CN112365689B - 一种防外破告警系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种防外破告警系统，属于城市地下管线运维技术领域，包括信号发生装置、与所述信号发生装置相连接的信号接收装置、与所述信号接收装置相连接的计算机后台、及与所述计算机后台相连接的报警装置，所述信号发生装置包括：电池、与所述电池相连接的信号发生器、与所述信号发生器相连接的GPS定位模块。本系统能对地下线管的开挖施工进行检测预警，并将信号发生装置回收利用。

Description

一种防外破告警系统

技术领域

本发明涉及城市地下管线运维技术领域，具体涉及一种防外破告警系统。

背景技术

现代社会后，由于城市用地紧张，交通压力大，市容建设等原因，许多电缆也已由原来的架空越来越多的走到地下。相对于架空线，地下电缆具有占地小、输电可靠、抗干扰能力强等优点。城市建设涉及到电力、供水、通信、热力，国防光缆等各种管线的敷设，这类管线在地下埋设具体深度和位置通常无法详细描绘，加上城市建设速度加快，房地产开发及道路改扩建等工程造成路面开挖施工较多，时常发生各种管线外力破坏事件，造成电力、供水、通信、热力，国防光缆等中断运行，给国家和人民造成损失，因此防止开挖施工造成管线破坏迫在眉睫。

公开号为CN205827581U的专利公开了一种电力电缆通道的防破坏预警装置，包括异物预警系统、震动预警系统和位移预警系统；异物预警系统包括依次相连接的扫描模块、扫描数据采集模块、扫描数据处理模块、现场告警模块；震动预警系统包括依次相连接的震动检测模块、震动数据采集模块、震动数据处理模块、第一远方告警模块；位移预警系统包括依次相连接的位移检测模块、位移数据采集模块、位移数据处理模块、第二远方告警模块。该实用新型能够对施工现场的电力电缆的异物威胁、震动或位移进行及时的处理和预警，可以替代人工现场巡视。

公开号为CN111736232A的专利文献公开了一种电力通信光缆防外破告警装置，属于国家电网安全设施领域，所述太阳能电池板用于给锂离子电池充电，锂离子电池通过电源线给电路板提供电源供应，天线用于当无线传输信号弱的时候传输加强信号；传感器输出端与信号处理模块相连，所述传感器监测到的数据会输出到信号处理模块进行数据处理；信号传输模块能够将信号处理模块处理后的信号通过VPN通道进行传输，最后将传输信息汇总到监控平台。该装置能够缩短光缆故障的排查、抢修时间，保证电力线路的保护、安稳等重要业务的稳定运行，降低电网安全风险。

上述两种装置都能对外破产生一定的预警效果，但是不适于地下管线施工过程中外力破坏的预警。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种防外破告警系统。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种防外破告警系统，包括信号发生装置、与所述信号发生装置相连接的信号接收装置、与所述信号接收装置相连接的计算机后台、及与所述计算机后台相连接的报警装置。

进一步的，所述信号发生装置包括：电池、与所述电池相连接的信号发生器、与所述信号发生器相连接的GPS定位模块。

进一步的，所述信号接收装置包括与所述信号发生器相连接的信号接收器和与所述信号接收器相连接的采集电路模块。

进一步的，所述采集电路模块包括信号接收器接口电路、程控放大电路、滤波电路、电平转换电路、微控制器、脉冲生成电路。

进一步的，所述程控放大电路的两个输入端分别连接信号接收器接口电路的输出端和所述微控制器内部GPIO模块的输出端；所述程控放大电路的输出端连接所述滤波电路的输入端。

进一步的，所述滤波电路的输出端连接所述电平转换电路的输入端。

进一步的，所述电平转换电路的两个输出端分别连接所述微控制器的内部A/D模块的输入端和所述脉冲生成电路的输入端。

进一步的，所述脉冲生成电路的输出端连接所述微控制器的输入端。

进一步的，所述报警装置包括第一报警器和第二报警器。

电力系统的规模日益发展，对电力线路的安全运行和供电可靠性的要求越来越高。输电线路在电网中起重要的作用，其安全稳定运行对国民经济的健康平稳发展起着决定性作用。架空输电线路野外露天架设，其导线都是裸露的，如果有树木、吊车触碰到导线，就会造成线路跳闸事故的发生。因此，本领域的技术人员对架空输电线路的安全性研究比较多。如公开号为CN207650946U的专利公开了一种输电线路防外破声光报警装置，属于输电线路监控技术领域。其解决了现有防外破声光报警装置存在的远程喊话模糊不清等问题。本实用新型的控制器连接有音频放大器、高音喇叭、告警灯、存储器和对外端口，音频放大器与高音喇叭连接，还包括与控制器连接的主控设备，对外端口包括通信端口、音频端口、开关量输入端口，主控设备连接有摄像头，主控设备还通过无线通信模块与后台服务器连接，后台服务器连接有触控显示屏和麦克风。公开号为CN110718173A的专利文献公开了一种地面标牌、电缆防外破系统及方法，当地面标牌内部的振动传感器感应到振动超过规定位移，产生脉冲触发装置电源控制电路，将电源与处理器和通信模接通，处理器驱动通信模块发送地面标牌编号到智能终端，智能终端根据标牌编号自动查找、显示地面标牌的位置、安装时间、对应电缆的信息，并在地图上自动标出地面标牌所在的位置，建立导航路线；运维人员能在第一时间根据导航路线赶到现场，查看是否存在外破风险；而且该方法只有在传感器检测到振动超过规定位移时才导通装置电源电路，平时只有传感器的消耗和锂电池的自耗，功耗很低，通过锂电池供电，可长期使用，同时具有防水防潮、可靠性高、结构简单、体积小巧、便于安装的特点。本领域的技术人员对地线管线的安全预警防护研究的不多，且通常是监控地下电缆的破损情况和位置等，当施工完毕或电缆拆除后，预存的检测装置无法回收利用。

本发明的有益效果是：

信号发生装置具有GPS定位以及经纬坐标发送装置，电池小巧耐用，且有无线充电功能，信号发生器埋设在即将开发以施工中的工地上，管线管理部门根据管线位置在其正上方埋设信号发生器，埋设深度根据管线埋设深度而定，该发生器埋设在地下后将每分钟发射一次信号。

信号接收装置装设在信号发生装置分布的中心，接收信号发生装置的信息并传输至计算机后台，同时在与信号发生装置信息交互时能够对信号发生装置进行充电，信号接收装置应连接220V电源。

计算机后台可通过信号接收装置将其信息接收并对比分析，因信号发生装置埋设后传输回的经纬坐标为唯一坐标，在无外力作用下一般不会变动，结算机后台可根据信号发生装置埋设后传输回的经纬坐标为基准，设置较小的变动幅度，计算机对比经纬坐标后其数值在此范围内即为正常，超过设定的数值范围，证明此处土层正在施工，将触发报警信号，通过报警装置进行报警。

报警装置与计算机后台相连，当通过计算机后台触发报警信号后，报警装置通过声光信号发出警报，并通过短息发送装置发送至运维管理人员，告知其坐标，报警装置设置两个报警器，可以根据超过设定数值范围的多少，设置一个报警器报警或者两个报警器同时报警。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明防外破报警系统的示意图。

图2是本发明程控放大电路的原理图。

各附图标记的含义如下：

1：信号发生装置、11：电池、12：信号发生器、13：GPS定位模块容器、2：信号接收装置、21：信号接收器、22：采集电路模块、221：信号接收器接口电路、222：程控放大电路、223：滤波电路、224：电平转换电路、225：微控制器、226：脉冲生成电路、3：计算机平台、4：报警装置、41：第一报警器、42：第二报警器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图1-2，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1-2所示，本实施例提供一种防外破告警系统，包括信号发生装置1、与所述信号发生装置1相连接的信号接收装置2、与所述信号接收装置2相连接的计算机后台3、及与所述计算机后台3相连接的报警装置4。

所述信号发生装置1包括：电池11、与所述电池11相连接的信号发生器12、与所述信号发生器12相连接的GPS定位模块13。

所述信号接收装置2包括与所述信号发生器相连接12的信号接收器21和与所述信号接收器21相连接的采集电路模块22。

所述采集电路模块包括信号接收器接口电路221、程控放大电路222、滤波电路223、电平转换电路224、微控制器225、脉冲生成电路226。

所述程控放大电路222的两个输入端分别连接信号接收器接口电路221的输出端和所述微控制器225内部GPIO模块的输出端；所述程控放大电路222的输出端连接所述滤波电路223的输入端。

所述滤波电路223的输出端连接所述电平转换电路224的输入端。

所述电平转换电路224的两个输出端分别连接所述微控制器225的内部A/D模块的输入端和所述脉冲生成电路226的输入端。

所述脉冲生成电路226的输出端连接所述微控制器225的输入端。

所述报警装置4包括第一报警器41和第二报警器42。

程控放大电路对信号接收器接口电路中耦合输出的交流信号进行在线程序可调放大。这一部分电路实现的关键是提供一种实时可调倍数的放大电路，以保证在所需的动态范围内信号幅值不会饱和情况下采用尽量高的放大倍数，确保 A/D 时的电压分辨率足够高。在高动态范围的要求下，放大电路一般采用多级放大串联实现。程控放大采用将运算放大器的反馈电阻替代为多通道数字开关和电阻阵列，以实现简单的可调放大。

滤波电路部分不同于一般振动采集电路的应用领域如故障诊断所需要的高通滤波提高信号特征区分度，而是采用低通滤波电路，通过低通的方式对高频部分进行衰减、保留一定距离外振动信号能量集中的低频部分。

电平转换电路的目标是将程控放大电路输出的交流电压适配到所需要的直流偏置电压与交流电压变化范围，得到调理后 A/D 输入信号，该 A/D 输入信号同时输入至微控制器中 A/D 模块和脉冲生成电路中的比较器。此处可以采用分压电阻实现电压抬升与电平匹配。

脉冲生成电路内部的放大比较器+正端连接微控制器内部 D/A 模块的唯一输出端，放大比较器的输出端连接微控制器内部外部中断引脚。

脉冲生成电路通过其内部比较器将 A/D模块输入信号与 D/A 模块输出信号进行比较，最终生成方波脉冲以触发微控制器的外部中断，将微控制器从低功耗模式唤醒或进行放大倍数切换，可以实现极低的长期运行功耗，同时也可以实现异步的自适应程控放大与 D/A输出电压动态调整，以满足不同环境与不同放大倍数下的采集需求。

实施例2

如图1-2所示，本实施例提供一种防外破告警系统，包括信号发生装置1、与所述信号发生装置1相连接的信号接收装置2、与所述信号接收装置2相连接的计算机后台3、及与所述计算机后台3相连接的报警装置4。

所述信号发生装置1包括：电池11、与所述电池11相连接的信号发生器12、与所述信号发生器12相连接的GPS定位模块13。

所述信号接收装置2包括与所述信号发生器相连接12的信号接收器21和与所述信号接收器21相连接的采集电路模块22。

所述采集电路模块包括信号接收器接口电路221、程控放大电路222、滤波电路223、电平转换电路224、微控制器225、脉冲生成电路226。

所述程控放大电路222的两个输入端分别连接信号接收器接口电路221的输出端和所述微控制器225内部GPIO模块的输出端；所述程控放大电路222的输出端连接所述滤波电路223的输入端。

所述滤波电路223的输出端连接所述电平转换电路224的输入端。

所述电平转换电路224的两个输出端分别连接所述微控制器225的内部A/D模块的输入端和所述脉冲生成电路226的输入端。

所述脉冲生成电路226的输出端连接所述微控制器225的输入端。

所述报警装置4包括第一报警器41和第二报警器42。

信号发生器找寻定位装置5包括GPS信号接收器51、与所述GPS信号接收器51相连接的手持终端52。

在回收或者找寻信号发生装置时使用，该装置可通过GPS经纬坐标初步判断信号发生装置相对精确的位置，然后通过信息交互精确探测其精确位置，然后成功回收信号发生装置。

实施例3

实施例2所述的一种防外破告警系统的操作方法，包含如下步骤：

S1：即将开挖土层或者正在施工且地下有运维管线时或者外力破坏比较频繁的道路上，根据管线位置，在其正上方埋设信号发生装置，埋设深度根据管线埋设深度而定，该信号发生装置埋设在地下后将每分钟发射一次信号；

S2：在信号发生装置的分布中心装设信号接收装置，信号接收装置连接220V电源，负责接收信号发生器的信息并传输至计算机后台，同时在与信号发生器信息交互时能够对信号发生装置进行充电；

S3：计算机后台通过信号接收装置将其信息接收并对比分析，因信号发生装置埋设后传输回的经纬坐标为唯一坐标，在无外力作用下一般不会变动，结算机后台可根据信号发生装置埋设后传输回的经纬坐标为基准，设置较小的变动幅度，计算机对比经纬坐标后其数值在此范围内即为正常，超过设定的数值范围，证明此处土层正在施工，将触发报警信号，通过报警装置进行报警；

S4：报警装置与计算机后台相连，当通过计算机后台触发报警信号后，报警装置通过声光信号发出警报，并通过短息发送装置发送至运维管理人员，告知其坐标；

S5：运维管理人员根据报警系统发送的信息，及时赶赴到报警的经纬坐标处查看现场，及时与施工人员沟通防止管线外破，当管线发生故障后也能第一时间初步判断外破位置，缩短故障处理时间；

S6：信号发生装置能够发送经纬坐标，运维管理单位在回收信号发生装置时根据经纬坐标初步找到相对精确的位置，然后通过信号发生器找寻定位装置通过与信号发生装置的信息交互精确定位信号发生装置所在的位置，然后完整取回信号发生装置可重复利用。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种防外破告警系统，其特征在于：包括信号发生装置、与所述信号发生装置相连接的信号接收装置、与所述信号接收装置相连接的计算机后台、及与所述计算机后台相连接的报警装置；

所述信号发生装置包括：电池、与所述电池相连接的信号发生器、与所述信号发生器相连接的GPS定位模块；

所述信号接收装置包括与所述信号发生器相连接的信号接收器和与所述信号接收器相连接的采集电路模块；

所述采集电路模块包括信号接收器接口电路、程控放大电路、滤波电路、电平转换电路、微控制器、脉冲生成电路；所述程控放大电路的两个输入端分别连接信号接收器接口电路的输出端和所述微控制器内部GPIO模块的输出端；所述程控放大电路的输出端连接所述滤波电路的输入端；所述滤波电路的输出端连接所述电平转换电路的输入端；所述电平转换电路的两个输出端分别连接所述微控制器的内部A/D模块的输入端和所述脉冲生成电路的输入端；所述脉冲生成电路的输出端连接所述微控制器的输入端；

所述报警装置包括第一报警器和第二报警器；

还包括信号发生器找寻定位装置，包括GPS信号接收器、与所述GPS信号接收器相连接的手持终端；

所述防外破告警系统的操作方法，包含如下步骤：

S1：即将开挖土层或者正在施工且地下有运维管线时或者外力破坏比较频繁的道路上，根据管线位置，在其正上方埋设信号发生装置，埋设深度根据管线埋设深度而定，该信号发生装置埋设在地下后将每分钟发射一次信号；

S2：在信号发生装置的分布中心装设信号接收装置，信号接收装置连接220V电源，负责接收信号发生器的信息并传输至计算机后台，同时在与信号发生器信息交互时能够对信号发生装置进行充电；

S3：计算机后台通过信号接收装置将其信息接收并对比分析，因信号发生装置埋设后传输回的经纬坐标为唯一坐标，在无外力作用下一般不会变动，计算机后台根据信号发生装置埋设后传输回的经纬坐标为基准，设置较小的变动幅度，计算机对比经纬坐标后其数值在此范围内即为正常，超过设定的数值范围，证明此处土层正在施工，将触发报警信号，通过报警装置进行报警；

S4：报警装置与计算机后台相连，当通过计算机后台触发报警信号后，报警装置通过声光信号发出警报，并通过短息发送装置发送至运维管理人员，告知其坐标；

S5：运维管理人员根据报警系统发送的信息，及时赶赴到报警的经纬坐标处查看现场，及时与施工人员沟通防止管线外破，当管线发生故障后也能第一时间初步判断外破位置，缩短故障处理时间；

S6：信号发生装置能够发送经纬坐标，运维管理单位在回收信号发生装置时根据经纬坐标初步找到相对精确的位置，然后通过信号发生器找寻定位装置通过与信号发生装置的信息交互精确定位信号发生装置所在的位置，然后完整取回信号发生装置可重复利用。

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