是,所述智能报警和预警装置设有防盗报警模块,其在外力破坏、拆移、敲击、超权限开门时进行操作，触发报警，联动现场声光警告并通过监控录像仪进行影像拍摄取证。

实施例44:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例43相似,所不同的是,所述智能报警和预警装置设有防水报警模块，其在箱内湿度超过上限值或箱内水位超过上限值时被触发。

实施例45:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例44相似,所不同的是,所述防水报警模块联动有排水泵。

实施例46:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例45相似,所不同的是,所述智能报警和预警装置设有自检报警模块,其针对在线监测工作终端的低电压状态、本体故障和信号缺失信息进行循环自检，当上述信息不符合设定值时，进行报警并上传该信息。

实施例47:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例46相似,所不同的是,所述下位机的现场供电装置的输出为DC15V/30W。

实施例48:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例47相似,所不同的是,所述下位机的备用电池的参数为DC12V/17AH。

实施例49:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例48相似,所不同的是,所述信号集中器的静态功耗小于0.5W，动态功耗小于15W。

实施例50:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例49相似,所不同的是,所述监控录像仪设有高清数字摄像头。

实施例51:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例50相似,所不同的是,所述高清数字摄像头的像素为100万。

实施例52:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例51相似,所不同的是,所述智能报警和预警装置采用现场声光报警双路输出模式。

实施例53:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例52相似,所不同的是,所述现场声光报警双路输出模式中，其警笛声≥90Db，报警时间为60秒。

实施例54:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例53相似,所不同的是,所述智能报警和预警装置具有火警和水警8路以上报警量,且预留报警响应信号端口。

实施例55:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例54相似,所不同的是,所述下位机的电子钥匙读取距离≥8cm。

实施例56:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例55相似,所不同的是,所述下位机的工作环境温度为-45℃--80℃。

实施例57:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例56相似,所不同的是,所述下位机的电缆接头导芯测温范围为-45℃--+115℃。

实施例58:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例57相似,所不同的是,所述下位机在200 ℃ 高温冲击下的抵抗时间≥30分钟。

实施例59:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例58相似,所不同的是,所述智能报警和预警装置设有桩头和导芯预警及报警，且分为三级预警。

实施例60:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例59相似,所不同的是,所述三级预警包括：第一级报警，≥+80℃；第二级预警，+70℃--+80℃；第三级预警，+60℃--+70℃。

实施例61:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例60相似,所不同的是,所述智能报警和预警装置的环流报警和电压报警设定上限值。

实施例62:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例61相似,所不同的是,所述下位机的取电范围为线芯电流+100A--+800A。

实施例63:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例62相似,所不同的是,所述下位机的取电条件为全天候。

实施例64:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例63相似,所不同的是,所述下位机的GPRS 数据业务采用GPRS CLASS 10。 

实施例65:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例64相似,所不同的是,所述下位机支持TCP/IP 协议数据传输。

实施例66:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例65相似,所不同的是,所述下位机的绝缘电阻大于20MΩ，箱体经受直流20kV，1分钟不击穿，箱体经受冲击交流1分钟不击穿。

实施例67:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例66相似,所不同的是,所述下位机的箱体材料采用SMC不饱和树脂。

实施例68:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例67相似,所不同的是,所述下位机的箱体上方设有通风气孔。

实施例69:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例68相似,所不同的是,所述智能报警和预警装置的报警延时时间为1s以下。

实施例70:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例69相似,所不同的是,所述中心管理控制单元设有上位机。

实施例71:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例70相似,所不同的是,所述上位机设有智能数字化监控平台。

实施例72:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例71相似,所不同的是,所述智能数字化监测平台采用多级结构，包括中心管理级、现场管理级和共享级。

实施例73:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例72相似,所不同的是,所述中心管理级为控制级，其对应110Kv等级管理部门。

实施例74:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例73相似,所不同的是,所述现场管理级为响应级，对应110 Kv等级设备管理人员，采用电脑或手机/PDA等移动终端。

实施例75:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例74相似,所不同的是,所述共享级为中心管理级平行部门或上级平台，通过数据上传实现共享和监督管理。

实施例76:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例75相似,所不同的是,所述上位机的监测平台界面采用目录树结构，其主界面以线路设备点位置、名称及运行状态为目录树内容；在设备报警时对应设备点高亮显示设备名称、报警时间和类别、责任联系人及处理状态，且叠加地理图显示位置。

实施例77:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例76相似,所不同的是,所述上位机的监测平台具有报警记录及联动模块，其通过对各类报警，如环流超限、温度超限、外力破坏、火情、通讯中断、系统故障或低电压，按照时间顺序记录报警日志，采用流水条记录，报警联动采用自动批量设定或手动独立设定模式通过短信或电话通知设备管理责任人；其状态分为未通知、已通知和处理回复，并且分别用红、黄、绿显示处理状态；系统支持文字回复记录。

实施例78:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例77相似,所不同的是,所述上位机的监测平台具有权限管理模块，其通过现场终端箱采用通用钥匙和电子钥匙组合管理，系统通过对电子钥匙授权，实现权限管理；有权操作人开闭箱门时，解除防盗报警，并将动作状态，如柜门开启、柜门关闭，布防、撤防等状态，及时间上传和存储，作为巡检记录管理；无权操作人开启箱门动作触发防盗报警。

实施例79:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例78相似,所不同的是,所述上位机的监测平台具有状态查询模块,其通过选择设备点，对该设备进行状态查询，查询结果通过模拟设备结构图形式显示，监测位置和动态参数对应显示。

实施例80:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例79相似,所不同的是,所述上位机的监测平台具有历史查询模块,其通过选择设备点和查询参数，选定时间段，对该设备选定时间段内的参数变化情况进行查询，查询结果通过分类表或变化曲线显示，并支持输出打印。

实施例81:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例80相似,所不同的是,系统利用的PBUS总线2线通讯方式，不区分通讯线极性，数据传输距离达2kM，通过中继级联后可以达到2kM倍数的传输距离。

实施例82:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例81相似,所不同的是,系统通信模块具备每一个从机模块都带有电流检测电路，能够探测总线是否短路，如果总线短路，从机模块能够及时切断供电，从而保证不影响上一段总线通讯，同时备用通讯控制主机启动，从总线另一侧控制总线。这样就能够绕过短路、开路处，实现从机模块继续工作，实现通信链路自组网，自修复。

实施例83:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例82相似,所不同的是,系统通信模块具备智能判断模块位置，追踪模块唯一ID，能够对接在总线上的模块依次排序，防止工程人员接错模块，而导致数据采集错误。

实施例84:

一种地下井道多数据采集和控制系统，与实施例83相似,所不同的是,系统通信模块出厂都有唯一ID序列号，接入到总线的模块，能够通过中心服务器找到这个模块，并且查询到模块位置和出厂信息。

Claims (10)

1.一种地下井道多数据采集和控制系统，包括现场信号传感监测单元、执行机构动作或报警单元、节点信号传输单元和中心管理控制单元；其特征在于：所述节点信号传输单元采用树状拓扑结构的通讯网络，以有线、无线或两者组合的通讯技术，将数字量、模拟量和影像数据的监测信号、报警信号传输到中心管理控制单元，同时支持中心管理控制单元向现场执行机构动作指令信号的反向传输；该系统地下各节点信号传输单元之间采用电能输送线和通信线共用技术，即一对导线在提供电能的同时，又提供信号通信功能，并支持多层级联。

2.如权利要求1所述的地下井道数据采集系统，其特征在于：所述节点信号传输单元的沟道采用无线传输GPRS手机模块和PBUS通信技术，其隧道内采用CAN、485或以太网有线和PBUS通信技术。

3.如权利要求1所述的地下井道数据采集系统，其特征在于：所述节点信号传输单元采用的有线通信方式包括有RS485、CAN及现场总线。

4.如权利要求1所述的地下井道数据采集系统，其特征在于：所述现场信号传感监测单元设有现场传感器，所述中心管理控制单元设有中心管理主机，所述现场传感器实时采集各设施的运行状态并将其信息上报至中心管理主机，当遇到超过阀值、遭破坏或非法侵入的情况时，输出报警信号或启动相关设备。

5.如权利要求4所述的地下井道数据采集系统，其特征在于：所述相关设备包括排水泵和/或风机和/或监控录像仪。

6.如权利要求1所述的地下井道数据采集系统，其特征在于：所述树状拓扑结构具有一个输入口和四个输出口，该五个口之间相互隔离，任意一个输出口的故障均不会影响其他输出口或输入口。

7.如权利要求6所述的地下井道数据采集系统，其特征在于：所述树状拓扑结构的通信节点之间相互串联。

8.如权利要求7所述的地下井道数据采集系统，其特征在于：所述树状拓扑结构最多支持10级串联。

9.如权利要求8所述的地下井道数据采集系统，其特征在于：所述树状拓扑结构的通讯网络其最大的通信节点数为：                                                

。

10.如权利要求9所述的地下井道数据采集系统，其特征在于：所述树状拓扑结构的通讯网络其通信节点之间的最大传输距离为1km。

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