CN116863665A - 一种地下线缆防挖破报警装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种地下线缆防挖破报警装置，包括：固定置于底部的卡座，卡座上方固定连接有卡座密封罩，二者之间包容有感应线圈，感应线圈固定贴合于卡座的上面；卡座密封罩上固定连接有压力传感器，压力传感器上固定连接有探测罩，探测罩外部均匀设置有探测杆；探测杆内设置有与感应线圈串联的线路；信号传输塔包括：固定连接于塔杆顶部的控制单元、电源。装置通过设置电流感应装置和压力传感器，将地下线缆周围土层的状态变化转化为分级的预警信号，以便人员了解线缆破坏的紧急程度，从而合理安排应对措施，提高了维护工作的主动性和灵活性；装置传递预警信号的同时，也向现场发出警报，避免因线缆挖断而造成的损失。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种地下线缆防挖破报警装置，属于电力施工技术领域。
【背景技术】
地下线缆是电力系统中的重要组成部分，在日常运行中，保证电缆畅通运行，是电网维护人员的主要工作内容；但是在城市建设、道路施工和基础设施改造等过程中，地下线缆往往会遭受无意或故意破坏的风险，常见的情况包括：在地下线缆槽上方或侧面挖掘土方，进而导致地下线缆被机械挖断或铲断。
当前防止地下线缆遭受破坏的方法主要有：在埋设线缆区域加装警示标志，用以提醒人们在该区域施工时注意线缆的存在；在线缆上加装引导管道以及在线缆槽上加装盖板，以增强对线缆的防护程度；在日常使用的过程中，当前的防护方法暴露出了以下几个问题：警示标志以及防护装置均为被动防护，一方面，不能主动实时地向维护人员反映当前线缆受到破坏威胁的紧急程度，以供工作人员作出合理的应对措施；另一方面，无法及时向电网维护人员发出警报，往往在线缆受到破坏、电网运行中断后，维护人员才后知后觉，此时因电网中断造成的损失已经无可挽回；最后，对于主动破坏线缆的情况防护装置只得被动抵御，不能主动发出警告以震慑实施破坏行为的人员。
【发明内容】
根据以上相关技术中的不足，本发明要解决的技术问题是：为解决上述问题，提供一种地下线缆防挖破报警装置。
本发明所述的一种地下线缆防挖破报警装置，包括：卡设于线缆上的电流感应装置，所述电流感应装置电连接于信号传输塔，所述电流感应装置上方还铺设有反光带。
所述电流感应装置包括：置于底部的卡座，所述卡座上方固定连接有卡座密封罩，二者之间构成一个密闭腔室，所述密闭腔室内包容有感应线圈，所述感应线圈固定贴合于所述卡座的上面；所述卡座密封罩上固定连接有压力传感器，所述压力传感器上固定连接有探测罩，所述探测罩外部均匀设置有探测杆；所述探测杆内设置有与所述感应线圈串联的线路。
所述信号传输塔包括：固定连接于塔杆顶部的控制单元、电源。
所述感应线圈与所述压力传感器分别电连接于所述控制单元，所述控制单元电连接于所述电源。
可选的，所述卡座整体呈拱形，所述卡座内部对称设置有弹性卡爪，所述弹性卡爪通过弹性形变卡设于所述线缆上；所述卡座下面沿两侧向外突出有定位平面，所述定位平面上穿设有定位针。
可选的，所述探测杆以探测罩为基础向周围呈放射状，所述探测杆设置数量至少为3根，而且其中一根探测杆为竖直设置，所述探测杆侧面上沿周向环绕设置有断裂槽，所述断裂槽横截面呈倒三角形。
可选的，所述反光带上设置有三棱柱状凸起。
可选的，所述卡座密封罩上面设置有支撑座，所述支撑座轴线为竖直，所述支撑座沿所述线缆的延伸方向均匀设置于所述卡座密封罩上面，所述压力传感器包容于所述支撑座内，所述压力传感器设置数量至少为2个。
可选的，所述探测罩通过下面设置的突出部连接于所述卡座密封罩上，所述突出部活动连接于所述支撑座内且所述突出部的底部抵接于所述压力传感器上。
可选的，所述信号传输塔顶部设置有工作仓，所述控制单元、电源均包容于所述工作仓内，所述工作仓上面还设置有光伏发电模块和风力发电模块，所述光伏发电模块和风力发电模块电连接于所述电源。
所述控制单元包括：信号放大电路、无线信号发射模块，以及声光报警模块。
可选的，S01设定装置的位置关系：电流感应装置、反光带与线缆一同埋设至地下的线缆槽内，反光带铺设于电流感应装置最顶端与地表之间的土层内；信号传输塔按照固定距离沿线缆槽一侧的地面上设置。
SO2根据挖掘土层的深度由浅到深以及不同的挖掘方向分为以下挖掘状况：初步挖掘、中度挖掘、深度挖掘、侧面挖掘；装置根据挖掘状况作出不同的级别警报反应。
S0201线槽上方实施初步挖掘，线槽上方土层少量减少，反光带显露，通过反光带反射光线，警示挖掘作业人员停止挖掘。
S0202线槽上方实施中度挖掘，线槽上方土层中度减少，反光带劝阻效果失效，土层量减少，进一步触发电流感应装置上的压力传感器，随之信号传输塔通过无线信号发射模块，远程向电网监控中心发出警报。
S0203线槽上方实施深度挖掘，线槽上方土层大量减少，反光带劝阻效果失效，土层量减少触发压力传感器且触断电流感应装置上的探测杆，进一步地，感应线圈断路，信号传输塔通过无线信号发射模块，远程向电网监控中心发出警报。
S0204线槽侧面挖掘，线槽上方土层未明显减少，反光带、压力传感器均未触发，进一步地，挖掘至线缆附近，且挖断电流感应装置上的探测杆，感应线圈断路，信号传输塔通过无线信号发射模块，远程向电网监控中心发出警报。
S03根据不同的警报级别电网监控中心作出多种处理方法，处理方法包括：
S0301若挖掘地点距离信号传输塔较近，则通过其声光报警模块远程向区域内的挖掘作业人员喊话阻止挖掘作业。
S0302电网维护人员操作无人机快速赶赴挖掘现场上方，通过无人机视频远程监控挖掘地点，同时通过声音广播制止挖掘作业。
S0303电网维护人员亲自赶赴现场阻止挖掘作业。
可选的，挖掘土层的深度由浅到深分为：线缆槽底部至电流感应装置顶部为深层；电流感应装置顶部至反光带为中层；反光带至地表为浅层。
在所述浅层、中层、深层的挖掘作业分别对应初步挖掘、中度挖掘、深度挖掘三种挖掘状况。
可选的，单独触发压力传感器为三级警报；压力传感器触发和探测杆触断二者均发生，为二级警报；仅触断探测杆为一级警报；警报紧急程度依次递增。
现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明所述的一种地下线缆防挖破报警装置，装置通过设置电流感应装置和压力传感器，将检测到的地下线缆周围土层的状态变化转化为预警信号，并且将这一变化代表的预警信号分为不同等级，以便于维护人员了解地下线缆遭受破坏紧急程度，进而供工作人员作出合理的应对措施，从而提高了地下线缆维护工作的主动性和灵活性；同时信号传输塔一方面将预警信号传递至维护人员面前，另一方面也向实施破坏地下线缆的作业人员发出现场警报，从而在破坏线缆的初始阶段及时发出制止提醒，避免地下线缆挖断而造成电网的进一步损失。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1：本发明的结构示意图；
图2：电流感应装置的结构示意图；
图3：卡座的结构示意图；
图4：探测罩的结构示意图。
图中：
1.电流感应装置、卡座101、弹性卡爪1011、定位平面1012、定位针1013、感应线圈102、卡座密封罩103、支撑座1031、探测罩104、探测杆105、压力传感器106、断裂槽107；
2.反光带；
3.信号传输塔、控制单元301、电源302、工作仓303；
4.线缆。
【具体实施方式】
以下结合附图和具体的实施方式对本发明做进一步说明：
以下通过具体实施例对本发明作进一步说明，但不用以限制本发明，凡在本发明精神和原则之内，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。
如图1-4所示，所述的一种地下线缆防挖破报警装置，包括：卡设于线缆4上的电流感应装置1，所述电流感应装置1电连接于信号传输塔3，所述电流感应装置1上方还铺设有反光带2。
所述电流感应装置1包括：置于底部的卡座101，所述卡座101上方固定连接有卡座密封罩103，二者之间构成一个密闭腔室，所述密闭腔室内包容有感应线圈102，所述感应线圈102固定贴合于所述卡座101的上面；所述卡座密封罩103上固定连接有压力传感器106，所述压力传感器106上固定连接有探测罩104，所述探测罩104外部均匀设置有探测杆105；所述探测杆105内设置有与所述感应线圈102串联的线路。
所述信号传输塔3包括：固定连接于塔杆顶部的控制单元301、电源302。
所述感应线圈102与所述压力传感器106分别电连接于所述控制单元301，所述控制单元301电连接于所述电源302。
优选的，本实施例中，电流感应装置所包括的部件：卡座101、卡座密封罩103探测罩104、探测杆105均采用工程塑料制成，一则保证装置的绝缘性、二则保证装置有足够的承压强度，覆盖在线缆上方的电流感应装置1亦可作为线缆4的最后保护罩以承受对外力线缆的冲击。
卡座101整体呈拱形，卡座101的顶部为弧顶，用于保证对线缆4的覆盖面积，以便于为感应线圈102提供更大的接触空间，从而更充分地感应线缆4的磁场变化，卡座101内层对称设置有弧形的弹性卡爪1011，弹性卡爪1011一端相切于所述卡座101的内表面，所述弹性卡爪1011通过自身的弹性形变卡设于所述线缆4上，弹性卡爪1011与卡座101的弧顶之间形成优弧，线缆4完全包饶于该弧形之内且线缆4紧贴卡座101的内表面，二者的紧密结合减小了空气对线缆4磁场的干扰，使得感应线圈102接受，固定完毕后卡座101仅能沿线缆4轴向移动。
所述卡座101下面沿两侧向外突出有定位平面1012，所述定位平面1012上穿设有定位针1013，定位针1013为绝缘耐腐蚀材料制成的销钉，优选的，此处采用工程塑料，同时定位针1013表面均匀设置有花纹以增强其与介质接触时的摩擦力，使用定位针1013时需成对穿设至土层内，定位针1013与定位平面1012搭配使用，其作用在于固定卡座101防止其绕线缆4转动。
所述探测杆105以探测罩104为基础向周围呈放射状，本实施例中，所述探测杆105设置数量为5根，其中一根探测杆105为竖直设置，两根水平设置，剩余两根介于竖直杆与水平杆中间设置，该竖直的探测杆105顶部为弯曲状，其沿线缆4轴线方向延伸可覆盖于整个电流感应装置1的上方，所述探测杆105侧面上沿周向环绕设置有断裂槽107，所述断裂槽107深度均匀且横截面呈倒三角形，其深度占探测杆105直径的2/3，但不暴露探测杆105内部的线路，探测杆105为脆性材料，断裂槽107的目的在于使得探测杆105上开槽处应力集中，使探测杆105更容易被外力折断，从而引起感应线圈102断路，进而触发报警。
本实施例中反光带2采用微玻璃珠反光膜，铺设时其反光一面朝上，反光带上设置有三棱柱状凸起以使其向多角度反光，增强其警示能力，同时其上面标记有警告标语，如：“下有电缆，请勿挖掘，否则追究法律责任”字样，用于警示挖掘作业人员。
卡座密封罩103上面设置有支撑座1031，所述支撑座1031轴线为竖直，所述支撑座1031沿所述线缆4的延伸方向均匀设置于所述卡座密封罩103上面，从而均匀的分担上层土壤带来的压力，所述压力传感器106包容于所述支撑座1031内，所述压力传感器106设置数量至少为2个；支撑座1031的设置数量由卡座密封罩103和探测罩104单位面积内所承载的土壤重量决定，同时也要保证单位面积内承载的负荷不超过支撑座1031内压力传感器106的检测范围。
所述探测罩104通过下面设置的突出部连接于所述卡座密封罩103上，所述突出部活动连接于所述支撑座1031内且所述突出部的底部连接于所述压力传感器106上，本实施例中突出部为圆柱形，其与卡座密封罩103的衔接处采用弹性密封。
所述信号传输塔3顶部设置有工作仓303，工作仓303为设置有仓门，工作仓设置有防水层，所述控制单元301、电源302均包容于所述工作仓303内，所述工作仓303上面还设置有光伏发电模块和风力发电模块，所述光伏发电模块和风力发电模块电连接于所述电源302；控制单元301包括：信号放大电路、无线信号发射模块，以及声光报警模块。
根据图1所示，本装置各组合部分的配合关系：电流感应装置1紧贴于线缆4上，二者共同埋设至线槽底层，土壤没过电流感应装置1上端的探测杆105，反光带2介于探测杆105至地面这段土层的中间位置，多组电流感应装置1覆盖于线缆4上，各组电流感应装置通过线束连接于信号传输塔3上，每个信号传输塔3连接固定数量的的电流感应装置1，信号传输塔3按照不同区域进行编码，以便于维护人员快速确定装置警报发出的位置，从而及时的进行保护；通过感应电流实现线缆防挖破预警的过程：首先，传输交变电流的电缆周围存在变化的磁场，基于电磁感应原理，感应线圈102可由该磁场在自身线圈内部产生一个微小的的电流，电流由感应线圈102穿过探测杆105与之串联的回路反馈至控制单元301的信号放大电路上，最终变为稳定的可用于检测的电流信号，至此线缆4感应磁场与控制单元301电流信号的变化建立联系；线缆4正常运行的状态下该电流信号一直存在，当电流信号中断时则会触发控制单元301的无线信号发射模块以及声光报警模块。
此外，本装置中压力传感器106所受压力与其上方的土壤含量正相关，压力传感器106的触发与其所检测的压力值呈负相关，即压力越大越不容易触发，压力变小则容易触发，具体触发逻辑应根据地下线缆4埋设的深度设定：压力传感器106触发警报的压力变化范围与本装置的埋设深度成正比，埋设越深可承受上层土壤减少量就越大，反之同理；当土壤减少量达到压力传感器106的触发范围时，控制单元301内检测电路的接收到这一反馈信号，进而触发控制单元301的无线信号发射模块以及声光报警模块。
上述实施例中阐述了本装置的基本原理，装置具体的运行方法详见一种线缆防挖破预警方法：
S01设定装置的位置关系：电流感应装置、反光带与线缆一同埋设至地下的线缆槽内，反光带铺设于电流感应装置最顶端与地表之间的土层内；信号传输塔按照固定距离沿线缆槽一侧的地面上设置。
SO2根据挖掘土层的深度由浅到深以及不同的挖掘方向分为以下挖掘状况：初步挖掘、中度挖掘、深度挖掘、侧面挖掘；装置根据挖掘状况作出不同的级别警报反应。
S0201线槽上方实施初步挖掘，线槽上方土层少量减少，反光带显露，通过反光带反射光线，警示挖掘作业人员停止挖掘。
S0202线槽上方实施中度挖掘，线槽上方土层中度减少，反光带劝阻效果失效，土层量减少，进一步触发电流感应装置上的压力传感器，随之信号传输塔通过无线信号发射模块，远程向电网监控中心发出警报。
S0203线槽上方实施深度挖掘，线槽上方土层大量减少，反光带劝阻效果失效，土层量减少触发压力传感器且触断电流感应装置上的探测杆，进一步地，感应线圈断路，信号传输塔通过无线信号发射模块，远程向电网监控中心发出警报。
S0204线槽侧面挖掘，线槽上方土层未明显减少，反光带、压力传感器均未触发，进一步地，挖掘至线缆附近，且挖断电流感应装置上的探测杆，感应线圈断路，信号传输塔通过无线信号发射模块，远程向电网监控中心发出警报。
S03根据不同的警报级别电网监控中心作出多种处理方法，处理方法包括：
S0301若挖掘地点距离信号传输塔较近，则通过其声光报警模块远程向区域内的挖掘作业人员喊话阻止挖掘作业。
S0302电网维护人员操作无人机快速赶赴挖掘现场上方，通过无人机视频远程监控挖掘地点，同时通过声音广播制止挖掘作业。
S0303电网维护人员亲自赶赴现场阻止挖掘作业。
挖掘土层的深度由浅到深分为：线缆槽底部至电流感应装置顶部为深层；电流感应装置顶部至反光带为中层；反光带至地表为浅层。
此外上述浅层、中层、深层的挖掘作业分别对应初步挖掘、中度挖掘、深度挖掘三种挖掘状况；单独触发压力传感器为三级警报；压力传感器触发和探测杆触断二者均发生，为二级警报；仅触断探测杆为一级警报；警报紧急程度依次递增。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种地下线缆防挖破报警装置，其特征在于：
包括：卡设于线缆(4)上的电流感应装置(1)，所述电流感应装置(1)电连接于信号传输塔(3)，所述电流感应装置(1)上方还铺设有反光带(2)；
所述电流感应装置(1)包括：置于底部的卡座(101)，所述卡座(101)上方固定连接有卡座密封罩(103)，二者之间构成一个密闭腔室，所述密闭腔室内包容有感应线圈(102)，所述感应线圈(102)固定贴合于所述卡座(101)的上面；所述卡座密封罩(103)上固定连接有压力传感器(106)，所述压力传感器(106)上固定连接有探测罩(104)，所述探测罩(104)外部均匀设置有探测杆(105)；所述探测杆(105)内设置有与所述感应线圈(102)串联的线路；
所述信号传输塔(3)包括：固定连接于塔杆顶部的控制单元(301)、电源(302)；
所述感应线圈(102)与所述压力传感器(106)分别电连接于所述控制单元(301)，所述控制单元(301)电连接于所述电源(302)。
2.根据权利要求1所述的一种地下线缆防挖破报警装置，其特征在于：
所述卡座(101)整体呈拱形，所述卡座(101)内部对称设置有弹性卡爪(1011)，所述弹性卡爪(1011)通过弹性形变卡设于所述线缆(4)上；所述卡座(101)下面沿两侧向外突出有定位平面(1012)，所述定位平面(1012)上穿设有定位针(1013)。
3.根据权利要求2所述的一种地下线缆防挖破报警装置，其特征在于：
所述探测杆(105)以探测罩(104)为基础向周围呈放射状，所述探测杆(105)设置数量至少为3根，而且其中一根探测杆(105)为竖直设置，所述探测杆(105)侧面上沿周向环绕设置有断裂槽(107)，所述断裂槽(107)横截面呈倒三角形。
4.根据权利要求3所述的一种地下线缆防挖破报警装置，其特征在于：
所述反光带(2)上设置有三棱柱状凸起。
5.根据权利要求1所述的一种地下线缆防挖破报警装置，其特征在于：
所述卡座密封罩(103)上面设置有支撑座(1031)，所述支撑座(1031)轴线为竖直，所述支撑座(1031)沿所述线缆(4)的延伸方向均匀设置于所述卡座密封罩(103)上面，所述压力传感器(106)包容于所述支撑座(1031)内，所述压力传感器(106)设置数量至少为2个。
6.根据权利要求5所述的一种地下线缆防挖破报警装置，其特征在于：
所述探测罩(104)通过下面设置的突出部连接于所述卡座密封罩(103)上，所述突出部活动连接于所述支撑座(1031)内且所述突出部的底部抵接于所述压力传感器(106)上。
7.根据权利要求4所述的一种地下线缆防挖破报警装置，其特征在于：
所述信号传输塔(3)顶部设置有工作仓(303)，所述控制单元(301)、电源(302)均包容于所述工作仓(303)内，所述工作仓(303)上面还设置有光伏发电模块和风力发电模块，所述光伏发电模块和风力发电模块电连接于所述电源(302)；
所述控制单元(301)包括：信号放大电路、无线信号发射模块，以及声光报警模块。
8.根据权利要求7提出一种线缆防挖破预警方法，所述方法包括：
S01设定装置的位置关系：电流感应装置、反光带与线缆一同埋设至地下的线缆槽内，反光带铺设于电流感应装置最顶端与地表之间的土层内；信号传输塔按照固定距离沿线缆槽一侧的地面上设置；
SO2根据挖掘土层的深度由浅到深以及不同的挖掘方向分为以下挖掘状况：初步挖掘、中度挖掘、深度挖掘、侧面挖掘；装置根据挖掘状况作出不同的级别警报反应；
S0201线槽上方实施初步挖掘，线槽上方土层少量减少，反光带显露，通过反光带反射光线，警示挖掘作业人员停止挖掘；
S0202线槽上方实施中度挖掘，线槽上方土层中度减少，反光带劝阻效果失效，土层量减少，进一步触发电流感应装置上的压力传感器，随之信号传输塔通过无线信号发射模块，远程向电网监控中心发出警报；
S0203线槽上方实施深度挖掘，线槽上方土层大量减少，反光带劝阻效果失效，土层量减少触发压力传感器且触断电流感应装置上的探测杆，进一步地，感应线圈断路，信号传输塔通过无线信号发射模块，远程向电网监控中心发出警报；
S0204线槽侧面挖掘，线槽上方土层未明显减少，反光带、压力传感器均未触发，进一步地，挖掘至线缆附近，且挖断电流感应装置上的探测杆，感应线圈断路，信号传输塔通过无线信号发射模块，远程向电网监控中心发出警报；
S03根据不同的警报级别电网监控中心作出多种处理方法，处理方法包括：
S0301若挖掘地点距离信号传输塔较近，则通过其声光报警模块远程向区域内的挖掘作业人员喊话阻止挖掘作业；
S0302电网维护人员操作无人机快速赶赴挖掘现场上方，通过无人机视频远程监控挖掘地点，同时通过声音广播制止挖掘作业；
S0303电网维护人员亲自赶赴现场阻止挖掘作业。
9.根据权利要求8所述的一种线缆防挖破的预警方法，所述方法还包括：
挖掘土层的深度由浅到深分为：线缆槽底部至电流感应装置顶部为深层；电流感应装置顶部至反光带为中层；反光带至地表为浅层；
在所述浅层、中层、深层的挖掘作业分别对应初步挖掘、中度挖掘、深度挖掘三种挖掘状况。
10.根据权利要求8所述的一种线缆防挖破的预警方法，所述方法还包括：
单独触发压力传感器为三级警报；压力传感器触发和探测杆触断二者均发生，为二级警报；仅触断探测杆为一级警报；警报紧急程度依次递增。
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