CN204166364U - 基于网络通信技术的电缆井安全运行监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于网络通信技术的电缆井安全运行监控系统，包括安装于电缆井内的就地模块以及与就地模块远程连接的控制模块，所述就地模块与所述控制模块通过网络通信装置连接，所述就地模块包括采集单元、监控单元和报警单元，所述控制模块包括服务器以及与之连接的数据处理器、存储器，所述网络通信装置包括传输单元与信息交换接口。本实用新型不仅能够监控电缆井中的各种环境信息，还可以对电缆运行信息进行全方位监控，并针对监控信息生成改进意见或方案，为电缆井智能化检测的管理目标提供可靠的依据和方案。

Description

基于网络通信技术的电缆井安全运行监控系统

技术领域

    本实用新型涉及电缆井安全运行监控技术领域，尤其涉及基于网络通信技术的电缆井安全运行监控系统。

背景技术

电缆井是电力系统中与人们生产、生活息息相关的节点，承担着巨大和不可替代的作用。随着城市化建设的快速发展，电缆井架已经成为城市电力网架的主要组成部分，但目前国内外对电缆井运行状态监测受技术局限，难以开展全面有效的运行监测工作，而设计、生产和运行部门为了确保可靠性，不断提高安全余量，线路造价逐年攀升，然而在实际工作中，依然存在很多电缆带病运行，引发爆炸、火灾等事故，给电力部门和社会造成巨大损失和影响。

申请号为201020632038.8的中国专利涉及一种结构简单，使用方便的智能电缆沟、井在线监测系统。它包括安装在电缆沟或电缆井中的电缆，在电缆各接头的两侧设有接头局部放电测量单元，接头局部放电测量单元与信号采集单元连接，信号采集单元通过光纤与上位机连接；同时在电缆上还设有分布式光纤测温装置，该装置与温度显示模块连接，温度显示模块与上位机连接；在电缆沟或电缆井的出口处电缆设有接地电流测量单元，该单元通过光纤与上位机连接；在电缆沟或电缆井中还设有电缆运行环境参数监测装置，该装置与上位机连接。

申请号为201220472310.X的中国专利设计了一种智能建筑电缆井电气火灾监控系统，包括探测器、监控设备和总线，该探测器和监控设备与总线连接，其中探测器包括温度探测器、烟雾探测器、剩余电流电量探测器；监控设备包括温度信号监控装置、烟雾信号监控装置、剩余电流电量信号监控装置；所述温度信号监控装置、烟雾信号监控装置、剩余电流电量信号监控装置上分别设有自动报警功能的手机模块。本实用新型具有防范措施强、能有效的对电缆竖井火灾预警、报警等优点。本实用新型通过探测器部分对被监测物的温度信号、烟雾信号、剩余电流信号进行采集传输给监控部分，由监控部分对温度信号、烟雾信号、剩余电流信号进行分析判断对超标信号提出报警，并对数据进行显示、存储和打印。

然而，上述对比文件中，电缆井的安全运行监控功能并不完善，监测参数比较单一，并且无法为设计、调度、运检等各个电力职能部门对于诸如线路优化设计、线损分析、运行状态评估等全方位的电缆运行决策以及进一步实现智能分析、安全预警等电缆运行智能化检测的管理目标提供可靠的依据。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决上述技术问题，提供基于网络通信技术的电缆井安全运行监控系统，不仅能够监控电缆井中的各种环境信息，还可以对电缆运行信息进行全方位监控，并针对监控信息生成改进意见或方案，为电缆井智能化检测的管理目标提供可靠的依据和方案。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：基于网络通信技术的电缆井安全运行监控系统，包括安装于电缆井内的就地模块以及与就地模块远程连接的控制模块，所述就地模块与所述控制模块通过网络通信装置连接，所述就地模块包括采集单元、监控单元和报警单元，所述控制模块包括服务器以及与之连接的数据处理器、存储器，所述网络通信装置包括传输单元与信息交换接口。

所述采集单元包括环境信息采集单元与电缆运行信息采集单元，所述环境信息采集单元包括分布于所述电缆井内的振动传感器、烟感传感器及温度传感器，所述电缆运行信息采集单元包括安装于电缆上的测温模块、电量采集模块与接地检测模块。

所述监控单元包括分布于电缆井内的红外摄像头以及与其连接的录像机，所述红外摄像头为若干个，所述录像机为多路输入式。

所述报警单元包括声光报警装置、显示单元及远程接口，所述远程接口与控制模块连接。

所述服务器为计算机服务终端，所述数据处理器包括数据采集卡。

所述传输单元包括无线GSM模块，所述信息交换接口包括双向网络通信接口。

基于网络通信技术的电缆井安全运行监控方法，包括下列步骤：在电缆井中安装监控装置，包括若干个红外摄像头、可见光摄像机以及与其连接的多路输入式录像机，运用可见光和红外图像的融合技术，通过图像配准和数据融合，得到关注内容增强的合成图像；

在电缆井中安装采样装置，包括分布于电缆井环境中的各类传感装置，包括振动传感器、烟感传感器及温度传感器，以及电缆运行信息采样装置，包括安装于电缆接头处的测温模块、安装于电缆集中端的电量采集模块、安装于电缆接地端的接地检测模块；

通过网络通信装置，即通过无线GSM传输模块或双向网络通信接口，将监控与采样信息传输于计算机服务终端中，监控和采集的信息经过数据采集卡被集中于存储器中，计算机服务终端针对监控信息生成改进意见或方案，为电缆井智能化检测的管理目标提供可靠的依据和方案；

计算机服务终端将改进方案或是报警故障信息通过远程接口，传输于报警单元中，即向报警单元传递报警信号，启动声光报警装置，提醒就近工作人员注意，报警单元还连接数据显示单元，接收控制模块中计算机服务终端的分析与治理方案，从而对现场工作人员对故障处理或运行改进提出指导性的作用。

本实用新型方案的具体分析如下：

本实用新型的基础在于就地模块的信息监控与信息采集，信息监控主要依赖于分布于电缆井内的若干个红外摄像头以及与其连接的多路输入式录像机，同时，监控装置鉴于红外图像不符合人类视觉系统，还可以增设可见光摄像机，运用可见光和红外图像的融合技术，通过图像配准和数据融合，得到关注内容增强的合成图像。

信息采集主要分为两类，一类是环境信息，一类是电缆运行信息，环境信息采集主要依靠的是分布于电缆井环境中的各类传感装置，如振动传感器、烟感传感器及温度传感器，实时检测井内环境中的振动、温度、烟感等信号，电缆运行信息包括安装于电缆接头处的测温模块、安装于电缆集中端的电量采集模块，包括电压、电流、电量损耗等电能参数、安装于电缆接地端的接地检测模块，主要测量接地电压等参数。控制模块包括计算机服务终端以及与之连接的数据处理器、存储器，数据处理器包括数据采集卡，监控和采集的信息经过数据采集卡被集中于存储器中，计算机服务终端针对监控信息生成改进意见或方案，为电缆井智能化检测的管理目标提供可靠的依据和方案。

信息交换接口是本系统基于网络通信技术的关键，包括双向网络通信接口，接口包括数据适配器，具备连接数据源，实现导入、导出功能，安全认证功能、加密解密功能、数据传输功能，数据适配器连接服务器的编程接口数据总线作为数据收发/转发的网关，专门负责整个网络环境下的数据传递。数据源通过适配器将源数据发送到总线上，总线根据数据转换规约将源数据转换成目的数据，目的子系统则通过数据适配器到总线上获取已转换好的目的数据。控制模块与报警单元通过远程接口实现有线或无线连接，当经过分析达到报警值时，向报警单元传递报警信号，启动声光报警装置，提醒就近工作人员注意，报警单元还可以连接数据显示单元，接收控制模块的分析与治理方案，从而对现场工作人员对故障处理或运行改进提出指导性的作用。

本实用新型以电缆井环境监测及电缆运行监测技术为核心，整合电流、电压、振动、光、热等检测和传感技术、接地电压在线监测技术、红外与可见光视频监测技术，数据库存储及分析，报表汇总及生成技术，建立电缆井运行监测系统和数据处理中心，实现关键参数的实时监测，最终实现对电缆井运行状态的实时智能监测和管理。本实用新型不仅解决了电缆井关键部位的在线监测和管理，还为设计、调度、运检部门提供了线路优化设计、运行状态评估、缺陷检修的决策依据，建立电缆井运行缺陷诊断和分析模型，以此判断电缆健康状况，达到对电缆全寿命的周期管理，实现智能分析、安全预警的智能化电缆井安全运行管理目标，具有性能可靠、安装方便、兼容性强等优点。

附图说明

图1是本实用新型系统结构示意图。

具体实施方式

    实施例一

如图1所示，基于网络通信技术的电缆井安全运行监控系统，包括安装于电缆井内的就地模块1以及与就地模块远程连接的控制模块，就地模块与控制模块通过网络通信装置连接，就地模块1包括采集单元2、监控单元3和报警单元4，控制模块包括服务器5以及与之连接的数据处理器6、存储器7，网络通信装置包括传输单元8与信息交换接口9。

采集单元包括环境信息采集单元与电缆运行信息采集单元，环境信息采集单元包括分布于电缆井内的振动传感器10、烟感传感器11及温度传感器12，电缆运行信息采集单元包括安装于电缆上的测温模块13、电量采集模块14与接地检测模块15。监控单元3包括分布于电缆井内的红外摄像头16以及与其连接的录像机17，红外摄像头为若干个，录像机为多路输入式。报警单元4包括声光报警装置18、显示单元19及远程接口20，远程接口20与控制模块2连接。服务器5为计算机服务终端，数据处理器6包括数据采集卡。传输单元8包括无线GSM模块，信息交换接口9包括双向网络通信接口。

本实用新型的红外摄像头采用角铁固定架直接安装于电缆井待测位置，借助红外辐射信号的形式，经接收光学系统和扫描机构，成像在红外探测器上，再由探测器将其转换为视频电信号。这个微弱的视频电信号经前置放大器和进一步放大处理后，送至终端显示器，具有低能见度下可视的能力，同时，监控装置鉴于红外图像不符合人类视觉系统，还可以增设可见光摄像机，运用可见光和红外图像的融合技术，通过图像配准和数据融合，得到关注内容增强的合成图像。

环境信息采集主要依靠的是分布于电缆井环境中的各类传感装置，如振动传感器、烟感传感器及温度传感器，实时检测井内环境中的振动、温度、烟感等信号，电缆运行信息包括安装于电缆接头处的测温模块、安装于电缆集中端的电量采集模块，包括电压、电流、电量损耗等电能参数、安装于电缆接地端的接地检测模块，主要测量接地电压等参数。

控制模块包括计算机服务终端以及与之连接的数据处理器、存储器，数据处理器包括数据采集卡，监控和采集的信息经过数据采集卡被集中于存储器中，计算机服务终端针对监控信息生成改进意见或方案，为电缆井智能化检测的管理目标提供可靠的依据和方案。计算机服务终端包括数据分析单元，数据分析单元对电缆井的采集数据与监控报警数据进行统计分析，提供针对环境及运行参数的过程文件与分析文件，过程文件包括报表、曲线、饼图、棒图；所述分析文件包括EXCLE表格、HTML文件、文本文件、JPG图片文件，最终针对数据分析单元的各类参数，提出经济性、可靠性、安全性并重的分析方案与治理方案。

信息交换接口是本系统基于网络通信技术的关键，包括双向网络通信接口，接口包括数据适配器，具备连接数据源，实现导入、导出功能，安全认证功能、加密解密功能、数据传输功能，数据适配器连接服务器的编程接口数据总线作为数据收发/转发的网关，专门负责整个网络环境下的数据传递。数据源通过适配器将源数据发送到总线上，总线根据数据转换规约将源数据转换成目的数据，目的子系统则通过数据适配器到总线上获取已转换好的目的数据。由于是网络通信连接，处理器可以将采集监控的数据与分析方案的数据整合为各自的通用型报表，其过程在于用灵活方便的报表定义，并能提取不同数据源的数据，经清洗、加工、布局后，以预定的格式呈现给最终用户，即管理及维修工作人员。处理器中的报表生成依靠的是通用报表系统，包括报表设计器、报表展示构件和报表服务；通用报表系统满足以下功能要求：提供可视化报表设计界面，完成各种报表的设计工作，支持对报表资源进行统一管理。对于饼图、柱状图等图形页面能够定义数据源、标题、系列的属性，对于各类报表则能够可视化的定制报表样式、定义数据源。数据源定义过程支持脚本开发，提供SQL脚本的编写功能等，最终通过远传接口传输于显示终端。

控制模块与报警单元通过远程接口实现有线连接，当经过分析达到报警值时，向报警单元传递报警信号，启动声光报警装置，提醒就近工作人员注意，报警单元还可以连接数据显示单元，接收控制模块的分析与治理方案，从而对现场工作人员对故障处理或运行改进提出指导性的作用。

    实施例二

基于网络通信技术的电缆井安全运行监控系统，与实施例一的不同之处在于，红外摄像头的安装采用预置位云台固定，选用时考虑云台的承重，即支撑防护罩的总重量，外防护罩内安装应急LED照明及温度控制报警装置，保证仪器运行安全，用户可以对预置位云台设置多个预先选好的观察位置，方便装置自动或人工进行电力设备的工作状态监视。

同时，监控装置鉴于红外图像不符合人类视觉系统，还可以增设可见光摄像机，运用可见光和红外图像的融合技术，通过图像配准和数据融合，得到关注内容增强的合成图像。

在本实用新型中，电缆接头处测量线芯温度的测温模块是其中的技术核心，测温模块可以选用对温度比较敏感的铂热电阻温度传感器，测温模块包括感温电阻、单片机、模数转换芯片及信号滤波装置，主要是将温度信号通过电流信号的形式表现出来，经过滤波放大和模数转换，再送入单片机中进行采样。由于测温模块采样温度的过程中，会受到大量的杂波或是工频噪声的干扰，可以设置低通滤波器滤波，保证信号的精确度，随即进行过滤后的信号放大，以实现后续处理模块的调用。

控制模块包括计算机服务终端以及与之连接的数据处理器、存储器，数据处理器包括数据采集卡，监控和采集的信息经过数据采集卡被集中于存储器中，计算机服务终端针对监控信息生成改进意见或方案，为电缆井智能化检测的管理目标提供可靠的依据和方案。计算机服务终端包括数据分析单元，数据分析单元对电缆井的采集数据与监控报警数据进行统计分析，提供针对环境及运行参数的过程文件与分析文件，过程文件包括报表、曲线、饼图、棒图；所述分析文件包括EXCLE表格、HTML文件、文本文件、JPG图片文件，最终针对数据分析单元的各类参数，提出经济性、可靠性、安全性并重的分析方案与治理方案。

    控制模块与报警单元通过远程接口实现无线连接，当经过分析达到报警值时，向报警单元传递报警信号，启动声光报警装置，提醒就近工作人员注意，报警单元还可以连接数据显示单元，接收控制模块的分析与治理方案，从而对现场工作人员对故障处理或运行改进提出指导性的作用。

    实施例三

基于网络通信技术的电缆井安全运行监控系统，与实施例一或二的不同之处在于，电缆接头处测量线芯温度的测温模块是选用双金属测温材料，测温模块包括感温双金属片、单片机、模数转换芯片及信号滤波装置，主要是将温度信号通过电流信号的形式表现出来，经过滤波放大和模数转换，再送入单片机中进行采样。由于测温模块采样温度的过程中，会受到大量的杂波或是工频噪声的干扰，可以设置低通滤波器滤波，保证信号的精确度，随即进行过滤后的信号放大，以实现后续处理模块的调用。

控制模块与报警单元通过远程接口实现无线连接，当经过分析达到报警值时，向报警单元传递报警信号，启动声光报警装置，提醒就近工作人员注意，报警单元还可以连接数据显示单元，接收控制模块的分析与治理方案，从而对现场工作人员对故障处理或运行改进提出指导性的作用。

Claims (6)

1.基于网络通信技术的电缆井安全运行监控系统，其特征在于：包括安装于电缆井内的就地模块以及与就地模块远程连接的控制模块，所述就地模块与所述控制模块通过网络通信装置连接，所述就地模块包括采集单元、监控单元和报警单元，所述控制模块包括服务器以及与之连接的数据处理器、存储器，所述网络通信装置包括传输单元与信息交换接口。

2.如权利要求1所述的基于网络通信技术的电缆井安全运行监控系统，其特征在于：所述采集单元包括环境信息采集单元与电缆运行信息采集单元，所述环境信息采集单元包括分布于所述电缆井内的振动传感器、烟感传感器及温度传感器，所述电缆运行信息采集单元包括安装于电缆上的测温模块、电量采集模块与接地检测模块。

3.如权利要求1所述的基于网络通信技术的电缆井安全运行监控系统，其特征在于：所述监控单元包括分布于电缆井内的红外摄像头以及与其连接的录像机，所述红外摄像头为若干个，所述录像机为多路输入式。

4.如权利要求1所述的基于网络通信技术的电缆井安全运行监控系统，其特征在于：所述报警单元包括声光报警装置、显示单元及远程接口，所述远程接口与控制模块连接。

5.如权利要求1所述的基于网络通信技术的电缆井安全运行监控系统，其特征在于：所述服务器为计算机服务终端，所述数据处理器包括数据采集卡。

6.如权利要求1所述的基于网络通信技术的电缆井安全运行监控系统，其特征在于：所述传输单元包括无线GSM模块，所述信息交换接口包括双向网络通信接口。