CN205785326U - 地下电缆综合在线监测系统 - Google Patents

Abstract

一种地下电缆综合在线监测系统，包括：环境检测装置，用于对电缆隧道内的环境参数进行检测；井盖状态检测装置，用于在井盖开启时生成报警信号；电缆接头检测装置，用于对各接头的状态参数进行检测；数据采集装置，分别与环境检测装置、电缆接头检测装置进行有线或者无线通信连接，并与井盖状态检测装置进行无线通信连接；数据采集装置用于对环境检测装置检测到的环境参数、电缆接头检测装置检测到的状态参数进行监测，并在监测到数据超过阈值时生成报警信号，并接收井盖状态检测装置输出的报警信号；以及监控终端，用于接收并输出各报警信号。上述地下电缆综合在线监测系统，能够提高了地下电缆的可靠性和安全性。

Description

地下电缆综合在线监测系统

技术领域

本实用新型涉及在线监测技术领域，特别是涉及一种地下电缆综合在线监测系统。

背景技术

随着对配电网供电可靠性要求的不断提高，配电网的电缆隧道综合在线检测将势在必行。传统的电缆隧道(也称电缆隧道)并没有形成统一的监控系统，且其仅对电缆隧道内的环境参数进行检测，并不能完全确保地下电缆的可靠性和安全性。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种能够提高地下电缆的可靠性和安全性的地下电缆综合在线监测系统。

一种地下电缆综合在线监测系统，包括：环境检测装置，设置在地下电缆所在的电缆隧道内，用于对所述电缆隧道内的环境参数进行检测；井盖状态检测装置，设置在各井盖所在位置区域，用于在井盖开启时生成报警信号；电缆接头检测装置，设置在所述地下电缆的各接头位置处，用于对各接头的状态参数进行检测；数据采集装置，分别与所述环境检测装置、所述电缆接头检测装置进行有线或者无线通信连接，并与所述井盖状态检测装置进行无线通信连接；所述数据采集装置用于对所述环境检测装置检测到的环境参数、所述电缆接头检测装置检测到的状态参数进行监测，并在监测到数据超过阈值时生成报警信号；所述数据采集装置还用于接收所述井盖状态检测装置输出的报警信号；以及监控终端，与所述数据采集装置连接，用于接收并输出各报警信号。

在其中一个实施例中，环境检测装置包括温湿度传感器、气体传感器、烟感探测器和水位传感器中的至少一种，以对电缆隧道内的温湿度、目标检测气体浓度、烟雾浓度值以及水位中的至少一种环境参数进行检测。

在其中一个实施例中，所述温湿度传感器固定安装在所述电缆隧道的侧壁上，且靠近所述电缆隧道的井盖设置；所述气体传感器包括有毒气体传感器和可燃气体传感器；所述有毒气体传感器和所述可燃气体传感器并排安装且固定在所述电缆隧道的顶部。

在其中一个实施例中，所述水位传感器为投入式静压液位变送器；所述投入式静压液位变送器包括传感器探头和变送器；所述传感器探头设置在所述电缆隧道的底部；所述变送器安装在所述电缆隧道的侧壁。

在其中一个实施例中，还包括排风装置和排水装置；所述排风装置用于在所述目标检测气体浓度或者温湿度超过阈值时开启；所述排水装置用于在所述水位超过阈值时开启。

在其中一个实施例中，所述井盖状态检测装置包括触发器；所述触发器为一机械行程开关；所述机械行程开关在所述井盖的重力下处于分离状态；所述机械行程开关在所述井盖被开启时处于吸合状态，从而触发报警信号；所述井盖状态检测装置通过ZigBee网络或者MESH网络与所述数据采集装置进行无线通信；所述井盖状态检测装置还包括防盗报警模块；所述防盗报警模块与所述机械行程开关连接，用于在所述报警信号的控制下发出警报。

在其中一个实施例中，所述监控终端还用于定时获取所述数据采集装置采集到的数据信息并输出。

在其中一个实施例中，所述电缆接头检测装置包括有源RFID卡、超声波传感器和温度传感器；所述有源RFID卡设置在接头处；所述RFID卡用于发出信号以供手持终端根据所述信号的强度确定接头位置；所述超声波传感器用于检测接头放电电流大小和位置；所述温度传感器用于检测接头的温度。

在其中一个实施例中，还包括电源装置；所述电源装置包括电流互感器取电装置和太阳能发电装置；所述电流互感器取电装置与所述地下电缆连接，以获取电能后输出给所述数据采集单装置；所述太阳能发电装置用于将太阳能转换为电能后输出给所述数据采集装置供电。

在其中一个实施例中，所述数据采集装置与所述监控终端通过CAN总线进行有线通信，所述电缆隧道内设置有CAN总线和电源线；所述电源线与所述数据采集装置连接，并用于与外部环网柜连接；所述数据采集装置通过CAN网桥与所述CAN总线连接。

上述地下电缆综合在线监测系统，在设置环境检测装置对电缆隧道内的环境参数进行检测的同时，还通过井盖状态检测装置对各井盖的开启进行检测并在井盖开启时生成报警信号，以及通过电缆接头检测装置对地下电缆的接头的状态参数进行检测。数据采集装置对环境检测装置和电缆接头检测装置采集到的数据进行监测，并在数据超过阈值时生成报警信号。数据采集装置将生成的各报警信号输出给监控终端，并通过监控终端输出给监控人员，以提醒监控人员及时采取相应的防护措施，从而提高了地下电缆的可靠性和安全性，进而确保供电的可靠性和安全性。

附图说明

图1为一实施例中的地下电缆综合在线监测系统的结构框图；

图2为图1中的井盖状态检测装置的网络拓扑图；

图3为图1中的电缆接头检测装置的安装示意图；

图4为图1中的数据采集装置与监控终端进行有线通信的连接示意图；

图5～图13为图1中的数据采集装置的电路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1为一实施例中的地下电缆综合在线监测系统的结构框图。该地下电缆综合在线监测系统包括环境检测装置110、井盖状态检测装置120、电缆接头检测装置130、数据采集装置140以及监控终端150。其中，环境检测装置110、井盖状态检测装置120、电缆接头检测装置130以及数据采集装置140均设置在电缆隧道(也即地下电缆沟)内。由于电缆隧道较长，因此在电缆隧道内安装多个环境检测装置110和数据采集装置140以分别对电缆隧道内的不同位置段进行环境参数的采集。环境检测装置110、井盖状态检测装置120和电缆接头检测装置130分别与数据采集装置140连接，数据采集装置140还与监控终端150连接。

环境检测装置110用于对其所在电缆隧道内的环境参数进行检测。在本实施例中，环境检测装置110包括温湿度传感器112、气体传感器114、烟感探测器116以及水位传感器118，以对电缆隧道内的温湿度、目标检测气体浓度、烟雾浓度以及水位进行检测。在其他的实施例中，可以仅设置部分检测装置以对部分环境参数进行检测。

温湿度传感器112固定在电缆沟侧壁上，并通过一根信号线连接到数据采集终端140的主板上。温湿度传感器112靠近电缆隧道井盖位置处设置。温湿度传感器112用于对电缆隧道内的温湿度进行检测。温湿度传感器112在数据采集装置140的控制下以一定的时间间隔采集温度和湿度，再将检测到温度和湿度通过数据采集装置140进行采集。数据采集装置140对采集到的温度和湿度进行监测，通过将其与预设告警阈值进行比较，确认其是否超出阈值，并在超出阈值时生成报警信号。数据采集装置140会将采集到的报警信号通过有线或者无线方式输出给监控终端，以有效预防电缆隧道内发生过热和火灾事故隐患，提高电缆隧道过热引起火灾的早期预测能力，为现场设备的安全运行提供有力保证。在本实施例中，上述地下电缆综合在线监测系统还包括排风装置160。排风装置160与数据采集装置140连接。数据采集装置140在监测到温度和湿度超过阈值时，控制排风装置160开启，以及时采取隐患消除措施，提高系统运行的安全性和可靠性。在本实施例中，监控终端150还用于接收监控人员发出的排风控制信号。监控终端150将该排风控制信号输出给数据采集装置140，进而控制排风装置160开启，以降低电缆隧道内的温度。

气体传感器114用于对各目标检测气体浓度进行检测。在本实施例中，气体传感器114包括有毒气体传感器和可燃气体传感器，以分别对电缆隧道内的有毒气体和可燃气体进行检测。具体地，有毒气体传感器可以包括对CO、H₂S等有害气体进行检测的传感器，可燃气体传感器则可以包括对O₂、CH₄等可燃气体进行检测的传感器。气体传感器114可以采用电化学反应原理来实现。例如，气体传感器114为在一个塑料支撑的筒状池体内，安装工作电极、对电极和参比电极，在电极之间充满电解液，由多孔四氟乙烯做成的隔膜，在顶部封装；前置放大器与传感器电极的连接，在电极之间施加了一定的电位，使传感器处于工作状态。气体与电解质内的工作电极发生氧化或还原反应，在对电极发生还原或氧化反应，电极的平衡电位发生变化，变化值与气体浓度成正比，从而根据变化值与气体浓度关系求取出气体浓度。气体传感器114的安装与要监测的气体密度有关系。与空气密度相比，高于空气密度的气体传感器114要低于地面1.5米的地方安装，低于空气密度的气体传感器114要高于地面1.5米的地方安装。由于氧气、硫化氢、一氧化碳、可燃气基本上和空气密度差不多，因此要并排安装，最好是离地面1.5米的位置。考虑到电缆隧道高度不够，因此气体传感器114应该尽量靠近顶部安装。在本实施例中，气体传感器114同样会以一定时间间隔采集气体浓度，数据采集装置140则会采集检测到的各气体浓度，并对各气体浓度进行监测，从而在气体浓度超过阈值时生成报警信号，并输出给监控终端，以提醒工作人员采取相应的措施。同时，数据采集装置140在检测到气体浓度超过阈值时，会控制排风装置160开启，以降低有毒气体和可燃气体的浓度。

烟感探测器116用于对电缆隧道内的烟雾浓度进行实时检测，以及时发现火灾隐患。烟感探测器116采用光电一体化烟感探测器。数据采集装置140同样会对烟感探测器116检测到的温度进行监测，并在该浓度超过阈值时生成报警信号，以输出给监控终端，从而方便监控人员根据该报警信号采取相应的措施，以消除火灾隐患。

水位传感器118用于对电缆隧道内的积水深度进行检测。水位传感器118采用投入式静压液位变送器来检测隧道内积水水位，防止电缆长时间浸水运行，提高电缆的运行寿命和供电可靠性。投入式静压液位变送器是基于所测积水静压与其高度呈比例的原理，采用隔离型扩散硅敏感元件的压阻效应，将静压转换为电信号，再经过温度补偿和线性修正，转换为标准电信号。水位传感器118包括传感器探头和变送器。其中，传感器探头置于电缆隧道底部，变送器安装在电缆隧道侧壁，信号线接入数据采集装置140的主板。数据采集终端140对采集到的水位进行监测，从而在水位超过阈值时生成报警信号，并输出给监控终端150。监控终端150输出该报警信号，监控人员根据该警示信号即可采取相应的措施，如发出排水控制信号等。在本实施例中，上述地下电缆综合在线监测系统还包括排水装置170。排水装置170用于在数据采集装置140的控制下开启，以排出电缆隧道内的积水，避免电缆长时间浸水运行，从而提高了系统的安全性和可靠性。

井盖状态检测装置120为多个，分别设置在各井盖所在位置区域。井盖状态检测装置120用于在井盖开启时生成报警信号。在本实施例中，井盖状态检测装置120包括触发器。触发器为机械行程开关122，在井盖的重力作用下机械行程开关122处于分离状态，当触发器在布防状态下井盖被开启时，机械行程开关122关自动吸合，触发报警信号。由于电缆隧道每隔十几米就设置有井盖，因此井盖状态检测装置120采用拉线方式，会增加施工难度。本实施例中，井盖状态检测装置120均采用无线通信方式与数据采集装置140连接。具体地，井盖状态检测装置120可以通过ZigBee网络或者MESH网络与数据采集装置140连接，以将其生成的报警信号输出给数据采集装置140，进而发送给监控终端150。数据采集装置140可以通过GPRS网络与监控终端150连接，也可以通过MESH网络与监控终端连接。井盖状态检测装置120采用高能蓄电池进行供电，以提高使用时长。图2为井盖状态检测装置的网络拓扑图。在本实施例中，井盖状态检测装置120还包括防盗报警模块124。防盗报警模块124与机械行程开关122连接，从而在报警信号的控制下发出警报。

电缆接头检测装置130设置在地下电缆的各接头所在区域，用于对各接头的状态参数进行检测。电缆接头检测装置130的安装示意图如图3所示。电缆接头检测装置130包括有源RFID卡(图中未示)、壳体132、超声波传感器134以及温度传感器136。有源RFID用于发出信号，从而使得手持终端在地面进行沿线巡检扫描时，能够接收到RFID卡发出的信号，并根据该信号确定接头的具体位置。超声波传感器134和温度传感器136均通过壳体132固定在地下电缆的接头处。超声波传感器134接收电缆接头内部局部放电产生的超声波，由此来检测局部放电的大小和位置。该方法可以避免电磁干扰的影响，可以方便地定位，可实现在线检测。温度传感器136通过接触式的铂电阻检测地下电缆中间接头的温度变化，有效地辨识由于电缆接头的老化而发生的过热和火灾事故隐患，提高电缆过热引起火灾的早期预测能力，为现场设备的安全运行提供有力保证。

数据采集装置140通过对各数据进行监测，并在数据超出阈值时生成报警信号后输出给监控终端150。数据采集装置140生成的报警信号中包括报警项以及异常参数来源位置等信息，从而供监控人员根据相关信息及时准确的对故障或者隐患区域进行故障排除。数据采集装置140可以采用有线方式与监控终端150连接，如图4所示。在本实施例中，数据采集装置140通过CAN总线(CANbus)与监控终端150连接。具体地，电缆隧道内设置有电源线和CAN总线。CAN总线要全线铺设。电源线则从就近的环网柜铺敷设到数据采集装置140处。数据采集装置140通过CAN网桥(CAN bridge)142与CAN总线连接。通过在网络中安装多个CAN网桥142，实现整个CAN网络"增距扩容"。最终CAN总线连接至变电站或者是供电局内的监控终端150。数据采集装置140也可以采用无线方式与监控终端150连接，如图2所示。其中，井盖监测装置120通过ZigBee网络或者MESH无线网络与数据采集装置140连接，数据采集装置140则通过GPRS网络与监控终端150连接。图5～图13为图1中的数据采集装置的电路原理图。

监控终端150用于接收数据采集装置140上报的各报警信息，并输出该报警信息。监控终端150可以通过显示界面输出该报警信号，或者将报警信号直接发送到监护人员的手持终端上。在本实施例中，监控终端150还可以支持地图显示功能，以在地图显示环境检测装置110、井盖状态检测装置120、电缆接头检测装置130等信息，并将最新参数进行显示。监控终端150会定期获取数据采集装置140采集的数据信息，并进行显示。监控终端150的获取频率与环境检测装置110的检测频率一致。监控人员可以通过监控终端150对采集间隔参数进行获取和配置，以及对各阈值进行配置等。

在一实施例中，上述地下电缆综合在线监测系统还包括电源装置180。电源装置180用于为整个系统供电。在本实施例中，电源装置180包括电流互感器取电装置和太阳能发电装置。电流互感器取电装置与地下电缆连接，以获取电能后输出给数据采集装置140。太阳能发电装置用于将太阳能转换为电能后输出给数据采集装置140供电。

上述地下电缆综合在线监测系统，在设置环境检测装置对电缆隧道内的环境参数进行检测的同时，还通过井盖状态检测装置对各井盖的开启进行检测并生成井盖开启警示信号在井盖开启时生成报警信号，以及通过电缆接头检测装置对地下电缆的接头的状态参数进行检测。数据采集装置对环境检测装置和电缆接头检测装置上述各检测终端采集到的数据进行监测，并在数据超过阈值时生成报警信号。数据采集装置将生成的各报警信号输出给监控终端，并通过监控终端输出给监控人员，以提醒监控人员及时采取相应的防护措施，从而提高了地下电缆的可靠性和安全性，进而确保供电的可靠性和安全性。上述地下电缆综合在线监测系统可以确保电缆隧道的安全，防止犯罪分子对电缆隧道的入侵、防止电缆隧道被水淹、防止电缆隧道内温度异常等“三防措施”，确保电缆隧道的安全。并且，可以降低配网资产的事故概率，将电缆隧道维护由事后应急处理模式优化为事前预防预警模式，逐步实现配网资产的实时性。上述地下电缆综合在线监测系统可以有针对性地对电缆隧道进行检修，取消漫天撒网式的全线排查，从而降低人工和车辆需求。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种地下电缆综合在线监测系统，其特征在于，包括：

环境检测装置，设置在地下电缆所在的电缆隧道内，用于对所述电缆隧道内的环境参数进行检测；

井盖状态检测装置，设置在各井盖所在位置区域，用于在井盖开启时生成报警信号；

电缆接头检测装置，设置在所述地下电缆的各接头位置处，用于对各接头的状态参数进行检测；

数据采集装置，分别与所述环境检测装置、所述电缆接头检测装置进行有线或者无线通信连接，并与所述井盖状态检测装置进行无线通信连接；所述数据采集装置用于对所述环境检测装置检测到的环境参数、所述电缆接头检测装置检测到的状态参数进行监测，并在监测到数据超过阈值时生成报警信号；所述数据采集装置还用于接收所述井盖状态检测装置输出的报警信号；以及

监控终端，与所述数据采集装置连接，用于接收并输出各报警信号。

2.根据权利要求1所述的地下电缆综合在线监测系统，其特征在于，环境检测装置包括温湿度传感器、气体传感器、烟感探测器和水位传感器中的至少一种，以对电缆隧道内的温湿度、目标检测气体浓度、烟雾浓度值以及水位中的至少一种环境参数进行检测。

3.根据权利要求2所述的地下电缆综合在线监测系统，其特征在于，所述温湿度传感器固定安装在所述电缆隧道的侧壁上，且靠近所述电缆隧道的井盖设置；所述气体传感器包括有毒气体传感器和可燃气体传感器；所述有毒气体传感器和所述可燃气体传感器并排安装且固定在所述电缆隧道的顶部。

4.根据权利要求2所述的地下电缆综合在线监测系统，其特征在于，所述水位传感器为投入式静压液位变送器；所述投入式静压液位变送器包括传感器探头和变送器；所述传感器探头设置在所述电缆隧道的底部；所述变送器安装在所述电缆隧道的侧壁。

5.根据权利要求2所述的地下电缆综合在线监测系统，其特征在于，还包括排风装置和排水装置；所述排风装置用于在所述目标检测气体浓度或者温湿度超过阈值时开启；所述排水装置用于在所述水位超过阈值时开启。

6.根据权利要求1所述的地下电缆综合在线监测系统，其特征在于，所述井盖状态检测装置包括触发器；所述触发器为一机械行程开关；所述机械行程开关在所述井盖的重力下处于分离状态；所述机械行程开关在所述井盖被开启时处于吸合状态，从而触发报警信号；所述井盖状态检测装置通过ZigBee网络或者MESH网络与所述数据采集装置进行无线通信；

所述井盖状态检测装置还包括防盗报警模块；所述防盗报警模块与所述机械行程开关连接，用于在所述报警信号的控制下发出警报。

7.根据权利要求1所述的地下电缆综合在线监测系统，其特征在于，所述监控终端还用于定时获取所述数据采集装置采集到的数据信息并输出。

8.根据权利要求1所述的地下电缆综合在线监测系统，其特征在于，所述电缆接头检测装置包括有源RFID卡、超声波传感器和温度传感器；所述有源RFID卡设置在接头处；所述RFID卡用于发出信号以供手持终端根据所述信号的强度确定接头位置；所述超声波传感器用于检测接头放电电流大小和位置；所述温度传感器用于检测接头的温度。

9.根据权利要求1所述的地下电缆综合在线监测系统，其特征在于，还包括电源装置；所述电源装置包括电流互感器取电装置和太阳能发电装置；所述电流互感器取电装置与所述地下电缆连接，以获取电能后输出给所述数据采集单装置；所述太阳能发电装置用于将太阳能转换为电能后输出给所述数据采集装置供电。

10.根据权利要求1所述的地下电缆综合在线监测系统，其特征在于，所述数据采集装置与所述监控终端通过CAN总线进行有线通信，所述电缆隧道内设置有CAN总线和电源线；所述电源线与所述数据采集装置连接，并用于与外部环网柜连接；所述数据采集装置通过CAN网桥与所述CAN总线连接。