CN104240465A - 应用于电缆井预警的无线自组网数据采集模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种应用于电缆井预警的无线自组网数据采集模块，包括无线网络平台以及在平台上建立的数据采集单元和预警定位单元，所述无线网络平台包括由多个数据存储器构成的多层数据库，所述数据采集单元包括探测器与控制器，所述预警定位单元包括载波信号发送器、数据寄存器和数据编码器，所述预警定位单元与所述控制器一一对应，所述控制器包括单片机芯片。本发明不仅能够有效地采集电缆井数据并加以汇总，还可以实现预警的寻址定位功能，简便易行、高效准确，具有很好的应用前景。

Description

应用于电缆井预警的无线自组网数据采集模块

技术领域

    本发明涉及电缆井预警数据采集技术领域，尤其涉及应用于电缆井预警的无线自组网数据采集模块。

背景技术

电缆井是电力系统中与人们生产、生活息息相关的节点，承担着巨大和不可替代的作用。电缆井内空间狭窄电缆分布密集，电缆情况复杂，容易存在多种安全隐患，而且由于位置比较隐蔽，一旦出现故障不容易被发现，将造成更严重后果，所以，当前的防范措置研究方向是通过监测系统监测电力电缆的各种运行数据与环境数据，然后将所得到的实时监测值与设定报警值比较，从而判断并及时发现安全隐患。

申请号为201020632038.8的中国专利涉及一种结构简单，使用方便的智能电缆沟、井在线监测系统。它包括安装在电缆沟或电缆井中的电缆，在电缆各接头的两侧设有接头局部放电测量单元，接头局部放电测量单元与信号采集单元连接，信号采集单元通过光纤与上位机连接；同时在电缆上还设有分布式光纤测温装置，该装置与温度显示模块连接，温度显示模块与上位机连接；在电缆沟或电缆井的出口处电缆设有接地电流测量单元，该单元通过光纤与上位机连接；在电缆沟或电缆井中还设有电缆运行环境参数监测装置，该装置与上位机连接。

申请号为201220472310.X的中国专利设计了一种智能建筑电缆井电气火灾监控系统，包括探测器、监控设备和总线，该探测器和监控设备与总线连接，其中探测器包括温度探测器、烟雾探测器、剩余电流电量探测器；监控设备包括温度信号监控装置、烟雾信号监控装置、剩余电流电量信号监控装置；所述温度信号监控装置、烟雾信号监控装置、剩余电流电量信号监控装置上分别设有自动报警功能的手机模块。本实用新型具有防范措施强、能有效的对电缆竖井火灾预警、报警等优点。本实用新型通过探测器部分对被监测物的温度信号、烟雾信号、剩余电流信号进行采集传输给监控部分，由监控部分对温度信号、烟雾信号、剩余电流信号进行分析判断对超标信号提出报警，并对数据进行显示、存储和打印。

然而，上述对比文件中，电缆井的安全运行监控功能并不完善，监测参数比较单一，数据集中与传递不方便，所以需要一种简便易行、高效准确的电缆井预警数据采集与传递模块。

发明内容

本发明的目的在于解决上述技术问题，提供应用于电缆井预警的无线自组网数据采集模块，不仅能够有效地采集电缆井数据并加以汇总，还可以实现预警的寻址定位功能，简便易行、高效准确，具有很好的应用前景。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：应用于电缆井预警的无线自组网数据采集模块，包括无线网络平台以及在平台上建立的数据采集单元和预警定位单元，所述无线网络平台包括由多个数据存储器构成的多层数据库，所述数据采集单元包括探测器与控制器，所述预警定位单元包括载波信号发送器、数据寄存器和数据编码器，所述预警定位单元与所述控制器一一对应，所述控制器包括单片机芯片。

所述探测器与所述控制器连接，所述控制器包括数据集中器与双向网络接口。

所述无线网络平台包括CDMA数传网络，所述数据集中器分布于所述CDMA数传网络上。

所述无线网络平台包括GSM数传网络，所述数据集中器分布于所述GSM数传网络上。

所述探测器包括分布于电缆井中的环境温度探测器以及安装于电缆接头处的线芯温度探测器。

所述预警定位单元包括状态巡检单元与预警筛查单元。

目前国内主要开展的研究包括电缆井温度水位在线监测预警、电缆沟道综合状态监控、电缆综合在线监测及预警等等，在形式上主要以有线光纤为主，监测项目通常为电缆接头温度或沟井可燃气体监测，不能综合监测电缆沟井内多项综合环境因素，并存在有线监测安装范围局限（只在一条线路内），不能适应电缆多分布监测的需要，投资大，施工难强度大。并对于监测的数据不能分析处理储存，不能预测预警，为有效地评估预测安排相应检修工作带来困难，建设自组网络，研发新综合监测系统及可靠地数据收发、分析管理评估预测尤为重要。

无线网络平台是本发明方案的应用基础，CDMA和GSM均是目前已经应用成熟与稳定的2G通信的主流制式，在通话质量上，CDMA的通话质量要高于GSM，在相同环境下语音通信，CDMA的杂音要比GSM小很多，在手机辐射上，CDMA采用了出色的功率控制技术，也要比GSM小；然而，GSM在信号传输的稳定性上，采用时分多址的数字移动通信模式，在应用范围以及简单的短信传输上，在成本与应用范围上均具有优势，所以在本发明中应根据电缆井的具体情况，择优选取。

本系统建立数据采集单元的拓扑网络连接，实现了网络数据模块的自组网，探测器作为无线网组成的细胞单元，也是无线网数据采集、监控、定位所作用的基础单元，尤其是在数据采集监控中，可以依托网络在数据库中建立电缆井的实际点位图，在检测发生故障时，可以由预警定位单元实施定位。

控制器中的数据集中器是将探测器的采集数据信息进行汇集，并经双向网络接口传输，双向网络通信接口，接口包括数据适配器，具备连接数据源，实现导入、导出功能，安全认证功能、加密解密功能、数据传输功能，数据适配器连接服务器的编程接口数据总线作为数据收发/转发的网关，专门负责整个网络环境下的数据传递。数据源通过适配器将源数据发送到总线上，总线根据数据转换规约将源数据转换成目的数据，目的子系统则通过数据适配器到总线上获取已转换好的目的数据。由于是网络通信连接，处理器可以将采集监控的数据与分析方案的数据整合为各自的通用型报表，其过程在于用灵活方便的报表定义，并能提取不同数据源的数据，经清洗、加工、布局后，以预定的格式呈现给最终用户，即管理及维修工作人员。无线网络平台也可以作为一个无线传输媒介，配合电力系统所原有的GIS软件平台，实现点位图的生成与定位，在探测器检测到报警信号时，预警定位单元将点位地址信息打包，并启动与其无线连接的载波信号发送器提取定位模块在数据寄存器中的信息，并经数据编码器进行解码从而找出故障点位的准确位置。

预警定位单元包括状态巡检单元与预警筛查单元，分别执行状态轮巡机制与预警筛查机制，其中，状态轮巡机制为平台整体运行正常，以及保障终端装置运行正常，系统采用可以调节周期的轮巡手段，管理人员可以按照要求（季节、气候、大气、环境、运行条件等）制定队列，采用定时或者周期循环的方式进行自动巡检。运行维护人员也可以在特定的时间段进行巡视；预警筛查机制制定告警阀值指标，根据告警类型和告警级别制定相应的上下限，保证能够在发现异常或隐患时及时告警，及时方便筛查、有法可依，有据可查。用户自定义设定阀值，系统在轮巡时，可以根据这些过滤条件有选择地排查异常或隐患，并报告告警事件，平台实现告警误报处理、系统运维误报处理，只要是误报，都作为紧急事件加以处理，在减少误报警的同时，减少漏报警，大大提高系统可靠性。

附图说明

图1是本发明系统实施例一结构示意图。

图2是本发明系统实施例一结构示意图。

具体实施方式

    实施例一

如图1所示，应用于电缆井预警的无线自组网数据采集模块，包括无线网络平台1以及在平台上建立的数据采集单元2和预警定位单元3，无线网络平台包括由多个数据存储器构成的多层数据库4，数据采集单元2包括探测器与控制器，预警定位单元3包括载波信号发送器5、数据寄存器6和数据编码器7，预警定位单元与控制器一一对应，控制器包括单片机芯片11，无线网络平台包括CDMA数传网络8，数据集中器分布于CDMA数传网络上，探测器包括分布于电缆井中的环境温度探测器15以及安装于电缆接头处的线芯温度探测器16，探测器与控制器连接，控制器包括数据集中器9与双向网络接口10，预警定位单元3包括状态巡检单元12与预警筛查单元13。

目前国内主要开展的研究包括电缆井温度水位在线监测预警、电缆沟道综合状态监控、电缆综合在线监测及预警等等，在形式上主要以有线光纤为主，监测项目通常为电缆接头温度或沟井可燃气体监测，不能综合监测电缆沟井内多项综合环境因素，并存在有线监测安装范围局限（只在一条线路内），不能适应电缆多分布监测的需要，投资大，施工难强度大。并对于监测的数据不能分析处理储存，不能预测预警，为有效地评估预测安排相应检修工作带来困难，建设自组网络，研发新综合监测系统及可靠地数据收发、分析管理评估预测尤为重要。

无线网络平台是本发明方案的应用基础，CDMA是目前已经应用成熟与稳定的2G通信的主流制式，在通话质量上，CDMA的通话质量要高于GSM，在相同环境下语音通信，CDMA的杂音要比GSM小很多，在手机辐射上，CDMA采用了出色的功率控制技术，也要比GSM小，在本发明中应根据电缆井的具体情况，择优选取。

本系统建立数据采集单元的拓扑网络连接，实现了网络数据模块的自组网，探测器作为无线网组成的细胞单元，也是无线网数据采集、监控、定位所作用的基础单元，尤其是在数据采集监控中，可以依托网络在数据库中建立电缆井的实际点位图，在检测发生故障时，可以由预警定位单元实施定位。

    实施例二

    如图2所示，应用于电缆井预警的无线自组网数据采集模块，包括无线网络平台1以及在平台上建立的数据采集单元2和预警定位单元3，无线网络平台包括由多个数据存储器构成的多层数据库4，数据采集单元2包括探测器与控制器，预警定位单元3包括载波信号发送器5、数据寄存器6和数据编码器7，预警定位单元与控制器一一对应，控制器包括单片机芯片11，无线网络平台包括GSM数传网络14，数据集中器分布于GSM数传网络上，探测器包括分布于电缆井中的环境温度探测器15以及安装于电缆接头处的线芯温度探测器16，探测器与控制器连接，控制器包括数据集中器9与双向网络接口10，预警定位单元3包括状态巡检单元12与预警筛查单元13。

    目前国内主要开展的研究包括电缆井温度水位在线监测预警、电缆沟道综合状态监控、电缆综合在线监测及预警等等，在形式上主要以有线光纤为主，监测项目通常为电缆接头温度或沟井可燃气体监测，不能综合监测电缆沟井内多项综合环境因素，并存在有线监测安装范围局限（只在一条线路内），不能适应电缆多分布监测的需要，投资大，施工难强度大。并对于监测的数据不能分析处理储存，不能预测预警，为有效地评估预测安排相应检修工作带来困难，建设自组网络，研发新综合监测系统及可靠地数据收发、分析管理评估预测尤为重要。

    无线网络平台是本发明方案的应用基础，GSM是目前已经应用成熟与稳定的2G通信的主流制式，GSM在信号传输的稳定性上，采用时分多址的数字移动通信模式，在应用范围以及简单的短信传输上，在成本与应用范围上均具有优势，所以在本发明中应根据电缆井的具体情况，择优选取。

本系统建立数据采集单元的拓扑网络连接，实现了网络数据模块的自组网，探测器作为无线网组成的细胞单元，也是无线网数据采集、监控、定位所作用的基础单元，尤其是在数据采集监控中，可以依托网络在数据库中建立电缆井的实际点位图，在检测发生故障时，可以由预警定位单元实施定位。

Claims (6)

1.应用于电缆井预警的无线自组网数据采集模块，其特征在于：包括无线网络平台以及在平台上建立的数据采集单元和预警定位单元，所述无线网络平台包括由多个数据存储器构成的多层数据库，所述数据采集单元包括探测器与控制器，所述预警定位单元包括载波信号发送器、数据寄存器和数据编码器，所述预警定位单元与所述控制器一一对应，所述控制器包括单片机芯片。

2.如权利要求1所述的应用于电缆井预警的无线自组网数据采集模块，其特征在于：所述探测器与所述控制器连接，所述控制器包括数据集中器与双向网络接口。

3.如权利要求2所述的应用于电缆井预警的无线自组网数据采集模块，其特征在于：所述无线网络平台包括CDMA数传网络，所述数据集中器分布于所述CDMA数传网络上。

4.如权利要求2所述的应用于电缆井预警的无线自组网数据采集模块，其特征在于：所述无线网络平台包括GSM数传网络，所述数据集中器分布于所述GSM数传网络上。

5.如权利要求2所述的应用于电缆井预警的无线自组网数据采集模块，其特征在于：所述探测器包括分布于电缆井中的环境温度探测器以及安装于电缆接头处的线芯温度探测器。

6.如权利要求1所述的应用于电缆井预警的无线自组网数据采集模块，其特征在于：所述预警定位单元包括状态巡检单元与预警筛查单元。