CN210507536U - 电缆智能井盖 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电缆智能井盖，主要包括MCU、电控锁、角度传感器、温度传感器、气体传感器、接地环流传感器、与控制电路相互连接的NB‑IoT模组、存储芯片、时钟芯片；所述MCU的输入端分别与角度传感器、温度传感器、气体传感器、接地环流传感器的输出端连接；所述MCU的输出端通过一电机与电控锁连接；所述时钟芯片与存储芯片、角度传感器、温度传感器相互连接。本实用新型提供了一种低成本与高可靠的智能电缆井盖，实现电缆井盖状态与电缆井内环境信息的实时监控，从而实现井盖管理的信息化、智能化，提高电缆通道巡检和故障查找效率，创新电缆通道和井盖管理新模式，提高电缆通道巡检和故障查找效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及电缆及通道智能监控领域，特别是涉及一种电缆智能井盖。
背景技术
近年来，电力电缆由于在城市发展空间和市容美观方面的独特优势得到快速发展，以淮南为例近十年高压电缆总长度增长十余倍，与之对应的电缆井盖数量也快速增长。电缆及通道的巡视检查、检测维护主要依靠人力，缺乏先进的管理模式和技术手段，效率不高且效果不明显。同时，电缆通道位于地面以下，环境较为恶劣，不确定因素较多，人员进入内部巡检作业时劳动强度大，危险系数高。
伴随着电缆通道出现了大量的电缆井及电缆井盖。电缆巡检人员打开电缆井盖，克服困难与危险进入电缆通道内部进行检查。由于目前使用的电缆井盖多为球墨铸铁或者复合材质，功能单一，给供电运维带来诸多困扰，严重影响人民群众生命财产安全。除电力行业外，其他行业如供水、排水、供气、通讯等也同样面临此类问题。
为加强电缆尤其是高压、超高压电缆通道的管理，部分地区开始了信息智能化手段的尝试。同时，大量单位和机构开始研究使用电缆综合在线监测系统，通过对电缆局放、环流和通道温度、积水、气体成分等运行参数进行实时监测，分析诊断设备运行状态，达到提前预警处置的效果。科技化、智能化逐渐成为电缆通道管理的发展方向，因此亟需提供一种新型的电缆智能井盖来解决上述问题。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种电缆智能井盖，能够对电缆环流和通道温度、积水、气体成分等运行参数进行实时监测。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种电缆智能井盖，主要包括MCU、电控锁、角度传感器、温度传感器、气体传感器、接地环流传感器、与控制电路相互连接的NB-IoT模组、存储芯片、时钟芯片；
所述MCU的输入端分别与角度传感器、温度传感器、气体传感器、接地环流传感器的输出端连接；所述MCU的输出端通过一电机与电控锁连接；
所述时钟芯片与存储芯片、角度传感器、温度传感器相互连接。
在本实用新型一个较佳实施例中，该井盖还包括电源，所述电源包括锂电池、LDO，锂电池为NB-IoT模组直接供电，锂电池通过LDO分别为MCU、角度传感器、温度传感器、气体传感器、存储芯片、时钟芯片供电。
在本实用新型一个较佳实施例中，该井盖还包括LED，所述LED通过LED驱动电路与MCU的输出端连接。
在本实用新型一个较佳实施例中，所述MCU采用NRF52832。
在本实用新型一个较佳实施例中，所述时钟芯片采用PCF8563。
在本实用新型一个较佳实施例中，所述存储芯片采用EEPROM-AT24CM01。
本实用新型的有益效果是：
(1)本实用新型通过设置多组传感器能够对电缆环流和通道温度、积水、气体成分等运行参数进行实时监测，井盖上的电控锁采用电机驱动，防止断电复位开锁风险，提高锁机构可靠性；通过NB-IoT模组能够对电缆本体的温度、电缆的运行状态和电缆通道环境以数据形式传送到云服务器平台，以便远程进行实时监控，分析诊断设备运行状态，达到提前预警处置的效果；
(2)本实用新型提供了一种低成本与高可靠的智能电缆井盖，实现电缆井盖状态与电缆井内环境信息的实时监控，从而实现井盖管理的信息化、智能化，提高电缆通道巡检和故障查找效率，创新电缆通道和井盖管理新模式，提高电缆通道巡检和故障查找效率。
附图说明
图1是本实用新型电缆智能井盖一较佳实施例的结构框图；
图2是所述电缆智能井盖的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1，本实用新型实施例包括：
一种电缆智能井盖，包括电源、MCU、电控锁、LED、角度传感器、温度传感器、气体传感器、接地环流传感器、与控制电路相互连接的NB-IoT模组、存储芯片、时钟芯片。所述MCU的输入端分别与角度传感器、温度传感器、气体传感器、接地环流传感器的输出端连接；MCU的输出端通过一电机与电控锁连接；所述时钟芯片与存储芯片、角度传感器、温度传感器相互连接。
所述电源包括锂电池、LDO(low dropout regulator，低压差线性稳压器)，锂电池为NB-IoT模组直接提供3.6V电压，锂电池经过LDO降压为3.3V电压，分别为MCU、角度传感器、温度传感器、气体传感器、存储芯片、时钟芯片供电。优选的，所述电源可采用高性能大容量锂电池组，可对电池组进行更换。选择合适容量的锂电池组满足控制电路和NB-IoT模组的供电需求。并且电池电量实时检测并更新到平台，确保设备电量充足。
所述电控锁采用电机驱动，防止断电复位开锁风险，提高锁机构可靠性。LED提示开锁状态，便于现场人员开锁、关锁及确认设备已唤醒。
结合图2，下面对电缆智能井盖的各组成部分的功能及相应电路分别进行描述：
所述时钟芯片为整个井盖提供准确时钟，在蓝牙和NB通信过程中实时更新本地时间，确保设备时间的准确性。优选的，所述时钟芯片采用PCF8563，其外围电路包括电容C19—C21、晶振Y8，晶振Y8与电容C20、C21组成晶振电路，为时钟芯片提供 32.768KHz的振荡频率，各元器件及其连接关系如图所示。
所述角度传感器能够测量电缆井盖的倾斜角度，用于判断电缆井盖是否被打开，即可进行实时门磁、门锁状态检测，并在平台上同步更新，实现实时监测。优选的，所述角度传感器采用MC3630，其外围电路包括电阻R8、电容C34、C35，各元器件及其连接关系如图所示，时钟芯片的SDA引脚与SCL引脚分别与角度传感器的SDA引脚与 SCL引脚连接。
所述温度传感器可以测量井内环境的温度和电缆本体的温度，通过对温度数据的采集判断电缆运行情况是否有异常。优选的，所述温度传感器采用TMP102，其外围电路包括电阻R11、R12、R58、电容C30，各元器件及其连接关系如图所示，时钟芯片的 SDA引脚与SCL引脚分别与温度传感器的SDA引脚与SCL引脚连接。
所述存储芯片采用EEPROM-AT24CM01，其外围电路包括电容C64，各元器件及其连接关系如图所示，时钟芯片的SDA引脚与SCL引脚分别与存储芯片的SDA引脚与SCL引脚连接。EEPROM存储信息数据，用于本地日志的存储及各种状态信息(例如：撤防布防状态、停用启用状态等)。
所述气体传感器可以对井内进行含氧测量、有毒气体测量，通过对通道内不同气体含量的分析可以判断通道内是否出现异常或电缆是否发生故障。优选的，所述气体传感器采用芯片ZE03，其外围电路包括电容C39、C40，电容C39、C40并联在芯片U6的VDD与GND之间，芯片U6的输出引脚分别与MCU的相应引脚连接，各元器件及其连接关系如图所示。
所述接地环流传感器(图2中未示出)用于接收高压电缆金属护层的接地电流参数，其电源由220VAC/24VDC提供。
所述NB-IoT模组为一种NB-IoT窄带物联网无线通信模块，信息传送采用的是窄带物联网技术进行通信，信息传送具有更高的穿透力，保证信号可靠的同时，能够降低能耗，电源供电更持久。其内部含有定位芯片，可精确定位井盖的具体位置，便于对井盖的查找。同时，该井盖采用控制器外置天线方案，提高NB-IoT模组接收信号的强度。
所述主控MCU用于各传感器的信号处理，产生相应事件，通过蓝牙、NB模组与平台进行交互。优选的，所述MCU采用NRF52832，是一款功能强大，高度灵活的超低功耗多协议SoC蓝牙单芯片，嵌入式2.4GHz收发器，非常适合ble蓝牙低功耗，ANT 和2.4GHz超低功耗的无线应用，对各类传感器每隔2小时激活一次，同时对传感器和信号接入端口每2小时进行一次数据采集和传送，保证在不影响功能的情况下，实现较小的电量消耗。
另外，所述电缆智能井盖采用内部灌胶方式保护控制器，使控制器的防水等级达到 IP68等级，具有良好的防水密封性能，可以有效地保护电子元件、设备、电池，防止受潮。井内的水位检测可采用限位式浮球开关。
实际应用中，井盖尺寸及安装方式可根据现场需求定制，满足单层井、双层井及其他类型。一般情况下，井盖各项功能不运作，处于休眠状态。每隔2小时，MCU内置程序激活井盖一次，唤醒各传感器工作，之后采集相关测试数据和护层电流检测参数， MCU在采集相关数据后传送给NB-IoT模组，由NB-IoT模组将采集的数据通过窄带蜂窝物联网传送至云平台服务器，由专业人员对数据进行分析处理，对电缆和通道的现场情况进行判断，采取适当的处理措施。
当电源电量不足时，NB-IoT模组发送电量不足提醒信号至云平台服务器，根据定位信息提醒工作人员对电池进行更换。
该井盖能够全天每隔2小时定时地对现场电缆和通道的情况进行监控，并将采集的数据传送至云平台服务器，供管理人员对电缆环流和井盖闭合情况、工井内温度、水位、和气体情况进行处理分析，判断是否有异常情况，并及时采取相应的处理措施，有效降低事故的发生，具有较强的实用性。
本实用新型提供了一种基于蓝牙、NB-IoT物联网技术、低成本与高可靠的智能电缆井盖，实现电缆井盖状态与电缆井内环境信息的实时监控，从而实现井盖管理的信息化、智能化，提高电缆通道巡检和故障查找效率，创新电缆通道和井盖管理新模式，提高电缆通道巡检和故障查找效率。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种电缆智能井盖，其特征在于，主要包括MCU、电控锁、角度传感器、温度传感器、气体传感器、接地环流传感器、与控制电路相互连接的NB-IoT模组、存储芯片、时钟芯片；
所述MCU的输入端分别与角度传感器、温度传感器、气体传感器、接地环流传感器的输出端连接；所述MCU的输出端通过一电机与电控锁连接；
所述时钟芯片与存储芯片、角度传感器、温度传感器相互连接。
2.根据权利要求1所述的电缆智能井盖，其特征在于，还包括电源，所述电源包括锂电池、LDO，锂电池为NB-IoT模组直接供电，锂电池通过LDO分别为MCU、角度传感器、温度传感器、气体传感器、存储芯片、时钟芯片供电。
3.根据权利要求1所述的电缆智能井盖，其特征在于，还包括LED，所述LED通过LED驱动电路与MCU的输出端连接。
4.根据权利要求1至3任一项所述的电缆智能井盖，其特征在于，所述MCU采用NRF52832。
5.根据权利要求1所述的电缆智能井盖，其特征在于，所述时钟芯片采用PCF8563。
6.根据权利要求1所述的电缆智能井盖，其特征在于，所述存储芯片采用EEPROM-AT24CM01。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111691463A (zh) * | 2020-06-22 | 2020-09-22 | 广东守创者智网科技有限公司 | 配合手机使用的井盖智能模块 |
| CN113267707A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-08-17 | 华中科技大学 | 一种基于nb-iot的高压电缆低功耗在线监测设备 |
-
2019
- 2019-05-15 CN CN201920692520.1U patent/CN210507536U/zh active Active
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| CN113267707A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-08-17 | 华中科技大学 | 一种基于nb-iot的高压电缆低功耗在线监测设备 |
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