CN107025756B - 一种智能型电缆桩 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能型电缆桩，包括电缆桩本体，电缆桩本体的底部设置有根系式油管，根系式油管水平敷设于被保护的电缆上方。本发明的智能型电缆桩,可以对电缆上方的全覆盖，扩大了电缆保护预警范围；在电网发生故障时，运行人员可以利用电缆桩的监控功能，实现周围现场的主动式巡视，大大缩短了线路故障的查找时间；该电缆桩具有有效防护距离长，对附近施工人员的警示作用明显，实现电缆运行现场实时监控、保存上传电缆破坏现场的抓拍截图、通知巡线单位时间快、能够实现主动监控、巡视的优点。

Description

一种智能型电缆桩

技术领域

本发明涉及高压电缆线路的电缆桩，具体地说，涉及一种智能型电缆桩，属于电缆防护技术领域。

背景技术

随着城市配电网的发展，用户对供电可靠性要求日益增加，同时考虑到城市发展建设的需要，传统的架空线路正在被逐步取代，电力电缆已经发展成为电网重要的输电设备，如何更好的保护电缆这样的重要输电通道已十分迫切。通过对电缆事故的统计发现，人为施工等外破占大多数，防外破是当前电缆防护面临的首要任务。

由于电缆多数敷设于地下，位置隐蔽，再加上实施地面开挖人员的防护意识薄弱等原因，传统的电缆防护大多是采用电缆桩、电缆路径图来实现告知、警示作用，一旦发生电缆损坏，往往造成停电、停产甚至人员伤亡等重大损失。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下问题：

1.目前使用的直埋式电缆桩位置局限，保护电缆线路长度有限，如果电缆桩未能引起施工者的足够注意，则没有更主动的措施警醒施工停止，损坏电缆的行为无法避免，电缆桩防护电缆的功能局限性很大。

2.直埋电缆运行环境的主动监测功能无法满足现在的运行要求，一旦电缆被破坏后，供电部门通过传统故障的查找方法时间长，受到各种局限，且到达现场后缺失第一手的现场资料，给后续的追责查找带来极大的被动。

3.电缆运行环境没有有效的监视手段，只能依靠人工巡视，效率较低，而且难以及时发现电缆运行环境的突变。

目前由于电缆运行的特殊性，很难采用现场有效制止警醒施工单位等其它类型的设计手段，所以电缆线路防护的主动性一直是供电企业的技术难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述技术方案的不足，提供一种智能型电缆桩,可以对电缆上方的全覆盖，扩大了电缆保护预警范围；在电网发生故障时，运行人员可以利用电缆桩的监控功能，实现周围现场的主动式巡视，大大缩短了线路故障的查找时间；该电缆桩具有有效防护距离长，对附近施工人员的警示作用明显，实现电缆运行现场实时监控、保存上传电缆破坏现场的抓拍截图、通知巡线单位时间快、能够实现主动监控、巡视的优点。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种智能型电缆桩，包括电缆桩本体，电缆桩本体的底部设置有根系式油管，根系式油管水平敷设于被保护的电缆上方。

一种优化方案，根系式油管的间隙中分散设置有烟雾告警装置和振动传感器。

进一步地，所述烟雾告警装置，设置于电缆的上方10cm左右处及油系统外壳的间隙位置，烟雾告警装置顶部的触压板与底部外壳之间设置有弹簧；触压板上连接的引线直接连接安装于外壳顶部内壁的发烟装置。

进一步地，电缆桩本体的中部位置固定设置有电缆信息处理模块，电缆信息处理模块通过信号传输线分别连接有振动信号处理模块、油位信号处理模块、温度信号处理模块、监控图像抓拍控制模块、声光告警控制模块以及无线信息交换模块，无线信息交换模块通过无线信号与手持终端的无线通信模块进行控制命令、图像、温度等信息交换。

进一步地，所述电缆桩本体包括监控图像抓拍系统，所述监控图像抓拍系统包括红外照相机、相机托盘、动力机构、机构底座、监控图像抓拍控制模块；

所述监控图像抓拍系统的红外照相机安装在相机托盘上，红外照相机和相机托盘置于相机升降筒内，在相机托盘下部连接有带动其垂直升降及水平旋转的螺杆，动力机构安装于圆盘形动力机构底座上，用于控制螺杆的移动；监控图像抓拍控制模块安装于动力机构底座上部。

进一步地，所述电缆桩本体还包括声光告警系统，所述声光告警系统包括告警灯、告警音响、声光告警控制模块；告警灯和告警音响间隔排列组成的环状声光告警部件，环状声光告警部件安装于电缆桩本体顶部外侧，声光告警控制模块安装于电缆桩本体内部顶端的内壁。

进一步地，所述电缆桩本体还包括油位检测系统，油位检测系统位于电缆桩内中下部，油位检测系统包括油系统外壳，油系统外壳外侧中上部安装有油位检测模块，油位检测模块一侧的电缆桩内壁上安装有油位信号处理模块；所述电缆桩本体内的顶部安装有无线信息交换模块，电缆桩内壁中部安装有电缆信息处理模块和电源模块，电缆桩内底部内壁上安装有振动信号处理模块和温度信号处理模块。

进一步地，所述油位检测系统包括提供油位变化信号的动触头与压力块，动触头与压力块直接连接，动触头随压力块进行上下移动，油系统外壳的中上部安装有静触头，静触头通过导线连接油位检测模块。

进一步地，还包括移动手持终端，所述移动手持终端的正面为显示屏及功能按钮，移动手持终端的内部安装有主板，主板上设置有无线通信模块、中央处理器CPU、运行存储介质RAM、机身存储介质ROM、图像显示芯片GPU以及电源。

进一步地，还包括测量土壤温度的温度传感器，温度传感器位于电缆桩本体底部外侧附近，温度传感器经线缆通过电缆桩本体底部的孔洞与电缆桩本体内部的温度信号处理模块相连接。

本发明采用以上技术方案，与现有技术技术相比，具有以下优点：实现了对电缆通道上方的全覆盖，保护预警范围大，可实现对电缆线路的主动式全覆盖防护，也可对重点区域进行防护，可实现现场的烟雾报警、声光报警，图像抓拍、上传功能，电网运行人员的实时监控防护功能，最快速度的制止电缆的破坏行为发生，同时实现了现场运行环境、资料记录的上传，在发生外力破坏事件时第一时间通知运行维护单位到达现场，最大限度的制止外破电缆事故；通过现场的烟雾、声光告警、油液外漏多种措施引起施工人员的注意，警醒施工人员及时制止破坏行为，避免电缆损伤事故；远程巡视，发出主动巡视后，运行人员的巡视范围将大范围缩小，缩短了电网事故异常处理时间；本电缆桩应用后现场告知方式明显，为公司最大效益提供了有效支撑，可以有效的掌握现场的第一手监控资料，几分钟完成资料的取证、存储、上传；本电缆桩通过对电缆运行环境温度的检测，实现了运行状况的预知，避免了运行故障的发生。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

附图说明

附图1为本发明智能型电缆桩整体结构示意图；

附图2为本发明电缆桩主体内部结构图；

附图3为本发明移动手持终端正面图；

附图4为本发明移动手持终端内部结构图

附图5为本发明整体工作原理示意图；

附图6为本发明的油位检测模块结构示意图；

附图7为本发明的烟雾告警装置结构示意图；

附图8为本发明的声光告警装置结构示意图；

图中，1-电缆桩本体，2-注油孔，3-红外照相机，4-告警灯，5-告警音响，6-温度传感器，7-烟雾告警装置，8-振动传感器，9-根系式油管，10-电缆，11-相机托盘，12-相机升降筒，13-螺杆，14-动力机构，15-监控图像抓拍控制模块，16-无线信息交换模块，17-声光告警控制模块，18-电缆信息处理模块，19-油系统外壳，20-压力弹簧，21-压力块，22-橡胶油囊，23-油位检测模块，24-油位信号处理模块，25-电源模块，26-振动信号处理模块，27-温度信号处理模块，28-显示屏， 29-功能按钮，30-无线通信模块，31-中央处理器CPU，32-运行存储介质RAM，33-机身存储介质ROM，34-图像显示芯片GPU，35-电源，36-动触头、37-静触头，38-触压板，39-弹簧，40–引信，41-发烟装置，42-动力机构底座，43-注油管，44-主板，45-外壳，46-手持移动终端。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

实施例1一种智能型电缆桩

如图1-8所示，本发明提供一种智能型电缆桩，包括电缆桩本体1、移动手持终端46。

所述电缆桩本体1大部分埋于土中，其上部约10厘米高度的部分露出地面，电缆桩本体1底部延伸出的根系式油管9水平敷设于被保护的电缆10上方，根系式油管9的间隙中分散设置有烟雾告警装置7和振动传感器8，烟雾告警装置7和振动传感器8作为外力破坏的辅助感应系统；测量土壤温度的温度传感器6位于电缆桩本体1底部外侧附近，温度传感器6及振动传感器8分别经线缆通过电缆桩本体1底部的孔洞与电缆桩本体1内部的温度信号处理模块27和振动信号处理模块26相连接。移动手持终端46由电缆设备运行管理人员持有，具有接收抓拍图像、告警信号和发送控制指令的功能。

所述电缆桩本体1包括监控图像抓拍系统、声光告警系统、油位检测系统。

所述监控图像抓拍系统包括红外照相机3、相机托盘11、相机升降筒12、螺杆13、动力机构14、机构底座42、监控图像抓拍控制模块15；

所述监控图像抓拍系统的红外照相机3安装在相机托盘11上，红外照相机3和相机托盘11置于相机升降筒12内，在相机托盘11下部连接有带动其垂直升降及水平旋转的螺杆13，由电动机及齿轮系统组成的动力机构14安装于圆盘形动力机构底座42上，用于控制螺杆13的移动；监控图像抓拍控制模块15安装于动力机构底座42上部。

所述声光告警系统包括告警灯4、告警音响5、声光告警控制模块17；

告警灯4和告警音响5间隔排列组成的环状声光告警部件，环状声光告警部件安装于电缆桩本体1顶部外侧，声光告警控制模块17安装于电缆桩本体1内部顶端的内壁。

油位检测系统，包括油系统外壳19、两个压力弹簧20、压力块21、橡胶油囊22、单向注油管43、注油口2、油位检测模块23、油位信号处理模块24、无线信息交换模块16、电缆信息处理模块18、电源模块25、振动信号处理模块26、温度信号处理模块27。

油位检测系统，位于电缆桩内中下部，紧贴电缆桩内壁和底板安装，外形为半圆柱体的油系统外壳19，油系统外壳19内部封装由上至下为两个压力弹簧20、施加压力的半圆柱体压力块21及柔性的橡胶油囊22，单向注油管43从电缆桩顶部的注油口2紧贴电缆桩内壁延伸至油系统外壳19底部并连接至橡胶油囊22，油位检测模块23安装于油系统外壳19外侧中上部，油位信号处理模块24安装于油位检测模块23旁边的电缆桩内壁上；无线信息交换模块16安装于电缆桩内的顶部，以利于无线信号的传输，电缆信息处理模块18和电源模块25位于电缆桩内壁中部，振动信号处理模块26和温度信号处理模块27位于电缆桩内底部内壁。

提供油位变化信号的动触头36与压力块21直接连接，动触头36随压力块21进行上下移动，静触头37安装于油系统外壳19的中上部，通过导线连接油位检测模块23，构成信号回路，并将信号传至安装于电缆桩本体1内壁中下部的油位信号处理模块24。单向注油管43由电缆桩顶部的注油口2贴内壁延伸并联接至橡胶油囊22底部。

其中，监控图像抓拍控制模块15、声光告警控制模块17、油位检测模块23、油位信号处理模块24、无线信息交换模块16、电缆信息处理模块18、电源模块25、振动信号处理模块26、温度信号处理模块27模块间的数据、控制、动力线缆以及电源模块25提供电源的电源线均紧贴电缆桩内壁敷设并固定。

本发明还包括烟雾告警装置7，烟雾告警装置7布置于电缆10的上方10cm左右处及油系统外壳19的间隙位置，弹簧39位于烟雾告警装置7顶部的触压板38与底部外壳45之间。触压板38上连接的引线40直接连接安装于外壳顶部内壁的发烟装置41，在触压板38受到外部压力向下压缩弹簧39时，触压板38会带动引信40立即启动发烟装置41发出烟雾；同时，用发烟装置41启动时产生的振动来触发振动传感器8产生振动信号，振动信号经线缆传输至安装于电缆桩本体1内壁下部的振动信号处理模块26。

电缆信息处理模块18位于电缆桩本体1的中部位置固定，通过信号传输线分别连接振动信号处理模块26、油位信号处理模块24、温度信号处理模块27、监控图像抓拍控制模块15、声光告警控制模块17以及无线信息交换模块16，无线信息交换模块16通过无线信号与手持终端46的无线通信模块30进行控制命令、图像、温度等信息交换。

移动手持终端46的正面为显示屏28及功能按钮29，内部安装有主板44，无线通信模块30、中央处理器CPU31、运行存储介质RAM32、机身存储介质ROM33、图像显示芯片GPU34以及电源35均安装于主板44上并依靠主板内的电路相互连接。

本发明在应用中，当电力电缆遭外力破坏时，外力破坏的触发方式分为三种：若施工车辆等产生的较强振动触发振动传感器8，振动传感器8将振动信号传输至振动信号处理模块26，振动信号处理模块26收到该信号后发送至电缆信息处理模块18；

当施工过程中触碰到烟雾告警装置7，烟雾告警装置7释放烟雾的同时，利用自身的振动启动振动传感器8，振动传感器8将振动信号传输至振动信号处理模块26，振动信号处理模块26收到该信号后发送至电缆信息处理模块18；

或当施工机械在施工过程中挖断或损伤了根系式油管9，在压力弹簧20及压力块21的作用下，油管内油质快速泄露，橡胶油囊22内的油逐渐减少，导致压力块21与动触头36产生向下的位移，当动触头36向下移动至接触静触头37时，油位信号处理模块24会发送告警信号至电缆信息处理模块18。

当电缆信息处理模块18接收到振动信号处理模块26发出的振动信号或者油位信号处理模块24发出的告警信号时，启动告警动作程序：将告警命令发送至声光告警控制模块17，由声光告警控制模块17控制告警灯4及告警音响5发出灯光告警及声音告警；同时将抓拍命令发送至监控图像抓拍控制模块15，由监控图像抓拍控制模块15控制动力机构14经螺杆13将相机升降筒12、相机托盘11及红外照相机3上升至指定高度并完成多角度监控图像抓拍，并将抓拍的图像传回至电缆信息处理模块18，抓拍动作完成后，电缆信息处理模块18将监控图像经无线信息交换模块16发送至手持移动终端46，待运行人员通过手持移动终端46确认状态后，根据运行人员控制指令选择是继续监控还是恢复至原状态。如附图3所示，手持移动终端46的无线通信模块30在接收到监控图像信息后通过中央处理器CPU31与图像显示芯片GPU34的处理，将图像显示在显示屏上28上，同时存储在机身存储介质ROM33的存储介质中。

在电缆设备的运行环境监控及远程巡视过程中：温度传感器6采集电缆周围土壤环境的温度信号达到突变设定值或者温度极值时启动信号发送，经温度信号处理模块27发送至电缆信息处理模块18，再经无线信息交换模块16处理后发送至移动手持终端46的无线通信模块30，再经中央处理器CPU31、图像显示芯片GPU34处理后，显示在移动手持终端的显示屏28上，提醒运行人员加强设备的运行监视、管理。

运维人员也可以通过移动手持终端46进行设备远程主动巡视，遥控指令通过移动手持终端46的无线通信模块30发送至智能型电缆桩的无线信息交换模块16，再经电缆信息处理模块18发送至监控图像抓拍控制模块15，监控图像抓拍控制模块15进行抓拍工作。

本发明采用电缆桩根系延伸与烟雾告警装置、振动传感器相结合的方式实现了对电缆通道上方的全覆盖，保护预警范围大，可实现对电缆线路的主动式全覆盖防护，也可对重点区域进行防护，可实现现场的烟雾报警、声光报警，图像抓拍、上传功能，电网运行人员的实时监控防护功能，最快速度的制止电缆的破坏行为发生，同时实现了现场运行环境、资料记录的上传，在发生外力破坏事件时第一时间通知运行维护单位到达现场，最大限度的制止外破电缆事故；

电缆的故障中机械损伤类故障所占的故障率最大，约为57%，多数因为现场没有有效电缆标示、预警方式，而采用本电缆桩后，通过现场的、烟雾、声光告警、油液外漏多种措施引起施工人员的注意，警醒施工人员及时制止破坏行为，避免电缆损伤事故。

在电网运行中，线路故障发生时，点多面广，受巡视时间、范围的限制，

以往电缆接地或者外力破坏发生后，巡视时间平均为1个小时以上，而采用本电缆桩后，信息交互时间在1分钟内，并且可以人未到现场，远程巡视，发出主动巡视后，运行人员的巡视范围将大范围缩小，缩短了电网事故异常处理时间。

以往电缆被外破后，现场的破坏人员会通过各种方式来阻止后续的追责、取证，而运行单位调查、取证难度大、周期平均约为1个月，时间长、严重浪费大量的人力、物力。本电缆桩应用后现场告知方式明显，为公司最大效益提供了有效支撑，可以有效的掌握现场的第一手监控资料，几分钟完成资料的取证、存储、上传。

电缆因过负荷、绝缘老化等原因发生故障时， 90%以上其前兆为发热现象，本电缆桩通过对电缆运行环境温度的检测，实现了运行状况的预知，避免了运行故障的发生。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种智能型电缆桩，其特征在于：包括电缆桩本体(1)，电缆桩本体(1)的底部设置有根系式油管(9)，根系式油管(9)水平敷设于被保护的电缆(10)上方；

所述电缆桩本体(1)还包括油位检测系统，油位检测系统位于电缆桩内中下部，油位检测系统包括油系统外壳(19)，油系统外壳(19)外侧中上部安装有油位检测模块(23)，油位检测模块(23)一侧的电缆桩内壁上安装有油位信号处理模块(24)；所述电缆桩本体(1)内的顶部安装有无线信息交换模块(16)，电缆桩内壁中部安装有电缆信息处理模块(18)和电源模块(25)，电缆桩内底部内壁上安装有振动信号处理模块(26)和温度信号处理模块(27)；

所述油位检测系统包括提供油位变化信号的动触头(36)与压力块(21)，动触头(36)与压力块(21)直接连接，动触头(36)随压力块(21)进行上下移动，油系统外壳(19)的中上部安装有静触头(37)，静触头(37)通过导线连接油位检测模块(23)。

2.如权利要求1所述的一种智能型电缆桩，其特征在于：根系式油管(9)的间隙中分散设置有烟雾告警装置(7)和振动传感器(8)。

3.如权利要求2所述的一种智能型电缆桩，其特征在于：所述烟雾告警装置(7)，设置于电缆(10)的上方10cm左右处及油系统外壳(19)的间隙位置，烟雾告警装置(7)顶部的触压板(38)与底部外壳(45)之间设置有弹簧(39)；触压板(38)上连接的引线(40)直接连接安装于外壳顶部内壁的发烟装置(41)。

4.如权利要求1所述的一种智能型电缆桩，其特征在于：电缆桩本体(1)的中部位置固定设置有电缆信息处理模块(18)，电缆信息处理模块(18)通过信号传输线分别连接有振动信号处理模块(26)、油位信号处理模块(24)、温度信号处理模块(27)、监控图像抓拍控制模块(15)、声光告警控制模块(17)以及无线信息交换模块(16)，无线信息交换模块(16)通过无线信号与移动手持终端(46)的无线通信模块(30)进行控制命令、图像、温度等信息交换。

5.如权利要求1所述的一种智能型电缆桩，其特征在于：所述电缆桩本体(1)包括监控图像抓拍系统，所述监控图像抓拍系统包括红外照相机(3)、相机托盘(11)、动力机构(14)、机构底座(42)、监控图像抓拍控制模块(15)；

所述监控图像抓拍系统的红外照相机(3)安装在相机托盘(11)上，红外照相机(3)和相机托盘(11)置于相机升降筒(12)内，在相机托盘(11)下部连接有带动其垂直升降及水平旋转的螺杆(13)，动力机构(14)安装于圆盘形动力机构底座(42)上，用于控制螺杆(13)的移动；监控图像抓拍控制模块(15)安装于动力机构底座(42)上部。

6.如权利要求1所述的一种智能型电缆桩，其特征在于：所述电缆桩本体(1)还包括声光告警系统，所述声光告警系统包括告警灯(4)、告警音响(5)、声光告警控制模块(17)；告警灯(4)和告警音响(5)间隔排列组成的环状声光告警部件，环状声光告警部件安装于电缆桩本体(1)顶部外侧，声光告警控制模块(17)安装于电缆桩本体(1)内部顶端的内壁。

7.如权利要求1所述的一种智能型电缆桩，其特征在于：还包括移动手持终端(46)，所述移动手持终端(46)的正面为显示屏(28)及功能按钮(29)，移动手持终端(46)的内部安装有主板(44)，主板(44)上设置有无线通信模块(30)、中央处理器CPU(31)、运行存储介质RAM(32)、机身存储介质ROM(33)、图像显示芯片GPU(34)以及电源(35)。

8.如权利要求1所述的一种智能型电缆桩，其特征在于：还包括测量土壤温度的温度传感器(6)，温度传感器(6)位于电缆桩底部外侧附近，温度传感器(6)经线缆通过电缆桩底部的孔洞与电缆桩本体(1)内部的温度信号处理模块(27)相连接。