CN110927800A - 一种地下电缆及通道定位监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力通信领域，公开了一种地下电缆及通道定位监测系统及方法，包括若干个电子标签设备、设有移动端的探测仪、现场设备数据采集模块、电缆及通道数据库模块和后台服务器。本发明建立了电子标签与电缆设备设施的关联，在现场快速地由电子标签查询到电缆设备设施的详细信息，并且进行快速定位和导航，减少现场排查工作，降低事故概率，全面、快捷、准确地掌握电缆网络的详情，提高电缆通道的监测和运维效率。

Description

一种地下电缆及通道定位监测系统及方法

技术领域

本发明涉及电力通信领域，尤其是涉及一种地下电缆及通道定位监测系统及方法。

背景技术

随着城市建设的加快，配电网中电缆的比例也是逐年上升，由于电力电缆是隐蔽工程，基础数据显得非常重要，而现有技术中对这些基础数据的管理比较落后，资料残缺，更新不及时，查找不便，与现场严重不符。对于已有一定使用年限的电缆，其信息缺失比较严重，造成了很多的不方便，在已有业务系统中无法获取现场准确的电缆信息，现场作业时无法准确获取电缆的位置、资产属性、电气特征等信息。另外配网的运检业务也从架空线模式转为以电缆为主的模式，许多方法和措施没有及时跟进，现场资料缺乏，无法快速准确的获知地下电缆及通道的基本信息，极大地影响了电缆抢修、勘测、施工等现场作业的效率。因此，有必要研究新的技术手段，改变传统的地下电网数据的管理方式，以增强现场数据获取的手段，提高现场作业的效率。

例如，一种在中国专利文献上公开的“地下电网数据管理与电网规划系统及管理方法”，其公告号为CN 102760255 A，该发明包括有数据模块，数据模块分别与地下电网建模模块，地下电网展示模块，查询统计分析模块，规划设计模块，系统管理模块相连。该发明需要人为地采集地下电网数据，无法进行电缆精准定位，并且不能解决现场资料及时更新的问题。

发明内容

本发明是为了解决地下电网数据管理系统现场资料及时更新的问题，提供一种地下电缆及通道定位监测系统及方法，本发明通过电子标签的定位可精准的描绘电缆路径走向和设备设施的位置，在现场作业时通过移动端快速地的搜索到电子标签，并通过电子标签查询到电缆和通道设施的详细信息，减少现场排查工作，降低事故概率，提高工作效率。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种地下电缆及通道定位监测系统，包括若干个电子标签设备、设有移动端的探测仪、现场设备数据采集模块、电缆及通道数据库模块、后台服务器；

移动端包括：工单处理模块、标签查询模块、标签安装模块、标签探测模块、GPS导航模块和数据核对模块；

现场设备数据采集模块，用于采集电缆现场以及电子标签的基础数据；

电缆及通道数据库模块，用于将采集的基础数据录入后台服务器中，建立后台电缆及通道数据库；

后台服务器包括：地图可视化模块、标签查询定位模块、设备树模块、工单管理模块和电缆线路导入模块。

本发明通过对电缆及通道设备设施的现场探测、识别、标识、测量、数据采集以及数据录入等构建了完整的电缆及通道定位监测系统。标签是射频识别技术的载体，由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码以及可写入的存储空间，通过电子标签能够与读写器之间传递射频信号，读写器是读取或写入标签信息设备，可以是手持式或固定式。探测仪为基于智能移动端的设备，在设备中集成了读写模块，通过读写模块进行电子标签信息的读出和写入，以及通过与后台数据库的连接，实现更高级的现场应用功能。通过电子标签存储相关电网信息，建立现场实物与后台数据库的关联，及时将数据上传更新系统。利用后台服务器和移动端，便于用户查看信息并且及时上传更新数据。

进一步地，电子标签设备包括电子标签和定位装置，电子标签设有移位监测模块，移位监测模块包括移位接收天线、电压传感器、微控制单元以及存储器，利用电压传感器将移位接收天线感应到的电压信号传输至微控制单元，通过微控制单元将电压信号存入存储器中，存储器存储电子标签的相关产品信息和电压信号。

当电子标签设备安装久了后会由于各方面的原因发生安装位置偏移，通过定位装置可以发送电磁波信号，通过电子标签上的移位监测模块感应到电压信号，位置偏移的时候感应到的电压信号变弱，利用存储器把值存储下来，当探测仪进行探测的时候，电子标签不仅将自身的相关产品信息发送给探测仪，还会把存储的电压值传输给探测仪，探测仪再根据电压值从而判断电子标签的安装位置是否发生了移动，从而提醒用户进行电子标签设备的重新安装。

进一步地，定位装置包括移位发射天线、电源模块以及电子可控开关，移位发射天线与电子可控开关、电源模块串联，移位发射天线与电子标签中的接收天线耦合，定位装置与电子标签相隔预设距离。

通过电子可控开关周期性控制定位装置中电路的通断，电路中变化的高频电流被移位发射天线天线转化成电磁场发射出去，利用与电子标签相隔预设距离的定位装置周期性发射电磁波信号，电子标签上的移位监测模块会感应到电压信号，当电子标签设备发生安装位置偏移，移位监测模块感应到电压信号变弱。

进一步地，电子标签包括壳体、第一轴条、第二轴条、非金属环、圆形板和电子标签，壳体为密封结构，壳体呈球形状，非金属环通过第一轴条与壳体同心转动连接，第一轴条包括左轴条和右轴条，左轴条和右轴条位于非金属环外侧，左轴条和右轴条位于同一条直线上，第二轴条与第一轴条所在的直线垂直，圆形板呈柱状，第二轴条贯通圆心板的侧面，圆形板通过第二轴条与非金属环内侧同心转动连接，电子标签固定于圆形板正面，圆形板反面设有重锤。

非金属环由非金属材料制成，防止电磁效应产生给电子标签产生影响。

电子标签设备被安装后，如果电子标签倾斜偏移，会造成探测仪探测到的信号弱，所以这样的球体结构以及圆形板设有重锤使得电子标签设备位置发生变化后，电子标签的天线线圈始终朝着地面，后期利用探测仪进行探测时，电子标签能以最大的接收面积感应到探测器发出的信号。

电子标签不仅设有移位监测模块，还包括收发天线、AC/DC电路、解调电路、逻辑控制电路、存储器和调制电路。收发天线用于接收来自探测仪的信号，并把所要求的数据送回给探测仪；AC/DC电路用于利用阅读器发射的电磁场能量，经稳压电路输出为其它电路提供稳定的电源；解调电路用于从接收的信号中去除载波，解调出原信号；逻辑控制电路用于对来自探测仪的信号进行译码，并按照探测仪的要求回发信号；存储器作为系统运作及存放识别数据的位置；调制电路用于逻辑控制电路所送出的数据经调制电路后加载到收发天线送给探测仪。设有移动端的探测仪包括：环形空心天线，频率产生器，锁相环，调制电路，微处理器，存储器，解调电路和外设接口。环形空心天线用于发送射频信号给电子标签，并接收标签返回的响应信号及标签信息；频率产生器用于产生系统的工作频率，锁相环用于产生所需的载波信号；调制电路用于把发送至标签的信号加载到载波并由射频电路送出；微处理器用于产生要发送往标签的信号，同时对标签返回的信号进行译码，并把译码所得的数据回传给应用程序，若是加密的系统还需要进行解密操作；存储器用于存储用户程序和数据；解调电路用于解调标签返回的信号，并交给微处理器处理；外设接口用于与计算机进行通信。

进一步地，基础数据包括电缆基础数据、通道基础数据、电缆井基础数据以及电子标签的基本数据。

进一步地，后台服务器中，地图可视化模块用于展示电子标签的位置，查看电子标签详情；标签查询定位模块通过按地区、管线线路、标识器名称、施工人员、安装日期以及备注等信息精确查找电子标识器，进行电子标识器地图定位，导出标签数据；设备树模块通过组织机构、线路的树形层次管理电子标签；工单管理模块用于线路巡检工单的创建、派发和下发，进行工单审核以及可视化展示；电缆线路导入模块用于自动导入电缆线路上的坐标点数据，生成电缆线路图形。

进一步地，移动端中，工单处理模块用于展示工单详情和下载工单数据、标签查询模块通过进行字段内容匹配从而查询标签和图形定位；标签安装模块用于新标签安装、更新和数据上传；标签探测模块用于探测附近的标签，查询标签信息及后台关联详细信息；GPS导航模块用于从当前位置导航至指定标签位置；数据核对模块用于核对标签信息以及关联设备设施的数据。

利用支持现场作业的移动端，用户能够在勘测、巡检、抢修、施工等现场作业时，快速地的搜索到电子标签，并通过电子标签与后台数据库的关联查询到电缆和通道设施的详细信息，减少现场排查工作，降低事故概率，提高工作效率。

一种地下电缆及通道定位监测系统的定位监测方法，包括：

A)对电缆及通道设施进行电缆探测和电缆识别；

B)对电缆探测和电缆识别的结果进行电子标签设备标识，将电子标签设备安装在电缆及通道位置上；

C)利用探测仪采集基础数据；

D)将采集的基础数据录入后台服务器中，建立后台电缆及通道数据库；

E)运行后台服务器，获取后台服务器的模块信息。

步骤A)中电缆探测的内容包括电缆路径、敷设方式、顶管路径及深度、电缆井位置、电缆接头位置以及接线箱位置；电缆识别的内容包括：每段电缆的所属的线路名称及拓扑连接关系。

步骤B)中电缆及通道位置包括：中间接头、终端头、分接箱；工井；顶管口、埋管口；电缆转弯起点、终点及转弯半径顶点位置；地下电缆与其他地下设施的交越处；电缆的盘留区域；电缆横过道路、河流、铁路、电缆桥两端；电缆的深度变化大于0.5米时，位置最高和最低处。

电缆直线路径上的标记间距最大不超过30米；顶管段电缆路径每6米设计一个标识点；埋管段电缆路径每30米设计一个标识点。

本发明具有如下有益效果：建立了电子标签与电缆设备设施的关联，可以在现场快速的由电子标签查询到电缆设备设施的详细信息，电缆设备设施通过电子标签能够进行快速定位和导航；通过电子标签的定位，可精准的描绘电缆路径走向和设备设施的位置；在勘测、巡检、抢修、施工等现场作业时，可以通过探测仪快速的搜索到电子标签，并通过电子标签与后台数据库的关联查询到电缆和通道设施的详细信息，减少现场排查工作，降低事故概率，提高工作效率。通过智能地读写信息，提高电缆通道的监测和运维效率；全面、快捷、准确的掌握电缆网络的详情，并且通过电子标签设备的定位装置以及电子标签的移位监测模块判断电子标签的安装位置是否发生了改变，从而提醒用户进行重新安装。

附图说明

图1是本发明的一种地下电缆及通道定位监测系统示意图。

图2是本发明的一种地下电缆及通道定位监测系统的定位监测方法示意图。

图3是本发明的电子标签设备结构示意图。

1、壳体，2、第一轴条，3、非金属环，4、第二轴条，5、圆形板，6、电子标签，100、电子标签设备，200、现场设备数据采集模块，300、电缆及通道数据库模块，400、后台服务器，401、地图可视化模块，402、标签查询定位模块，403、工单管理模块，404、设备树模块，405、电缆线路导入模块，500、探测仪，501、工单处理模块，502、标签查询模块，503、标签探测模块，504、GPS导航模块，505、数据核对模块，506、标签安装模块。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1所示，一种地下电缆及通道定位监测系统，包括若干个电子标签设备100、设有移动端的探测仪500、现场设备数据采集模块200、电缆及通道数据库模块300和后台服务器400。

现场设备数据采集模块200，用于采集电缆现场以及电子标签的基础数据，基础数据包括电缆基础数据、通道基础数据、电缆井基础数据以及电子标签的基本数据。

电缆及通道数据库模块300，用于将采集的基础数据录入后台电缆及通道数据管理系统中，建立后台电缆及通道数据库。

后台服务器400包括：地图可视化模块401、标签查询定位模块402、设备树模块404、工单管理模块403和电缆线路导入模块405；地图可视化模块401用于展示电子标签的位置，查看电子标签详情；标签查询定位模块402通过按地区、管线线路、标识器名称、施工人员、安装日期以及备注等信息精确查找电子标识器，进行电子标识器地图定位，导出标签数据；设备树模块404通过组织机构、线路的树形层次管理电子标签；工单管理模块403用于线路巡检工单的创建、派发和下发，进行工单审核以及可视化展示；电缆线路导入模块405用于自动导入电缆线路上的坐标点数据，生成电缆线路图形。

移动端包括工单处理模块501、标签查询模块502、标签安装模块506、标签探测模块503、GPS导航模块504和数据核对模块505；工单处理模块用于展示工单详情和下载工单数据、标签查询模块通过进行字段内容匹配从而查询标签和图形定位；标签安装模块用于新标签安装、更新和数据上传；标签探测模块用于探测附近的标签，查询标签信息及后台关联详细信息；GPS导航模块用于从当前位置导航至指定标签位置；数据核对模块用于核对标签信息以及关联设备设施的数据。

如图3所示，电子标签设备包括壳体1、第一轴条2、第二轴条4、非金属环3、圆形板5和电子标签6，密封结构的壳体1呈球形状，非金属环3通过第一轴条与壳体同心转动连接，第一轴1条包括左轴条和右轴条，左轴条和右轴条位于非金属环3外侧，左轴条和右轴条位于同一条直线上，第二轴条2与第一轴条1所在的直线垂直，第二轴条2贯通圆心板的侧面，圆形板5通过第二轴条2与非金属环3内侧同心转动连接，电子标签6固定于圆形板正面的中心部位，圆形板5反面设有重锤。

电子标签设备还包括电子标签和定位装置，电子标签设有移位监测模块，移位监测模块包括移位接收天线、电压传感器、微控制单元以及存储器，利用电压传感器将移位接收天线感应到的电压信号传输至微控制单元，通过微控制单元将电压信号存入存储器中，存储器存储电子标签的相关产品信息和电压信号。

定位装置包括移位发射天线、电源模块以及电子可控开关，移位发射天线与电子可控开关、电源模块串联，移位发射天线与电子标签中的接收天线耦合，定位装置与电子标签相隔预设距离。

如图2所示，一种地下电缆及通道定位监测系统的定位监测方法，包括：

A)对电缆及通道设施进行电缆探测和电缆识别，电缆探测的内容包括电缆路径、敷设方式、顶管路径及深度、电缆井位置、电缆接头位置以及接线箱位置；电缆识别的内容包括：每段电缆的所属的线路名称及拓扑连接关系；

B)对电缆探测和电缆识别的结果进行电子标签设备标识，将电子标签设备安装在电缆及通道位置上，电缆及通道位置包括：中间接头、终端头、分接箱；工井；顶管口、埋管口；电缆转弯起点、终点及转弯半径顶点位置；地下电缆与其他地下设施的交越处；电缆的盘留区域；电缆横过道路、河流、铁路、电缆桥两端；电缆的深度变化大于0.5米时，位置最高和最低处；

C)利用探测仪采集基础数据；

D)将采集的基础数据录入后台服务器中，建立后台电缆及通道数据库；

E)运行后台服务器，获取后台服务器的模块信息。

本发明建立了电子标签与电缆设备设施的关联，可以在现场快速的由电子标签查询到电缆设备设施的详细信息，由电缆设备设施通过电子标签进行快速定位和导航；通过电子标签的定位，可精准的描绘电缆路径走向和设备设施的位置；利用后台服务器或移动端，在勘测、巡检、抢修、施工等现场作业时，减少现场排查工作，降低事故概率，提高工作效率。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明保护范围以内。

Claims (10)

1.一种地下电缆及通道定位监测系统，其特征在于，包括若干个电子标签设备、设有移动端的探测仪、现场设备数据采集模块、电缆及通道数据库模块、后台服务器；

所述移动端包括：工单处理模块、标签查询模块、标签安装模块、标签探测模块、GPS导航模块和数据核对模块；

所述现场设备数据采集模块，用于采集电缆现场以及电子标签的基础数据；

所述电缆及通道数据库模块，用于将采集的基础数据录入后台服务器中，建立后台电缆及通道数据库；

所述后台服务器包括：地图可视化模块、标签查询定位模块、设备树模块、工单管理模块和电缆线路导入模块。

2.根据权利要求1所述的一种地下电缆及通道定位监测系统，其特征在于，所述电子标签设备包括电子标签和定位装置，所述电子标签设有移位监测模块，所述移位监测模块包括移位接收天线、电压传感器、微控制单元以及存储器，利用电压传感器将移位接收天线感应到的电压信号传输至微控制单元，通过微控制单元将电压信号存入存储器中，所述存储器存储电子标签的相关产品信息和电压信号。

3.根据权利要求2所述的一种地下电缆及通道定位监测系统，其特征在于，所述定位装置包括移位发射天线、电源模块以及电子可控开关，所述移位发射天线与电子可控开关、电源模块串联，所述移位发射天线与电子标签中的接收天线耦合，所述定位装置与电子标签相隔预设距离。

4.根据权利要求1所述的一种地下电缆及通道定位监测系统，其特征在于，所述电子标签包括壳体、第一轴条、第二轴条、非金属环、圆形板和电子标签，所述壳体为密封结构，所述壳体呈球形状，所述非金属环通过第一轴条与壳体同心转动连接，所述第一轴条包括左轴条和右轴条，所述左轴条和右轴条位于非金属环外侧，所述左轴条和右轴条位于同一条直线上，所述第二轴条与第一轴条所在的直线垂直，所述第二轴条贯通圆心板的侧面，所述圆形板通过第二轴条与非金属环内侧同心转动连接，所述电子标签固定于圆形板正面，所述圆形板反面设有重锤。

5.根据权利要求1所述的根据权利要求1所述的一种地下电缆及通道定位监测系统，其特征在于，基础数据包括电缆基础数据、通道基础数据、电缆井基础数据以及电子标签的基本数据。

6.根据权利要求1所述的一种地下电缆及通道定位监测系统，其特征在于，后台服务器中，所述地图可视化模块用于展示电子标签的位置，查看电子标签详情；所述标签查询定位模块通过按地区、管线线路、标识器名称、施工人员、安装日期以及备注等信息精确查找电子标识器，进行电子标识器地图定位，导出标签数据；所述设备树模块通过组织机构、线路的树形层次管理电子标签；所述工单管理模块用于线路巡检工单的创建、派发和下发，进行工单审核以及可视化展示；所述电缆线路导入模块用于自动导入电缆线路上的坐标点数据，生成电缆线路图形。

7.根据权利要求1或2所述的一种地下电缆及通道定位监测系统，其特征在于，移动端中，所述工单处理模块用于展示工单详情和下载工单数据、所述标签查询模块通过进行字段内容匹配从而查询标签和图形定位；所述标签安装模块用于新标签安装、更新和数据上传；所述标签探测模块用于探测附近的标签，查询标签信息及后台关联详细信息；所述GPS导航模块用于从当前位置导航至指定标签位置；所述数据核对模块用于核对标签信息以及关联设备设施的数据。

8.一种如权利要求1所述的一种地下电缆及通道定位监测系统的定位监测方法，其特征在于，包括：

A)对电缆及通道设施进行电缆探测和电缆识别；

B)对电缆探测和电缆识别的结果进行电子标签设备标识，将电子标签设备安装在电缆及通道位置上；

C)利用探测仪采集基础数据；

D)将采集的基础数据录入后台服务器中，建立后台电缆及通道数据库；

E)运行后台服务器，获取后台服务器的模块信息。

9.根据权利要求8所述的一种地下电缆及通道定位监测系统的定位监测方法，其特征在于，步骤A)中电缆探测的内容包括电缆路径、敷设方式、顶管路径及深度、电缆井位置、电缆接头位置以及接线箱位置；电缆识别的内容包括：每段电缆的所属的线路名称及拓扑连接关系。

10.根据权利要求8所述的一种地下电缆及通道定位监测系统的定位监测方法，其特征在于，步骤B)中电缆及通道位置包括：中间接头、终端头、分接箱；工井；顶管口、埋管口；电缆转弯起点、终点及转弯半径顶点位置；地下电缆与其他地下设施的交越处；电缆的盘留区域；电缆横过道路、河流、铁路、电缆桥两端；电缆的深度变化大于0.5米时，位置最高和最低处。

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