CN115877126A - 一种地下线缆风险预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地下线缆风险预警系统，包括：和数据采集模块电连接的信号预处理模块及光纤光谱解调设备，所述信号预处理模块和ARM芯片电连接，所述光纤光谱解调设备和数据输出模块电连接；所述数据采集模块，用于获取地下线缆的电缆方位数据和实时状态数据；所述实时状态数据为光纤光谱数据；所述光纤光谱解调设备，用于对所述实时状态数据进行解调及监测，得到光谱解调信息，并在所述光谱解调信息存在异常时，确定异常状态数据并上传至所述数据输出模块。通过采用ARM芯片和数据采集模块组成核心控制系统，从而构成地下电缆风险预警系统，能够不受电磁和射频干扰，能够更加精准的对地下电缆进行监测和预警。

Description

一种地下线缆风险预警系统

技术领域

本发明设计配网线缆安全技术技域，尤其涉及一种地下线缆风险预警系统。

背景技术

电缆是由一根或多根相互绝缘的导体外包绝缘层和保护层制成，用于将电力或信息从一处传递到另一处的导线。而常埋于地下的电缆，称为地下电缆。由于城市用地紧张，交通压力大或市容建设等原因，大城市普遍采用地下电缆输电方式。

地埋电缆铺设因其成本低和安全高的特点得到了广泛的应用，但是由于电缆长时间埋在地下，会因周围环境导致电缆受到侵蚀，造成电缆出现各种故障，从而导致城市用电受到影响，若能对地下电缆各项情况进行在线监测及预警，便可及时发现地下电缆绝缘劣化状况，消除可能存在的故障隐患。

现有的地下电缆检测方法，主要针对电缆温度、电缆护层及电缆接头等监测，这些方法通常采用电子式传感技术制备的外置安装式测量设备来对电缆的各项参量进行监测，这些设备大部分为有源器件，电磁环境抗干扰能力弱，大部分是裸露在隧道环境中，容易受环境因素的干扰，既不精确又容易失效，还容易影响地下电缆本体安全。

发明内容

本发明提供了一种地下线缆风险预警系统，不受电磁和射频干扰，能够更加精准的对地下电缆进行监测和预警。

本发明提供的一种地下线缆风险预警系统，包括：和数据采集模块电连接的信号预处理模块及光纤光谱解调设备，所述信号预处理模块和ARM芯片电连接，所述光纤光谱解调设备和数据输出模块电连接；

所述数据采集模块，用于获取地下线缆的电缆方位数据和实时状态数据；所述实时状态数据为光纤光谱数据；

所述光纤光谱解调设备，用于对所述实时状态数据进行解调及监测，得到光谱解调信息，并在所述光谱解调信息存在异常时，确定异常状态数据并上传至所述数据输出模块。

可选地，所述数据采集模块包括：GPS定位模组；所述电缆方位数据包括：路径方位和埋藏深度；

所述GPS定位模组，用于探测所述地下线缆的路径方位和埋藏深度，并将述地下线缆的路径方位和埋藏深度转化为经纬度坐标形式。

可选地，所述数据采集模块还包括：电连接的光纤传感器模组和串接在独立光纤线路上的传感器单元。

可选地，所述传感器单元包括：光纤光栅电流传感器、光纤光栅温度传感器、光纤光栅压力传感器、光纤光栅应变传感器和光纤光栅位移传感器。

可选地，所述数据输出模块包括：分别与输入/输出子模块、报警控制器和存储模块连接的处理终端，所述输入/输出子模块与所述ARM芯片电连接。

可选地，所述处理终端外接报警控制器，所述报警控制器连接有预警设备，所述预警设备用于响应于预警信息，发出相应预警。

可选地，所述处理终端配设有处理系统，所述处理系统设有所述传感器单元的各项传感器预警阈值，所述处理系统用于将实时状态数据与对应的传感器预警阈值逐一比对，若存在任一所述实时状态数据超出对应的传感器预警阈值时，生成所述预警信息。

可选地，所述存储模块为EEPROM电可擦编程只读存储器。

可选地，所述输入/输出子模块还连接有LED显示屏或LCD显示屏中的一种。

可选地，所述处理终端外接有输入设备；所述输入设备可对所述传感器阈值进行调整。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明公开的一种地下线缆风险预警系统，包括：和数据采集模块电连接的信号预处理模块及光纤光谱解调设备，所述信号预处理模块和ARM芯片电连接，所述光纤光谱解调设备和数据输出模块电连接；所述数据采集模块，用于获取地下线缆的电缆方位数据和实时状态数据；所述实时状态数据为光纤光谱数据；所述光纤光谱解调设备，用于对所述实时状态数据进行解调及监测，得到光谱解调信息，并在所述光谱解调信息存在异常时，确定异常状态数据并上传至所述数据输出模块。通过采用ARM芯片和数据采集模块组成核心控制系统，从而构成地下电缆风险预警系统，能够不受电磁和射频干扰，能够更加精准的对地下电缆进行监测和预警。

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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图；

图1为本发明的一种地下线缆风险预警系统实施例的组成示意图；

其中：

1为光纤光栅电流传感器，2为光纤光栅温度传感器，3为光纤光栅压力传感器，4为光纤光栅应变传感器，5为光纤光栅位移传感器，6为传感器单元，8为ADC模拟数字转换器，10为GPS定位模组，11为光纤光谱解调设备，12为输入/输出模块，13为ARM芯片，14为显示屏，15为存储模块，16为处理终端，17为报警控制器，18为预警设备，19为输入设备，20为外控设备，71为信号预处理模块a，72为信号预处理模块b，91为AD处理通道1，92为AD处理通道2，93为AD处理通道3。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种地下线缆风险预警系统，能够实时对配网电缆进行监控，及时发现配网电缆的缺陷，从而对配网电缆进行检修，极大地降低了配网电缆故障带来的不利影响。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

为了便于理解，请参阅图1，图1为本发明的一种地下线缆风险预警系统实施例的组成示意图，包括：和数据采集模块电连接的信号预处理模块及光纤光谱解调设备11，所述信号预处理模块和ARM芯片13电连接，所述光纤光谱解调设备11和数据输出模块电连接；

所述数据采集模块，用于获取地下线缆的电缆方位数据和实时状态数据；所述实时状态数据为光纤光谱数据；

所述光纤光谱解调设备11，用于对所述实时状态数据进行解调及监测，得到光谱解调信息，并在所述光谱解调信息存在异常时，确定异常状态数据并上传至所述数据输出模块。

在本发明实施例中，数据采集模块所获取的实时状态数据经由信号预处理模块a(71)和信号预处理模块b(72)，再经由ADC模拟数字转换器8上的3个AD处理通道进行信号的预处理，然后将结果发送到ARM单片机，其中AD处理通道1(91)和AD处理通道2(92)分别负责对峰值模式和谷值模式下的数据进行采集处理，AD处理通道3(93)为双通道备用通道，当AD处理通道1(91)和AD处理通道2(92)出现延时后其他状态时，选用AD处理通道3(93)进行信号的预处理。

具体地，所述数据采集模块包括：GPS定位模组10；所述电缆方位数据包括：路径方位和埋藏深度；

所述GPS定位模组10，用于探测所述地下线缆的路径方位和埋藏深度，并将述地下线缆的路径方位和埋藏深度转化为经纬度坐标形式。

在本发明实施例中，GPS定位模组10能够探测到电缆路径方位和埋藏深度，并将电缆路径方位和埋藏深度的数据信息转化为经纬度坐标形式，然后将电缆的位置数据反馈给ARM单片。

具体地，所述数据采集模块还包括：电连接的光纤传感器模组和串接在独立光纤线路上的传感器单元6。

具体地，所述传感器单元6包括：光纤光栅电流传感器1、光纤光栅温度传感器2、光纤光栅压力传感器3、光纤光栅应变传感器4和光纤光栅位移传感器5。

在本发明实施例中，传感器单元6包括光纤光栅电流传感器1、光纤光栅温度传感器2、光纤光栅压力传感器3、光纤光栅应变传感器4和光纤光栅位移传感器5，这些传感器分别串接在多根独立的光纤线路上，然后在将串接有光纤传感器的光纤线路缠绕在地下电缆上，在各光纤线路的末端连接有信号预处理模块a(71)和信号预处理模块b(72)，用以对所采集的数据进行修正。

具体而言，光纤光栅电流传感器1安装在电缆的接地线处，分别在电缆的接地箱内也装设光纤光栅电流传感器1，分别用以监测电缆的运行电流和电缆金属护层的接地电流；光纤光栅温度传感器2串接在光纤上，通过光纤绕设在电缆的本体和接头位置或安设在电缆沟道内，分别用以监测电缆本体和接头温度以及安设环境温度；光纤光栅压力传感器3安装步骤同光纤光栅温度传感器2，用以感知测量电缆及安设环境的压力信息；光纤光栅应变传感器4、光纤光栅位移传感器5安装在电缆或电缆安装座位置，用以监测电缆的应力应变和位移等数据。

具体地，所述存储模块15为EEPROM电可擦编程只读存储器。

具体地，所述数据输出模块包括：分别与输入/输出子模块、报警控制器17和存储模块15连接的处理终端16，所述输入/输出子模块与所述ARM芯片13电连接。

具体地，所述输入/输出子模块还连接有LED显示屏或LCD显示屏中的一种。

在本发明实施中，根据预警需求，通过输入/输出模块12转接，根据需要在LED显示屏或LCD显示屏上显示。

在本发明实施例中，在各光纤线路的末端连接还连接有光纤光谱解调设备11，光纤光谱解调设备11通过输入/输出模块12上的数据端口与处理终端16相连接，能够通过光纤光谱解调设备11对光纤传感器监测模组内的电流、温度、压力、应变、位移等各类型的光纤光栅传感器进行监测；同时能够对电流、温度、压力、应变、位移等传感器反馈信号进行解调，再通过数据端口与处理终端16相连接，通过处理终端16能够对各项解调信号进行有效的数据分析，当上述传感器感受到异常现象时，光纤光谱解调设备11能够解调出具体参量并上传至处理终端16。

此外，GPS所采集的位置信息存储在EEPROM电可擦编程只读存储器内，可通过输入/输出模块12转接，在LED显示屏或LCD显示显示屏上图形化显示电缆的位置信息。

具体地，所述处理终端16配设有处理系统，所述处理系统设有所述传感器单元6的各项传感器预警阈值，所述处理系统用于将实时状态数据与对应的传感器预警阈值逐一比对，若存在任一所述实时状态数据超出对应的传感器预警阈值时，生成所述预警信息。

在本发明实施例中，处理终端16配设有处理系统，处理系统内设有与光纤传感器监测模组针对电缆各项状态设定的各项传感器预警阈值，处理系统用于将经由ARM芯片13处理的光纤传感器监测模组和GPS定位模组10等反馈的数据数与处理系统内提供的各项传感器预警阈值进行逐一比对，若存在任一实时状态数据超出对应的传感器预警阈值时，生成所述预警信息。

具体地，所述处理终端16外接报警控制器17，所述报警控制器17连接有预警设备18，所述预警设备18用于响应于预警信息，发出相应预警。

在本发明实施例中，光纤传感器监测模组传递反馈的任意一项数值超过其对应的所述阈值，即可生成预警信息，预警信息会传递到报警控制器17内，由报警控制器17传递到预警设备18上，做出相应预警。

具体地，所述处理终端16外接有输入设备19；所述输入设备19可对所述传感器阈值进行调整。

在本发明实施例中，处理终端16外接有外控设备20和输入设备19，通过控制输入设备19即可对处理系统内的各项阈值信息进行调整和管理。

本发明的一种地下线缆风险预警系统，包括：和数据采集模块电连接的信号预处理模块及光纤光谱解调设备11，所述信号预处理模块和ARM芯片13电连接，所述光纤光谱解调设备11和数据输出模块电连接；所述数据采集模块，用于获取地下线缆的电缆方位数据和实时状态数据；所述实时状态数据为光纤光谱数据；所述光纤光谱解调设备11，用于对所述实时状态数据进行解调及监测，得到光谱解调信息，并在所述光谱解调信息存在异常时，确定异常状态数据并上传至所述数据输出模块。通过采用ARM芯片13和数据采集模块组成核心控制系统，从而构成地下电缆风险预警系统，能够不受电磁和射频干扰，能够更加精准的对地下电缆进行监测和预警。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种地下线缆风险预警系统，其特征在于，包括：和数据采集模块电连接的信号预处理模块及光纤光谱解调设备，所述信号预处理模块和ARM芯片电连接，所述光纤光谱解调设备和数据输出模块电连接；

所述数据采集模块，用于获取地下线缆的电缆方位数据和实时状态数据；所述实时状态数据为光纤光谱数据；

所述光纤光谱解调设备，用于对所述实时状态数据进行解调及监测，得到光谱解调信息，并在所述光谱解调信息存在异常时，确定异常状态数据并上传至所述数据输出模块。

2.根据权利要求1所述的地下线缆风险预警系统，其特征在于，所述数据采集模块包括：GPS定位模组；所述电缆方位数据包括：路径方位和埋藏深度；

所述GPS定位模组，用于探测所述地下线缆的路径方位和埋藏深度，并将述地下线缆的路径方位和埋藏深度转化为经纬度坐标形式。

3.根据权利要求2所述的地下线缆风险预警系统，其特征在于，所述数据采集模块还包括：电连接的光纤传感器监测模组和串接在独立光纤线路上的传感器单元。

4.根据权利要求3所述的地下线缆风险预警系统，其特征在于，所述传感器单元包括：光纤光栅电流传感器、光纤光栅温度传感器、光纤光栅压力传感器、光纤光栅应变传感器和光纤光栅位移传感器。

5.根据权利要求3所述的地下线缆风险预警系统，其特征在于，所述数据输出模块包括：分别与输入/输出子模块、报警控制器和存储模块连接的处理终端，所述输入/输出子模块与所述ARM芯片电连接。

6.根据权利要求5所述的地下线缆风险预警系统，其特征在于，所述处理终端外接报警控制器，所述报警控制器连接有预警设备，所述预警设备用于响应于预警信息，发出相应预警。

7.根据权利要求6所述的地下线缆风险预警系统，其特征在于，所述处理终端配设有处理系统，所述处理系统设有所述传感器单元的各项传感器预警阈值，所述处理系统用于将实时状态数据与对应的传感器预警阈值逐一比对，若存在任一所述实时状态数据超出对应的传感器预警阈值时，生成所述预警信息。

8.根据权利要求5所述的地下线缆风险预警系统，其特征在于，所述存储模块为EEPROM电可擦编程只读存储器。

9.根据权利要求5所述的地下线缆风险预警系统，其特征在于，所述输入/输出子模块还连接有LED显示屏或LCD显示屏中的一种。

10.根据权利要求5所述的地下线缆风险预警系统，其特征在于，所述处理终端外接有输入设备；所述输入设备可对所述传感器阈值进行调整。

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