CN109217163A - 基于地理位置的城市电力电缆综合监测及智能运维系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于地理位置的城市电力电缆综合监测及智能运维系统，它包括：通过对电缆通道的地理空间位置进行摸查，采用RFID技术对电缆通道的路径走向进行标识，并在平台中对电缆通道的地理空间信息进行展示；实现对电缆沟内电缆的运行状态、运行环境和辅助设备进行综合性监控；电缆线路智能巡检辅助决策模块：对主网电缆的台账数据、日常运维数据、综合监测数据建立数据库并进行整合，根据电缆线路设备工况和监测数据制定智能化运维方案，并对容易发生故障的点或区域给出参考运检方案；解决了现有技术采用传统的单指标、固定阈值的判定方法，难以准确检测设备的异常，给输电电缆的维护管理带来不便等技术问题。

Description

基于地理位置的城市电力电缆综合监测及智能运维系统

技术领域

本发明属于输电线路监测技术，尤其涉及一种基于地理位置的城市电力电缆综合监测及智能运维系统。

背景技术

在整个电力工业系统中，输电线路系统作为其中的一个重要环节，将发电厂、变电站、供配电设备和电力用户联接成一个有机整体。输电设备特别是电缆在实际运行过程中会受到过负荷、过电压、内部绝缘老化、自然环境等异常事件影响，因此对输电电缆工况进行异常检测具有很强的必要性，随着经济的高速发展，城市建设加快，输电电缆的规模也在快速增加，输电电缆的日常运行维护工作也变得越发重要、严峻；传统的单指标、固定阈值的判定方法，难以准确检测设备的异常，给输电电缆的维护管理带来不便；主要存在下述问题：

（1）历史运维数据不完善，难以达到“主动运维”。目前的日常运维中，由于历史运维数据的不完善，没有有效的手段对巡检数据进行分析，无法对薄弱区域的运维提供数据支撑，基本靠工作人员的印象去运维，仍然处于“被动抢修”工作状态下，哪里跳闸修哪里，跳闸以后才知道设备出了问题， “主动运维”难以落实，设备差异化运维难以实现。

（2）输电电缆路线长、地理复杂。随着电网的快速发展，点多、面广与管理的矛盾日益突出，外力破坏、电力设施被盗等情况也不时发生，仅仅依靠人力已经无法完成对输电线路的运维和监控。

（3）电缆运行环节多，工作内容繁杂。涉及电缆和设备大量维护、大修、改造工程和事故抢修等工作。而目前电缆通道内环境恶劣，无有效保障作业人员人身安全风险的手段。

（4）输电电缆运行方式和手段粗放(低效)。依赖机械的周期性巡视检查，效率低、针对性不强，对某些事故残迹(隐患)不明显的，故障更难以发现。

（5）输电电缆资产及运行管理信息分散。目前输电电缆资产及运行管理没有建立起数据共享的平台，也没有对输电电缆历史数据进行收集分析整理，难以及时得到准确的设备运行状况。

（6）缺乏对电缆事故的抢修指挥过程的支持手段。

（7）在日常运维过程中，对工作安排靠大脑回忆；对线路走向，设备运行健康状况不了解，全靠印象记忆；巡视记录不健全，正常巡视是否到位缺乏管控；现场作业缺乏安全意识；对线路设备分析、评估没有形成常态机制，内容不够具体、细致，导致无法形成完善系统的计划的检修，只有故障抢修。

按照目前电缆中心配备运维人员已无法满足贵阳地区电缆线路巡维工作需要，如果在正常的巡检中投入全部的人力，那么特殊巡维以及一般的运维工作则无法开展和满足，更不能及时的处理电缆线路缺陷及发现的问题，电缆线路就存在安全隐患，对电缆线路的安全稳定运行带来潜在的威胁。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于地理位置的城市电力电缆综合监测及智能运维系统，以解决现有技术采用传统的单指标、固定阈值的判定方法，难以准确检测设备的异常，给输电电缆的维护管理带来不便等技术问题。

本发明的技术方案是：

一种基于地理位置的城市电力电缆综合监测及智能运维系统，它包括：

电缆通道地理空间信息展示模块：通过对电缆通道的地理空间位置进行摸查，采用RFID技术对电缆通道的路径走向进行标识，并在平台中对电缆通道的地理空间信息进行展示；

三维可视化综合监测系统模块：实现对电缆沟内电缆的运行状态、运行环境和辅助设备进行综合性监控；

电缆线路智能巡检辅助决策模块：对主网电缆的台账数据、日常运维数据、综合监测数据建立数据库并进行整合，根据电缆线路设备工况和监测数据制定智能化运维方案，并对容易发生故障的点或区域给出参考运检方案。

所述电缆通道地理空间信息展示模块包括：

电子标识展示：用于电子标识及记录表展示；

电缆本体扎带展示：用于通过电缆扎带，展示电缆本体基本信息；

电缆通道展示：通过电子标识点连接成电缆通道在地图上展示，展示电缆通道宽度、深度、周边环境、同沟回路；对地下电缆不同敷设段在地图上进行展示，对顶管段剖面进行展示，直观获取顶管段的埋深和走向；对工井敷设情况通过逻辑图进行展示，直观获取工井空余资源以及敷设现状；

电缆通道全景VR展示：对地下电缆工井、电缆中间接头、电缆终端头重要节点的地面环境进行VR展示；

外力破坏点展示：对外力破坏点进行展示，并按类型分别展示不同外力破坏原因专题图；

沿布设备展示：对沿布设备的从属属性在台账树上进行展示，沿布资产设备从GIS平台和安全生产系统中获取；

现场信息展示：对电子标识器安装位置、安装图和周边环境图以及上下路径点关系、电缆通道特征信息的描述。

所述三维可视化综合监测系统模块包括：

隧道三维漫游与信息查询：控制观察视点的三维空间任意移动、旋转用户控制操作，以及用户按规定路线或自定义路线漫游和停顿控制操作；

电缆隧道设备设施管理：以树状结构组织线路及设施资产，选择线路及设施部件，进行三维模型的浏览展示查看详细信息；

电缆隧道运行状况的实时监测：实现对安装在现场的各种在线监控装置的数据读取和分析，包括电缆测温监控、隧道气体监控、积水监测和视频监控数据的一体化接入与展示；

移动智能巡检APP：电缆隧道智能巡检APP在隧道仿真三维模型支撑下，结合巡检业务流程，通过智能终端安装APP软件，实现巡检作业标准化、信息获取实时化；用户通过APP可先获取现场环境的当前在线监控数据，包括环境温度、湿度、含氧量、有害气体、通风状况、视频监控信息，当环境允许人员进入隧道后，通过现场固化的RFID芯片，获取该设备的全周期信息库，包括运检档案、巡视点定位、记录巡检情况、填写缺陷、信息查询、本体电气化参数、当前监控值、历史监控值；通过智能终端安装APP软件完成隧道内设备的巡检业务，最后把数据提交给系统后台。

所述电缆线路智能巡检辅助决策模块包括：

在线集中监控：将电力通道内在线集中监控数据进行集成，综合展示，包括：视频在线监控、泄漏电流在线监控、环流在线监测和MESH弧垂在线监控；视频在线监控接入实时监控画面；泄漏电流在线监控查看泄漏电流基本信息、实时数据和历史数据；环流在线监测查看环流的基本信息、实时数据、历史数据；MESH弧垂在线监控查看弧垂的基本信息、实时数据和历史数据；

在线集中监控模块：建立线路通道设备评定模型，对输电线路风险进行评估；根据对输电线路周边环境的巡视记录，确定每一项指标的权重值，对输电线路进行建模并评分，对有缺陷设备或隐患进行预警或告警，并按等级进行登记备案，同时上报，为辅助决策提供数据支撑；

智能分析与告警：对在线监控的数据进行综合分析，对设备运行状态进行智能告警，为设备检修和状态评估提供决策支持，实现隧道设备运行状态分析诊断的功能；

智能分析与告警模块：发生报警时，根据不同模块的报警信息将报警内容显示出来，并通过GIS系统展现出报警位置。

本发明有益效果：

本发明系统包括电缆通道地理空间信息展示、三维可视化综合监测系统开发、电缆线路智能巡检辅助决策等三个方面，通过对电缆通道的地理空间位置进行摸查，采用RFID技术对电缆通道的路径走向进行标识，并在平台中对电缆通道的地理空间信息进行展示；通过三维可视化综合监测系统模块，在平台上实现基于地理空间位置的展示，运维人员可随时点击进入三维系统内查看实时监测数据；通过电缆线路智能巡检辅助决策模块强化基础数据管理，对主网电缆的台账数据、日常运维数据、综合监测数据建立多维度数据库并进行整合分析，形成基于电缆线路的数据分析、知识发现的技术体系，采取预测、分类、关联规则分析、聚类、离群分析等分析方法，分析各信息之间的关系，根据电缆线路设备工况和监测数据制定智能化运维策略，并对经常性发生故障的点或区域智能的给出参考运检策略；解决了现有技术主要存在的：（1）历史运维数据不完善，难以达到“主动运维”；（2）输电电缆路线长、地理复杂。随着电网的快速发展，点多、面广与管理的矛盾日益突出，外力破坏、电力设施被盗等情况也不时发生，仅仅依靠人力已经无法完成对输电线路的运维和监控；（3）电缆运行环节多，工作内容繁杂；（4）输电电缆运行方式和手段粗放(低效)；（5）输电电缆资产及运行管理信息分散；（6）缺乏对电缆事故的抢修指挥过程的支持手段；（7）在日常运维过程中，对工作安排靠大脑回忆；对线路走向，设备运行健康状况不了解，全靠印象记忆；巡视记录不健全，正常巡视是否到位缺乏管控；现场作业缺乏安全意识；对线路设备分析、评估没有形成常态机制，内容不够具体、细致，导致无法形成完善系统的计划的检修，只有故障抢修等技术问题。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图。

具体实施方式

一种基于地理位置的城市电力电缆综合监测及智能运维系统，它包括：

电缆通道地理空间信息展示模块：通过对电缆通道的地理空间位置进行摸查，采用RFID技术对电缆通道的路径走向进行标识，并在平台中对电缆通道的地理空间信息进行展示；

所述电缆通道地理空间信息展示模块包括：

电子标识展示：用于电子标识及记录表展示；

电缆本体扎带展示：用于通过电缆扎带，展示电缆本体基本信息；

电缆通道展示：通过电子标识点连接成电缆通道在地图上展示，展示电缆通道宽度、深度、周边环境、同沟回路；对地下电缆不同敷设段在地图上进行展示，对顶管段剖面进行展示，直观获取顶管段的埋深和走向；对工井敷设情况通过逻辑图进行展示，直观获取工井空余资源以及敷设现状；

电缆通道全景VR展示：对地下电缆工井、电缆中间接头、电缆终端头重要节点的地面环境进行VR展示；

外力破坏点展示：对外力破坏点进行展示，并按类型分别展示不同外力破坏原因专题图；

沿布设备展示：对沿布设备的从属属性在台账树上进行展示，沿布资产设备从GIS平台和安全生产系统中获取；

现场信息展示：对电子标识器安装位置、安装图和周边环境图以及上下路径点关系、电缆通道特征信息的描述。

电子标识展示

电子标识器的全球唯一ID是电力走廊现场信息的检索主键，关联了电缆本体、电缆通道、埋深、走向、同沟回路、敷设相序、电子扎带等现场记录表关联的字段信息，同时也是作为后续电缆巡检、检修、外破巡查等日常运维记录的唯一身份识别码。基于电子地图、高清卫星影像等地图背景进行电子标识器空间位置的展示，

电缆本体扎带展示

同沟电缆通过电缆本体扎带进行标识，贵阳供电局电子扎带采用了高频陶瓷封装的电子标签。该标签是无源的电子芯片，因此无法存储大量信息，为实现电缆精益化、智能化管理，需在安装电缆本体电子标签时通过APP对相关数据进行采集，建立电缆本体标识库，最终将采集数据整理后导入后台，实现后续智能终端回路现场快速查询功能，需采集如下信息：

基本信息： 标签ID码、安装地理位置、桥架排列等；

详细信息： 电缆线路名称、电缆工程名称、电缆起止位置、相位、型号规格、安装时间、电缆品牌、长度、起始点、终点等信息进行采集电缆品牌、生产厂家、电缆敷设施工单位、安装现场环境照片等。

电缆通道展示

在对电缆埋深、走向、同沟回路等信息采集的同时，现场还记录了电缆敷设的方式、起始终止位置，且对不同的敷设方式记录了不同的字段信息。如排管、工井等类型的电缆通道，除了记录其宽度、深度、周边环境、同沟回路，还记录了不同回路之间的敷设逻辑，对电缆采用顶管通过马路的顶管段，还通过埋深走向绘制了其断面图。这些信息在对外单位提供资料信息时，起到重要的作用，如市政开挖、通信顶管施工等。

电缆通道全景VR展示

在对电缆埋深走向等信息进行摸查、建库时，为了实现在应急时现场位置的快速还原，对所有标识器安装位置、安装背景都采集了高清照片，对部分重要线路的关键位置，采集了通道及地面的全景VR影像数据

对重要线路的电缆工井、电缆中间接头、电缆终端头等重要节点的地面环境、工井内部进行VR全景影像采集，在Web端可进行现场还原展示。

VR全景影像数据在Web端进行现场还原，结合GIS的电子地图、卫星影像，实现电力走廊周边环境、工井内部情况的快速还原。

外力破坏点展示

对外力破坏点进行展示，并可以按类型分别展示不同外力破坏原因专题图。

沿布设备展示

对输配电线路沿布设备按照一定的逻辑关系在台账树上进行展示。

现场信息展示

对电子标识器安装位置、安装图和周边环境图，以及上下路径点关系、电缆通道特征等信息进行可视化展示。

三维可视化综合监测系统模块：实现对电缆沟内电缆的运行状态、运行环境和辅助设备进行综合性监控；

所述三维可视化综合监测系统模块包括：

隧道三维漫游与信息查询：控制观察视点的三维空间任意移动、旋转用户控制操作，以及用户按规定路线或自定义路线漫游和停顿控制操作；

隧道三维漫游与信息查询

控制用户观察视点的三维空间任意移动、旋转用户控制操作，以及用户按规定路线或自定义路线漫游、停顿等控制操作。

1、用户控制视点操作：提供用户控制浏览视点的一种交互操作，用户可以通过鼠标操作实现视点三维空间平移、任意角度旋转、视点缩进、多视角变换等不同功能。

2、交互漫游:通过操纵键盘、鼠标以及游戏杆等输入设备来实现在三维视景中的任意漫游，用户可以灵活、准确地对视景进行全方位观察，点击电缆隧道场景中设施设备等对象，可以实现对象信息的检索与展示，包括实时、历史监测数据。

3、自动漫游:通过预先设置漫游路径，使视点沿漫游路径行进，如按指定顺序对电缆隧道中的设施设备进行状态检查，每经过预设的漫游路径点，则展示该设备设施当前的状态监测值、上一次监测值等信息，在三维场景中结合安装在现场的视频监控实时数据可实现远程视频自动巡视功能。

电缆隧道设备设施管理：以树状结构组织线路及设施资产，选择线路及设施部件，进行三维模型的浏览展示查看详细信息；

电缆隧道设备设施管理

以树状结构组织线路及设施资产，选择线路及设施部件，进行三维模型的浏览展示，查看其详细信息。其中资产设备包括：电缆本体、电子标签（电缆本体电子标签、附属设施电子标签、电缆通道电子标签）、中间头、电缆支架、通风照明设备、防火设备等附属设施，对隧道内部设施进行分类管理，涵盖但不限于以下信息：所属线路名称、设备名称、电压等级、投运时间、电缆长度、电缆型号、电缆起/止位置、设备规格型号、投运时间、生产厂家、厂家联系方式、地理位置（隧道井段）等信息资料的增加、修改、删除、查询等管理。

电缆隧道运行状况的实时监测：实现对安装在现场的各种在线监控装置的数据读取和分析，包括电缆测温监控、隧道气体监控、积水监测和视频监控数据的一体化接入与展示；

移动智能巡检APP：电缆隧道智能巡检APP在隧道仿真三维模型支撑下，结合巡检业务流程，通过智能终端安装APP软件，实现巡检作业标准化、信息获取实时化；用户通过APP可先获取现场环境的当前在线监控数据，包括环境温度、湿度、含氧量、有害气体、通风状况、视频监控信息，当环境允许人员进入隧道后，通过现场固化的RFID芯片，获取该设备的全周期信息库，包括运检档案、巡视点定位、记录巡检情况、填写缺陷、信息查询、本体电气化参数、当前监控值、历史监控值；通过智能终端安装APP软件完成隧道内设备的巡检业务，最后把数据提交给系统后台。

在电力隧道投入运行后有关隧道运行、管理部门必须对电力隧道和隧道内的设施开展定期的日常巡视和及时的维护，保证隧道及相关设施符合安全运行的要求和相关技术规范标准。对电力隧道的巡视，传统多采用人工实地巡视的方式。一般每个月安排一次隧道的地面部分巡视；每三个月进行一次隧道内巡视；特别在雨季、重要保电时期以及隧道周边进行重大施工工作等特殊情况期间，应加强对电缆隧道内外的特巡工作。电缆隧道智能巡检APP是系统在隧道仿真三维模型支撑下，结合巡检业务流程，通过智能终端安装APP软件，实现巡检作业标准化、信息获取实时化。在进入隧道之前，用户通过APP可先获取现场环境的当前在线监控数据，包括环境温度、湿度、含氧量、有害气体、通风状况、视频监控等信息，当环境允许人员进入隧道后，通过现场固化的RFID芯片，可获取该设备的全周期信息库，包括运检档案、巡视点定位、记录巡检情况、填写缺陷、信息查询、本体电气化参数、当前监控值、历史监控值等等。通过APP软件的各种模块完成隧道内设备的巡检业务，最后把数据提交给系统后台。

电缆线路智能巡检辅助决策模块：对主网电缆的台账数据、日常运维数据、综合监测数据建立数据库并进行整合，根据电缆线路设备工况和监测数据制定智能化运维方案，并对容易发生故障的点或区域给出参考运检方案。

所述电缆线路智能巡检辅助决策模块包括：

在线集中监控：将电力通道内在线集中监控数据进行集成，综合展示，包括：视频在线监控、泄漏电流在线监控、环流在线监测和MESH弧垂在线监控；视频在线监控接入实时监控画面；泄漏电流在线监控查看泄漏电流基本信息、实时数据和历史数据；环流在线监测查看环流的基本信息、实时数据、历史数据；MESH弧垂在线监控查看弧垂的基本信息、实时数据和历史数据；

在线集中监控模块：建立线路通道设备评定模型，对输电线路风险进行评估；根据对输电线路周边环境的巡视记录，确定每一项指标的权重值，对输电线路进行建模并评分，对有缺陷设备或隐患进行预警或告警，并按等级进行登记备案，同时上报，为辅助决策提供数据支撑；

智能分析与告警：对在线监控的数据进行综合分析，对设备运行状态进行智能告警，为设备检修和状态评估提供决策支持，实现隧道设备运行状态分析诊断的功能；

智能分析与告警模块：发生报警时，根据不同模块的报警信息将报警内容显示出来，并通过GIS系统展现出报警位置。

Claims (4)

1.一种基于地理位置的城市电力电缆综合监测及智能运维系统，它包括：

电缆通道地理空间信息展示模块：通过对电缆通道的地理空间位置进行摸查，采用RFID技术对电缆通道的路径走向进行标识，并在平台中对电缆通道的地理空间信息进行展示；

三维可视化综合监测系统模块：实现对电缆沟内电缆的运行状态、运行环境和辅助设备进行综合性监控；

电缆线路智能巡检辅助决策模块：对主网电缆的台账数据、日常运维数据、综合监测数据建立数据库并进行整合，根据电缆线路设备工况和监测数据制定智能化运维方案，并对容易发生故障的点或区域给出参考运检方案。

2.根据权利要求1所述的一种基于地理位置的城市电力电缆综合监测及智能运维系统，其特征在于：所述电缆通道地理空间信息展示模块包括：

电子标识展示：用于电子标识及记录表展示；

电缆本体扎带展示：用于通过电缆扎带，展示电缆本体基本信息；

电缆通道展示：通过电子标识点连接成电缆通道在地图上展示，展示电缆通道宽度、深度、周边环境、同沟回路；对地下电缆不同敷设段在地图上进行展示，对顶管段剖面进行展示，直观获取顶管段的埋深和走向；对工井敷设情况通过逻辑图进行展示，直观获取工井空余资源以及敷设现状；

电缆通道全景VR展示：对地下电缆工井、电缆中间接头、电缆终端头重要节点的地面环境进行VR展示；

外力破坏点展示：对外力破坏点进行展示，并按类型分别展示不同外力破坏原因专题图；

沿布设备展示：对沿布设备的从属属性在台账树上进行展示，沿布资产设备从GIS平台和安全生产系统中获取；

现场信息展示：对电子标识器安装位置、安装图和周边环境图以及上下路径点关系、电缆通道特征信息的描述。

3.根据权利要求1所述的一种基于地理位置的城市电力电缆综合监测及智能运维系统，其特征在于：所述三维可视化综合监测系统模块包括：

隧道三维漫游与信息查询：控制观察视点的三维空间任意移动、旋转用户控制操作，以及用户按规定路线或自定义路线漫游和停顿控制操作；

电缆隧道设备设施管理：以树状结构组织线路及设施资产，选择线路及设施部件，进行三维模型的浏览展示查看详细信息；

电缆隧道运行状况的实时监测：实现对安装在现场的各种在线监控装置的数据读取和分析，包括电缆测温监控、隧道气体监控、积水监测和视频监控数据的一体化接入与展示；

移动智能巡检APP：电缆隧道智能巡检APP在隧道仿真三维模型支撑下，结合巡检业务流程，通过智能终端安装APP软件，实现巡检作业标准化、信息获取实时化；用户通过APP可先获取现场环境的当前在线监控数据，包括环境温度、湿度、含氧量、有害气体、通风状况、视频监控信息，当环境允许人员进入隧道后，通过现场固化的RFID芯片，获取该设备的全周期信息库，包括运检档案、巡视点定位、记录巡检情况、填写缺陷、信息查询、本体电气化参数、当前监控值、历史监控值；通过智能终端安装APP软件完成隧道内设备的巡检业务，最后把数据提交给系统后台。

4.根据权利要求1所述的一种基于地理位置的城市电力电缆综合监测及智能运维系统，其特征在于：所述电缆线路智能巡检辅助决策模块包括：

在线集中监控：将电力通道内在线集中监控数据进行集成，综合展示，包括：视频在线监控、泄漏电流在线监控、环流在线监测和MESH弧垂在线监控；视频在线监控接入实时监控画面；泄漏电流在线监控查看泄漏电流基本信息、实时数据和历史数据；环流在线监测查看环流的基本信息、实时数据、历史数据；MESH弧垂在线监控查看弧垂的基本信息、实时数据和历史数据；

在线集中监控模块：建立线路通道设备评定模型，对输电线路风险进行评估；根据对输电线路周边环境的巡视记录，确定每一项指标的权重值，对输电线路进行建模并评分，对有缺陷设备或隐患进行预警或告警，并按等级进行登记备案，同时上报，为辅助决策提供数据支撑；

智能分析与告警：对在线监控的数据进行综合分析，对设备运行状态进行智能告警，为设备检修和状态评估提供决策支持，实现隧道设备运行状态分析诊断的功能；

智能分析与告警模块：发生报警时，根据不同模块的报警信息将报警内容显示出来，并通过GIS系统展现出报警位置。