CN105929745A - 电缆沟环境监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了电缆沟环境监测系统，包括信息采集装置、信息编码通讯装置和信息处理装置，所述信息采集装置通过信息编码通讯装置与信息处理装置连接，所述信息采集装置包括若干设置在电缆沟内的传感器，所述信息编码通讯装置包括一用于将传感数据进行编码处理的下位机和一用于将传感数据发送到信息处理装置的上位机，所述信息处理装置包括一用于对传感数据进行综合处理的监控主机。通过各种传感器完成实时在线监测和数据准确采集，再进行编码并根据电平的转换完成报警控制，进一步传输到后台，完成系统的监控和维护，对电缆沟的环境情况进行实时在线监测，降低成本的同时提高了安全性，并能及时发现异常信息，保证电缆沟内设备的安全稳定运行。

Description

电缆沟环境监测系统

技术领域

本发明涉及电力系统领域和环境监测领域，具体涉及一种电缆沟环境监测系统。

背景技术

随着城市化规模不断扩大，相应的城市附属设施建设发展迅速，国家电力基础设施投入在逐年增大，电缆沟的长度也正在迅速增加。规模庞大的地下供电网络，电缆分布众多，对电缆的安全运行和事故预防提出了更高要求，特别是在高温、大负荷季节，需要定期进行巡检来对电缆的运行状况进行检查。

目前全国大多数电力公司对电缆沟内主干电缆的管理还处于计划检修阶段，一般采用定期巡视的方法对电缆的运行状况进行检查。从经济角度和技术角度来说，计划检修都有很大的局限性，例如定期试验和检修造成了很大的直接和间接经济浪费，许多绝缘缺陷和潜在的故障无法及时发现。另外，电缆沟道与高压管线的迅速增长和电力负荷的急剧增加，电力公司对电缆沟的运行维护工作面临着巨大压力，仅靠大量增加运行人员数量来应对电缆沟道的迅速增长和管理压力已经不现实。

因此，需要一种能够对电缆沟的环境情况进行实时在线监测的电缆沟环境监测系统。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供了一种电缆沟环境监测系统，能够对电缆沟的环境情况进行实时在线监测，通过全新的设计，提高了监测的安全性，并确保监测数据的可靠性，使得系统可及时发现隐患点，从而保证电缆沟内设备的安全稳定运行。

本发明解决为其技术问题所采用的技术方案是：电缆沟环境监测系统，包括信息采集装置、信息编码通讯装置和信息处理装置，所述信息采集装置通过信息编码通讯装置与信息处理装置连接，所述信息采集装置包括若干设置在电缆沟内的传感器，所述信息编码通讯装置包括一用于将传感数据进行编码处理的下位机和一用于将传感数据发送到信息处理装置的上位机，所述信息处理装置包括一用于对传感数据进行综合处理的监控主机。

进一步，所述传感器包括温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、气体传感器、水位传感器和入侵传感器。

进一步，所述信息编码通讯装置和信息处理装置之间通过GPRS连接。

进一步，所述下位机包括第一控制单元，所述第一控制单元上设置有RS485单元、传感接口和用于提供工作电源的电源单元，所述下位机通过RS485单元与所述上位机连接，所述下位机通过传感接口与传感器连接。

进一步，所述电源单元与所述上位机连接，所述电源单元包括依次连接的DCDC模块、开关稳压器和线性稳压器，所述DCDC模块采用WRB1212S芯片，所述开关稳压器采用LM2576芯片，所述线性稳压器采用AMB3301A芯片。

进一步，所述第一控制单元为MSP430F5172微控制器。

进一步，所述RS485单元包括SP485E芯片，所述RS485单元通过SP485E芯片与第一控制单元相连，所述SP485E芯片在A线和B线的两端并联设置有两个双向TVS管，两个双向TVS管还分别连接有偏置电阻。

进一步，所述双向TVS管为SMBJ6.5CA芯片。

进一步，所述上位机包括第二控制单元，所述第二控制单元上设置有用于连接下位机的通讯接口和用于连接信息处理装置的通讯模块，所述第二控制单元还通过一无线模块连接有一故障指示器。

进一步，所述第二控制单元为STM32F103微控制器。

本发明带来的有益效果有：本发明提供了一种电缆沟环境监测系统，前端设置有各种传感器，通过各种传感器完成实时在线监测和数据准确采集，再把传感数据按照既定规程编码并传输到后台，由后台进行信息处理，完成系统的监控和维护，及时发现异常信息并采取相应的措施解决异常情况，取代了技术人员定期巡视的监控方式，对电缆沟的环境情况进行实时在线监测。采用本系统后，能够对电缆沟的环境情况进行实时在线监测，及时发现隐患点，保证电缆沟内设备的安全稳定运行；无须技术人员定期巡检，大大降低了实施成本，并提高了监测的安全性，避免恶劣的环境对技术人员造成伤害；电缆沟环境监测系统能够及时发现异常信息，保证监测数据的可靠性和准确性。

附图说明

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的系统结构示意图；

图2为电源单元的电路原理图；

图3为RS485单元的电路原理图。

具体实施方式

参见图1，图1为本发明的系统结构示意图。本发明电缆沟环境监测系统，包括信息采集装置1、信息编码通讯装置2和信息处理装置3，所述信息采集装置1通过信息编码通讯装置2与信息处理装置3连接，所述信息采集装置1包括若干设置在电缆沟内的传感器，所述信息编码通讯装置2包括一用于将传感数据进行编码处理的下位机21和一用于将传感数据发送到信息处理装置3的上位机22，所述信息处理装置3包括一用于对传感数据进行综合处理的监控主机。信息采集装置1采集传感数据后，由信息编码通讯装置2的下位机21进行编码，下位机21根据电平的转换完成数据处理、监测异常及报警控制等工作，然后发送到信息编码通讯装置2的上位机22，再由上位机22负责把数据上传到信息处理装置3的监控主机，由监控主机作进一步的信息处理，能够对电缆沟的环境情况进行实时在线监测，通过全新的设计，提高了监测的安全性，并确保监测数据的可靠性，使得系统可及时发现隐患点，从而保证电缆沟内设备的安全稳定运行。具体地，所述信息编码通讯装置2和信息处理装置3之间可通过GPRS或CDMA连接，下位机21通过RS485单元212与上位机22连接，必要时也可通过RS485单元212输出控制信号控制下位机21和电缆沟内的传感器。

信息采集装置1包括若干设置在电缆沟内用于采集监测信息的传感器，其中包括：包括温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、气体传感器、水位传感器和入侵传感器等等，可按照实际需求，在不同的位置设置不同的传感器，实现全面的数据采集；信息采集装置1的主要功能是完成监测信息实时、准确的采集，采集到的传感数据经下位机21进行AD转换后进一步进行编码处理。信息编码通讯装置2包括一用于将传感数据进行编码处理的下位机21和一用于将传感数据发送到信息处理装置3的上位机22，下位机21的主要功能是将传感器得到的模拟信号和开关量信号按照既定的规程编码，并按照发送到上位机22中，上位机22再把处理后的数据进一步发送到信息处理装置3；另外，下位机21根据电平的转换完成数据处理、监测异常及报警控制等工作，例如，入侵传感器探测到入侵者，入侵传感器的发射机与接收机之间的红外光束被完全遮断或按给定百分比遮断时，能产生电平变化信号，下位机21根据这个电平变化信息，可判断监测到异常情况。本系统配合供电局的电力设备综合监控管理平台使用，对电缆沟环境和电力电缆运行环境参数进行实时监测，可实现对电缆沟环境的传感数据、位置信息和报警信号等进行处理和存储，并按照业务逻辑和要求的格式与地理信息系统进行数据结合，及时发现异常信息并采取相应的措施解决异常情况，然后以WEB的方式发布呈现给管理系统的人员，完成系统的管理和维护等。电力设备综合监控管理平台由监控主机及组态化监控软件组成，集成了多种通讯协议，具有良好的图形化人机交互界面和完备稳定的数据库，主要以被测设备为对象，接受与被监测设备相关的数据，并进行数据存储、分析和处理，实现与综合监测单元或站端监测单元进行标准化数据通信。

下位机21包括第一控制单元211，所述第一控制单元211上设置有RS485单元212、传感接口213和用于提供工作电源的电源单元214，所述下位机21通过RS485单元212与所述上位机22连接，所述下位机21通过传感接口213与传感器连接，传感数据先经过AD转换后进一步进行编码处理，根据电平的转换完成数据处理、监测异常及报警控制等工作。参见图2，图2为电源单元214的电路原理图，所述电源单元214向上位机22取电后为下位机21供电，电源单元214具体包括依次连接的DCDC模块、开关稳压器和线性稳压器，电源经DCDC模块转换后，再经过两级稳压处理为下位机21供电，所述DCDC模块采用WRB1212S芯片，所述开关稳压器采用LM2576芯片，所述线性稳压器采用AMB3301A芯片。具体地，所述第一控制单元211为MSP430F5172微控制器。

另外，所述RS485单元212包括SP485E芯片，所述RS485单元212通过SP485E芯片与第一控制单元211相连，所述SP485E芯片在A线和B线的两端并联设置有两个双向TVS管，两个双向TVS管还分别连接有偏置电阻，所述双向TVS管为SMBJ6.5CA芯片。

参见图3，图3为RS485单元212的电路原理图。MSP430F5172的通讯脚TX和RX与SP485E芯片进行连接，构成RS485单元212的电路，电路中的双向TVS管SMBJ6.5CA并联在RS485总线A线和B线线两端，对电路进行瞬态保护作用，还设置有两个偏置电阻R1和R2，进行网络失效保护。

上位机22包括第二控制单元221，所述第二控制单元221上设置有用于连接下位机21的通讯接口222和用于连接信息处理装置3的通讯模块223，所述第二控制单元221还通过一无线模块连接有一故障指示器，当电缆出现温度过高、电流过大等异常情况时可及时发出警报。所述第二控制单元221为STM32F103微控制器。

本发明的工作过程为：本发明电缆沟环境监测系统，包括信息采集装置1、信息编码通讯装置2和信息处理装置3，信息采集装置1采集传感数据后，由信息编码通讯装置2的下位机21进行编码并根据电平的转换完成数据处理、监测异常及报警控制，然后发送到信息编码通讯装置2的上位机22，再由上位机22负责把数据上传到信息处理装置3的监控主机，监控主机结合组态化监控软件，以被测设备为对象，接受与被监测设备相关的数据，并进行数据存储、分析和处理，对电缆沟的环境情况进行实时在线监测。采用本系统后，能够对电缆沟的环境情况进行实时在线监测，及时发现隐患点，保证电缆沟内设备的安全稳定运行；无须技术人员定期巡检，大大降低了实施成本，并提高了监测的安全性，避免恶劣的环境对技术人员造成伤害；电缆沟环境监测系统能够及时发现异常信息，保证监测数据的可靠性和准确性。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.电缆沟环境监测系统，其特征在于：包括信息采集装置（1）、信息编码通讯装置（2）和信息处理装置（3），所述信息采集装置（1）通过信息编码通讯装置（2）与信息处理装置（3）连接，所述信息采集装置（1）包括若干设置在电缆沟内的传感器，所述信息编码通讯装置（2）包括一用于将传感数据进行编码处理的下位机（21）和一用于将传感数据发送到信息处理装置（3）的上位机（22），所述信息处理装置（3）包括一用于对传感数据进行综合处理的监控主机。

2.根据权利要求1所述的电缆沟环境监测系统，其特征在于：所述传感器包括温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、气体传感器、水位传感器和入侵传感器。

3.根据权利要求1所述的电缆沟环境监测系统，其特征在于：所述信息编码通讯装置（2）和信息处理装置（3）之间通过GPRS连接。

4.根据权利要求1所述的电缆沟环境监测系统，其特征在于：所述下位机（21）包括第一控制单元（211），所述第一控制单元（211）上设置有RS485单元（212）、传感接口（213）和用于提供工作电源的电源单元（214），所述下位机（21）通过RS485单元（212）与所述上位机（22）连接，所述下位机（21）通过传感接口（213）与传感器连接。

5.根据权利要求4所述的电缆沟环境监测系统，其特征在于：所述电源单元（214）与所述上位机（22）连接，所述电源单元（214）包括依次连接的DCDC模块、开关稳压器和线性稳压器，所述DCDC模块采用WRB1212S芯片，所述开关稳压器采用LM2576芯片，所述线性稳压器采用AMB3301A芯片。

6.根据权利要求4所述的电缆沟环境监测系统，其特征在于：所述第一控制单元（211）为MSP430F5172微控制器。

7.根据权利要求4所述的电缆沟环境监测系统，其特征在于：所述RS485单元（212）包括SP485E芯片，所述RS485单元（212）通过SP485E芯片与第一控制单元（211）相连，所述SP485E芯片在A线和B线的两端并联设置有两个双向TVS管，两个双向TVS管还分别连接有偏置电阻。

8.根据权利要求7所述的电缆沟环境监测系统，其特征在于：所述双向TVS管为SMBJ6.5CA芯片。

9.根据权利要求1所述的电缆沟环境监测系统，其特征在于：所述上位机（22）包括第二控制单元（221），所述第二控制单元（221）上设置有用于连接下位机（21）的通讯接口（222）和用于连接信息处理装置（3）的通讯模块（223），所述第二控制单元（221）还通过一无线模块连接有一故障指示器。

10.根据权利要求1所述的电缆沟环境监测系统，其特征在于：所述第二控制单元（221）为STM32F103微控制器。