CN111313543A - 一种电力接头井管井无线组网井盖系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力接头井管井无线组网井盖系统及方法，远程监控平台、无线组网井盖及电子标签；所述无线组网井盖通过无线单元与周边的无线组网井盖组网通信，作为中继和管理节点，通过无线单元与电子标签通信；通过通信单元与下挂的电缆护层环流监测、温度监测、水位监测终端通信；所述电子标签安装固定在线缆上，存储有回路名称、地理信息、电缆型号、电压等级、安装维护信息；无线组网井盖将接收的综合环境信息、电子标签上传的信息实时传输至远程监控平台。通过系统的实施，可以实时了解电缆管排沟内路的准确信息和定位统计信息、接头的运行状态，保障了电缆的安全运行，保障了供电的稳定性和可靠性。

Description

一种电力接头井管井无线组网井盖系统及方法

技术领域

本发明属于监控技术领域，尤其涉及一种电力接头井管井无线组网井盖系统及方法。

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信息，不必然构成在先技术。

电缆管排沟存量巨大，由于其自身的结构特点接头井、交叉井独立且分散，现场没有市电并且不具备远程供电的条件，线路设备及相关资源统计和管理难度很大，检修更换困难，又无法实施统一监控。目前离线、半离线等无线井盖锁控及市面外盖监测产品只能实现接头井入口的管理，对于井内的线路、接头等重要设备缺乏有效的管理和监测手段，例如线路的准确信息和定位统计信息、接头的运行状态都是生产中的检修和管理难点。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种电力接头井管井无线组网井盖系统，实现对电缆管排沟内线路、结构等重要设备进行有效的管理和监测。本发明不仅实现了对接头井入口的锁控管理，还通过增加电子标签实现电缆信息的综合管理，通过增加护层环流监测、温度监测、水位监测终端实现电缆运行信息及电缆接头周边的水位、温度等环境信息。

为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

一种电力接头井管井无线组网井盖系统，包括：远程监控平台、无线组网井盖及电子标签；

所述无线组网井盖通过无线单元与周边的无线组网井盖组网通信，作为中继和管理节点，通过无线单元与电子标签通信；通过通信单元与下挂的电缆护层环流监测、温度监测、水位监测终端通信；

所述电子标签安装固定在线缆上，存储有回路名称、地理信息、电缆型号、电压等级、安装维护信息；

无线组网井盖将接收的综合环境信息、电子标签上传的信息实时传输至远程监控平台。

进一步的技术方案，所述远程监控平台，负责无线组网井盖及下挂各终端采集数据的存储、展示，同时通过远程监控平台进行参数配置以及远程井盖开锁。

进一步的技术方案，还包括智能手持终端，智能手持终端通过蓝牙与无线组网井盖进行通信，读取井盖及各终端的实时数据，并进行参数配置和无线组网井盖开锁。

进一步的技术方案，无线组网井盖包括ARM主控管理单元、电源管理单元、开闭锁单元、多个通信单元；

ARM主控管理单元作为主控单元，负责井盖开闭锁控制、各通信模块的通信流程控制以及电源低功耗管理控制；

电源管理单元负责各单元模块的供电管理，对不在工作状态的单元切断电源供应，降低功耗；

开闭锁单元负责将电源升压至48V，采用大容量电容储能，驱动执行机构实现井盖锁控装置的开启或关闭。

进一步的技术方案，通信单元包括：4G通信单元、蓝牙通信单元、SUB1G无线通信单元、网络接口单元、RS485通信单元；

所述4G通信单元负责与远程监控平台的通信，通过4G通信单元，实现远程开闭锁控制，远程配置井盖和下挂电缆护层环流监测、温度监测、水位监测终端的参数，远程获取井盖和各下挂终端的状态信息；

所述蓝牙通信单元负责与智能手持终端通信，智能手持终端通过蓝牙实现井盖开闭锁控制，配置井盖和下挂电标签、电缆护层环流监测、温度监测、水位监测终端的参数，获取井盖和各下挂终端的状态信息；

所述SUB1G无线通信单元可以实现井盖和井盖之间的无线组网通信，井盖组网后实现多个距离较近的井盖共用一个4G通信通道，降低无线通信费用；无线组网井盖还通过SUB1G无线通信单元与具备无线通信接口的电子标签、电缆护层环流监测、温度监测、水位监测终端通信，将各终端的实时采集数据上传至远程监控平台；

所述网络接口单元负责与具备网络接口的摄像机的设备通信，将摄像机录制的段视频和照片通过4G通信单元传送至远程监控平台；

所述RS485通信单元通过有线通道与电缆护层环流监测、温度监测、水位监测终端通信，将各终端的实时采集数据上传至远程监控平台。

进一步的技术方案，所述电子标签包括：MCU模块、LED指示模块、串口模块、温度传感器模块、拨码开关模块和外部非易失性存储器模块；

其中MCU对外设工作参数进行正确配置，驱动射频内核以实现无线数据的收发，并带有专门针对传感器控制的协处理器；

LED指示模块：用于指示电子标签无线通信工作状态；

串口模块：用于对电子标签工作参数进行配置；

拨码开关模块：用于对串口模块启用和禁止的控制；

温度传感器模块：用于采集线缆温度，当线缆温度过高或变化异常时，电子标签及时上报主设备；

外部非易失性存储器模块：主要用于存储线缆的静态信息。

一种电力接头井管井无线组网井盖系统的控制方法，包括：

通过通用电子标签实现对电缆线路信息存储、读取、修改、上传；

通过免申请窄带无线组网井盖，作为中继和管理节点，向下以超低功耗小局域无线方式组网，统一管理接头电子标签、电缆护层环流监测、温度监测、水位监测终端或产品，同步或分步式采集并存储数据；

向上通过2G/3G/4G无线公网或APN专网上传平台，同时也能通过手持终端APP本地读取和管理。

以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

通过本申请的实施，可以实现对电缆线路信息存储、读取、修改、上传；

通过无线组网井盖在电缆管排沟内作为中继和管理节点，向下以超低功耗小局域无线方式组网，统一管理接头电子标签、接地环流监测等终端或产品，同步或分步式采集并存储数据，向上通过2G/3G/4G无线公网或APN专网上传平台，同时也可以通过手持终端APP本地读取和管理。

通过系统的实施，可以通过读取电子标签和现场接地环流等监测终端的信息数据实时了解电缆管排沟内路的准确信息和定位统计信息、接头的运行状态，保障了电缆的安全运行，保障了供电的稳定性和可靠性。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例子系统组成框图；

图2为本发明实施例子电力通用电子标签组成框图；

图3为本发明实施例子无线组网井盖组成示意图；

图4是本发明的井盖锁的锁紧开启并稳定保持的装置部分件装配示意图；

图5是本发明的井盖锁的锁紧开启并稳定保持的装置装配示意图；

图6是本发明的井盖锁的锁紧开启并稳定保持的装置局部剖视图；

图中，1.主轴，2.螺母I，3.限位销，4.防松垫圈I，5.电磁铁轴，6.卡盘连杆，7.顶块，8.定位销，9.螺钉I，10.连接盖，11.挡销，12.应急锁，13.开叉锁舌，14.锁壳，15.卡盘，16.连杆，17.螺母Ⅱ，18.防松垫圈Ⅱ，19.弯角件，20.双向转角电磁铁，21.螺钉Ⅱ，22.螺母Ⅲ，23.支架，24.转盘，25.压板，26.轴承，27.螺钉Ⅲ，28.台阶轴。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明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发明的示例性实施方式。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，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明提出的总体思路：

通过通用电子标签实现对电缆线路信息存储、读取、修改、上传；通过免申请窄带无线组网井盖，作为中继和管理节点，向下以超低功耗小局域无线方式组网，统一管理接头电子标签、电缆护层环流监测、温度监测、水位监测等终端或产品，同步或分步式采集并存储数据，向上通过2G/3G/4G无线公网或APN专网上传平台，同时也可以通过手持终端APP本地读取和管理。

实施例一

如图1所示，本实施例公开了一种电力接头井管井无线组网井盖系统，包括远程监控平台、智能手持终端、无线组网井盖、电子标签、电缆护层环流监测终端、温度监测终端、水位监测终端等，远程监控平台布设在用户的综合监控中心，无线组网井盖包括井盖本体，所述井盖本体底面安装有控制盒，所述控制盒内安装有控制器所述控制器与控制模块连接，所述控制模块与安装在井盖本体的锁闭执行机构连接，控制器能够通过控制模块驱动锁闭执行机构的工作，锁闭执行机构用于控制井盖本体在井口的锁紧和松开，所述控制器还连接有多个通信模块，控制器能够通过通信模块与监控终端及井下信息采集设备连接。

远程监控平台，负责无线组网井盖及下挂各终端采集数据的存储、展示，同时可以通过远程监控平台进行参数配置以及远程井盖开锁。

智能手持终端可通过蓝牙与无线组网井盖进行通信，可以读取井盖及各终端的实时数据，并可以进行电子标签及终端参数配置和无线组网井盖开锁。参数配置包括电子标签存储的电缆信息以及接地环流等终端的告警阈值等参数。

无线组网井盖与远程监控平台通过2G/3G/4G无线公网进行数据交互；通过SUB1G无线单元与周边的无线组网井盖组网通信；通过SUB1G无线单元与电子标签通信；通过RS485通单元与下挂的电缆护层环流监测、温度监测、水位监测等终端通信。

电子标签密闭在塑料壳体内，采用纽扣电池供电，通过尼龙扎带等方式安装固定在线缆上，电子标签存储回路名称、地理信息、电缆型号、电压等级、安装维护信息等内容，可以通过远程监控平台或智能手持终端进行数据配置、修改和读取。

电缆护层环流监测终端、温度监测终端、水位监测终端实时监测电缆护层环流以及接头井管井内的温度和水位等综合环境信息，通过无线组网井盖实时传输至远程监控平台。监控平台对接收到的信息进行存储展示，告警信息弹出告警界面，并以短息的方式通知管理人员。

在一实施例子中，如图2所示，一种应用于电力接头井管井的无线组网井盖，采用超低功耗设计，由ARM主控管理单元、电源管理单元、开闭锁单元、4G通信单元、蓝牙通信单元、SUB1G无线通信单元、网络接口单元、RS485通信单元组成。

ARM主控管理单元作为主控单元，负责井盖开闭锁控制、各通信模块的通信流程控制以及电源低功耗管理控制。

电源管理单元负责各单元模块的供电管理，对不在工作状态的单元切断电源供应，降低功耗。

开闭锁单元负责将电源升压至48V，采用大容量电容储能，驱动执行机构实现井盖锁控装置的开启或关闭。

4G通信单元负责与远程监控平台的通信，通过4G通信单元，可以实现远程开闭锁控制，远程配置井盖和下挂电缆护层环流监测、温度监测、水位监测等终端的参数，远程获取井盖和各下挂终端的状态信息。

蓝牙通信单元负责与智能手持终端通信，智能手持终端通过蓝牙实现井盖开闭锁控制，配置井盖和下挂电标签、电缆护层环流监测、温度监测、水位监测等终端的参数，获取井盖和各下挂终端的状态信息。

SUB1G无线通信单元可以实现井盖和井盖之间的无线组网通信，井盖组往后可以实现多个距离较近的井盖共用一个4G通信通道，降低无线通信费用；无线组网井盖还可以通过SUB1G无线通信单元与具备无线通信接口的电子标签、电缆护层环流监测、温度监测、水位监测等终端通信，将各终端的实时采集数据上传至远程监控平台。

网络接口单元负责与摄像机等具备网络接口的设备通信，将摄像机录制的段视频和照片通过4G通信单元传送至远程监控平台。

RS485通信单元通过有线通道与电缆护层环流监测、温度监测、水位监测等终端通信，将各终端的实时采集数据上传至远程监控平台。

在一实施例子中，如图3所示，一种通用电子标签由MCU模块、LED指示模块、串口模块、温度传感器模块、拨码开关模块和外部非易失性存储器模块组成。

其中MCU是TI公司一款低于1GHz以下的超低功耗射频芯片，其主要功能是运行TI-RTOS操作系统，对外设工作参数进行正确配置，驱动射频内核以实现无线数据的收发，并带有专门针对传感器控制的协处理器，有效降低了功耗。

LED指示模块：用于指示电子标签无线通信工作状态。由于电路板密闭在塑料壳体中，在实际工作中工作人员无法直观判断电子标签的通信是否正常，通过该模块可以直观判断是否有无线数据活动，方便的对故障进行除。

串口模块：用于对电子标签工作参数进行配置。为提高电子标签的工作灵活性，操作人员可通过外部串口使用特定上位机软件对其关键工作参数进行配置，如网络ID、唤醒周期、发射功率等。

拨码开关模块：用于对串口模块启用和禁止的控制，目的是进一步降低整机功耗。

温度传感器模块：用于采集线缆温度，当线缆温度过高或变化异常时，电子标签及时上报主设备。

外部非易失性存储器模块：主要用于存储线缆的静态信息，如电缆型号、电压等级、安装维护信息等，可灵活的对其进行增删查改。

在本申请的另一实施例子中，采用的无线组网井盖可稳定的保持井盖锁紧或开锁状态，其中，应用于井盖锁的锁紧开启并稳定保持的装置，包括锁壳，所述的锁壳上设有一个主轴和一个双向转角电磁铁，所述的双向转角电磁铁与电磁铁轴为一体，并受双向转角电磁铁驱动，电磁铁轴的下端连接一个连接盖，所述的连接盖与一个卡盘连杆连接，且在卡盘连杆上设有一个顶块，在锁壳上设有一个用于定位卡盘连杆旋转位置的定位销，所述的主轴顶端与一个转盘配合，底端与一个卡盘配合，所述的卡盘的外边缘设有一个切口,所述的切口与卡盘连杆配合，卡盘的内侧设有一个环形豁口,所述的环形豁口与固定于锁壳上的限位销配合。卡盘的转动范围就是环形豁口的角度。通过转角电磁铁实现井盖锁的开锁或锁紧目的，并因为转角电磁铁的特点，并能将两状态可以稳定的保持。

参见附图4、5、6所示，锁壳14上设有一个主轴1和一个双向转角电磁铁20，双向转角电磁铁20驱动其内的电磁铁轴5转动，电磁铁轴5的下端连接一个连接盖10，连接盖10与一个卡盘连杆6连接，且在卡盘连杆6上设有一个顶块7，在锁壳14上设有一个用于定位卡盘连杆6旋转位置的定位销8，主轴1顶端与一个转盘24配合，底端与一个卡盘15配合，卡盘15的外边缘设有一个切口,切口与卡盘连杆6的顶块7配合，卡盘的内侧设有一个环形豁口,环形豁口与固定于锁壳14上的限位销3配合。卡盘15的转动范围就是环形豁口的角度。

卡盘连杆6为一个中间设有内孔的杆，内孔通过轴承26与锁壳上面的台阶轴28配合，且卡盘连杆6通过螺钉I9将连接盖与其固定于一起。

锁壳14的上还设有应急锁12，所述的应急锁12包括一个能旋转的连接杆，所述的连接杆上设有一个弯角开叉锁舌13，所述的弯角开叉锁舌13与焊接在卡盘连杆上的挡销11配合，所述的挡销11与顶块7分别设于卡盘连杆6的两端。应急开锁时，锁舌的转动能拨动卡盘连杆6，开叉设计是为了保证电控开关锁时卡盘连杆转动时，不会与静止的开叉锁舌干涉。卡盘15上设有切口，锁紧状态下，切口与卡盘连杆6的顶块配合。

卡盘连杆6中央内孔与轴承26外圈过盈配合，轴承26内圈固定于锁壳14上的台阶轴28上，通过压板25。螺钉Ⅲ27将轴承26的内圈固定。

卡盘连杆6一侧焊接一个顶块7，对侧焊接一个挡销11。卡盘连杆6通过螺钉I9将连接盖10与其固定于一起；连接盖10上设有扁口用来与电磁铁轴5的扁口配合，电磁铁轴5通过连接盖10间接带动卡盘连杆6转动。

双向转角电磁铁20通过弯角件19与螺钉Ⅱ21固定于支架23上，支架23通过螺母III22固定于锁壳14上。电磁铁轴5双向转动的中间状态正好是卡盘连杆6有顶块7一侧的转动角度中间位置。卡盘15固定于主轴1的底部上，通过防松垫圈I 4与螺母I 2固定。主轴1穿过支架23的顶端，连接转盘24，且转盘24通过螺母Ⅱ17和防松垫圈Ⅱ18固定在支架23上；且在转盘24上连接有连杆16。

卡盘15上设有环形豁口，锁壳14上的限位销3始终在环形豁口内，卡盘15的转动范围就是环形豁口的角度。

工作方式：

本发明运用双向转角电磁铁20，正反向交替变化的电压，导致电磁铁轴5的双向转动的工作特点。利用这个功能，电磁铁轴5带动连接盖10，连接盖10带动卡盘连杆6转动，卡盘连杆6的顶块7卡住卡盘15或者脱离卡盘15，起到锁紧、开锁的目的。卡盘连杆6在卡盘6切口与定位销8之间转动，此范围的角度小于转角电磁铁的极限转动角度

当井盖锁处于开启状态时，顶块7脱离卡盘15切口，卡盘连杆6在双向转角电磁铁20的作用下与定位销8紧靠在一起，卡盘15在豁口范围内自由转动，带动主轴1另一端的转盘24，转盘24带动其上的连杆16，拉动伸缩轴运动。

给双向转角电磁铁20一个反向电压，卡盘连杆6会转动到另一侧，顶块7正好顶在卡盘15切口位置，此时的卡盘15环形豁口一端正好是限位销3的位置，在双向转角电磁铁20的作用下，挡块7紧紧的贴着卡盘15，导致卡盘15不能转动，主轴1、转盘24、连杆16、伸缩轴都不能动，使其保持锁紧状态，只要变向电压没有，就一直保持这种状态。如果给双向转角电磁铁20一个变向电压，卡盘连杆6就会又转动定位销8一侧，又实现可以开锁的状态。

正反向电压的交替输入，就实现了井盖锁的电控开锁或上锁的目的。现场应用应急锁12时，通过旋扭应急锁12，带动开叉锁舌13，拨动卡盘连杆6上的挡销11，克服电磁铁轴5的转动扭矩，实现卡盘连杆6的双向转动，也就实现了应急锁开锁上锁的目的。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种电力接头井管井无线组网井盖系统，其特征是，包括：远程监控平台、无线组网井盖及电子标签；

所述无线组网井盖通过无线单元与周边的无线组网井盖组网通信，作为中继和管理节点，通过无线单元与电子标签通信；通过通信单元与下挂的电缆护层环流监测、温度监测、水位监测终端通信；

所述电子标签安装固定在线缆上，存储有回路名称、地理信息、电缆型号、电压等级、安装维护信息；

无线组网井盖将接收的综合环境信息、电子标签上传的信息实时传输至远程监控平台。

2.如权利要求1所述的一种电力接头井管井无线组网井盖系统，其特征是，所述远程监控平台，负责无线组网井盖及下挂各终端采集数据的存储、展示，同时通过远程监控平台进行参数配置以及远程井盖开锁。

3.如权利要求1所述的一种电力接头井管井无线组网井盖系统，其特征是，还包括智能手持终端，智能手持终端通过蓝牙与无线组网井盖进行通信，读取井盖及各终端的实时数据，并进行参数配置和无线组网井盖开锁。

4.如权利要求1所述的一种电力接头井管井无线组网井盖系统，其特征是，无线组网井盖包括ARM主控管理单元、电源管理单元、开闭锁单元、多个通信单元；

ARM主控管理单元作为主控单元，负责井盖开闭锁控制、各通信模块的通信流程控制以及电源低功耗管理控制；

电源管理单元负责各单元模块的供电管理，对不在工作状态的单元切断电源供应，降低功耗；

开闭锁单元负责将电源升压至48V，采用大容量电容储能，驱动执行机构实现井盖锁控装置的开启或关闭。

5.如权利要求4所述的一种电力接头井管井无线组网井盖系统，其特征是，通信单元包括：4G通信单元、蓝牙通信单元、SUB1G无线通信单元、网络接口单元、RS485通信单元；

所述4G通信单元负责与远程监控平台的通信，通过4G通信单元，实现远程开闭锁控制，远程配置井盖和下挂电缆护层环流监测、温度监测、水位监测终端的参数，远程获取井盖和各下挂终端的状态信息；

所述蓝牙通信单元负责与智能手持终端通信，智能手持终端通过蓝牙实现井盖开闭锁控制，配置井盖和下挂电标签、电缆护层环流监测、温度监测、水位监测终端的参数，获取井盖和各下挂终端的状态信息；

所述SUB1G无线通信单元可以实现井盖和井盖之间的无线组网通信，井盖组网后实现多个距离较近的井盖共用一个4G通信通道，降低无线通信费用；无线组网井盖还通过SUB1G无线通信单元与具备无线通信接口的电子标签、电缆护层环流监测、温度监测、水位监测终端通信，将各终端的实时采集数据上传至远程监控平台；

所述网络接口单元负责与具备网络接口的摄像机的设备通信，将摄像机录制的段视频和照片通过4G通信单元传送至远程监控平台；

所述RS485通信单元通过有线通道与电缆护层环流监测、温度监测、水位监测终端通信，将各终端的实时采集数据上传至远程监控平台。

6.如权利要求1所述的一种电力接头井管井无线组网井盖系统，其特征是，所述电子标签包括：MCU模块、LED指示模块、串口模块、温度传感器模块、拨码开关模块和外部非易失性存储器模块；

其中MCU对外设工作参数进行正确配置，驱动射频内核以实现无线数据的收发，并带有专门针对传感器控制的协处理器；

LED指示模块：用于指示电子标签无线通信工作状态；

串口模块：用于对电子标签工作参数进行配置；

拨码开关模块：用于对串口模块启用和禁止的控制；

温度传感器模块：用于采集线缆温度，当线缆温度过高或变化异常时，电子标签及时上报主设备；

外部非易失性存储器模块：主要用于存储线缆的静态信息。

7.一种电力接头井管井无线组网井盖系统的控制方法，其特征是，包括：

通过通用电子标签实现对电缆线路信息存储、读取、修改、上传；

通过免申请窄带无线组网井盖，作为中继和管理节点，向下以超低功耗小局域无线方式组网，统一管理接头电子标签、电缆护层环流监测、温度监测、水位监测终端或产品，同步或分步式采集并存储数据；

向上通过2G/3G/4G无线公网或APN专网上传平台，同时也能通过手持终端APP本地读取和管理。

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