CN204330009U - 基于物联网与gis的电缆井状态安全监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种基于物联网与GIS的电缆井状态安全监测系统，包括安装于电缆井内的信息监控采集终端以及与其通过通讯模块连接的上位管控机，所述信息监控采集终端包括智能主机与采集单元，所述上位管理器包括服务器以及与之连接的数据处理器、存储器，所述通讯模块包括嵌入式Zigbee通讯网络。本实用信息系统可以有效提醒电缆井相关责任人和领导，督促相关运维人员尽快处理电缆井隐患，将事故和问题在萌芽阶段处理，防止问题恶化导致的严重恶性事故，通过对本实用信息的广泛应用，可以有效提高电网运行的安全性和供电可靠性，防止意外事故发生，杜绝人身伤亡和重大经济损失，提高人民用电满意度。
Description
技术领域
本实用新型涉及电缆井安全运行监控技术领域，尤其涉及基于物联网与GIS的电缆井状态安全监测系统。
背景技术
近年来，供电企业电缆井发生爆炸和事故的事件不断发生，多次事故都造成了严重的人身伤亡，以及重大的经济损失，社会影响较为恶劣。分析造成此类恶性事故的因素，主要包括过热燃爆、坠入身亡、有毒气体等多个方面。输电电缆运行管理，相关部门每年都投入大量人力物力，对电缆沟井内电缆及环境进行巡视检查。特别是在高温、大负荷季节进行大量巡检工作对井沟内电缆接头进行的红外测温，井盖安全防偷窃防破坏巡视，及井沟内积水、防火观察检测等，但无法实时掌握，进行预防，及时预测，超前预警。
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，无法进行电缆井温度、湿度、有害气体、有毒气体、积水水位、火灾烟感、井盖移位等数据的实时采集与在线安全分析。
实用新型内容
本实用新型的目的在于解决上述技术问题，提供基于物联网与GIS的电缆井状态安全监测系统，可以有效提高电网运行的安全性和供电可靠性，防止意外事故发生，将事故和问题在萌芽阶段处理，防止问题恶化导致的严重恶性事故，提高人民用电满意度。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：基于物联网与GIS的电缆井状态安全监测系统，包括安装于电缆井内的信息监控采集终端以及与其通过通讯模块连接的上位管控机，所述信息监控采集终端包括智能主机与采集单元，所述上位管理器包括服务器以及与之连接的数据处理器、存储器，所述通讯模块包括嵌入式Zigbee通讯网络。
所述智能主机包括物联网络平台、浮充式蓄电池组、信息编码与建模单元。
所述采集单元为以集成电路为核心的数字采集仪；所述数字采集仪包括若干电子半导体元器件，直接将被测物体的信息转化为数字量。
进一步地，所述采集单元包括分布安装于电缆井内的温度传感器、湿度传感器、气体传感器、液位传感器和烟感传感器。
进一步地，所述采集单元包括安装于电缆上的线芯温度监测单元与智能接地检测模块；所述智能接地检测模块包括接地监测传感器；所述接地监测传感器包括电缆接地环流测量传感器和隔离式电压测量传感器；所述线芯温度监测单元与所述智能接地检测模块分别与所述智能主机有线连接。
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，所述计算机服务终端连接GIS管理系统。
智能主机的物联网络平台是新一代信息技术的重要组成部分，利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人员和物等通过新的方式联在一起，形成人与物、物与物相联，实现信息化、远程管理控制和智能化的网络；信息编码与建模单元主要是为电缆井进行信息模型化与设备编码化，方便统一管理、调整、改进与检修，其中，以IEC61970、IEC61968 CIM模型作为统一信息模型，这是贯穿整个电力系统业务范围的企业信息模型，标准的广泛性、适应性和科学性都得到了国内外各专业学术机构、科研机构、标准化委员会的认可，在本实用信息的项目建设过程中采用基于IEC的标准进行系统间的统一化、标准化信息交互；依托于信息模型的统一建立过程，遵循关于电力设备编码的有关规定，本实用信息对所管理的设备也应用统一的编码规则，保证设备对象识别的唯一性。编码满足IEC61968/61970的模型需求。信息交互系统应能适应编码规则的更新要求。各应用系统间提供或接收的数据编码以公共编码为准,编码转换工作由各应用系统自行维护。公共编码包括根据电缆井模型所建立的设备编码与功能编码，设备编码为运行/功能位置编码，功能编码是设备功能位置的唯一性的一个编码，不同于各个应用系统中的私有的设备关键字，它是和设备一一对应的。对于实现设备全局编码唯一性和统一性起到了非常重要的作用。
浮充式蓄电池组运用了BMS系统，可以保障主机可以更长时间的运行；BMS是现在广泛应用于电力领域的电池管理系统，它是电池与用户之间的纽带，主要对象是二次电池。 二次电池存在下面的一些缺点，如存储能量少、寿命短、串并联使用问题、使用安全性、电池电量估算困难等。
通讯模块主要应用的是嵌入式Zigbee通讯网络，这是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本、高可靠的无线数传网络，是目前嵌入式应用的一个大热点；ZigBee数传模块类似于移动网络基站，通讯距离支持无限扩展；ZigBee节点不仅本身可以作为监控对象，例如其所连接的传感器直接进行数据采集和监控，还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料（独立通讯、中转通讯）。
以集成电路为核心的数字采集仪主要运用的是微电子与数字采集技术，微电子技术是建立在以集成电路为核心的各种半导体器件基础上的高新电子技术，特点是体积小、重量轻、可靠性高、工作速度快，微电子技术对信息时代具有巨大的影响；数字采集是用数字记录仪器/芯片进行的物理数据采集记录方式。它通常包括一个模数转换过程，和以数字的形式进行记录的记录过程；数据的测量使用高性能的电子半导体元器件，直接将被测物体的信息转化为数字量。
采集单元也可以采用分布安装于电缆井内的温度传感器、湿度传感器、气体传感器、液位传感器和烟感传感器，能有效采集电缆井内的环境信息，实时采集电缆井温度、湿度、有害气体、有毒气体、积水水位、火灾烟感等数据，各种传感器连接传感器控制端或智能主机的物联网络平台；采集单元不仅可以采集电缆井环境温度，也可以采集电缆井中的设备运行信息，利用安装于电缆上的线芯温度监测单元与智能接地检测模块；智能接地检测模块包括接地监测传感器；接地监测传感器包括电缆接地环流测量传感器和隔离式电压测量传感器；利用传感器采集电缆线芯温度以及感应电压、感应电流信息，上述传感器分别与智能主机有线连接，数据汇集于物联网络平台，并上传于信息编码与建模单元的数据库中。
上位管控机的核心在于服务器，其连接GIS管理系统；GIS称为“地学信息系统”，是一种特定的十分重要的空间信息系统，是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统；智能主机接收到采集模块上传的数据，实时进行状态分析，如发现异常情况，立即向上位管理机上传预警信息。上位管控机及时接收到终端智能主机上传的预警信息，立即启动异常处理与异常告警业务，立即在GIS地理信息界面点亮预警电缆井，显示具体位置信息和预警内容，同时通过短信告警业务，提醒电缆井相关责任人和领导，督促相关运维人员尽快处理电缆井隐患，将事故和问题在萌芽阶段处理，防止问题恶化导致的严重恶性事故，通过对本实用信息的广泛应用，可以有效提高电网运行的安全性和供电可靠性，防止意外事故发生，杜绝人身伤亡和重大经济损失，提高人民用电满意度。
附图说明
图1是本实用新型系统实施例一结构示意图。
图2是本实用新型系统实施例二结构示意图。
图3是本实用新型系统实施例三结构示意图。
具体实施方式
实施例一
如图1所示，基于物联网与GIS的电缆井状态安全监测系统，包括安装于电缆井内的信息监控采集终端1以及与其通过通讯模块2连接的上位管控机3，信息监控采集终端1包括智能主机4与采集单元5，上位管理器3包括服务器6以及与之连接的数据处理器7、存储器8，通讯模块2包括嵌入式Zigbee通讯网络。
智能主机包括物联网络平台9、浮充式蓄电池组10、信息编码与建模单元11。
采集单元5为以集成电路为核心的数字采集仪12；数字采集仪包括若干电子半导体元器件，直接将被测物体的信息转化为数字量。
服务器为计算机服务终端，数据处理器包括数据采集卡，计算机服务终端连接GIS管理系统21。
本实施例中，采集单元是以集成电路为核心的数字采集仪主要运用的是微电子与数字采集技术，微电子技术是建立在以集成电路为核心的各种半导体器件基础上的高新电子技术，特点是体积小、重量轻、可靠性高、工作速度快，微电子技术对信息时代具有巨大的影响；数字采集是用数字记录仪器/芯片进行的物理数据采集记录方式。它通常包括一个模数转换过程，和以数字的形式进行记录的记录过程；数据的测量使用高性能的电子半导体元器件，直接将被测物体的信息转化为数字量。
在系统具体应用时，智能主机接收到采集模块上传的数据，实时进行状态分析，如发现异常情况，立即向上位管理机上传预警信息。上位管控机及时接收到终端智能主机上传的预警信息，立即启动异常处理与异常告警业务，立即在GIS地理信息界面点亮预警电缆井，显示具体位置信息和预警内容，同时通过短信告警业务，提醒电缆井相关责任人和领导，督促相关运维人员尽快处理电缆井隐患，将事故和问题在萌芽阶段处理，防止问题恶化导致的严重恶性事故，通过对本实用信息的广泛应用，可以有效提高电网运行的安全性和供电可靠性，防止意外事故发生。
实施例二
如图2所示，基于物联网与GIS的电缆井状态安全监测系统，包括安装于电缆井内的信息监控采集终端1以及与其通过通讯模块2连接的上位管控机3，信息监控采集终端1包括智能主机4与采集单元5，上位管理器3包括服务器6以及与之连接的数据处理器7、存储器8，通讯模块2包括嵌入式Zigbee通讯网络。
智能主机包括物联网络平台9、浮充式蓄电池组10、信息编码与建模单元11。
采集单元5包括分布安装于电缆井内的温度传感器13、湿度传感器14、气体传感器15、液位传感器16和烟感传感器17。
服务器为计算机服务终端，数据处理器包括数据采集卡，计算机服务终端连接GIS管理系统。
本实施例中，采集单元采用分布安装于电缆井内的温度传感器、湿度传感器、气体传感器、液位传感器和烟感传感器，能有效采集电缆井内的环境信息，实时采集电缆井温度、湿度、有害气体、有毒气体、积水水位、火灾烟感等数据，各种传感器连接传感器控制端或智能主机的物联网络平台，上述传感器分别与智能主机有线连接，数据汇集于物联网络平台，并上传于信息编码与建模单元的数据库中。
在系统具体应用时，智能主机接收到采集模块上传的数据，实时进行状态分析，如发现异常情况，立即向上位管理机上传预警信息。上位管控机及时接收到终端智能主机上传的预警信息，立即启动异常处理与异常告警业务，立即在GIS地理信息界面点亮预警电缆井，显示具体位置信息和预警内容，同时通过短信告警业务，提醒电缆井相关责任人和领导，督促相关运维人员尽快处理电缆井隐患，将事故和问题在萌芽阶段处理，防止问题恶化导致的严重恶性事故，通过对本实用信息的广泛应用，可以有效提高电网运行的安全性和供电可靠性，防止意外事故发生。
实施例三
如图3所示，基于物联网与GIS的电缆井状态安全监测系统，包括安装于电缆井内的信息监控采集终端1以及与其通过通讯模块2连接的上位管控机3，信息监控采集终端1包括智能主机4与采集单元5，上位管理器3包括服务器6以及与之连接的数据处理器7、存储器8，通讯模块2包括嵌入式Zigbee通讯网络。
智能主机包括物联网络平台9、浮充式蓄电池组10、信息编码与建模单元11。
采集单元5包括安装于电缆上的线芯温度监测单元18与智能接地检测模块；智能接地检测模块包括接地监测传感器；接地监测传感器包括电缆接地环流测量传感器19和隔离式电压测量传感器20；线芯温度监测单元与智能接地检测模块分别与智能主机有线连接。
服务器为计算机服务终端，数据处理器包括数据采集卡，计算机服务终端连接GIS管理系统。
本实施例中，采集单元可以采集电缆井中的设备运行信息，具体方法是利用安装于电缆上的线芯温度监测单元与智能接地检测模块；智能接地检测模块包括接地监测传感器；接地监测传感器包括电缆接地环流测量传感器和隔离式电压测量传感器；利用传感器采集电缆线芯温度以及感应电压、感应电流信息，上述传感器分别与智能主机有线连接，数据汇集于物联网络平台，并上传于信息编码与建模单元的数据库中。
在系统具体应用时，智能主机接收到采集模块上传的数据，实时进行状态分析，如发现异常情况，立即向上位管理机上传预警信息。上位管控机及时接收到终端智能主机上传的预警信息，立即启动异常处理与异常告警业务，立即在GIS地理信息界面点亮预警电缆井，显示具体位置信息和预警内容，同时通过短信告警业务，提醒电缆井相关责任人和领导，督促相关运维人员尽快处理电缆井隐患，将事故和问题在萌芽阶段处理，防止问题恶化导致的严重恶性事故，通过对本实用信息的广泛应用，可以有效提高电网运行的安全性和供电可靠性，防止意外事故发生。
Claims (4)
1.基于物联网与GIS的电缆井状态安全监测系统，其特征在于：包括安装于电缆井内的信息监控采集终端以及与其通过通讯模块连接的上位管控机，所述信息监控采集终端包括智能主机与采集单元，所述上位管理器包括服务器以及与之连接的数据处理器、存储器，所述通讯模块包括嵌入式Zigbee通讯网络；所述智能主机包括物联网络平台、浮充式蓄电池组、信息编码与建模单元；所述采集单元为以集成电路为核心的数字采集仪；所述数字采集仪包括若干电子半导体元器件，直接将被测物体的信息转化为数字量。
2.如权利要求1所述的基于物联网与GIS的电缆井状态安全监测系统，其特征在于：所述采集单元包括安装于电缆上的线芯温度监测单元与智能接地检测模块；所述智能接地检测模块包括接地监测传感器；所述接地监测传感器包括电缆接地环流测量传感器和隔离式电压测量传感器；所述线芯温度监测单元与所述智能接地检测模块分别与所述智能主机有线连接。
3.如权利要求1或2所述的基于物联网与GIS的电缆井状态安全监测系统，其特征在于：所述采集单元包括分布安装于电缆井内的温度传感器、湿度传感器、气体传感器、液位传感器和烟感传感器。
4.如权利要求1所述的基于物联网与GIS的电缆井状态安全监测系统，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，所述计算机服务终端连接GIS管理系统。
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