CN114842624A - 一种高压电缆隧道状态感知系统及方法 - Google Patents

一种高压电缆隧道状态感知系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高压电缆隧道状态感知系统及方法，本发明涉及电缆隧道技术领域，包括智能网关和监测系统、分析系统以及后台终端，所述监测系统与智能网关网络通信连接，所述智能网关和分析系统之间双向连接，且智能网关与之间网络通信连接，所述监测系统包括有数据采集模块和电缆监测单元以及环境监测单元，所述电缆监测单元用于对电缆信息进行监测。该高压电缆隧道状态感知系统及方法，能够在线的监测隧道内部各种信息状态，使工作人员能够更好的了解隧道内电缆工作的状态，无需工作人员经常去巡视检查，降低了人工的劳动强度，当电缆发生故障时，能够发出预警，使人员及时的知晓，并且能够发现故障区域。

Description

一种高压电缆隧道状态感知系统及方法
技术领域
本发明涉及电缆隧道技术领域，具体为一种高压电缆隧道状态感知系统及方法。
背景技术
电缆隧道：容纳电缆数量较多、有供安装和巡视的通道、全封闭型的地下构筑物，电缆隧道适用于地下水位低，电缆线路较集中的电力主干线，一般敷设30根以上的电力电缆。
但是目前对于电缆隧道内状态信息了解的不够彻底，需要人工经常去隧道内进行巡视检查，不仅增加了人工的劳动强度，同时还降低了工作效率，且当电缆发生故障时，无法快速的找到故障点的具体位置。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种高压电缆隧道状态感知系统及方法，解决了目前对于电缆隧道内状态信息了解的不够彻底，需要人工经常去隧道内进行巡视检查，不仅增加了人工的劳动强度，同时还降低了工作效率，且当电缆发生故障时，无法快速的找到故障点的具体位置的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种高压电缆隧道状态感知系统，包括智能网关和监测系统、分析系统以及后台终端，所述监测系统与智能网关网络通信连接，所述智能网关和分析系统之间双向连接，且智能网关与之间网络通信连接。
所述监测系统包括有数据采集模块和电缆监测单元以及环境监测单元，所述电缆监测单元用于对电缆信息进行监测，所述环境监测单元用于对隧道内环境信息进行监测，所述数据采集模块用于对电缆监测单元和环境监测单元监测的信息进行采集。
所述分析系统包括有数据接收模块和数据比较模块、数据阈值模块、异常判断模块、类型判断模块以及定位系统，所述数据接收模块用于对采集的数据进行接收，所述数据阈值模块用于设置采集信息的正常阈值，所述数据比较模块用于将监测的数据信息与数据阈值模块中的阈值进行对比，所述异常判断模块用于判断监测的信息异常状况，所述类型判断模块用于判断异常信息的类型，所述定位系统用于确定电缆故障点。
优选的，所述电缆监测单元包括有振动监测模块和电压监测模块、电流监测模块以及温度监测模块，所述振动监测模块用于对电缆的振动信息进行监测，所述电压监测模块用于对电缆工作的电压信息进行监测，所述电流监测模块用于对电缆的接地电流进行监测，所述温度监测模块用于对电缆工作的温度进行监测。
优选的，所述环境监测单元包括有压强监测模块和气体浓度监测模块、湿度监测模块以及可视化监测模块，所述压强监测模块用于对隧道内的压强信息进行监测，所述气体浓度监测模块用于对隧道内各种气体信息进行监测，所述湿度监测模块用于对隧道内湿度信息进行监测，所述可视化监测模块用于对隧道内的浸水、人员闯入、明火等情况进行监测。
优选的，所述可视化监测模块监测采用高清摄像头进行在线监测，高清摄像头每隔20米设置一个。
优选的，所述数据接收模块和数据阈值模块均与数据比较模块网络通信连接，所述数据比较模块与异常判断模块网络通信连接，所述异常判断模块与类型判断模块网络通信连接，所述类型判断模块与定位系统网络通信连接。
优选的，所述定位系统包括有声接收模块和预警模块、数据分析模块、时间模块、定位模块、大数据计算模块以及故障点确定模块，所述预警模块用于发生电缆故障的预警信息，所述声接收模块用于接收预警的声信息，所述时间模块用于计算预警传播的时间，所述定位模块用于定位电缆故障的区域，所述大数据计算模块用于计算电缆发生故障的位置，所述故障点确定模块用于确定电缆发生故障的具体位置。
优选的，所述预警模块与声接收模块网络通信连接，所述声接收模块和定位模块以及时间模块均与数据分析模块网络通信连接，所述数据分析模块与大数据计算模块网络通信连接，所述大数据计算模块与故障点确定模块网络通信连接。
优选的，一种高压电缆隧道状态感知系统，其感知方法包括以下步骤：
S1、分别对隧道内环境和缆线信息进行监测，振动监测模块对电缆的振动信息进行监测，电压监测模块对电缆工作的电压信息进行监测，电流监测模块对电缆的接地电流进行监测，温度监测模块对电缆工作的温度进行监测，压强监测模块对隧道内的压强信息进行监测，气体浓度监测模块对隧道内各种气体信息进行监测，湿度监测模块对隧道内湿度信息进行监测，可视化监测模块对隧道内的浸水、人员闯入、明火等情况进行监测；
S2、监测完毕后，数据接收模块对采集的数据进行接收，数据阈值模块设置采集信息的正常阈值，数据比较模块将监测的数据信息与数据阈值模块中的阈值进行对比，异常判断模块判断监测的信息异常状况，若监测的信息数据不在阈值内，则判断为异常，然后类型判断模块判断出异常信息的类型，定位系统确定电缆故障点；
S3、在确定电缆故障点时，预警模块发出预警传输给后台终端，使得相关人员知晓，声接收模块对发出的预警进行接收，根据时间模块判断出接收到预警信息的时间，且定位模块能够定位到电缆发生故障的区域，之后大数据计算模块根据报警设备所处经纬度位置信息，及初次报警时间，报警时长，报警设备覆盖范围计算出故障点，最后故障点确定模块判断出电缆发生故障的具体位置。
优选的，所述步骤S3中，在计算电缆故障点时，计算公式为L＝VT，其中V是报警信息传播的速度，T为声接收模块接收到预警信息的时间，L为接收端到故障点之间的距离。
有益效果
本发明提供了一种高压电缆隧道状态感知系统及方法，与现有技术相比具备以下有益效果：
1、该高压电缆隧道状态感知系统及方法，能够在线的监测隧道内部各种信息状态，使工作人员能够更好的了解隧道内电缆工作的状态，无需工作人员经常去巡视检查，降低了人工的劳动强度，当电缆发生故障时，能够发出预警，使人员及时的知晓。
2、该高压电缆隧道状态感知系统及方法，当电缆发生故障时，能够快速的判断出电缆发生故障的具体位置，判断精确性高，从而方便工作人员能够及时的发生故障的电缆进行检修工作。
附图说明
图1为本发明的原理框图；
图2为本发明电缆监测单元的原理框图；
图3为本发明环境监测单元的原理框图；
图4为本发明分析系统的原理框图；
图5为本发明定位系统的原理框图。
图中：1、智能网关；2、监测系统；21、数据采集模块；22、电缆监测单元；221、振动监测模块；222、电压监测模块；223、电流监测模块；224、温度监测模块；23、环境监测单元；231、压强监测模块；232、气体浓度监测模块；233、湿度监测模块；234、可视化监测模块；3、分析系统；31、数据接收模块；32、数据比较模块；33、数据阈值模块；34、异常判断模块；35、类型判断模块；36、定位系统；361、声接收模块；362、预警模块；363、数据分析模块；364、时间模块；365、定位模块；366、大数据计算模块；367、故障点确定模块；4、后台终端。
具体实施方式
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，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案，一种高压电缆隧道状态感知系统，包括智能网关1和监测系统2、分析系统3以及后台终端4，监测系统2与智能网关1网络通信连接，智能网关1和分析系统3之间双向连接，且智能网关1与5之间网络通信连接，监测系统2包括有数据采集模块21和电缆监测单元22以及环境监测单元23，电缆监测单元22用于对电缆信息进行监测，环境监测单元23用于对隧道内环境信息进行监测，数据采集模块21用于对电缆监测单元22和环境监测单元23监测的信息进行采集。
请参阅图4，本发明实施例中，分析系统3包括有数据接收模块31和数据比较模块32、数据阈值模块33、异常判断模块34、类型判断模块35以及定位系统36，数据接收模块31用于对采集的数据进行接收，数据阈值模块33用于设置采集信息的正常阈值，数据比较模块32用于将监测的数据信息与数据阈值模块33中的阈值进行对比，异常判断模块34用于判断监测的信息异常状况，类型判断模块35用于判断异常信息的类型，定位系统36用于确定电缆故障点，数据接收模块31和数据阈值模块33均与数据比较模块32网络通信连接，数据比较模块32与异常判断模块34网络通信连接，异常判断模块34与类型判断模块35网络通信连接，类型判断模块35与定位系统36网络通信连接。
请参阅图2，本发明实施例中，电缆监测单元22包括有振动监测模块221和电压监测模块222、电流监测模块223以及温度监测模块224，振动监测模块221用于对电缆的振动信息进行监测，电压监测模块222用于对电缆工作的电压信息进行监测，电流监测模块223用于对电缆的接地电流进行监测，温度监测模块224用于对电缆工作的温度进行监测。
请参阅图3，本发明实施例中，环境监测单元23包括有压强监测模块231和气体浓度监测模块232、湿度监测模块233以及可视化监测模块234，压强监测模块231用于对隧道内的压强信息进行监测，气体浓度监测模块232用于对隧道内各种气体信息进行监测，湿度监测模块233用于对隧道内湿度信息进行监测，可视化监测模块234用于对隧道内的浸水、人员闯入、明火等情况进行监测，可视化监测模块234监测采用高清摄像头进行在线监测，高清摄像头每隔20米设置一个。
请参阅图5，本发明实施例中，定位系统36包括有声接收模块361和预警模块362、数据分析模块363、时间模块364、定位模块365、大数据计算模块366以及故障点确定模块367，预警模块362用于发生电缆故障的预警信息，声接收模块361用于接收预警的声信息，时间模块364用于计算预警传播的时间，定位模块365用于定位电缆故障的区域，大数据计算模块366用于计算电缆发生故障的位置，故障点确定模块367用于确定电缆发生故障的具体位置，预警模块362与声接收模块361网络通信连接，声接收模块361和定位模块365以及时间模块364均与数据分析模块363网络通信连接，数据分析模块363与大数据计算模块366网络通信连接，大数据计算模块366与故障点确定模块367网络通信连接。
进一步的，本发明实施例中，一种高压电缆隧道状态感知系统，其感知方法包括以下步骤：
S1、分别对隧道内环境和缆线信息进行监测，振动监测模块221对电缆的振动信息进行监测，电压监测模块222对电缆工作的电压信息进行监测，电流监测模块223对电缆的接地电流进行监测，温度监测模块224对电缆工作的温度进行监测，压强监测模块231对隧道内的压强信息进行监测，气体浓度监测模块232对隧道内各种气体信息进行监测，湿度监测模块233对隧道内湿度信息进行监测，可视化监测模块234对隧道内的浸水、人员闯入、明火等情况进行监测；
S2、监测完毕后，数据接收模块31对采集的数据进行接收，数据阈值模块33设置采集信息的正常阈值，数据比较模块32将监测的数据信息与数据阈值模块33中的阈值进行对比，异常判断模块34判断监测的信息异常状况，若监测的信息数据不在阈值内，则判断为异常，然后类型判断模块35判断出异常信息的类型，定位系统36确定电缆故障点；
S3、在确定电缆故障点时，预警模块362发出预警传输给后台终端4，使得相关人员知晓，声接收模块361对发出的预警进行接收，根据时间模块364判断出接收到预警信息的时间，且定位模块365能够定位到电缆发生故障的区域，之后大数据计算模块366根据报警设备所处经纬度位置信息，及初次报警时间，报警时长，报警设备覆盖范围计算出故障点，最后故障点确定模块367判断出电缆发生故障的具体位置。
请参阅图3，本发明实施例中，步骤S3中，在计算电缆故障点时，计算公式为L＝VT，其中V是报警信息传播的速度，T为声接收模块361接收到预警信息的时间，L为接收端到故障点之间的距离。
同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

Claims (9)

1.一种高压电缆隧道状态感知系统，其特征在于：包括智能网关(1)和监测系统(2)、分析系统(3)以及后台终端(4)，所述监测系统(2)与智能网关(1)网络通信连接，所述智能网关(1)和分析系统(3)之间双向连接，且智能网关(1)与(5)之间网络通信连接；
所述监测系统(2)包括有数据采集模块(21)和电缆监测单元(22)以及环境监测单元(23)，所述电缆监测单元(22)用于对电缆信息进行监测，所述环境监测单元(23)用于对隧道内环境信息进行监测，所述数据采集模块(21)用于对电缆监测单元(22)和环境监测单元(23)监测的信息进行采集；
所述分析系统(3)包括有数据接收模块(31)和数据比较模块(32)、数据阈值模块(33)、异常判断模块(34)、类型判断模块(35)以及定位系统(36)，所述数据接收模块(31)用于对采集的数据进行接收，所述数据阈值模块(33)用于设置采集信息的正常阈值，所述数据比较模块(32)用于将监测的数据信息与数据阈值模块(33)中的阈值进行对比，所述异常判断模块(34)用于判断监测的信息异常状况，所述类型判断模块(35)用于判断异常信息的类型，所述定位系统(36)用于确定电缆故障点。
2.根据权利要求1所述的一种高压电缆隧道状态感知系统，其特征在于：所述电缆监测单元(22)包括有振动监测模块(221)和电压监测模块(222)、电流监测模块(223)以及温度监测模块(224)，所述振动监测模块(221)用于对电缆的振动信息进行监测，所述电压监测模块(222)用于对电缆工作的电压信息进行监测，所述电流监测模块(223)用于对电缆的接地电流进行监测，所述温度监测模块(224)用于对电缆工作的温度进行监测。
3.根据权利要求1所述的一种高压电缆隧道状态感知系统，其特征在于：所述环境监测单元(23)包括有压强监测模块(231)和气体浓度监测模块(232)、湿度监测模块(233)以及可视化监测模块(234)，所述压强监测模块(231)用于对隧道内的压强信息进行监测，所述气体浓度监测模块(232)用于对隧道内各种气体信息进行监测，所述湿度监测模块(233)用于对隧道内湿度信息进行监测，所述可视化监测模块(234)用于对隧道内的浸水、人员闯入、明火等情况进行监测。
4.根据权利要求3所述的一种高压电缆隧道状态感知系统，其特征在于：所述可视化监测模块(234)监测采用高清摄像头进行在线监测，高清摄像头每隔20米设置一个。
5.根据权利要求1所述的一种高压电缆隧道状态感知系统，其特征在于：所述数据接收模块(31)和数据阈值模块(33)均与数据比较模块(32)网络通信连接，所述数据比较模块(32)与异常判断模块(34)网络通信连接，所述异常判断模块(34)与类型判断模块(35)网络通信连接，所述类型判断模块(35)与定位系统(36)网络通信连接。
6.根据权利要求1所述的一种高压电缆隧道状态感知系统，其特征在于：所述定位系统(36)包括有声接收模块(361)和预警模块(362)、数据分析模块(363)、时间模块(364)、定位模块(365)、大数据计算模块(366)以及故障点确定模块(367)，所述预警模块(362)用于发生电缆故障的预警信息，所述声接收模块(361)用于接收预警的声信息，所述时间模块(364)用于计算预警传播的时间，所述定位模块(365)用于定位电缆故障的区域，所述大数据计算模块(366)用于计算电缆发生故障的位置，所述故障点确定模块(367)用于确定电缆发生故障的具体位置。
7.根据权利要求6所述的一种高压电缆隧道状态感知系统，其特征在于：所述预警模块(362)与声接收模块(361)网络通信连接，所述声接收模块(361)和定位模块(365)以及时间模块(364)均与数据分析模块(363)网络通信连接，所述数据分析模块(363)与大数据计算模块(366)网络通信连接，所述大数据计算模块(366)与故障点确定模块(367)网络通信连接。
8.一种根据权利要求1～7任意一项所述的高压电缆隧道状态感知系统，其特征在于，其感知方法包括以下步骤：
S1、分别对隧道内环境和缆线信息进行监测，振动监测模块(221)对电缆的振动信息进行监测，电压监测模块(222)对电缆工作的电压信息进行监测，电流监测模块(223)对电缆的接地电流进行监测，温度监测模块(224)对电缆工作的温度进行监测，压强监测模块(231)对隧道内的压强信息进行监测，气体浓度监测模块(232)对隧道内各种气体信息进行监测，湿度监测模块(233)对隧道内湿度信息进行监测，可视化监测模块(234)对隧道内的浸水、人员闯入、明火等情况进行监测；
S2、监测完毕后，数据接收模块(31)对采集的数据进行接收，数据阈值模块(33)设置采集信息的正常阈值，数据比较模块(32)将监测的数据信息与数据阈值模块(33)中的阈值进行对比，异常判断模块(34)判断监测的信息异常状况，若监测的信息数据不在阈值内，则判断为异常，然后类型判断模块(35)判断出异常信息的类型，定位系统(36)确定电缆故障点；
S3、在确定电缆故障点时，预警模块(362)发出预警传输给后台终端(4)，使得相关人员知晓，声接收模块(361)对发出的预警进行接收，根据时间模块(364)判断出接收到预警信息的时间，且定位模块(365)能够定位到电缆发生故障的区域，之后大数据计算模块(366)根据报警设备所处经纬度位置信息，及初次报警时间，报警时长，报警设备覆盖范围计算出故障点，最后故障点确定模块(367)判断出电缆发生故障的具体位置。
9.根据权利要求9所述的高压电缆隧道状态感知系统的感知方法，其特征在于：所述步骤S3中，在计算电缆故障点时，计算公式为L＝VT，其中V是报警信息传播的速度，T为声接收模块(361)接收到预警信息的时间，L为接收端到故障点之间的距离。
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