CN111107675B - 基于泛在电力物联网的电缆通道边缘物联终端及方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种基于泛在电力物联网的电缆通道边缘物联终端及方法，涉及电力物联网技术领域，所述边缘物联终端根据接收到的多个电缆通道传感器的数据和基于电缆通道视频数据的AI图像识别结果，控制各个电缆通道设备的联合动作，并将采集到的数据和联合动作信号实时传输给物联管理平台；本公开结合联动控制、缺陷预警和AI图像识别，实现了电缆通道环境及设备状态实时评估、故障快速智能处置和精准主动抢修，有效提升了电缆专业精益化运维能力，保障了电缆安全稳定运行。

Description

基于泛在电力物联网的电缆通道边缘物联终端及方法
技术领域
本公开涉及电力物联网技术领域，特别涉及一种基于泛在电力物联网的电缆通道边缘物联终端及方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。
泛在电力物联网(SG-eIoT)是电力物联网的进化发展形态，其主要内容就是围绕电力系统各环节，充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术、先进通信技术，实现电力系统各环节万物互联、人机交互，具有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征的智慧服务系统，包含感知层、网络层、平台层、应用层四层结构。泛在电力物联网为电网安全经济运行、提高经营绩效、改善服务质量，以及培育发展战略性新兴产业，提供强有力的数据资源支撑。
近年来，随着无线专网、人工智能、边缘计算等物联网新技术在坚强智能电网建设中的逐步渗透，电力物联网进入集成创新、跨界融合和规模化发展的新阶段。随着城市化规模扩大建设速度加快，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，作为坚强智能电网的关键环节及泛在电力物联网的重要物质基础，实现电缆设备及通道的运行监测与状态评估、提升终端智能化和边缘计算水平、实现在线监测数据的边云协同处理、全面提升电缆精益化管控水平，是当前亟需解决的问题。
本公开发明人发现，现有技术中存在以下问题：
(1)边缘计算能力有待提高。目前电缆通道监测系统缺少具备边缘计算能力的相关设备，无法完成数据就地分析与计算；数据采集器不具备存储功能，无法完成本地数据抄收备份；采集器与主站交互性差，不具备边云协同功能。
(2)网络架构可靠性不高。目前，本地通信网一般采用总线传输模式，数据抄收速度慢、可靠性不高，通讯规约也不标准；远程通信网一般采用光纤环网结构，模块化程度不高，扩展性差。
(3)自主预警能力有待完善。一是在线路自主预警方面，目前电缆通道实时感知能力不强，无法完成缺陷主动报警，线路巡检主要依靠大量的人工和日常用工具，劳动强度大、速度慢，自主预警能力有待完善；二是传统电缆通道监测系统无法完成缺陷自动识别，都是依靠数据发送至后台软件进行分析处理，实时性不强。
(4)感知设备兼容性不高。电缆通道状态传感设备种类繁多，各厂家的设备接口及通讯规范不统一；感知类设备不支持物联网协议，整体智能化水平较低。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种基于泛在电力物联网的电缆通道边缘物联终端及方法，结合联动控制、缺陷预警和AI图像识别，实现了电缆通道环境及设备状态实时评估、故障快速智能处置和精准主动抢修，有效提升了电缆专业精益化运维能力，保障了电缆安全稳定运行。
为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：
本公开第一方面提供了一种基于泛在电力物联网的电缆通道边缘物联终端。
一种基于泛在电力物联网的电缆通道边缘物联终端，所述边缘物联终端根据接收到的多个电缆通道传感器的数据和基于电缆通道视频数据的AI图像识别结果，控制各个电缆通道设备的联合动作，并将采集到的数据和联合动作信号实时传输给物联管理平台。
作为可能的一些实现方式，所述电缆通道传感器至少包括温湿度传感器、烟感传感器、水位传感器和气体传感器；所述电缆通道设备至少包括水泵、风机、灭火装置和摄像装置。
作为可能的一些实现方式，所述边缘物联终端包括AI图像识别芯片，用于根据实时采集到的视频信号数据进行设备状态识别、明火识别、违章作业识别、积水识别、防火门开闭识别、传感器识别、电缆附件识别和非法入侵识别，AI图像识别结果与环境传感器报警数据进行交互验证，用于进行辅助异常判定。
作为进一步的限定，所述违章作业识别，具体为：利用AI图像识别芯片对采集到的图像数据进行检测，检测是否佩戴安全帽、穿戴安全服或者佩戴安全手套或者做出危险动作。
作为进一步的限定，所述非法入侵识别，具体为：
利用AI图像识别芯片对采集到的图像数据进行检测，通过是否佩戴带有预设标识安全帽作为工作人员与非法人员的区分，结合红外传感器的检测结果，确定非法入侵人员的位置。
作为更进一步的限定，当有人体在探测区域内走动时，造成红外热辐射能量的变化，通过红外传感器将接收到的活动人体与背景物体之间的红外热辐射能量的变化转换为相应的电信号，用于进行非法入侵识别。
作为进一步的限定，根据划定的分区，在每个分区内设定一台边缘物联终端，当监测到通道环境量或状态量异常时，所述边缘物联终端进行本地分析和就地决策，实现消防、排风和排水系统的联动控制。
作为更进一步的限定，主控制器监测到烟感异常告警时，联动AI图像识别结果进行火灾识别验证，验证无误后联动控制区域内的灭火装置进行灭火；
当发现隧道内灭火装置未正常动作时，联动移动式消防装置迅速补位扑灭火灾，并将火灾处置过程信息发送至物联管理平台。
作为更进一步的限定，按照通道的起伏走势，在通道内的低洼处设置多个集水坑，在集水坑内安装水位计和水泵，当集水坑内的水位超过设定阈值时启动水泵进行排水。
作为更进一步的限定，还包括电力电缆局放检测单元，用于监控三相多组接头的局部放电信号，并显示工频周期放电图、二维及三维放电谱图，所述局部放电信号至少包括放电量、放电相位和放电次数；
所述电力电缆局放检测单元还用于进行测量相序、放电量、放电相位和测量时间的记录，提供放电趋势图并具有预警和报警功能；
所述电力电缆局放检测单元还用于提供局放信号的相位、幅值信息以及放电脉冲的发生密度信息，用于判断放电类型及严重程度。
本公开第二方面提供了一种基于泛在电力物联网的电缆通道边缘物联终端的工作方法，利用本公开第一方面所述的基于泛在电力物联网的电缆通道边缘物联终端；
利用AI图像识别算法进行目标检测，具体为：利用Darknet网络结构，至少包括卷积层、池化层和Softmax层，进行快速全卷积；通过引入residul结构，采用Softmax分类器做训练，对权重参数和偏置参数进行迭代训练，根据网络层逐渐迭代和深入，产生多种尺度的特征图，在得到的尺度上进行目标检测。
与现有技术相比，本公开的有益效果是：
1、本公开以电力电缆专业现状为基础，将传统监控与物联网技术进行深度融合，利用人工智能、边缘计算、AI图像识别等物联网新技术实现电缆通道环境、电缆本体状态与安防监控系统的一体化监控，实现了电缆设备及通道环境的运行监测与状态评估，提升了边缘物联终端智能化和边缘计算水平，实现了设备立体感知、数据云边协同、状态辅助预判、安全智能管控等功能应用，全面提升了电缆精益化管控水平。
2、本公开所述的边缘物联终端可实时采集通道设备状态量和环境监测量数据，结合联动控制、缺陷预警、AI图像识别等高级应用，充分发挥了边端本地化计算和处置优势，提升了边端智能处置能力，形成电缆通道区域自治新模式，实现电缆通道环境及设备状态实时评估、故障快速智能处置、精准主动抢修，有效提升了电缆专业精益化运维能力，保障电缆安全稳定运行。
3、本公开以边缘物联终端作为感知层核心设备，应用物联网协议和标准信息模型，采用IP化组网方式，实现感知层设备的即插即用、快速部署、统一控制和广泛互联，具备缺陷自动预警、设备联动、趋势分析等边缘计算功能，将不同类型的监测数据进行汇总和处理，实现了多源数据融合和区域自治。
4、本公开所述的边缘物联终端可接入电缆通道设备状态量数据和环境监测量数据，并根据阈值参数判断设备运行是否正常，实现自动告警功能。
5、本公开所述边缘物联终端监测到电缆状态量异常时，可调用业务中台的台账类数据、状态评价数据等，实现历史数据纵向分析和横向比较，对电缆状态进行初步诊断，根据电缆运行状态的趋势分析实现缺陷主动预警。
6、本公开所述的边缘物联终端可实现流量实时感知，自动计算上下行流量，流量超阈值时自动预警，保障业务正常运转。
7、本公开所述的边缘物联终端集成有AI智能芯片，可实现设备缺陷识别、火灾识别及预警、违章作业识别、非法入侵识别，AI识别结果与环境传感器报警数据进行交互验证，辅助异常判定。
8、本公开所述的边缘物联终端监测到烟感异常告警时，可联动AI视频监控进行火灾识别验证，验证无误后可联动控制区域内的灭火装置，当发现隧道内消防装置未正常动作时，可联动移动式消防装置迅速补位扑灭火灾，并将火灾处置过程及时上送至物联管理平台，有力支撑灾后应急抢修工作。
9、本公开所述的边缘物联终端通过安全协议与物联管理平台双向互联，完成边云协同，边缘物联终端支持云端远程参数下发、App升级、远程诊断、远程下发控制指令、调取摄像机实时图像，在出现紧急状况时，能够与物联管理平台协同实现多源数据展示，根据应急处置方案实现边云协同控制。
10、本公开所述的边缘物联终端可实时监测智能传感器的电池状态、通讯成功率、信号强度、数据误报率等，并可分析智能传感设备的故障代码，保障监测数据正常有效采集。
11、本公开所述的边缘物联终端具备自诊断和自恢复功能，终端出现异常时，支持异常信息以故障代码形式上报给物联管理平台，异常信息包括CPU占用率越限、设备内存越限、储存空间不足、设备离线告警、设备复位警告、APP应用重启、温度过高或过低等。
附图说明
图1为本公开实施例1提供的电缆通道边缘物联终端的组网示意图。
图2为本公开实施例1提供的AI图像识别的流程示意图。
图3为本公开实施例1提供的排水管道的安装及铺设结构示意图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1：
如图1所示，本公开实施例1提供了一种基于泛在电力物联网的电缆通道边缘物联终端，所述边缘物联终端根据接收到的多个电缆通道传感器的数据和基于电缆通道视频数据的AI图像识别结果，控制各个电缆通道设备的联合动作，并将采集到的数据和联合动作信号实时传输给物联管理平台。
所述边缘物联终端至少包括如下几个方面：
边缘计算框架，采用ARM32位通用微处理器，运行Linux操作系统，支持docker容器，支持4G/8G/16G/32GFlash硬盘扩展，支持智芯加密芯片，支持中国电科院开发的ACAgent和IoTAgent物联网组件，实现安全接入物联管理平台，实现docker容器及App远程升级、安装、卸载、签名验证等管理，为电缆及通道现在及将来提供一套技术统一技术框架的边缘计算设备。
边缘计算框架-设备档案/AI算法管理，传感器档案及AI算法支持本地部署，支持物联管理平台远程部署。
边缘计算框架-App远程管理，边缘计算终端自动删除未获取数字签名的App，在物联管理平台实现远程部署带签名App，实现远程安装、卸载、更新；
边缘计算框架-协议转换，在边缘计算框架上开发特定通信协议App，解决不同通信协议传感器的汇聚接入问题。
边缘计算框架-多种物理通道，上行支持RJ45网络接口、NB-IoT/4G/5G扩展扣卡设计，下行支持RJ45网络接口、IP化的HPLC电力线宽带载波接口、HPLC+RF双模接口、RS485接口、ZigBee3.0/LoRa/RF接口，本地维护支持蓝牙4.1/5.0接口。
边缘计算框架-即插即用，上行通信NB-IoT/4G/5G模块采用扣卡设计，根据上行网络需求更换扣卡。下行通讯HPLC/RF模块采用扣卡设计，支持HPLC+RF双模，支持IPv6的CoAP物联网协议，实现即插即用，业务快速上线功能。
边缘计算-分布式光纤测温数据分析，实时采集/接收分布式光纤测温主机多通道测温数据，将分布式光纤测温数据分割为多个事件判断区间，计算每个区间的最高温度、最低温度、平均温度，计算结果用于上报物管平台和本地事件判断；
接入边缘物联终端的分布式光纤测温主机，具备信号采样、信号滤波、信号还原、数据上传功能，不需要具备联动控制、载流量分析、区间管理等高级功能。
边缘计算-局放信号分析，实时采集/接收局放信号数据，分析放电量是否处于异常状态，触发局放录波命令，上传录波数据。
接入边缘物联终端的电缆接头局放设备，具备信号采样、信号滤波、信号还原、数据上传功能，不需要具备局放信号分析高级功能。
边缘计算-电缆载流量计算，根据导线材质、电缆电流、电缆本体温度等指标计算电缆载流量。
边缘计算-变位遥信/遥测，边缘物联终端实时/接收传感器数据，判断变位遥信及遥测，立即上传变位遥信遥测数据，定时上传遥信遥测数据。
边缘计算-事件判断，事件判断类型：参数变更、遥信量变位、遥测量超阈值、遥测量升/降速率、趋势分析、同期对比。
边缘计算-联动控制，根据联动条件判断，实现智能联动风机、水泵、照明、灭火弹、防火门、防火阀、井盖、声光报警器，联动摄像机云台抓拍/录像并上传、联动机器人特巡、联动灭火机器人灭火、联动隧道内无人机特巡、唤醒休眠的设备、火灾时关联区间闭锁风机/防火门/防火阀。
通过边缘物联终端的联动控制，降低端侧设备的复杂度，降低端侧设备成本。
整个系统包括感知层、边缘层、管道层、平台层和应用层，感知层及其设备接入方式如表1所示。
表1：感知层及其设备接入方式
Figure BDA0002377524820000061
Figure BDA0002377524820000071
边缘物联终端的工作过程具体如下：
(1)设备本体状态监测
(1-1)电缆护层电流监测
电缆均为带金属套的单芯交联聚乙烯绝缘电缆，电缆金属护层接地方式有两种，一种是单芯电缆金属护层一端保护接地，另一端直接接地，此时金属护层产生电流小于1A左右；另一种采用交叉互联的方式进行接地，此时电缆金属护层产生的感应电流按规程一般要求小于运行电流的10％。
当电缆的外护套因可能产生的机械损伤以及运行过程中可能出现的化学腐蚀、鼠害使电缆外护套多点损坏，导致金属护层多点接地，与大地形成环流。护层环流的增大会引起电缆发热，损耗剧增，从而影响电缆的载流能力。严重时可能威胁电力系统网的运行安全。相反，如果电缆接地系统由于某种原因未能有效接地，金属护层上的感应电压就会升高。电缆的长度越长，电缆地负载电流越大则感应电压越高，最高感应电压可以达到上万伏特。严重威胁运行检修人员的人身安全，过高的感应电压也会击穿护层的绝缘层并在击穿点持续放电可能会引起火灾发生，造成电网停电事故。
因此，对电缆的金属护层电流实行在线智能化监测可以及时准确的发现电缆接地系统缺陷，确保电缆线路的可靠稳定的运行。同时自动化监测可以大大减轻现场测量的劳动强度，提高系统维护效率。
电缆中心导体流过交流电流产生磁力线，交变的磁磁场在金属护套上感应出电压。为了降低感应电压，电缆需要对其金属护套采取适当的接地措施。对于金属护层单点接地的方式，即一端接有保护地，另一端直接接地方式。这时电缆金层护套产生的接地电流很小，仅为电容电流。对于交叉互联方式接地方式。每三段等长电缆定义为一个互联单元，单元两端直接接地，中间交叉互联，交叉互联的连接等效为三角形接法，接地环流大部分相互抵消，正常情况下金属护套产生的环流较小。
通过在线监测金属护层的接地环流，可以及时发现金属护层的接地损耗变化状况。利用电流互感器采集金属护层的接地环流，电流互感器根据电磁感应原理进行工作，电流互感器起到变流和电气隔离作用。互感器一次绕组流过被测电流，二次输出接运放进行I/V变换(或直接电阻采样)。电流互感器在额定工作电流下工作时的电流比叫电流互感器额定电流比，用Kn表示：Kn＝I1n/I2n一次电流为I1，则二次电流I2＝I1/Kn；若测量获得二次电流I2，则可计算出一次电流为：I1＝I2*Kn。
罗氏线圈又叫电流测量线圈、微分电流传感器，是一个均匀缠绕在非铁磁性材料上的环形线圈。输出信号是电流对时间的微分。通过一个对输出的电压信号进行积分的电路，就可以真实还原输入电流。
与带铁芯的电流互感器相比，罗氏线圈具有测量范围宽，精度高，稳定可靠，响应频带宽，同时具有测量和继电保护功能，体积小、重量轻、安全且符合环保要求。
接地电流采集器将从罗氏线圈输入的电流信号转换成电压信号，通过滤波、放大、限幅等处理后，再经数字采集系统采集、计算处理后，将相应的数据通过无线通讯模块远传到变电站内相应的数据服务器。
数据采集单元装在屏蔽的金属盒内，金属盒的密封防水性能符合IP68标准。金属盒固定在被监测的电缆接地线附近，通过屏蔽电缆与电流互感器连接。数据采集单元具有较强的抗干扰性能和自保护功能。
在电缆金属护层的每个直接接地点处或者交叉互联箱在每相电缆接地线上安装一个，监测每相电缆的接地电流，所有的罗氏线圈传感器接入安装在附近的接地电流采集器上。
(1-2)电缆接头局放监测
当电缆线芯中有电流流过时，将会使金属护套上产生感应电势。在护套开路时，这个感应电势可能会很大，有时不但会危及人身安全，还会击穿金属护套的外护层，尤其是电缆线路发生过电压及短路故障时，在金属护套上会形成很高的感应电压，使电缆外护套绝缘发生击穿，故应在金属护套的一定位置采用特殊的连接方式和接地方式。
绝缘电缆本体或附件中存在一点或多点缺陷，使该点的局部电场增强，当其超过所处绝缘介质的耐电强度时会发生局部放电，并会产生频率在500KHZ-50MHZ之间的高频脉冲信号，信号会沿着电缆的屏蔽层传播，在电缆外层屏蔽的接地线上，可以通过高频电流互感器来耦合这高频电流信号。
电缆局放在线监测在每一相电缆接头的接地线处安装一个高频电流采集单元，采集单元对信号进行采集分析及筛选，计算最终结果后，转换成数字信号，经过光纤网络，把数据传送到数据服务器，由数据服务器统一对信号进行显示、分析处理。
功能模块主要包括局部放电信号传感器和局放在线监测单元。
HFCT局放传感器由磁芯、罗高夫斯基线圈、滤波和取样单元以及电磁屏蔽盒组成。线圈绕在高频下具有较高导磁率的磁芯上；滤波及取样单元的设计，兼顾测量灵敏度和信号响应频带的要求。为了抑制干扰，提高信噪比，并考虑到防雨、防尘等要求，罗高夫斯基线圈及滤波采样单元都安装在金属屏蔽盒中。屏蔽壳设计有自锁扣，可通过按压开启，最大化地提高了传感器安装的便利性和运行过程中的安全性。
电力电缆局放检测单元是本系统最重要的组成部分，其作用包括：数据采集、数据存储和处理，负责监控多组接头(即A B C三相)的局部放电信号，设备可以安装在测点附近端子柜或者自立室外端子箱里，由于环境比较恶劣，需要外加防水箱。检测装置外壳为不锈钢材质，对高频和工频屏蔽较好。由于在室外安装需要安装在防水箱体内，防水等级为IP68，工作温度范围：-45℃至75℃。
在线检测单元技术参数和功能：
(1-2-1)能检测放电量，放电相位，放电次数等基本局部放电参数，并可按照客户要求，提供有关参数的统计量。
(1-2-2)局放脉冲信号采样率不小于100MS/s；
(1-2-3)最小测量放电量：5pC；测量频带：500kHz－30MHz；放电脉冲分辨率：10μs；相位分辨率：0.18°。
(1-2-4)能显示工频周期放电图、二维
Figure BDA0002377524820000101
及三维
Figure BDA0002377524820000102
放电谱图。
(1-2-5)可记录测量相序、放电量、放电相位、测量时间等相关参数，可提供放电趋势图并具有预警和报警功能，可对数据库进行查询、删除、备份以及打印报表等。
(1-2-6)系统对信号采集和处理包含如下内容：信号采集与传输、信号特征提取、模式识别、故障诊断与电缆设备状态评估
(1-2-7)系统可以提供局放信号的相位、幅值信息，及放电脉冲的发生密度信息，有助于判断放电类型及严重程度。
(1-2-8)通讯方式选择：支持485、网线、光纤、wifi自组局域网以及移动、联通、电信运营商的无线通讯。
(1-3)电缆接头温度监测。
由于电缆接头长度长、表面积大、实际运行环境复杂多样，单纯的靠传统的单点接触时温度传感器可能无法准确判断出整个电缆接头的实际温度分布。采用带状柔性分布式测温带实现电缆接头整段温度监测。
带状柔性分布式测温带，测温带内置多个测温点，从而可实现被测物体整体温度分布式测量，同时也可根据实际需求增加测温带的长度增加测温点。
带状分布式测温直接敷设在电缆接头上，用于电缆接头温度的在线测量可实现整个电缆接头最高温度、最低温度差，及平均温度的监测，同时测量精度高，实际部署方便、成本低。
(2)环境监测及控制系统。
环境监测主要是对电缆通道环境的监控、与相关辅助设施的联动、安防的监控等。对通道内电缆运行环境状况的实时监测主要侧重于对环境温度(通道内环境温度一般要求控制在40℃以下)、有害气体含量及积水水位等环境信息的采集和综合分析，最终得以全面准确地判断通道整体运行环境的状态水平；对通道辅助设施的监控则涉及对相关通风冷却装置、排水装置、以及消防报警和灭火装置等辅助设施的状态监视和有效控制，特别是要求在灾害事件发生时能实现有效联动以限制事件的进一步发展，最大程度减少损失，所述联动方式如表2所示。
表2：联动方式
Figure BDA0002377524820000111
(2-1)温湿度监测。
采用高精度，防干扰等优点的传感器，结合单片机嵌入式系统技术，具有易携带、低功耗等特点。
温湿度检测仪与传统的温湿度计相比具有读数方便，测温湿度范围广，测温湿准确，其输出温湿度采用LED数码管显示，该设计控制器使用单片机；用LED数码管，实现温湿度显示，能准确达到要求。
(2-2)气体监测
电缆通道内有时会产生由于内部绝缘材料老化产生的有害气体、不良沉积物变质挥发气体产生或外界有害气体侵入并聚集的现象，空气内含氧量的异常、有害气体(包括易燃易爆气体、有毒气体和腐蚀性气体)在通道内的聚集不但会直接影响电缆设备的安全，提高通道火灾的风险程度，更会威胁到进入通道进行巡视维护工作人员的生命安全。因此电缆通道内应安装气体探测器以监测通道内有害气体的含量及空气的品质。电缆通道中一般检测的气体为CH4(可燃气体)、CO(有毒气体)、CO2、O2。
通过可燃/有毒气体探测器对传感器上的电信号进行采样，经内部数据处理后，输出和周围环境气体浓度相对应的4～20mA电流信号。
传感器采集气体浓度信号，系统建立浓度与电压关系，进行浓度电压转换，电压浓度转换，其输出电压信号，由A/D转换芯片将模拟的电压信号转化为单片机可处理的数字信号。单片机读取A/D转换的数字量并计算所对应气体的浓度值，送到LED显示器显示出来。当检测气体浓度低于设定报警阀值的时候，LED显示器仅仅显示测得的可燃气体浓度；当检测气体浓度超出设定报警阀值时给出声光报警。
在电缆通道高危区域布置气体传感器，用于实时检测电缆通道内气体的浓度；具体安装位置和电缆检查井位置一致，系统现场采集单元可以实时的对环境中的气体浓度进行监测。一旦检测到的浓度值超过设置值，边缘物联终端就会自动打开风机。或者直接报警提示相关负责人，进行线路查看。
(2-3)烟雾监测
通过烟雾探测器实现监测烟雾的浓度，探测器采用特殊结构设计的光电传感器，先进的加工工艺生产，具有灵敏度高、稳定可靠、低功耗、美观耐用、使用方便等特点。电路和电源可自检，可进行模拟报警测试。
光电传感器是通过光束和光感应器来测量烟雾浓度。该装置设计上，光束是偏离感应器的。当烟雾进入到设备后，烟雾粒子会将部分光束散射到感应器上。当烟雾的浓度逐渐加重，会有更多的光束被散射到感应器上。当到达传感器的光束达到一定的程度，烟雾探测器启动报警。
智能光电感烟探测器适用于火灾初期，有阴燃阶段，产生大量的烟和少量的热，很少或没有火焰辐射的场所。当空间高度为6～12米时，一个探测器的保护面积为80平方米；空间高度为6米以下时，保护面积为60平方米。
(2-4)灭火装置
采用温电双控超细干粉自动灭火装置，能在遇火或火灾信号能瞬间启动灭火，体现了“快速响应、早期抑制、高效灭火”的消防理念，是业内应用比较普遍的技术。
温电双控型灭火弹(超细干粉)是在火灾发生后，依靠外部消防报警设备联动启动或通过温感线启动，喷射超细干粉的灭火装置。灭火弹由超细干粉灭火装置(灭火系统)、启动组件、消防电源及显示盘等组成。
(2-4-1)手动控制：将灭火控制器上控制方式选择键，拨到“手动”位置时，灭火系统处于手动控制状态。当保护区发生火情，可按下紧急启停按钮或控制器上启动按钮，即可按规定程序启动灭火系统释放灭火剂，实施灭火。在自动控制状态，仍可实现电气手动控制。
(2-4-2)自动控制：将灭火控制器上控制方式选择键，拨到“自动”位置时，灭火系统处于自动控制状态，当保护区发生火情，火灾探测器发出火灾信号，报警灭火控制器即发出声、光报警信号，同时发出联动指令，关闭联锁设备，经过一段延时时间，发出灭火指令，打开电磁阀释放启动气体，启动气体通过启动管道打开相应的选择阀和容器阀(瓶头阀)，释放灭火剂，实施灭火。
温控：当环境温度上升至设定值时,灭火装置上的阀门自动开启,释放超细干粉灭火剂灭火。
电控：灭火弹与火灾报警控制器连接，在喷射时能输出反馈信号,由探测器件探测复合火情信号并送至火灾报警控制器，经控制器确认并输出指令信号，指令信号经中继器启动消防电源给灭火装置打开阀门，释放超细干粉灭火剂灭火。
(A)具有火灾探测及报警功能：可连接编码型感温、感烟和火焰等类型的探测器以及手动报警按钮，实现火灾探测和报警。
(B)能控制实现干粉灭火设备，其启动方式有以下几种：
(B-1)通过火灾报警探测器和手钮报警联动启动灭火；
(B-2)通过按下现场紧急启动按钮来启动灭火；
(B-3)通过按下灭火控制器面板上的“启动”按键来启动灭火。
(C)收到启动控制信号后能启动现场的区域讯响器报警、自动显示延时且指示延时时间、并联动启动输出模块实现关闭门窗、防火阀和停止空调等功能。
(D)延时启动的延时时间在0～30秒连续可调。
(E)具有停动功能，在延时期间，通过设置可紧急停止延时及其后续动作：
(F)具有手自动转换功能，可分别设置手动和自动工作方式。
(G)在自动工作方式下，可实现火灾报警联动启动灭火。
(H)在手动工作方式下，只能进行火灾报警，不能联动启动灭火，只能通过“启动”按键和现场紧急启动按钮才能启动灭火。
(I)系统的手动和自动工作方式的设置可以通过现场的手自动转换开关实现，也可在系统的手自动状态决定于最后一次设置操作，且系统的手自动工作方式以设备上的工作方式指示灯的指示为准。
(G)具有信息记录、查询功能，可保存最后的999条记录。
具体的安装方式为：温电双控型灭火弹安装使用方便，使用时无需安装大量的管道和附属设施，启动快捷，性能可靠，可全淹没应用灭火，也可局部淹没应用灭火，可以在着火初期将火灭掉，实现早期抑制，减少损失。适用于电缆通道、电缆夹层、电缆竖井等内部环境较为封闭的环境。
(2-5)水位监测
长期运行的电缆通道会因结构渗漏、地下水倒灌和接口封堵不利等多种原因引起通道内积水的产生不但会增加通道内空气的湿度，腐蚀通道内的电气设备，更会加快电缆绝缘的老化。
本方案采用水位传感器，实时采集低洼处积水深度，从而来控制排水系统启停，保持良好的通道内环境。
水位监测传感器根据压力与水深成正比的静水压力原理，运用水压敏感集成元器件对水位进行测量。当传感器固定在水下某点时，该测点以上水柱压力高度加上该点高程，即可间接测出水位高低。
具体的安装方式为：电缆通道内根据排水要求，设置排水坡度，按照通道的起伏走势，在通道内的低洼处设置集水坑，在电缆通道中，有多处电缆预留处位置较低，积水情况严重，所以在此处地方安装水位计及水泵。
通过电缆通道设置的水位传感器感知现场积水程度，并将现场的水位信息上送至边缘物联终端进行分析，一旦出现水位深度越限就应启动各类排水设施及时排除积水。
水泵控制箱，用于实现水泵开关合/分状态控制；常用电源状态、备用电源状态、水泵运行/停止状态监控；手动/自动控制状态切换；过载报警跳闸状态、超高水位报警状态、水位监控。控制箱装设：开－按钮、关－按钮、手-自动选择开关、运行指示灯、故障灯、带灯测试按钮。
水泵选型，集水坑水泵排水流量按3m3/h计，扬程15m，，电机额定功率N≥1000W，在每个集水坑内分别装设1台潜水排污泵，设备电动机采用直接启动方式。
水泵安装方式：水泵直接放置于电缆预留处最低位置，采用移动软管式安装，连接至排水管道。因单台水泵重量较轻，如需检修可人工提起至通道地面进行检修。
水泵出水管设置可曲饶橡胶接头、橡胶止回阀及手动蝶阀。当水泵出现故障时，止回阀可防止出水管的水流倒流回通道；检修时，手动关闭蝶阀进行检修，避免通道外的雨水通过出水管倒灌。水泵出水压力管顶覆土深度不小于0.2m，接入道路雨水口时出水管管底应高于雨水口连接管管顶0.10m。
水泵出水压力管通过防晃支架及管卡固定在通道顶部，水泵出水压力管道埋地段均采用120°砂基础，管道下铺设20cm粗砂垫层。
排水管道选择就近的排水孔或通风口处向外排放，出口处应加装向下的引水管，引水管出口要高于地面0.5米以上。排水管采用PPR管粘接安装，为了减少水阻，转弯处使用带有一定弧度的专用弯头进行连接，禁止使用三通连接。由于通道墙壁禁止钻孔，排水管可以利用附近的电缆托架进行固定。
运行方式：一般中控室无人值班时，集水坑水泵采用自动控制：当集水坑水位上升至h-0.500m时，水泵自动启动开始抽排坑内积水；当水位下降至h-0.820m时，水泵自动停止运行；当水位上升至h-0.050m时，超声波液位计传出警报信号，自动启动水泵。其中h为设计通道节点底板标高。
潜水泵的电源状态、运行状态、集水井水位，自动/手动控制，采集设备的故障信号及水位超高信号，均能在和报警中控室显示。
水泵运行内容：受电开关合/分状态、常用电源状态、备用电源状态、水泵运行/停止状态、手动/自动控制状态、过载报警跳闸状态、超高水位报警状态、水位。
(2-6)通风系统
通过电缆通道设置的烟雾探测器或者气体传感器，将越限数据上送至边缘物联终端进行分析，一旦出现烟雾浓度越限就应关闭风机，或者环境气体浓度越限就应启动风机进行通风。
实现风机开关合/分状态控制；常用电源状态、备用电源状态、水泵运行/停止状态监控；手动/自动控制状态切换；过载报警跳闸状态。
风机控制箱装有自动和手动操作装置，状态显示器装于前面板上。控制箱的结构、电器安装、电路的布置必须安全可靠，操作方便，维修容易。控制箱内的裸露带电导体之间和带电导体对地的电气间隙不小于20mm。
控制箱内外连接导体端子必须满足正常工作电流，并能承受不低于箱内电气元件的短路耐受电流，箱内要留有足够的用于接线的有效空间。
控制箱内空气开关、隔离开关必须满足动、热稳定的要求，箱内交流接触器的等级和型号应按电动机的容量和工作方式选择。选择热继电器时，使电动机的工作电流在其‘整定值’的可调范围内。
除了就地进行控制之外，为满足远方控制要求，控制箱中每个回路应提供与监控中心的控制信号接口。
就地控制箱内的空气开关或接触器、继电器等，除了在箱内接线已经使用的接点外，所有未使用的备用接点均应引接至端子排上，以供现场可能的接线修改使用。
就地控制箱内的端子排布置应考虑现场接线方便，易于检修。除了接线必须使用的端子排以外，还应留有各类端子总数20％的空端子排，以供现场可能的接线修改使用。
就地控制箱应为安装在其内部的设备提供环境保护。即能防尘、防滴水、防潮、防结露、防昆虫及啮齿动物，能耐指定的高、低温度以及支承结构的振动。现场安装时，设备防护等级IP68。
就地控制箱的设计，材料选择和工艺应使其内、外表面光滑整洁，没有焊接、铆钉或外侧出现的螺栓头，整个外表面端正光滑。就地控制箱带有塑料外壳，也可采用经热浸镀锌处理的外壳。
就地控制箱应有足够的强度能经受住搬运、安装和运行期间短路产生的所有偶然力。
就地控制箱柜及内部各设备的保护接地、工作接地均不得混接，工作接地应实现一点接地。所有的屏柜体设备的金属壳体应可靠接地。
就地控制箱装有：开－按钮、关－按钮、手-自动选择开关、运行指示灯、故障灯、带灯测试按钮。
(2-7)防火门监测
随着电力需求剧增电缆通道日益增加，为确保电缆通道的正常运行，及对电缆财产安全的保证。电缆通道内部按照电力要求增设防火门，分段防护确保不必要的电力财产流失，虽然电缆通道内部设有防火门，但如果发生火情防火门没有及时关闭将造成火情蔓延，造成更大的损失。
以下是防火门遇火情闭门系统的介绍：
(2-7-1)身份识别
身份识别单元部分是门禁系统的重要组成部分，起到对通行人员的身份进行识别和确认的作用，实现身份识别的方式和种类很多，主要有卡证类身份识别方式、密码类识别方式、生物识别类身份识别方式以及复合类身份识别方式。
(2-7-2)传感与报警
传感与报警单元部分包括各种传感器、探测器和按钮等设备，具有一定的防机械性创伤措施。门禁系统中最常用的就是门磁和出门按钮，这些设备全部都是采用开关量的方式输出信号，设计良好的门禁系统可以将门磁报警信号与出门按钮信号进行加密或转换，如转换成TTL电平信号或数字量信号。同时，门禁系统还可以监测出以下报警状态：报警、短路、安全、开路、请求退出、噪声、干扰、屏蔽、设备断路、防拆等状态，可防止人为对开关量报警信号的屏蔽和破坏，以提高门禁系统的安全性。
(2-7-3)处理与控制
处理与控制设备部分通常是指门禁系统的控制器，门禁控制器是门禁系统的中枢，就像人体的大脑一样，里面存储了大量相关人员的卡号、密码等信息，这些资料的重要程度是显而易见的。另外，门禁控制器还负担着运行和处理的任务，对各种各样的出入请求做出判断和响应，其中有运算单元、存储单元、输入单元、输出单元、通讯单元等组成。它是门禁系统的核心部分，也是门禁系统最重要的部分。
(2-7-4)电锁与执行
电锁与执行单元部分包括电子锁具，联动设备输出单元等控制设备，这些设备具有动作灵敏、执行可靠、良好的防潮、防腐性能，并具有足够的机械强度和防破坏的能力。电子锁具的型号和种类非常之多，按工作原理的差异，具体可以分为电插锁、磁力锁、阴极锁、阳极锁和剪力锁等等，可以满足各种防火门、金属门、木门、玻璃门的安装需要。每种电子锁具都有自己的特点，在安全性、方便性和可靠性上也各有差异，需要根据具体的实际情况来选择合适的电子锁具。
(2-7-5)闭门器
闭门器在复位状态(无源)，可使防火门在0-180度保持常开状态，且开关自如；发生火灾时，接收联动控制信号或温度达到68±5度时，自行平稳关闭防火门，并提供反馈信号。也可手动现场释放关闭防火门。动作后(释放状态)，本品完全具有普通闭门器所有功能。手动调为复位状态。在开(复位)状态下，可30-180度内可任意手动启、闭，并保持开启角度。在常闭(释放)状态下，可0-180度内可任意手动启、闭，并自行关闭。
闭门器控制单元可以采集感烟探测器、气体探测器的报警信号，对闭门器发生装置下达关闭指令。感烟探测器与气体探测器各自独立工作，确保闭门器控制单元第一时间运行工作。
(2-7-6)线路及通讯
门禁控制箱支持南向物联网协议通讯方式，支持IP化RF和HPLC通讯，数据可接入至电缆通道边缘物联终端，根据实际场景可选择使用合适的联网的方式。
(3)AI视频监控
AI智能视频监控可实现通道内环境状态异常检测、电缆本体状态异常检测、人员入侵检测、规范化作业检测等，就地识别异常告警，及时提醒示警，报警仅需回传关键图片或者视频，与传统视频监控系统相比，大大减少了网络带宽压力，减少了人工被动监控，充分挖掘有效数据视频数据资源，从而提高电缆通道视频监控质量与人工监控效率。
AI视频监控系统通过电缆通道边缘物联终端内置的AI智能芯片实现多种场景的人工智能算法应用，包括实现入侵监测、周界报警等安防识别；防火门状态、电缆附件等设备状态识别；安全帽识别、工作区域识别等作业管控识别。
融合视频功能及AI智能算法，与通道内传感器告警数据进行双重判断，减少因传感器或其他异常引起的漏报与误报。
AI图像识别内容至少包括入侵识别、积水识别、明火识别、防火门开闭识别、传感器识别、电缆附件识别、设备状态识别和安全帽识别，具体AI识别图像识别内容如表1所示：
表3：电缆通道AI图像识别内容
Figure BDA0002377524820000181
Figure BDA0002377524820000191
Figure BDA0002377524820000201
AI图像识别依靠图像处理核心板卡(包含华为atlas200)的强大硬件功能，实现了同时对多路视频摄像头数据的采集和处理，每台图像处理核心板卡同时可接入最大16台高清摄像头。
当图像处理核心发现异常或者报警时，对异常情况形成图像和文字报告，上传给电缆边缘终端，由边缘终端统一汇总，提交给管控云平台。
(3-1)功能实现
通过解码处理将摄像头数据流转为有效视频流，利用优化过的嵌入式深度学习框架，在框架上实现了如下功能：
(3-2)设备缺陷识别
对电缆接头，对交叉互联箱和接地线，对防火门等电力电缆隧道关键设备做布防，当设备发生丢失，或者形变时，检测这些问题并提交报警。
(3-3)环境缺陷识别
对地面积水，对墙体出现较大的裂缝，对接头处比较明显的污渍，油污做检查，发现问题并提交报警。
(3-4)非法入侵识别
对疑似人体进行连续抓拍，并分析人员头部和面部特征，对人脸和是否佩戴安全帽做检测，并提交报告。
(3-5)智能抓拍
控制摄像头做智能抓拍，当防火门打开，水泵动作，或者电缆接头温度，接地箱环流，局部放电采集数值异常时，调整摄像头朝向并抓拍上报。
(3-6)设备异常识别
能够识别电缆固定抱箍脱落、防火门开闭状态，接地电流、测温等传感器脱落等问题，并且及时上报。
(3-7)识别准确率
AI图像识别与传感器告警数据的双重验证，减少因传感器或其他异常引起的漏报与误报，识别准确率达到了99％，辅助运行人员进行电缆及通道的缺陷判定，有效避免环境及设备异常引起的损失，节省运行成本。
(3-8)算法与实施方案
采用深度学习框架下的Yolov3相关算法群
介绍：YOLO v3采用多个scale融合的方式进行预测，加强了YOLO算法对小目标检测的精确度。在YOLO v3中采用类似FPN的upsample和融合做法(融合3个scale)每个gridcell预测3个bounding box，在多个scale的feature map上做检测，采用多个scale的特征融合，对于小目标的检测准确度高。
(3-9)算法原理
使用Darknet网络结构，划分了卷积层，池化层，Softmax层，进行快速全卷积。引入residul结构，采用Softmax分类器做训练，对权重参数和偏置参数进行迭代训练，根据网络层逐渐迭代和深入，产生多种尺度的特征图，在得到的尺度上进行目标检测。
(3-10)图像识别流程
分成前期素材采集，模型训练两个步骤，详情如下
(3-10-1)素材采集，图像处理模块已经具备普适的识别功能，为了增加对特定部署环境(隧道)的识别准确率，需要在现场隧道中采集目标物体的图像数据
(3-10-2)模型训练，将新采集的目标数据，加入处理模块原有模型中，形成针对特定应用场景的最优检测模型。
(4)沉降监测
在电缆通道运行期间对支护体系结构工程及周围重要的地下、地面建(构)筑物、重要管线、地面道路的变形实施监测，为建设单位提供及时、可靠的信息用以评定地下结构工程的安全性及对周边环境的影响，并对可能发生的危及环境安全的隐患或事故提供及时、准确的预报，以便及时采取有效措施，避免事故的发生。加强工程安全质量管理，防止重大事故发生的有力措施。监测的数据和资料将使建设单位能完全客观真实地了解电缆通道安全状态和质量程度。
在使用中，多个静力水准仪的测压强腔体通过通液管串联联接至液位容器，由高精度硅晶芯体传感器测量，通过RS485信号传输到信号采集系统，通过压力监测过程的信号变化传输至信号采集系统，通过分析计算，随压力测量的变化而同步变化，由此测出各测点的压力变化量而分析地表的相对沉降高度。
静力水准仪是由储液器、进口高精度芯体和特殊定制电路模块、保护罩等部件组成。适用于测量地量程小精度高的液位测量。主要应用于综合管廊的沉降测量。
静力水准仪是一种高精密液位测量仪器，用于测量基础和建筑物各个测点的相对沉降。应用工地包括大型建筑物，如水电站厂、大坝、高层建筑物、核电站、水利枢纽工程，铁路、地铁、高铁，综合管廊等各测点不均匀沉降的测量。
(5)安防监测系统
防止非法入侵，保证电缆通道这一特殊电力场所的安全和相关电力设施不受意外破坏，同样也是通道环境监视的内容之一。以监控系统对电缆通道运行环境及设施的远程实时在线全方位的监视替代传统的人工日常巡视是电缆通道运行管理模式的主要发展方向。
(5-1)被动式红外
防入侵管理系统主要由报警主机、报警控制键盘、报警输入模块(地址模块)、前端报警探测器等部分组成。报警探头作为系统的前端设备，报警探测器作为整个系统的原始信号源，是整个系统的报警信号采集器，其应用将影响整个系统的可靠性。
被动式红外器的核心部件是红外探测器件(红外传感器)，通过光学系统的配合作用，它可以探测到位某一个立体防范空间内的热辐射的变化。当防范区域内没有移动的人体等目标时，由于所有背景物体(如墙、家具等)在室温下红外辐射的能量比较小，而且基本上是稳定的，所以不能触发报警。当有人体在探测区域内走动时，就会造成红外热辐射能量的变化。红外传感器将接收到的活动人体与背景物体之间的红外热辐射能量的变化转换为相应的电信号，经适当的处理后，送往报警控制器，发出报警信号。
壁挂式被动式红外探测器，采用全数字化CPU处理器的探测器，先进的模糊逻辑控制技术，保障其探测范围的同时增强了稳定性及抗射频、强光干扰等特点。有广角和长距离2种不同的透镜可选择，以适应不同的使用环境。自带灵敏度选择功能及温度补偿电路，在不同的温度环境下保障探测距离，避免由于环境干扰引起的误报。
(5-2)出入口门禁
(5-2-1)门禁控制箱
门禁系统的核心部分，相当于计算机的CPU，它负责整个系统输入、输出信息的处理和储存，控制等。通过门禁控制箱加入通道综合监控系统，可远程开启防火门及通道入口安全门，开关状态实时显示于平台实时数据中。
(5-2-2)读卡器
读取卡片中数据(生物特征信息)的设备。
(5-2-3)电控锁
门禁系统中锁门的执行部件。用户应根据门的材料、出门要求等需求。
选取不同的锁具。主要有以下几种类型：
电磁锁：电磁锁断电后是开门的，符合消防要求。并配备多种安装架以供顾客使用。这种锁具适于单向的木门、玻璃门、防火门、对开的电动门。
门磁检测器：可随时检测门的安全状态。
开门钥匙：可以在卡片上打印持卡人的个人照片，开门卡、胸卡合二为一。
(5-2-4)其它设备
出门按钮：按一下打开门的设备，适用于对出门无限制的情况。
门磁：用于检测门的安全/开关状态等。
电源：整个系统的供电设备，分为普通和后备式(带蓄电池的)两种。
(6)智能电子内井盖
智能内井盖防入侵系统采用实时监控方式，对于非法进出、破坏和盗窃及外井盖开闭状态和丢失等行为进行有效监控，井盖具备多种开启方式及过程行为审计功能，机械结构稳定可靠，能够很好的适应管廊内恶劣工作环境，可以有效的打击非法进入的偷盗和破坏设施行为，同时具备井盖状态监测及远程开启控制应用子功能。
工作电压：DC24V；输出RS485
开启方式：本地遥控开启，远程遥控开启
主要特点：
户外人井专用装置安全可靠方便；做到防撬、防水、防锈、防腐蚀、防泥沙，远程主控应急开启方便，操作简单；安装简便，不影响人井施工放缆和正常设备进出；工程易实施，节省主干线对；远程主控开启，集中管理，安全保密，多种组网方式适应不同环境需要。节省投资，易维护；具备手动应急开锁功能；操作简单，维护人员可以在最短的时间内熟练掌握应用系统软件。
(7)照明控制系统
随着电缆通道规模的发展，通道的定时巡检和检修、抢修工作成为电力专业人员的日常工作任务，为满足电力人员工作需求，通道照明系统成为必要的建设内容。
近年来，LED灯具逐渐替代白炽灯、普通灯具，在各行业得到了广泛应用。LED属于固态冷光源，具有电光转换效率高、发热量小、耗电量小、工作电压属安全低电压、使用寿命长等优点。
LED防爆灯密封技术，符合国家防爆新技术。属于一种特种行业中用电气设备，主要解决照明问题，它包括灯壳、设置在灯壳前端的灯罩、设置于灯壳内部的发光体及电池、设置于灯壳表面的开关
(7-1)性能特点
(7-1-1)灯具配光独特，照射范围内容照度均匀，照射角度达220度，充分对光线进行了有效利用；光线柔和，无眩光，不会引起作业人员的眼睛疲劳，提高工作效率。
(7-1-2)光源采用世界最亮LED，耗电量仅为金卤灯的40％。
(7-1-3)电源关键元件全部选择用世界顶级品牌，高效、稳定。
(7-1-4)采用独特散热结构，运用热传递导热方式加速导热，有效保证LED高效散热，从而使LED寿命能够达到10万小时。
(7-1-5)最高防爆等级，能在各种行业易燃易爆场所使用。
(7-1-6)可并联接线，省去了接线盒及安装成本。
(7-1-7)外壳采用高科技表面喷涂技术，耐磨抗腐，防水防尘，适用于各种恶劣环境。
(7-1-8)led防爆灯做投光灯使用的时候：在光源面外加一个聚光罩，增加投光灯的照射度。
(7-1-9)led防爆灯密封设计，防护等级IP68，防腐级别WF1，做到防水、防尘、防爆。
(7-1-10)led防爆灯防坠环设计，做到井架有震动，以防灯具因为螺栓脱落，而有了防坠环的保护而不会掉下来。
(7-2)防爆原理
隔爆型的原理根据欧洲标准EN13463-1：2002《爆炸性环境用非电气设备第1部分：基本方法与要求》的防爆概念和防火类型，隔爆型是采取措施允许内部爆炸并阻止火焰传爆的一种防爆型式，是最常用的一种防爆类型。由于这种防爆类型的灯具外壳一般使用金属材料制造，散热性好，外壳强度高和耐用性好，很受用户欢迎。而且，许多防爆灯具部件，如灯座、联锁开关等，也采用隔爆型结构。具有隔爆外壳的电气设备称为隔爆型电气设备。如果爆炸性气体混合物进入隔爆外壳并被点燃，隔爆外壳能承受内部爆炸性气体混合物的爆炸压力，并阻止内部的爆炸向外壳周围爆炸性混合物传播。这是一种间隙防爆原理，即利用金属间隙能阻止爆炸火焰的传播和冷却爆炸产物的温度，达到火焰熄灭和降温，抑制爆炸的扩展的原理设计的一种构造。
在进行隔爆灯具的结构设计时，重点放在隔爆外壳的外形和强度设计上，而且考虑了与外壳构成整体的紧固件、引入装置、透明件、悬挂装置、标志等其它器件的设计。
(7-3)照明控制单元
照明控制单元设置手/自动操作功能，现场实现分段双控，实现控制箱手动控制、控制箱根据系统主站信号远控制。
手动控制：
(7-3-1)电缆通道内每隔50米左右安装一个照明控制箱，每个控制箱控制防爆照明灯6盏，就地控制所辖照明灯开关。
(7-3-2)在监控中心设置照明的远程控制。可根据需要远程启动或关闭照明系统。
(7-3-3)通道入口处外部安装一个照明控制箱，在工作人员进入通道进行操作前，可提前开启该段通道照明。
自动控制：
照明控制箱与红外防入侵系统和视频系统实现联动控制。当有人非法进入通道，红外防入侵系统和视频监控系统产生报警信号时，联动相应照明控制箱启动该段通道照明，以便于追踪非法入侵人员。
控制箱的结构、电器安装、电路的布置安全可靠，操作方便，维修容易。控制箱内的裸露带电导体之间和带电导体对地的电气间隙不小于20mm。
控制箱内外连接导体端子满足正常工作电流，并能承受不低于箱内电气元件的短路耐受电流，箱内留有足够的用于接线的有效空间。
控制箱内空气开关、隔离开关满足动、热稳定的要求，箱内交流接触器的等级和型号按电动机的容量和工作方式选择。选择热继电器时，使电动机的工作电流在其‘整定值’的可调范围内。
除了就地进行控制之外，为满足远方控制要求，控制箱中每个回路提供与监控中心的控制信号接口。
控制箱内的空气开关或接触器、继电器等，除了在箱内接线已经使用的接点外，所有未使用的备用接点均引接至端子排上，以供现场可能的接线修改使用。
控制箱内的端子排布置考虑现场接线方便，易于检修。除了接线必须使用的端子排以外，还留有各类端子总数20％的空端子排，以供现场可能的接线修改使用。
控制箱为安装在其内部的设备提供环境保护。即能防尘、防滴水、防潮、防结露、防昆虫及啮齿动物，能耐指定的高、低温度以及支承结构的振动。现场安装时，设备防护等级不低于IP68。
控制箱的设计，材料选择和工艺应使其内、外表面光滑整洁，没有焊接、铆钉或外侧出现的螺栓头，整个外表面端正光滑。
控制箱柜及内部各设备的保护接地、工作接地均不混接，工作接地实现一点接地。所有的箱体设备的金属壳体可靠接地。
本实施例基于统一信息模型、物联网通用标准协议、多样化的通讯方式，以电缆通道边缘物联终端作为信息交互枢纽，实现了电缆通道运行状态的全息感知；通过对电缆通道设备状态、电网运行情况、安全环境等信息的全面实时采集，结合联动控制、缺陷预警等物联网高级应用的有效部署，实现电缆通道环境及设备状态评估、故障快速智能处置、精准主动抢修，有效提升电网精益化运维能力。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开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公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种基于电力物联网的电缆通道边缘物联终端，其特征在于，所述边缘物联终端根据接收到的多个电缆通道传感器的数据和基于电缆通道视频数据的AI图像识别结果，控制各个电缆通道设备的联合动作，并将采集到的数据和联合动作信号实时传输给物联管理平台；
所述终端为多个，均与物联网云平台连接，各个边缘物联终端实时采集通道设备状态量和环境监测量数据，结合联动控制、缺陷预警和AI图像识别，形成电缆通道区域自治模式；
所述终端进行设备缺陷识别、火灾识别及预警、违章作业识别和非法入侵识别，AI识别结果与环境传感器报警数据进行交互验证，辅助异常判定，所述终端根据AI识别结果就地识别异常告警，及时提醒示警，报警只回传关键图片或者视频；
边缘物联终端监测到烟感异常告警时，联动AI视频监控进行火灾识别验证，验证无误后可联动控制区域内的灭火装置，当发现隧道内消防装置未正常动作时，联动移动式消防装置迅速补位扑灭火灾，并将火灾处置过程及时上送至物联管理平台；
边缘物联终端通过安全协议与物联管理平台双向互联，完成边云协同，边缘物联终端支持云端远程参数下发、App 升级、远程诊断、远程下发控制指令和调取摄像机实时图像，在出现紧急状况时，能够与物联管理平台协同实现多源数据展示，根据应急处置方案实现边云协同控制；
边缘物联终端具备自诊断和自恢复功能，终端出现异常时，支持异常信息以故障代码形式上报给物联管理平台，异常信息包括CPU占用率越限、设备内存越限、储存空间不足、设备离线告警、设备复位警告、APP应用重启和温度过高或过低；
AI图像识别结果与环境传感器报警数据进行交互验证，用于进行辅助异常判定；
边缘物联终端实时监测智能传感器的电池状态、通讯成功率、信号强度和数据误报率，分析智能传感设备的故障代码，实现监测数据正常有效采集；
边缘计算框架至少包括：
边缘计算框架-设备档案/AI算法管理，传感器档案及AI算法支持本地部署，支持物联管理平台远程部署；
边缘计算框架-App远程管理，边缘计算终端自动删除未获取数字签名的App，在物联管理平台实现远程部署带签名App，实现远程安装、卸载和更新；
边缘计算框架-协议转换，在边缘计算框架上开发特定通信协议App，解决不同通信协议传感器的汇聚接入问题；
边缘计算框架-多种物理通道，上行支持RJ45网络接口和NB-IoT/4G/5G扩展扣卡设计，下行支持RJ45网络接口、IP化的HPLC电力线宽带载波接口、HPLC+RF双模接口、RS485接口和ZigBee3.0/LoRa/RF接口，本地维护支持蓝牙4.1/5.0接口；
边缘计算框架-即插即用，上行通信NB-IoT/4G/5G模块采用扣卡设计，根据上行网络需求更换扣卡，下行通讯HPLC/RF模块采用扣卡设计，支持HPLC+RF双模，支持IPv6的CoAP物联网协议，实现即插即用，业务快速上线功能；
边缘计算-分布式光纤测温数据分析，实时采集/接收分布式光纤测温主机多通道测温数据，将分布式光纤测温数据分割为多个事件判断区间，计算每个区间的最高温度、最低温度和平均温度，计算结果用于上报物管平台和本地事件判断；
接入边缘物联终端的分布式光纤测温主机，具备信号采样、信号滤波、信号还原和数据上传功能，不需要具备联动控制、载流量分析和区间管理功能；
边缘计算-局放信号分析，实时采集/接收局放信号数据，分析放电量是否处于异常状态，触发局放录波命令，上传录波数据；
接入边缘物联终端的电缆接头局放设备，具备信号采样、信号滤波、信号还原和数据上传功能，不需要具备局放信号分析高级功能；
边缘计算-电缆载流量计算，根据导线材质、电缆电流和电缆本体温度指标计算电缆载流量；
边缘计算-变位遥信/遥测，边缘物联终端实时/接收传感器数据，判断变位遥信及遥测，立即上传变位遥信遥测数据，定时上传遥信遥测数据；
边缘计算-事件判断，事件判断类型：参数变更、遥信量变位、遥测量超阈值、遥测量升/降速率、趋势分析和同期对比；
边缘计算-联动控制，根据联动条件判断，实现智能联动风机、水泵、照明、灭火弹、防火门、防火阀、井盖和声光报警器，联动摄像机云台抓拍/录像并上传、联动机器人特巡、联动灭火机器人灭火、联动隧道内无人机特巡、唤醒休眠的设备和火灾时关联区间闭锁风机/防火门/防火阀。
2.如权利要求1所述的基于电力物联网的电缆通道边缘物联终端，其特征在于，所述电缆通道传感器至少包括温湿度传感器、烟感传感器、水位传感器和气体传感器；所述电缆通道设备至少包括水泵、风机、灭火装置和摄像装置。
3.如权利要求1所述的基于电力物联网的电缆通道边缘物联终端，其特征在于，所述边缘物联终端包括AI图像识别芯片，用于根据实时采集到的视频信号数据进行设备状态识别、明火识别、违章作业识别、积水识别、防火门开闭识别、传感器识别、电缆附件识别和非法入侵识别。
4.如权利要求3所述的基于电力物联网的电缆通道边缘物联终端，其特征在于，所述违章作业识别，具体为：利用AI图像识别芯片对采集到的图像数据进行检测，检测是否佩戴安全帽、穿戴安全服或者佩戴安全手套或者做出危险动作。
5.如权利要求3所述的基于电力物联网的电缆通道边缘物联终端，其特征在于，所述非法入侵识别，具体为：
利用AI图像识别芯片对采集到的图像数据进行检测，通过是否佩戴带有预设标识安全帽作为工作人员与非法人员的区分，结合红外传感器的检测结果，确定非法入侵人员的位置。
6.如权利要求5所述的基于电力物联网的电缆通道边缘物联终端，其特征在于，当有人体在探测区域内走动时，造成红外热辐射能量的变化，通过红外传感器将接收到的活动人体与背景物体之间的红外热辐射能量的变化转换为相应的电信号，用于进行非法入侵识别。
7.如权利要求3所述的基于电力物联网的电缆通道边缘物联终端，其特征在于，根据划定的分区，在每个分区内设定一台边缘物联终端，当监测到通道环境量或状态量异常时，所述边缘物联终端进行本地分析和就地决策，实现消防、排风和排水系统的联动控制。
8.如权利要求7所述的基于电力物联网的电缆通道边缘物联终端，其特征在于，按照通道的起伏走势，在通道内的低洼处设置多个集水坑，在集水坑内安装水位计和水泵，当集水坑内的水位超过设定阈值时启动水泵进行排水。
9.如权利要求7所述的基于电力物联网的电缆通道边缘物联终端，其特征在于，还包括电力电缆局放检测单元，用于监控三相多组接头的局部放电信号，并显示工频周期放电图、二维及三维放电谱图，所述局部放电信号至少包括放电量、放电相位和放电次数；
所述电力电缆局放检测单元还用于进行测量相序、放电量、放电相位和测量时间的记录，提供放电趋势图并具有预警和报警功能；
所述电力电缆局放检测单元还用于提供局放信号的相位、幅值信息以及放电脉冲的发生密度信息，用于判断放电类型及严重程度。
10.一种基于电力物联网的电缆通道边缘物联终端的工作方法，其特征在于，利用权利要求1-9任一项所述的基于电力物联网的电缆通道边缘物联终端；
利用AI图像识别算法进行目标检测，具体为：利用Darknet网络结构，至少包括卷积层、池化层和Softmax层，进行快速全卷积；通过引入residul结构，采用Softmax分类器做训练，对权重参数和偏置参数进行迭代训练，根据网络层逐渐迭代和深入，产生多种尺度的特征图，在得到的尺度上进行目标检测；
或者，
通过采集的各个传感器的数据或者AI识别的结果控制各个电缆通道设备的联合动作，具体为：
电缆本体监测数据异常：在有工作人员时，联动声光报警器进行报警；
通道环境异常时：在有工作人员时，联动声光报警器进行报警；
通道状态改变时，至少包括在门禁、防火门或者井盖状态改变或者探测到有非法人员入侵时，在有工作人员时，联动语音播报；
远程启停设备时：在有工作人员时，联动语音播报；
有人移动时：联动照明、摄像机云台拍照及AI识别、语音播报；
报警按钮触发时：联动多台声光报警器、摄像机云台拍照及AI验证；
水位或者浮球越限时：联动水泵控制器、摄像机云台拍照及AI验证；
烟感触发时：联动风机、防火阀、防火门、声光报警器、摄像机云台拍照及AI验证，联动灭火机器人，同时照明打开；
气体越限时：联动风机和声光报警器；
环境温湿度越限时：联动风机；
AI识别火灾：联动风机闭锁、防火门闭锁、灭火弹和消防机器人灭火，同时照明打开；
AI识别非法入侵：联动打开照明和声光报警器；
AI识别未佩戴安全帽：联动打开照明和声光报警器；
AI识别危险动作或者人员倒地：打开照明和联动声光报警器；
或者，
所述边缘物联终端根据导线材质、电缆电流和电缆本体温度指标计算电缆载流量；
或者，
所述边缘物联终端实时接收传感器数据，判断变位遥信及遥测，并实时上传变位遥信遥测数据到物联管理平台；
或者，
所述边缘物联终端实时采集分布式光纤测温主机多通道测温数据，将分布式光纤测温数据分割为多个事件判断区间，计算每个区间的最高温度、最低温度和平均温度，用于进行本地事件评判。
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Denomination of invention: Cable channel edge IoT terminals and methods based on ubiquitous power IoT

Effective date of registration: 20230829

Granted publication date: 20210302

Pledgee: Jinan Shengfu Branch of Qilu Bank Co.,Ltd.

Pledgor: SHANDONG KEHUA ELECTRICAL TECHNOLOGY CO.,LTD.

Registration number: Y2023980054393