CN214388588U - 基于在线监测与智能联控的电缆隧道防火系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于在线监测与智能联控的电缆隧道防火系统，包括：电缆隧道温度监测系统，所述电缆隧道温度监测系统用于监测电缆隧道的温度分布情况；电缆隧道气体监测系统，所述电缆隧道气体监测系统用于监测电缆隧道的气体含量分布情况；电缆在线分析管控平台，所述电缆在线分析管控平台基于无线与有线通信方式采集电缆隧道气体含量、温度并进行状态预警以及分析诊断；电缆隧道灭火动作机构，所述电缆在线分析管控平台监测到火灾信号后通过远程状态监测控制单元控制所述电缆隧道灭火动作机构动作。本发明解决了隧道内部火灾预警准确率低和灭火耗时长的难题，适用于所有涉及重要地下管网的行业。

Description

基于在线监测与智能联控的电缆隧道防火系统

技术领域

本发明涉及电缆隧道监测领域，尤其涉及一种基于在线监测与智能联控的电缆隧道防火系统。

背景技术

随着城市化建设快速发展，电网电缆化程度迅速提高，地下电缆已经成为城市电力网架的主要组成部分。电缆隧道内部存在发生火灾的风险，目前隧道内部的火灾监测系统存在传感器不灵敏，不同源检测信号之间存在信息壁垒，难以准确预警隧道内部火灾隐患的问题；此外依靠运检人员人工灭火，时效性差，无法在火灾初期及时赶到采取灭火措施。由此可见现有的技术措施难以准确预警电缆隧道内部火灾隐患，在发生火灾后无法及时灭火，难以满足处理电缆隧道内部火情的及时性、可靠性和全面性要求。火灾发生后，极有可能造成电缆损坏甚至线路停电等重大安全事故。

现有技术包括热电偶传感器和手提式灭火器。热电偶传感器属于自发电式传感器中的一种。在使用它进行测量的时候不用外加电源，因为它会把直接将被测量转化成电势的输出。因此，使用热电偶传感器是非常方便的，广泛用于测量炉子、液体的温度、管道内的气体以及固体的表面温度。而热电偶传感器测温范围是-270℃到2500℃之间。因此，热电偶传感器的优点是：方便制造、简单的结构、很高的精确度、测量的范围非常大、惯性小、可以远传输出信号。热电偶传感器缺点是灵敏度非常低，而且外部环境的信号很容易对热电偶传感器产生干扰。除此之外，热电偶传感器也非常容易地被前置放大器温漂所影响，因此热电偶传感器不适宜用于测量很微小的温度变化。热电偶传感器的灵敏度和材料粗细没有必要的联系，很细的材料也可以制造热电偶传感器。因为热电偶传感器的金属材料的延展性很好，所以有着很高的响应速度。但一般的工业应用总是把它装进厚厚的护套里中，因为这样子可以保护感温元件，避免腐蚀以及磨损。但是这样子会使得热电偶传感器显得笨重，对温度的反应也会变得更加迟缓。在用热电偶时，要注意环境温度的影响。可以将它的自由端放置于不变的温度的环境中，也可以通过冷端补偿消除。而当测量点离仪表很远的时候还要用补偿导线。这种传感器只能实现单点测量，只能测量小部分区域内的温度状态，不满足对电缆线路温度场的空间分布状态进行准确测量和实时监控的要求。

目前隧道内大多配置手提式灭火器，每隔一定距离放一个灭火器箱，内设磷酸铵盐干粉灭火器。干粉灭火器为储气瓶式，以高压二氧化碳为动力，喷射筒内的干粉进行灭火。其构造可分为：外装式干粉灭火器和内装式干粉灭火器。灭火时，先拔取保险销，握住喷枪。提起提把。将喷口对准火焰根部，当拉起拉环，瓶阀上的密封膜片被刺穿，二氧化碳气体进入筒体，干粉在气压的作用下，经出粉管、喷粉胶管由喷口喷出。在扑救火灾时，对准燃烧最猛烈处喷射，并上下左右扫射，使干粉灭火剂均匀地喷在燃烧物表面，将火焰全部扑灭。磷酸铵盐灭火原理是反映生成的多聚磷酸盐在着火物表面形成一定厚度的玻璃层物质，可渗透到可燃物的气孔内，组织空气与可燃物的接触而起到防火层作用。磷酸铵盐分解放出的氨对火灾也能起到抑制和冷却作用，磷酸铵盐还可以使燃烧物表面炭化，这种炭化是热的不良导体，可以减缓燃烧过程，降低火焰温度，对火焰起中断燃烧链反应的作用。手提式灭火器在密闭空间中会形成强烈的粉雾，火情严重时，灭火效果较差，如不持续喷射某一起火点，起火点容易复燃。此外，手提式灭火器需运检人员人工操作，当检测到隧道内部发生火灾时，运检人员赶往现场消耗大量时间，错过了火灾初期的最佳灭火时间，同时在灭火过程中也可能对运检人员造成人身伤害。因此依赖手提式灭火器达不到较好的灭火效果。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种基于在线监测与智能联控的电缆隧道防火系统，其采用红外成像仪、分布式光纤测温和气体传感器，能够采集电力隧道内任意位置温度和气体含量信息并通过WIFI无线信号和有线网络将传感器数据上传到在线分析管控平台；分析管控平台对不同源数据进行分析整理，智能判断电缆隧道内部火灾隐患；当分析管控平台认定电力隧道内部发生火灾，即通过远程控制单元关闭起火点两端的防火门和通风井盖板，防止火灾漫延，同时阻挡空气流通，隔绝氧气，扑灭火患。

为了达到上述目的，本发明提供了一种基于在线监测与智能联控的电缆隧道防火系统，包括：电缆隧道温度监测系统，所述电缆隧道温度监测系统用于监测电缆隧道的温度分布情况；电缆隧道气体监测系统，所述电缆隧道气体监测系统用于监测电缆隧道的气体含量分布情况；电缆在线分析管控平台，所述电缆在线分析管控平台基于无线与有线通信方式采集电缆隧道气体含量、温度并进行状态预警以及分析诊断；电缆隧道灭火动作机构，所述电缆在线分析管控平台监测到火灾信号后通过远程状态监测控制单元控制所述电缆隧道灭火动作机构动作。

优选方式下，所述电缆隧道温度监测系统包括沿电缆隧道往复运动并装设红外测温热成像仪的巡检机器人以及固定装设于电缆隧道内的分布式光纤测温系统。

优选方式下，所述分布式光纤测温系统包括多个光纤测温模组；所述光纤测温模组包括：温度传感器，所述多个温度传感器与功率跟随器同相输入端相连，所述功率跟随器输出端通过连接电阻与A/D转换器输入端相连，所述A/D 转换器输出端通过串口通信接口与微处理器相连。

优选方式下，所述电缆隧道气体监测系统由气体传感器网络组成，所述气体传感器网络包括多个气体含量监测模组；所述气体含量监测模组包括：气体传感器，所述气体传感器控制端子R通过串联电阻与功率放大器U2反相输入端相连，所述功率放大器U2同相输入端通过串联电阻与功率放大器U3同相输入端相连、与功率放大器U1输出端以及反相输入端相连、通过串联电阻与功率放大器U4同相输入端相连，所述功率放大器U1同相输入端与稳压二极管负极相连，所述气体传感器电源端子C与功率放大器U2输出端相连，所述气体传感器信号输出端子S通过串联电阻与功率放大器U3反相输入端相连，所述功率放大器U3输出端通过串联电阻与功率放大器U4反相输入端相连，所述功率放大器 U4输出端输出经级联放大的气体含量信号。

优选方式下，所述电缆隧道灭火动作机构动作包括关闭电缆隧道内的防火门与通风井盖板。

本发明的有益效果是：本发明所采用的电缆在线分析管控平台确保了对电缆隧道内部不同维度不同方式信号的采集与传输，使得各监测终端之间进行智能交互，互监互测，利用动静信息的充分交互甄别误报，确认异常，代替人工巡视，节省人工成本；本发明通过电缆隧道防火系统，实现了对隧道内部温度、气体含量的全天候监控，通过智能控制通风井盖板和防火门开闭可有效扑灭火灾，解决了隧道内部火灾预警准确率低和灭火耗时长的难题，适用于所有涉及重要地下管网的行业。

附图说明

图1为温度、气体信号结构示意图；

图2为分布式光纤测温系统单元图；

图3为气体监测系统电路图；

图4为电缆在线分析管控平台界面图。

具体实施方式

实施例：

本发明提供了一种基于在线监测与智能联控的电缆隧道防火系统，包括：电缆隧道温度监测系统，所述电缆隧道温度监测系统用于监测电缆隧道的温度分布情况；电缆隧道气体监测系统，所述电缆隧道气体监测系统用于监测电缆隧道的气体含量分布情况；电缆在线分析管控平台，所述电缆在线分析管控平台基于无线与有线通信方式采集电缆隧道气体含量、温度并进行状态预警以及分析诊断；电缆隧道灭火动作机构，所述电缆在线分析管控平台监测到火灾信号后通过远程状态监测控制单元控制所述电缆隧道灭火动作机构动作。

如图1所示，所述电缆隧道温度监测系统包括沿电缆隧道往复运动并装设红外测温热成像仪的巡检机器人以及固定装设于电缆隧道内的分布式光纤测温系统。

如图2所示，所述分布式光纤测温系统包括多个光纤测温模组；所述光纤测温模组包括：温度传感器，所述多个温度传感器与功率跟随器同相输入端相连，所述功率跟随器输出端通过连接电阻与A/D转换器输入端相连，所述A/D 转换器输出端通过串口通信接口与微处理器相连。

如图3所示，所述电缆隧道气体监测系统由气体传感器网络组成，所述气体传感器网络包括多个气体含量监测模组；所述气体含量监测模组包括：气体传感器，所述气体传感器控制端子R通过串联电阻与功率放大器U2反相输入端相连，所述功率放大器U2同相输入端通过串联电阻与功率放大器U3同相输入端相连、与功率放大器U1输出端以及反相输入端相连、通过串联电阻与功率放大器U4同相输入端相连，所述功率放大器U1同相输入端与稳压二极管负极相连，所述气体传感器电源端子C与功率放大器U2输出端相连，所述气体传感器信号输出端子S通过串联电阻与功率放大器U3反相输入端相连，所述功率放大器U3输出端通过串联电阻与功率放大器U4反相输入端相连，所述功率放大器 U4输出端输出经级联放大的气体含量信号。

所述电缆隧道灭火动作机构动作包括关闭电缆隧道内的防火门与通风井盖板，隔绝空气流通。

电缆隧道温度监测系统中智能巡检机器人利用自身携带的红外测温热成像仪能够对电缆隧道内监控场景实时进行框测温或点测温。对重点区域及温度瞬态值变化幅度大的区域测温精度高达1℃，测温误差控制在±2℃。

分布式光纤测温系统利用沿电力电缆线路或电缆隧道设置的测温光缆作为传感器，对电力电缆本体、附件及隧道环境的运行温度进行实时监测并预警。温度分辨率达到0.1℃，测温误差≤±0.5℃，取样间隔0.5m，空间定位精度达±1m，且精度不随监测长度变化。

电缆隧道气体监测系统中电缆隧道沿线的气体传感器可实现对氧气、一氧化碳、硫化氢及甲烷四种气体浓度和温湿度的24小时不间断监测。当隧道内温湿度超出设定范围时，可配合测温光纤、烟感、灭火弹等设备触发火灾报警机制。当隧道内气体浓度超出设定范围时触发报警。

如图4所示，电缆在线分析管控平台基于realtime监控系统，建立TCP服务器端，测温系统和气体信号采集系统建立TCP客户端，基于4G无线信号与光纤两种方式，实现有线与无线，静态与动态，平面与空间相结合，通过整合多种不同途径的技术和信号，将不同系统的信息共享，并且在同一平台上实现对运行中的电缆设备进行及时，精准，全面的实时感知，监视预警，分析诊断，评估预测。

电缆在线分析管控平台主站系统基于B/S网络架构，采用.Net等大型成熟平台进行开发，以开放式协议语言为基础，采用面向对象和图形化的可编程技术，监控数据符合XML格式，软件接口遵循IEC61970 CIM/CIS即公用信息模型/组件接口规范和IEC61968 UIB电力企业应用系统集成总线标准，具备标准的访问方式和应用软件接口API，便于与各系统的互联、信息交换和用户的再开发；支持监控主站系统规约或IEC61850等多种通信规约包括DL/T634或其他国内标准、国际标准规约、多种应用、多种类型的数据采集和交换，所述通信规约包括DL/T634或其他国内标准、国际标准规约，具有较强的兼容性和可扩展性，支持第三方软硬件系统的接入。电缆在线分析管控平台可通过浏览器操控，具有数据分析预测功能，方便了管理人员网内即时查询，满足了综合监测管理需求。

远程控制单元用于电缆通道内风机、水泵、防火门及照明设备运行状态7×24 小时连续不间断远程监测及远程控制启闭。远程状态监测控制单元采用硬件高度集成化及超低功耗设计和抗干扰及保护技术，由信号调整单元、数据采集单元、嵌入式软件及载波通讯共缆传输单元组成，该装置采用分时复用方式复接在数字编址总线式通信网络传输通信线缆上，将传感器输出信号就近于被测对象进行信号采集、转换和预处理并通过载波通讯共缆传输单元将处理后的数据编码上传至综合监控主机。电装盒采用壁挂式外壳结构设计，所有结构件设计均采用多层防水、防尘结构，防护等级达到IP68标准，防爆标志为Ex d IIBT6 Gb，具备1个开关量接口，可外接1台被控制设备，远程控制监测控制单元无需外供交流电源。

防火门和通风井盖板在正常情况下保持常开状态，使得空气流通，方便运维人员进行检修巡视。当电缆隧道内部发生火灾后，起火点两端的防火门和通风井盖板迅速关闭，隔绝空气。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于在线监测与智能联控的电缆隧道防火系统，其特征在于，包括：电缆隧道温度监测系统，所述电缆隧道温度监测系统用于监测电缆隧道的温度分布情况；电缆隧道气体监测系统，所述电缆隧道气体监测系统用于监测电缆隧道的气体含量分布情况；电缆在线分析管控平台，所述电缆在线分析管控平台基于无线与有线通信方式采集电缆隧道气体含量、温度并进行状态预警以及分析诊断；电缆隧道灭火动作机构，所述电缆在线分析管控平台监测到火灾信号后通过远程状态监测控制单元控制所述电缆隧道灭火动作机构动作。

2.根据权利要求1所述基于在线监测与智能联控的电缆隧道防火系统，其特征在于，所述电缆隧道温度监测系统包括沿电缆隧道往复运动并装设红外测温热成像仪的巡检机器人以及固定装设于电缆隧道内的分布式光纤测温系统。

3.根据权利要求2所述基于在线监测与智能联控的电缆隧道防火系统，其特征在于，所述分布式光纤测温系统包括多个光纤测温模组；所述光纤测温模组包括：温度传感器，所述多个温度传感器与功率跟随器同相输入端相连，所述功率跟随器输出端通过连接电阻与A/D转换器输入端相连，所述A/D转换器输出端通过串口通信接口与微处理器相连。

4.根据权利要求1所述基于在线监测与智能联控的电缆隧道防火系统，其特征在于，所述电缆隧道气体监测系统由气体传感器网络组成，所述气体传感器网络包括多个气体含量监测模组；所述气体含量监测模组包括：气体传感器，所述气体传感器控制端子R通过串联电阻与功率放大器U2反相输入端相连，所述功率放大器U2同相输入端通过串联电阻与功率放大器U3同相输入端相连、与功率放大器U1输出端以及反相输入端相连、通过串联电阻与功率放大器U4同相输入端相连，所述功率放大器U1同相输入端与稳压二极管负极相连，所述气体传感器电源端子C与功率放大器U2输出端相连，所述气体传感器信号输出端子S通过串联电阻与功率放大器U3反相输入端相连，所述功率放大器U3输出端通过串联电阻与功率放大器U4反相输入端相连，所述功率放大器U4输出端输出经级联放大的气体含量信号。

5.根据权利要求1所述基于在线监测与智能联控的电缆隧道防火系统，其特征在于，所述电缆隧道灭火动作机构动作包括关闭电缆隧道内的防火门与通风井盖板。

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