CN109269558A - 一种基于无线传感器网络的电缆沟状态在线监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种基于无线传感器网络的电缆沟状态在线监测系统，包括有监测平台，监测平台数据端口线性连接有设置于现场的基站，基站无线传输技术连接有无线网络传感器，无线网络传感器无线传输技术连接有用于采集电力设备温度的温度传感器、设置在电缆沟内用于监测电缆沟积水的水浸传感器、设置在电缆沟内用于检测电缆沟内有毒及可燃气体的气体传感器和安装在井盖上的井盖防盗系统。本发明开发基于无线传感器网络技术平台的一个开放性系统，融合电缆温度在线监测、电缆隧道水浸在线监测、电缆隧道气体、井盖防盗在线监测的多个子系统。
Description
技术领域
本发明涉及在线监测技术领域，尤其涉及一种基于无线传感器网络的电缆沟状态在线监测系统。
背景技术
电力电缆安全运行管理涉及面较多，具有分布广、相距远、地面环境复杂等特点。电力电缆的安全运行涉及监测电缆温度及其所处环境(井内沟内有毒气体、可燃气体、积水、井盖盖板防盗)。
随着城市化规模扩大建设速度加快，相应的城市附属设施建设同样发展迅速，电力电缆供电网络也得以快速发展，规模庞大的地下供电网络，电缆分布众多，如何发展同时对电力部门电缆安全运行，事故预防亦提出更高要求。电缆沟是电力输送的重要场所，一旦发生火灾、爆炸、人员跌落、气体中毒情况就会给人身安全和生活生产带来巨大的损失。因此，需要进行严格的事故防范措施。传统的电缆沟监测主要依赖于人工，工程量大，布线困难而且成本较大。
目前国内对电缆沟井在线监测系统，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。
现阶段，电力设备电缆、电缆隧道危险气体主要依靠运行人员定期巡检，配(变)电站温湿度主要依靠有线方式或人工手持设备监测，这些方法，不仅不能做到及时监测，而且浪费人力物力。所以，建立一套完整的智能化的无线监测系统是非常有必要的，可以有效地解决生产安全问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于无线传感器网络的电缆沟状态在线监测系统。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种基于无传感器网络的电缆沟状态在线监测系统，包括有监测平台，所述监测平台数据端口线性连接有设置于现场的基站，所述基站无线传输技术连接有无线网络传感器，所述无线网络传感器无线传输技术连接有用于采集电力设备温度的温度传感器、设置在电缆沟内用于监测电缆沟积水的水浸传感器、设置在电缆沟内用于检测电缆沟内有毒及可燃气体的气体传感器和安装在井盖上的井盖防盗系统。
所述有毒及可燃气体的气体传感器包括有测量室和参比室，所述测量室和参比室通过切光板以一定周期同时或交替开闭光路。
优选的，所述监测平台监测平台由监控主机及组态化监控软件组成。
优选的，所述基站把接收到的传感器节点数据转发到计算机，进行存储，分析和处理，所述基站提供USB、以太网、CAN、RS485、RS232、GPRS/CDMA等接入方式，既可接入本地计算机，也可通过以太网等其他网络接入远程监控主机。
优选的，所述无线网络传感器网络协议是基于802.15.4标准自主研发的无线传感器网络协议，可点对点，星型，线型，树型等多种网络拓扑结构，同一网络应可支持多种传感器节点。
优选的，所述水浸传感器为光电探头和变送器一体的变送器，传感器采用红外光电原理。
优选的，所述井盖防盗系统所在的井盖内安装有磁性开关。
优选的，所述监测平台运行有系统管理软件，所述系统管理软件由基于组态化软件开发而成，采用面向SOA的服务的多层架构，系统与无线传感器网络系统、地理信息系统、视频系统、管理信息系统应能无缝集成，监测数据完全由自动化软件平台采用分布式C/S或B/S构架进行远程汇总，用户界面层针对不同的用户提供了不同的用户应用界面。
与现有技术相比，本发明提出了一种基于无线传感器网络的电缆沟状态在线监测系统，具有以下有益效果：
本发明将用来，电缆沟无线综合监测平台支持点对点和星型网络拓扑结构，无线传感器节点使用方便，替代了传统测试系统布线带来的麻烦。无线数字信号传输方式消除了长电缆传输带来的噪声干扰，使整个测量系统具有极高的测量精度和抗干扰能力。
本发明将推出，无线监测仪可组成自组织、自恢复多跳传感器测量网络，支持点对点，星型，线型，树型等多种网络拓扑结构，同一网络可支持多种传感器节点，星形网可支持65535个节点，各道独立采集，同步精度可达1ms。
本发明通过，无线传感器具有传输距离远，功耗低，体积小，防水防尘优点；通讯协议具有：功耗低、同步精度高、鲁棒性好、可靠性高等特点。采用AES 128位加密算法，数据安全。
本发明中，该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，本发明开发基于无线传感器网络技术平台的一个开放性系统，融合电缆温度在线监测、电缆隧道水浸在线监测、电缆隧道气体、井盖防盗在线监测的多个子系统。
附图说明
图1为本发明提出的一种基于无线传感器网络的电缆沟状态在线监测系统的整体的结构示意图。
图中：1监测平台、2基站、3无线网络传感器、4温度传感器、5水浸传感器、6有毒及可燃气体的气体传感器、7井盖防盗系统。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
请参照图1，一种基于无线传感器网络的电缆沟状态在线监测系统，包括有监测平台1，所述监测平台1数据端口线性连接有设置于现场的基站2，所述基站2无线传输技术连接有无线网络传感器3，所述无线网络传感器3无线传输技术连接有用于采集电力设备温度的温度传感器4、设置在电缆沟内用于监测电缆沟积水的水浸传感器5、设置在电缆沟内用于检测电缆沟内有毒及可燃气体的气体传感器6和安装在井盖上的井盖防盗系统7。
所述有毒及可燃气体的气体传感器6包括有测量室和参比室，所述测量室和参比室通过切光板以一定周期同时或交替开闭光路。
所述监测平台监测平台1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，对数据进行存储、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。
所述基站2把接收到的传感器节点数据转发到计算机，进行存储，分析和处理，所述基站2提供USB、以太网、CAN、RS485、RS232、GPRS/CDMA等接入方式，既可接入本地计算机，也可通过以太网等其他网络接入远程监控主机。
所述无线网络传感器3网络协议是基于802.15.4标准自主研发的无线传感器网络协议，可点对点，星型，线型，树型等多种网络拓扑结构，同一网络应可支持多种传感器节点，此协议具有：功耗低、同步精度高、鲁棒性好、可靠性高等特点。
所述水浸传感器5为光电探头和变送器一体的变送器，传感器采用红外光电原理，当外界被测液体接触到传感器表面时，能使其光线路径改变，红外接收管处于截止状态，从而触发反向器翻转，输出呈现低电平吸收电流状态，结构应采用全密封设计，保证了产品的高精度及可靠性，应具有灵敏度高，响应时间快，使用方便，便于安装等特点。
所述井盖防盗系统7所在的井盖内安装有磁性开关，当有人打开井盖时磁性开关将自动闭合，能同时发出触发信号，此时无线终端获取信号后会将报警信息通过无线网络同时传输到监测中心，实现电缆井盖防盗门的有效实时管理。
所述监测平台1运行有系统管理软件，所述系统管理软件由基于组态化软件开发而成，采用面向SOA的服务的多层架构，系统与无线传感器网络系统、地理信息系统、视频系统、管理信息系统应能无缝集成，监测数据完全由自动化软件平台采用分布式C/S或B/S构架进行远程汇总，用户界面层针对不同的用户提供了不同的用户应用界面，实现了对电力设备中电缆分线箱内露点信息、电缆隧道内有毒及可燃气体、电缆隧道水浸、井盖防盗等信息的处理。
所述温度传感器4采用标准无线通信接口，采用递推平均数字软件滤波与硬件电路滤波相结合的滤波方法，能使外界对采样的干扰尽可能降到最低，全量程精度高、稳定性能强、一致性好、响应速度快，与无线数据接收模块配合使用，通过无线接收模块接口可成多点温度测量系统。
本发明中，使用时，通过监测平台1数据端口线性连接有设置于现场的基站2，基站2无线传输技术连接有无线网络传感器3，无线网络传感器3无线传输技术连接有用于采集电力设备温度的温度传感器4、设置在电缆沟内用于监测电缆沟积水的水浸传感器5、设置在电缆沟内用于检测电缆沟内有毒及可燃气体的气体传感器6和安装在井盖上的井盖防盗系统7，基站2把接收到的传感器节点数据转发到监测平台1，进行存储，分析和处理。
开展基于无线传感器网络的电缆沟状态在线监测系统实测工作，以便掌握电网电缆沟内设备环境情况，为电缆隧道积水、有害气体超标、井盖丢失等信息提供数据积累、防患未然，弥补现在运维人员少，电缆沟运维检测不足的薄弱环节，达到完善设备基础数据的；形成一次电气设备在线检测数据补充，形成历史数据为技术监督管理工作提供技术支持。据统计，采用本发明的系统工作，每年可以节约检修费用15％～30％；每年可减少因停电时间，平均提高设备利用率8％；科学实施状态检修，平均延长设备使用寿命6％～16％，可全面提升电网供电安全性和可靠性，保证系统安全经济运行，具有重要的社会意义。从而实现节省人力、减少因电缆故障造成的经济损失，具有显著的经济效益。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种基于无线传感器网络的电缆沟状态在线监测系统，包括有监测平台(1)，其特征在于，所述监测平台(1)数据端口线性连接有设置于现场的基站(2)，所述基站(2)无线传输技术连接有无线网络传感器(3)，所述无线网络传感器(3)无线传输技术连接有用于采集电力设备温度的温度传感器(4)、设置在电缆沟内用于监测电缆沟积水的水浸传感器(5)、设置在电缆沟内用于检测电缆沟内有毒及可燃气体的气体传感器(6)和安装在井盖上的井盖防盗系统(7)；
所述有毒及可燃气体的气体传感器(6)包括有测量室和参比室，所述测量室和参比室通过切光板以一定周期同时或交替开闭光路。
2.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的电缆沟状态在线监测系统，其特征在于，所述监测平台(1)由监控主机及组态化监控软件组成。
3.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的电缆沟状态在线监测系统，其特征在于，所述基站(2)把接收到的传感器节点数据转发到计算机，进行存储，分析和处理，所述基站(2)提供USB、以太网、CAN、RS485、RS232、GPRS/CDMA接入方式，既可接入本地计算机，也可通过以太网等其他网络接入远程监控主机。
4.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的电缆沟状态在线监测系统，其特征在于，所述无线网络传感器(3)网络协议是基于802.15.4标准自主研发的无线传感器网络协议，可点对点，星型，线型，树型等多种网络拓扑结构，同一网络应可支持多种传感器节点。
5.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的电缆沟状态在线监测系统，其特征在于，所述水浸传感器(5)为光电探头和变送器一体的变送器，传感器采用红外光电原理。
6.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的电缆沟状态在线监测系统，其特征在于，所述井盖防盗系统(7)所在的井盖内安装有磁性开关。
7.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的电缆沟状态在线监测系统，其特征在于，所述监测平台(1)运行有系统管理软件，所述系统管理软件由基于组态化软件开发而成，采用面向SOA的服务的多层架构，系统与无线传感器网络系统、地理信息系统、视频系统、管理信息系统无缝集成，监测数据完全由自动化软件平台采用分布式C/S或B/S构架进行远程汇总，用户界面层针对不同的用户提供了不同的用户应用界面。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190125 |