CN112068219B - 一种地埋电缆防外破监控预警装置、系统、方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种地埋电缆防外破监控预警装置、系统、方法，该装置包括监控箱和安装固定架，所述的监控箱设置在安装固定架的顶端；所述监控箱内设置有红外线传感器模块、金属传感器模块、控制模块和无线通信模块；红外线传感器模块、金属传感器模块分别与控制模块连接；控制模块和无线通信模块连接，用于将检测信息通过无线通信模块输出到外部的监控终端；控制模块，用于接收红外线传感器模块和/或金属传感器模块的检测信息并进行处理，在设定的时间阈值内二次接收到红外线传感器模块和/或金属传感器模块传递的与前一次检测相同的检测信息时，将检测信息通过无线传输模块输出到外部的监控终端。
Description
技术领域
本发明涉及电缆通道防外破监控技术领域，具体涉及一种地埋电缆防外破监控预警装置、系统。
背景技术
随着现代化建设的发展，架空线路逐渐转为地埋电缆线路，一般的地埋电缆线路分为地下直埋电缆和在管、沟内敷设电缆。由于施工或认为破坏，即使电缆表层损坏，水分可以通过损坏的绝缘护套和松动的接头进入电缆，会在屏蔽层内冷凝并流动，有害物质可能由此进入电缆并导致电缆性能变坏和数据传输能力下降，埋地电缆可能因潮湿遭受土壤中各种化学物质的侵蚀。
地埋电缆对应的地上土层地表容易被施工或人为破坏的区域设置监测装置，传统的电缆通道防外破监控工作主要以巡视和警示为主，主动权无法掌控在设备运维管理单位。施工车辆或人工盲目挖掘导致地埋电缆断裂造成停电或电缆损坏导致数据传输能力下降。对施工或人为对地埋电缆进行破坏进行预警处理是必要的采取措施。
发明内容
针对传统的电缆通道防外破监控工作主要以巡视和警示为主，主动权无法掌控在设备运维管理单位。施工车辆或人工盲目挖掘导致地埋电缆断裂造成停电或电缆损坏导致数据传输能力下降的问题，本发明提供一种地埋电缆防外破监控预警装置、系统、方法。
本发明的技术方案是：
第一方面，本发明技术方案提供一种地埋电缆防外破监控预警装置，包括监控箱和安装固定架，所述的监控箱设置在安装固定架的顶端；所述监控箱内设置有红外线传感器模块、金属传感器模块、控制模块和无线通信模块；
红外线传感器模块、金属传感器模块分别与控制模块连接；
控制模块和无线通信模块连接，用于将检测信息通过无线通信模块输出到外部的监控终端；
红外线传感器模块，用于检测监控点附近是否有施工人员；
金属传感器模块，用于检测监控点附近是否有施工车辆；
控制模块，用于接收红外线传感器模块和/或金属传感器模块的检测信息并进行处理，在设定的时间阈值内二次接收到红外线传感器模块和/或金属传感器模块传递的与前一次检测相同的检测信息时，将检测信息通过无线传输模块输出到外部的监控终端。
进一步的，该装置还包括图像采集模块，所述的图像采集模块设置在监控箱顶端；
所述的图像采集模块与控制模块连接，用于当控制模块二次接收到红外线传感器模块和/或金属传感器模块传递的与前一次检测相同的检测信息时，控制开启图像采集模块进行图像采集，并将采集到的图像信息通过无线传输模块输出到外部的监控终端。
进一步的，安装固定架为可伸缩的安装固定架，安装固定架包括固定部和伸缩部；监控箱设置在伸缩部的顶端；
该安装固定架还设置有与固定部固定连接的底座，固定部的底端穿过与固定部固定连接的底座；底座将固定部分为埋地段和连接段；使用时，底座以下的埋地段埋于地下。
进一步的，该装置还包括电源模块，电源模块包括太阳能电池板和储能电池；所述的太阳能电池板与储能电池连接；储能电池用于给该预警装置供电；
太阳能电池板通过太阳能电池板安装架安装在安装固定架的固定部的连接段。
进一步的，该装置还包括驱动电机，所述的驱动电机设置在底座上，控制模块与驱动电机连接用于控制驱动安装固定架伸缩。
进一步的，底座上设置有固定孔，用于将底座固定于地面。
第二方面，本发明技术方案提供一种地埋电缆防外破监控预警系统，包括管理终端和若干个监控预警装置，监控预警装置设置在监控的区域内；监控预警装置分别与管理终端通信连接；
监控预警装置为第一方面所述的监控预警装置；
当监控预警装置检测到施工车辆对地埋电缆进行破坏时，发送监测信号到管理终端并将该施工车辆列入黑名单；
该系统还包括车辆控制模块，车辆控制模块安装在列入黑名单的车辆上；当安装车辆控制模块的车辆进入监控区域后，车辆控制模块与该监控区域的监控预警装置的控制模块通信连接；控制模块接收到金属传感器模块的检测信息并进行处理，在设定的时间阈值内二次接收到金属传感器模块传递的与前一次检测相同的检测信息时，控制模块给该车辆的车辆控制模块发送控制信号控制该车辆电源断电。
进一步的，车辆控制模块包括控制器和智能开关模块，智能开关模块与控制器连接；
设有车辆控制模块的车辆进入监控区域后，该车辆的控制器与该监控区域的控制模块通信连接；智能开关模块串联连接在车辆启动电源的电路中。
进一步的，车载启动电源的负极通过智能开关模块接地；智能开关模块包括三极管和光电耦合器，光电耦合器的输入端的一端连接有第一电源，另一端连接控制器，光电耦合器的输出端的第一端通过第二电阻连接有第二电源，第二端通过第四电阻连接到三极管的基极，三极管的集电极通过第五电阻连接到第二电源，第二电源还通过第一电阻连接有二极管的阴极，二极管的阳极连接到三极管的集电极，车载启动电源的负极连接到三极管的集电极，三极管的发射极接地；光电耦合器的输出端的第二端还通过并联连接的第三电阻和稳压二极管接地，稳压二极管的阳极接地。
第三方面，本发明技术方案还提供一种地埋电缆防外破监控预警方法，包括如下步骤：
红外线传感器模块和/或金属传感器模块的检测有人或车辆进入监控区域时，输出检测信息到控制模块；
设定时间阈值后，若控制模块再次接收到红外线传感器模块和/或金属传感器模块的输出检测信息时，判断本次信息与前一次接收到的信息是否为同一信息，若是，控制开启图像采集模块进行图像采集，并将采集到的图像信息通过无线传输模块输出监控终端；
监控终端通过图像信息判断人为或施工车辆对地埋电缆进行破坏时，发送预警信息同时将施工车辆列入黑名单；
在列入黑名单的车辆上安装车辆控制模块；
当安装车辆控制模块的车辆进入监控区域后，车辆控制模块与该监控区域的监控预警装置的控制模块通信连接；
控制模块接收到金属传感器模块的检测信息并进行处理，在设定的时间阈值内二次接收到金属传感器模块传递的与前一次检测相同的检测信息时，控制模块给该车辆的车辆控制模块发送控制信号控制该车辆电源断电。
控制器输出高电平时，光电耦合器输出低电平，三极管截止，车辆启动电源负极高阻，车辆启动电源断开。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：利用红外线传感器模块和金属传感器模块两种方式判断监控点附近是否有人员和车辆，利用间隔时间段二次判断识别是否为施工人员和施工车辆，准确判断外破风险。通过将检测信息发送到管理终端提醒设备运维管理人员，利用摄像头进一步判断外破风险。对施工车辆的安装自控装置可精确制止施工车辆盲目施工。多种方式使电缆通道防外破监控工作由以巡视和警示为主转变为设备运维管理单位可控在控。
此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一个实施例提供的一种地埋电缆防外破监控预警装置结构示意图。
图2是本发明一个实施例提供的一种地埋电缆防外破监控预警装置结构示意图。
图3是智能开关模块电路连接示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，都应当属于本发明保护的范围。
如图1、2所示，本发明技术方案提供一种地埋电缆防外破监控预警装置，包括监控箱6和安装固定架，所述的监控箱6设置在安装固定架的顶端；所述监控箱6内设置有红外线传感器模块、金属传感器模块、控制模块和无线通信模块；
红外线传感器模块8、金属传感器模块8分别与控制模块连接；
控制模块和无线通信模块连接，用于将检测信息通过无线通信模块输出到外部的监控终端；
红外线传感器模块7，用于检测监控点附近是否有施工人员；
金属传感器模块8，用于检测监控点附近是否有施工车辆；
控制模块，用于接收红外线传感器模块7和/或金属传感器模块8的检测信息并进行处理，在设定的时间阈值内二次接收到红外线传感器模块7和/或金属传感器模块8传递的与前一次检测相同的检测信息时，将检测信息通过无线传输模块输出到外部的监控终端。
在有些实施例中，该装置还包括图像采集模块9，所述的图像采集模块9设置在监控箱顶端；
所述的图像采集模块9与控制模块连接，用于当控制模块二次接收到红外线传感器模块7和/或金属传感器模块8传递的与前一次检测相同的检测信息时，控制开启图像采集模块9进行图像采集，并将采集到的图像信息通过无线传输模块输出到外部的监控终端。
在有些实施例中，安装固定架为可伸缩的安装固定架，安装固定架包括固定部1和伸缩部2；监控箱6设置在伸缩部2的顶端；
该安装固定架还设置有与固定部1固定连接的底座3，固定部1的底端穿过与固定部固定连接的底座3；底座3将固定部1分为埋地段1.2和连接段1.1；使用时，底座3以下的埋地段1.2埋于地下。
在有些实施例中，该装置还包括电源模块，电源模块包括太阳能电池板4和储能电池；所述的太阳能电池板4与储能电池连接；储能电池用于给该预警装置供电；
太阳能电池板4通过太阳能电池板安装架安装在安装固定架的固定部的连接段1.1。
在有些实施例中，该装置还包括驱动电机5，所述的驱动电机5设置在底座3上，控制模块与驱动电机5连接用于控制驱动安装固定架伸缩。
在有些实施例中，底座3上设置有固定孔，用于将底座3固定于地面。
本发明实施例还提供一种地埋电缆防外破监控预警系统，包括管理终端和若干个监控预警装置，监控预警装置设置在监控的区域内；监控预警装置分别与管理终端通信连接；
监控预警装置为上述实施例中所述的监控预警装置；
当监控预警装置检测到施工车辆对地埋电缆进行破坏时，发送监测信号到管理终端并将该施工车辆列入黑名单；
该系统还包括车辆控制模块，车辆控制模块安装在列入黑名单的车辆上；当安装车辆控制模块的车辆进入监控区域后，车辆控制模块与该监控区域的监控预警装置的控制模块通信连接；控制模块接收到金属传感器模块的检测信息并进行处理，在设定的时间阈值内二次接收到金属传感器模块传递的与前一次检测相同的检测信息时，控制模块给该车辆的车辆控制模块发送控制信号控制该车辆电源断电。
在有些实施例中，车辆控制模块包括控制器和智能开关模块，智能开关模块与控制器连接；
设有车辆控制模块的车辆进入监控区域后，该车辆的控制器与该监控区域的控制模块通信连接；智能开关模块串联连接在车辆启动电源的电路中。
在有些实施例中，如图3所示，车载启动电源的负极通过智能开关模块接地；智能开关模块包括三极管Q1和光电耦合器U1，光电耦合器U1的输入端的一端连接有第一电源VCC，另一端连接控制器，光电耦合器U1的输出端的第一端通过第二电阻R2连接有第二电源Vdd，第二端通过第四电阻R4连接到三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极通过第五电阻R5连接到第二电源Vdd，第二电源Vdd还通过第一电阻R1连接有二极管D1的阴极，二极管D1的阳极连接到三极管Q1的集电极，车载启动电源的负极连接到三极管Q1的集电极，三极管Q1的发射极接地；光电耦合器U1的输出端的第二端还通过并联连接的第三电阻R3和稳压二极管D2接地，稳压二极管D2的阳极接地。
本发明实施例还提供一种地埋电缆防外破监控预警方法，该方法应用于上述实施例所述的地埋电缆防外破监控预警系统，该方法包括如下步骤：
红外线传感器模块和/或金属传感器模块的检测有人或车辆进入监控区域时，输出检测信息到控制模块；
设定时间阈值后，若控制模块再次接收到红外线传感器模块和/或金属传感器模块的输出检测信息时，判断本次信息与前一次接收到的信息是否为同一信息，若是，控制开启图像采集模块进行图像采集，并将采集到的图像信息通过无线传输模块输出监控终端；
监控终端通过图像信息判断人为或施工车辆对地埋电缆进行破坏时，发送预警信息同时将施工车辆列入黑名单；
在列入黑名单的车辆上安装车辆控制模块；
当安装车辆控制模块的车辆进入监控区域后，车辆控制模块与该监控区域的监控预警装置的控制模块通信连接；
控制模块接收到金属传感器模块的检测信息并进行处理，在设定的时间阈值内二次接收到金属传感器模块传递的与前一次检测相同的检测信息时，控制模块给该车辆的车辆控制模块发送控制信号控制该车辆电源断电。
控制器输出高电平时，光电耦合器U1输出低电平，三极管Q1截止，车辆启动电源负极高阻，车辆启动电源断开。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (15)
1.一种地埋电缆防外破监控预警装置，其特征在于，包括监控箱和安装固定架，所述的监控箱设置在安装固定架的顶端；所述监控箱内设置有红外线传感器模块、金属传感器模块、控制模块和无线通信模块；
红外线传感器模块、金属传感器模块分别与控制模块连接；
控制模块和无线通信模块连接，用于将检测信息通过无线通信模块输出到外部的监控终端；
红外线传感器模块，用于检测监控点附近是否有施工人员；
金属传感器模块，用于检测监控点附近是否有施工车辆；
控制模块，用于接收红外线传感器模块和/或金属传感器模块的检测信息并进行处理，在设定的时间阈值内二次接收到红外线传感器模块和/或金属传感器模块传递的与前一次检测相同的检测信息时，将检测信息通过无线传输模块输出到外部的监控终端；
所述地埋电缆防外破监控预警装置被配置为执行如下步骤：
红外线传感器模块和/或金属传感器模块的检测有人或车辆进入监控区域时，输出检测信息到控制模块；
设定时间阈值后，若控制模块再次接收到红外线传感器模块和/或金属传感器模块的输出检测信息时，判断本次信息与前一次接收到的信息是否为同一信息，若是，控制开启图像采集模块进行图像采集，并将采集到的图像信息通过无线传输模块输出监控终端；
监控终端通过图像信息判断人为或施工车辆对地埋电缆进行破坏时，发送预警信息同时将施工车辆列入黑名单；
在列入黑名单的车辆上安装车辆控制模块；
当安装车辆控制模块的车辆进入监控区域后，车辆控制模块与该监控区域的监控预警装置的控制模块通信连接；
控制模块接收到金属传感器模块的检测信息并进行处理，在设定的时间阈值内二次接收到金属传感器模块传递的与前一次检测相同的检测信息时，控制模块给该车辆的车辆控制模块发送控制信号控制该车辆电源断电。
2.根据权利要求1所述的一种地埋电缆防外破监控预警装置，其特征在于，该装置还包括图像采集模块，所述的图像采集模块设置在监控箱顶端；
所述的图像采集模块与控制模块连接，用于当控制模块二次接收到红外线传感器模块和/或金属传感器模块传递的与前一次检测相同的检测信息时，控制开启图像采集模块进行图像采集，并将采集到的图像信息通过无线传输模块输出到外部的监控终端。
3.根据权利要求1所述的一种地埋电缆防外破监控预警装置，其特征在于，安装固定架为可伸缩的安装固定架，安装固定架包括固定部和伸缩部；监控箱设置在伸缩部的顶端；
该安装固定架还设置有与固定部固定连接的底座，固定部的底端穿过与固定部固定连接的底座；底座将固定部分为埋地段和连接段；使用时，底座以下的埋地段埋于地下。
4.根据权利要求3所述的一种地埋电缆防外破监控预警装置，其特征在于，该装置还包括电源模块，电源模块包括太阳能电池板和储能电池；所述的太阳能电池板与储能电池连接；储能电池用于给该预警装置供电；
太阳能电池板通过太阳能电池板安装架安装在安装固定架的固定部的连接段。
5.根据权利要求3所述的一种地埋电缆防外破监控预警装置，其特征在于，该装置还包括驱动电机，所述的驱动电机设置在底座上，控制模块与驱动电机连接用于控制驱动安装固定架伸缩。
6.根据权利要求3所述的一种地埋电缆防外破监控预警装置，其特征在于，底座上设置有固定孔，用于将底座固定于地面。
7.一种地埋电缆防外破监控预警系统，其特征在于，包括管理终端和若干个监控预警装置，监控预警装置设置在监控的区域内；监控预警装置分别与管理终端通信连接；
当监控预警装置检测到施工车辆对地埋电缆进行破坏时，发送监测信号到管理终端并将该施工车辆列入黑名单；
该系统还包括车辆控制模块，车辆控制模块安装在列入黑名单的车辆上；当安装车辆控制模块的车辆进入监控区域后，车辆控制模块与该监控区域的监控预警装置的控制模块通信连接；控制模块接收到金属传感器模块的检测信息并进行处理，在设定的时间阈值内二次接收到金属传感器模块传递的与前一次检测相同的检测信息时，控制模块给该车辆的车辆控制模块发送控制信号控制该车辆电源断电；
所述监控预警装置，包括监控箱和安装固定架，所述的监控箱设置在安装固定架的顶端；所述监控箱内设置有红外线传感器模块、金属传感器模块、控制模块和无线通信模块；
红外线传感器模块、金属传感器模块分别与控制模块连接；
控制模块和无线通信模块连接，用于将检测信息通过无线通信模块输出到外部的监控终端；
红外线传感器模块，用于检测监控点附近是否有施工人员；
金属传感器模块，用于检测监控点附近是否有施工车辆；
控制模块，用于接收红外线传感器模块和/或金属传感器模块的检测信息并进行处理，在设定的时间阈值内二次接收到红外线传感器模块和/或金属传感器模块传递的与前一次检测相同的检测信息时，将检测信息通过无线传输模块输出到外部的监控终端。
8.根据权利要求7所述的一种地埋电缆防外破监控预警系统，其特征在于，车辆控制模块包括控制器和智能开关模块，智能开关模块与控制器连接；
设有车辆控制模块的车辆进入监控区域后，该车辆的控制器与该监控区域的控制模块通信连接；智能开关模块串联连接在车辆启动电源的电路中。
9.根据权利要求8所述的一种地埋电缆防外破监控预警系统，其特征在于，车载启动电源的负极通过智能开关模块接地；智能开关模块包括三极管和光电耦合器，光电耦合器的输入端的一端连接有第一电源，另一端连接控制器，光电耦合器的输出端的第一端通过第二电阻连接有第二电源，第二端通过第四电阻连接到三极管的基极，三极管的集电极通过第五电阻连接到第二电源，第二电源还通过第一电阻连接有二极管的阴极，二极管的阳极连接到三极管的集电极，车载启动电源的负极连接到三极管的集电极，三极管的发射极接地；光电耦合器的输出端的第二端还通过并联连接的第三电阻和稳压二极管接地，稳压二极管的阳极接地。
10.根据权利要求7所述的一种地埋电缆防外破监控预警系统，其特征在于，该装置还包括图像采集模块，所述的图像采集模块设置在监控箱顶端；
所述的图像采集模块与控制模块连接，用于当控制模块二次接收到红外线传感器模块和/或金属传感器模块传递的与前一次检测相同的检测信息时，控制开启图像采集模块进行图像采集，并将采集到的图像信息通过无线传输模块输出到外部的监控终端。
11.根据权利要求7所述的一种地埋电缆防外破监控预警系统，其特征在于，安装固定架为可伸缩的安装固定架，安装固定架包括固定部和伸缩部；监控箱设置在伸缩部的顶端；
该安装固定架还设置有与固定部固定连接的底座，固定部的底端穿过与固定部固定连接的底座；底座将固定部分为埋地段和连接段；使用时，底座以下的埋地段埋于地下。
12.根据权利要求11所述的一种地埋电缆防外破监控预警系统，其特征在于，该装置还包括电源模块，电源模块包括太阳能电池板和储能电池；所述的太阳能电池板与储能电池连接；储能电池用于给该预警装置供电；
太阳能电池板通过太阳能电池板安装架安装在安装固定架的固定部的连接段。
13.根据权利要求11所述的一种地埋电缆防外破监控预警系统，其特征在于，该装置还包括驱动电机，所述的驱动电机设置在底座上，控制模块与驱动电机连接用于控制驱动安装固定架伸缩。
14.根据权利要求11所述的一种地埋电缆防外破监控预警系统，其特征在于，底座上设置有固定孔，用于将底座固定于地面。
15.一种地埋电缆防外破监控预警方法，其特征在于，包括如下步骤：
红外线传感器模块和/或金属传感器模块的检测有人或车辆进入监控区域时，输出检测信息到控制模块；
设定时间阈值后，若控制模块再次接收到红外线传感器模块和/或金属传感器模块的输出检测信息时，判断本次信息与前一次接收到的信息是否为同一信息，若是，控制开启图像采集模块进行图像采集，并将采集到的图像信息通过无线传输模块输出监控终端；
监控终端通过图像信息判断人为或施工车辆对地埋电缆进行破坏时，发送预警信息同时将施工车辆列入黑名单；
在列入黑名单的车辆上安装车辆控制模块；
当安装车辆控制模块的车辆进入监控区域后，车辆控制模块与该监控区域的监控预警装置的控制模块通信连接；
控制模块接收到金属传感器模块的检测信息并进行处理，在设定的时间阈值内二次接收到金属传感器模块传递的与前一次检测相同的检测信息时，控制模块给该车辆的车辆控制模块发送控制信号控制权利要求书该车辆电源断电。
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