CN107482565A - 一种实现智能监测的电缆井盖板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现智能监测的电缆井盖板，包括：固定地面上的电缆井座，旋转固定于电缆井座上的电缆井盖，设置于电缆井座下的监测装置，连接于电缆井座与电缆井盖之间的连接轴；监测装置组成有：传感器组件，连接于传感器组件的微处理器，为微处理器提供电源并测量其工作电压的CT取电模块，连接于微处理器的通信接口，连接于通信接口的GSM模块，连接于通信接口的无线收发模块。本发明提供一种实现智能监测的电缆井盖板，能够实时监测电缆井盖的状态，若发现有被盗风险会自动锁紧电缆井盖板，同时监测水位、烟雾、温度、高压电缆金属护层接地点电流值，若超过安全范围，则发出预警，避免一切可能发生的电网危险，提高电网安全运行程度。

Description

一种实现智能监测的电缆井盖板

技术领域

涉及城市公共设施领域，特别是一种实现智能监测的电缆井盖板。

背景技术

随着城市的发展,电缆及电缆沟道的长度不断增加,电缆及电缆沟运行维护工作面临着巨大压力。电缆沟多建设于地表以下，地面盖板井盖无安全防范措施，极易遭到人为开启，给电缆沟带来安全隐患。电缆沟内容易淤积脏物、垃圾、杂物，同时长期存在积水等问题，会对电缆的外绝缘层造成腐蚀等，影响电缆运行安全。据了解,目前国内大多数电力企业对高压电缆的管理还处于计划检修阶段,对高压电缆的运行状况采用定期巡视和检查的方法,不但造成人力和物力浪费，而且出现问题也不能及时发现。即便知道线路故障也很难短时间内确定故障点，以及安排线路检修排除故障。同时，电缆沟盖板易被外力开启和破坏，沟内电缆存在外力破坏的安全隐患，对行车和行人的安全造成严重的威胁。这些问题都对电网输电系统的安全造成困扰，迫切需要建立一套现代化的管理手段对电缆沟及沟内电缆本体进行实时在线监测，以保障供电系统的安全运行；本发明解决这样的问题。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种实现智能监测的电缆井盖板，能够实时监测电缆井盖的状态，若发现有被盗风险会自动锁紧电缆井盖板，同时监测水位、烟雾、温度、高压电缆金属护层接地点电流值，若超过安全范围，则发出预警，避免一切可能发生的电网危险，提高电网安全运行程度。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种实现智能监测的电缆井盖板，包括：固定地面上的电缆井座，旋转固定于电缆井座上的电缆井盖，设置于电缆井座下的监测装置，连接于电缆井座与电缆井盖之间的连接轴；监测装置组成有：传感器组件，连接于传感器组件的微处理器，为微处理器提供电源并测量其工作电压的CT取电模块，连接于微处理器的通信接口，连接于通信接口的GSM模块，连接于通信接口的无线收发模块。

前述的一种实现智能监测的电缆井盖板，传感器组件组成有：若电缆井盖移动即将角度信号和位移信号发送给上述微处理器的动作传感器，用于测量电缆井内部水深的压力传感器，用于测量电缆接头烧毁放出的烟雾的烟雾传感器，套接在电缆接头与接地线之间并用于测量电缆护层接地电流的电流互感器，安装在电缆连接头外表面并用于测量电缆接头处的连接点温度的温度传感器。

前述的一种实现智能监测的电缆井盖板，动作传感器包括：六轴陀螺仪，水银倾角开关。

前述的一种实现智能监测的电缆井盖板，监测装置还组成有：输出端连接于微处理器并用于定位电缆井盖的地址模块。

前述的一种实现智能监测的电缆井盖板，监测装置还组成有：输出端连接于微处理器并可以设定电缆井盖移动角度极限值、电缆井盖提升移动距离极限值、电缆接头处的连接点温度极限值、电缆护层接地电流极限值、电缆井内部水深极限值、修订当前时间，电池电压极限值的按键，输入端连接于微处理器并显示电缆井盖板信息的显示屏，输出端连接于微处理器的时钟模块。

前述的一种实现智能监测的电缆井盖板，微处理器采用STM32微处理器；温度传感器采用负温度系数的热敏电阻；时钟模块采用DS3231实时时钟；六轴陀螺仪采用MPU-6050六轴陀螺仪；按键采用4位复位按键，包括上翻键、下翻键、确认键、返回键；地址模块采用8位拨码开关。

前述的一种实现智能监测的电缆井盖板，还包括：封闭检测装置的防水盒；防水盒组成有：壳体，设置于壳体上的橡胶密封条，通过橡胶密封条压在壳体上的后盖，采用航空插座的引出线。

前述的一种实现智能监测的电缆井盖板，还包括：固定在电缆井盖与电缆井座之间并连接于微处理器的电子锁。

前述的一种实现智能监测的电缆井盖板，电子锁组成有：连接于微处理器的双稳态电磁铁，固定在双稳态电磁铁的伸出杆上的锁舌。

本发明的有益之处在于：本发明提供一种实现智能监测的电缆井盖板，能够实时监测电缆井盖的状态；利用六轴陀螺仪实时在线监测电缆井盖姿态，若发现有被盗风险会自动锁紧电缆井盖板；通过对高压电缆接头处加装集成式护层电流采集器，实时在线监测高压电缆的每个高压电缆金属护层接地点电流值；用压力传感器实时在线监测电缆井内的水位，超过预定值进行报警；利用温度传感器实时在线监测电缆井内电缆接头处的温升及电缆井内环境温度，防止电缆连接头温升过高烧毁电缆接头；用烟雾报警器监测电缆井内烟雾状况，及时发现电缆火灾发生；通过高压电缆金属护层接地点电流值和电缆连接点温升值综合判断电缆运行状态，完全可以取代传统人工方式的定期巡测，提高电网安全运行程度。

附图说明

图1是本发明的一种实施例的信号传递示意图；

图2是本发明的一种实施例的截面图；

图中附图标记的含义：

1 电缆井座，2 电缆井盖，3 监测装置，4 电子锁，5 防水盒。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

一种实现智能监测的电缆井盖板，包括：固定地面上的电缆井座1，旋转固定于电缆井座1上的电缆井盖2，设置于电缆井座1下的监测装置3，连接于电缆井座1与电缆井盖2之间的连接轴；监测装置3组成有：传感器组件，连接于传感器组件的微处理器，为微处理器提供电源并测量其工作电压的CT取电模块，连接于微处理器的通信接口，连接于通信接口的GSM模块，连接于通信接口的无线收发模块。电缆井盖2通过连接轴与电缆井座1连接在一起，电缆井盖2沿着连接轴可以在电缆井座1上翻转；电缆井盖2和电缆井座1材料可以是铸铁或混凝土。CT取电模块的输出端与微处理器的对应电源接口连接；通信接口一端与微处理器连接，另一端与无线收发模块连接。无线收发模块连接可以接收来自手机或电脑终端信息，实现数据采集和控制电子锁4开锁。CT取电模块组成有：开口式CT和蓄电池；开口式CT串接在一根电缆上利用电磁耦合原理获得电能给蓄电池充电，当电缆内流过的电流较小时从蓄电池内部获取电能，给电缆井防入侵及电缆井电缆状态监测装置3提供工作电源，开口式CT铁芯采用坡莫和金材料，启动电流小于1A，且加有过流泄流支路，过流泄流之路采用可控硅进行旁路，防止电缆内部流过的电流过大损坏蓄电池。

监测装置3还组成有：输出端连接于微处理器并用于定位电缆井盖2的地址模块。输出端连接于微处理器并可以设定电缆井盖2移动角度极限值、电缆井盖2提升移动距离极限值、电缆接头处的连接点温度极限值、电缆护层接地电流极限值、电缆井内部水深极限值、修订当前时间，电池电压极限值的按键，输入端连接于微处理器并显示电缆井盖2板信息的显示屏，输出端连接于微处理器的时钟模块。时钟模块的输出端与微处理器I/O口连接；按键输出端与微处理器I/O口连接；显示屏的输入端与微处理器I/O口连接；

传感器组件组成有：若电缆井盖2移动即将角度信号和位移信号发送给上述微处理器的动作传感器，用于测量电缆井内部水深的压力传感器，用于测量电缆接头烧毁放出的烟雾的烟雾传感器，套接在电缆接头与接地线之间并用于测量电缆护层接地电流的电流互感器，安装在电缆连接头外表面并用于测量电缆接头处的连接点温度的温度传感器。作为一种实施例，动作传感器包括：六轴陀螺仪，水银倾角开关。通信接口一端与微处理器连接，另一端与GSM模块连接，当电缆井盖2姿态、电缆井内水深、出现烟雾、电缆护层接地电流、电缆接头处的连接点温升，超过预定值时立刻向监控中心发送信息，正常工作状态时可以在1-24小时任意间隔向监控中心发送信息。

六轴陀螺仪、压力传感器、烟雾传感器、电流互感器、温度传感器的输出端与微处理器的输入端连接。作为一种优选，微处理器采用STM32微处理器；温度传感器采用负温度系数的热敏电阻；时钟模块采用DS3231实时时钟；六轴陀螺仪采用MPU-6050六轴陀螺仪；按键采用4位复位按键，包括上翻键、下翻键、确认键、返回键；地址模块采用8位拨码开关。

六轴陀螺仪水平放置在防水盒5内，六轴陀螺仪当沿X、Y轴发生旋转或沿Z轴方向移动时，可以将角度信号和位移信号发送给微处理器，电缆井盖2板沿X、Y、Z轴移动角度和上下移动距离超过设定值时(例如角度大于15°，向上移动50mm）立刻将信息通过GSM模块发送给监控中心，沿X、Y轴发生旋转角度大小或沿Z轴方向移动距离可以任意设定；作为另一种实施例，六轴陀螺仪也可以更换成水银倾角开关，用于判断电缆井盖2板姿态，即是否被人为移动。

压力传感器自由放置在电缆井底部，根据压力大小判断水深，实现电缆井内部水深的测量，当电缆井内水深高于设定值时发出报警信号，防止电缆接头长期浸泡在水中，引起电缆接头护层接地电流增加，引起绝缘老化故障。

烟雾传感器利用固定支架固定在防水盒5外部，烟雾传感器用于测量电缆接头烧毁时放出的烟雾，当电缆井内出现烟雾时发出报警信号，通知检修人员进行快速抢修。

温度传感器用防水保温材料固定在电缆连接头外表面，用于测量电缆接头处的连接点温度，防止温升过高烧毁电缆连接头，而电缆连接处的连接点温度的测量为了克服环境温度对测量结果的影响，本发明采取测量电缆连接处的连接点温度与环境温度的差值作为改点温度测量值；温度传感器为热敏电阻，当电缆接头处的连接点温度大于设定值时发出报警信号，以免由于电缆接头温度过高导致绝缘老化，烧毁电缆接头，引起停电事故；温度传感器用防水保温材料固定在电缆连接头外表面的好处是检测的温度更加准确，减小温度测量时环境温度对温度测量值得影响。

电流互感器采用开口式电流互感器，套接在电缆接头处与接地线之间，用于测量电缆护层接地电流，电流互感器测量范围是0-100A，电流互感器选用磁导率较高的优质坡莫合金材料，电流互感器外壳加装有纯铁材料的屏蔽层防止电磁对电流互感器产生干扰，当电缆护层接地电流大于设定值时（一般设定值为10A）发出报警信号，以免电缆护层接地电流过大导致电缆接头发热引起绝缘老化烧毁电缆接头。

报警信号优先级由高到低以此为：电缆井盖2被移动、产生烟雾、超温、水高于淹没电缆接头、电缆护层接地电流超过设定值，本发明采用组合方式进行监测，使故障监测判断更加及时、可靠和准确，避免误报和错报的可能，大大提高了电缆井内电缆运行的安全性。

一种实现智能监测的电缆井盖2板，还包括：封闭检测装置的防水盒5；防水盒5组成有：壳体，设置于壳体上的橡胶密封条，通过橡胶密封条压在壳体上的后盖，采用航空插座的引出线。监测装置3利用防水盒5水平固定在电缆井盖2下端凹槽处与电缆井盖2形成整体便于施工和安装。

电缆井盖2板，还包括：固定在电缆井盖2与电缆井座1之间并连接于微处理器的电子锁4。电子锁4组成有：连接于微处理器的双稳态电磁铁，固定在双稳态电磁铁的伸出杆上的锁舌。电子锁4驱动电路的输入端与微处理器I/O口连接；锁舌可以往复运动；闭锁时锁舌伸出，解锁时锁舌拉回。电子锁4固定在电缆井盖2，通过电子锁4可以将电缆井盖2和电缆井座1固定在一起，防止人为打开。

电缆接头处的连接点温度故障判断方法：若电缆接头处的连接点实测温度值与环境温度差值大于15-20°，就认为电缆接头处的连接点存在温升问题，有可能是连接点局放造成对地放电泄漏电流增加所致，建议维护，否则容易造成电缆接头处烧毁，冬季温度差值取上限，夏季温度差值取下限值。

电缆护层接地电流故障判断方法：若接地电流增加，说明电缆泄漏电流增加，电缆泄漏电流增加到一定程度会破坏绝缘层，使电流进一步增加，增加到一定程度，电缆护层发热破坏绝缘层，形成接地故障，再进一步恶化导致电缆短路故障发生，若电缆护层接地电流大于10A就必须发出报警信息，建议维护。

电缆井内部水深故障判断方法：电缆井内部水深超过电缆，使电缆浸泡在水中，势必造成电缆绝缘能力下降，尤其是电缆接头处，所以一定电缆接触到电缆接头就必须发出报警信息，建议维护。

电缆井盖2姿态判断：根据六轴陀螺仪或水银倾角开关判断电缆井盖2是否被人为移动、打开或被盗，一旦发生上述现象立刻发出报警信息，同时微处理器驱动电子锁4将电缆井盖2固定在电缆井座1。

烟雾状态：根据烟雾报警器监测到电缆井内部烟雾情况，一旦发生烟雾，立刻发出报警信息，建议现场排查，烟雾的产生有可能是电缆本身故障燃烧，也有可能是其它可燃物在电缆井内燃烧，可燃物在电缆井内燃烧有可能烧毁电缆。

故障判断可以单独判断，也可采取综合判断方法，使故障监测和判断更加准确及时，对提高故障判断率，减少停电维修时间，提高供电质量具有重要的意义。

本发明提供一种实现智能监测的电缆井盖2板，能够实时监测电缆井盖2的状态；利用六轴陀螺仪实时在线监测电缆井盖2姿态，若发现有被盗风险会自动锁紧电缆井盖2板；通过对高压电缆接头处加装集成式护层电流采集器，实时在线监测高压电缆的每个高压电缆金属护层接地点电流值，防止接地电流过大造成绝缘击穿；用压力传感器实时在线监测电缆井内的水位，超过预定值进行报警；利用温度传感器实时在线监测电缆井内电缆接头处的温升及电缆井内环境温度，防止电缆连接头温升过高烧毁电缆接头；用烟雾报警器监测电缆井内烟雾状况，及时发现电缆火灾发生；通过高压电缆金属护层接地点电流值和电缆连接点温升值综合判断电缆运行状态，完全可以取代传统人工方式的定期巡测，提高电网安全运行程度。本发明采用CT感应取电，就地解决供电的问题，由于输电线缆分布广阔且很多位于野外或地下，其周围一般没有常规电源，为此，本发明提出利用CT取电技术为现场的监测设备提供工作电源。本发明利用GSM模块实现数据无线传输，解决了布线难题，便于安装和维护。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种实现智能监测的电缆井盖板，其特征在于，包括：固定地面上的电缆井座，旋转固定于上述电缆井座上的电缆井盖，设置于上述电缆井座下的监测装置，连接于上述电缆井座与电缆井盖之间的连接轴；上述监测装置组成有：传感器组件，连接于上述传感器组件的微处理器，为上述微处理器提供电源并测量其工作电压的CT取电模块，连接于上述微处理器的通信接口，连接于上述通信接口的GSM模块，连接于上述通信接口的无线收发模块。

2.根据权利要求1所述的一种实现智能监测的电缆井盖板，其特征在于，上述传感器组件组成有：若电缆井盖移动即将角度信号和位移信号发送给上述微处理器的动作传感器，用于测量电缆井内部水深的压力传感器，用于测量电缆接头烧毁放出的烟雾的烟雾传感器，套接在电缆接头与接地线之间并用于测量电缆护层接地电流的电流互感器，安装在电缆连接头外表面并用于测量电缆接头处的连接点温度的温度传感器。

3.根据权利要求2所述的一种实现智能监测的电缆井盖板，其特征在于，上述动作传感器包括：六轴陀螺仪，水银倾角开关。

4.根据权利要求1所述的一种实现智能监测的电缆井盖板，其特征在于，上述监测装置还组成有：输出端连接于微处理器并用于定位电缆井盖的地址模块。

5.根据权利要求4所述的一种实现智能监测的电缆井盖板，其特征在于，上述监测装置还组成有：输出端连接于微处理器并可以设定电缆井盖移动角度极限值、电缆井盖提升移动距离极限值、电缆接头处的连接点温度极限值、电缆护层接地电流极限值、电缆井内部水深极限值、修订当前时间，电池电压极限值的按键，输入端连接于微处理器并显示电缆井盖板信息的显示屏，输出端连接于微处理器的时钟模块。

6.根据权利要求5所述的一种实现智能监测的电缆井盖板，其特征在于，上述微处理器采用STM32微处理器；温度传感器采用负温度系数的热敏电阻；时钟模块采用DS3231实时时钟；六轴陀螺仪采用MPU-6050六轴陀螺仪；按键采用4位复位按键，包括上翻键、下翻键、确认键、返回键；地址模块采用8位拨码开关。

7.根据权利要求5所述的一种实现智能监测的电缆井盖板，其特征在于，还包括：封闭上述检测装置的防水盒；上述防水盒组成有：壳体，设置于上述壳体上的橡胶密封条，通过橡胶密封条压在壳体上的后盖，采用航空插座的引出线。

8.根据权利要求1所述的一种实现智能监测的电缆井盖板，其特征在于，还包括：固定在电缆井盖与电缆井座之间并连接于微处理器的电子锁。

9.根据权利要求8所述的一种实现智能监测的电缆井盖板，其特征在于，上述电子锁组成有：连接于上述微处理器的双稳态电磁铁，固定在上述双稳态电磁铁的伸出杆上的锁舌。