電纜溝智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張瀚 盧煜 藍(lán)淑財(cái) 莊泳

摘要：電纜溝智能監(jiān)測系統(tǒng)基于RFID自組網(wǎng)技術(shù)，通過全新的組網(wǎng)方式，和智能分析平臺(tái)，適應(yīng)惡劣環(huán)境，利用超微功耗的RFID溫度傳感器、五蓋RFID位秱傳感器、RFID五蓋水浸傳感器、有害氣體傳感器、聲光報(bào)警器實(shí)現(xiàn)在線功能，通過NB-IoT窄帶物聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)無線全域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)的配網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行在線管理，實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及運(yùn)行環(huán)境狀態(tài)，對(duì)電力設(shè)備資產(chǎn)進(jìn)行安全監(jiān)測和有效管理。

關(guān)鍵詞：電纜溝;智能監(jiān)測;RFID自組網(wǎng);RFID傳感器

引言

電纜溝作為承載高壓輸電電纜敷設(shè)的專門通道，所處環(huán)境都比較復(fù)雜，濕度大，電纜的老化速度快，出現(xiàn)積水電纜浸泡，電纜頭破裂短路，容易發(fā)生火災(zāi)，危害輸電系統(tǒng)的安全。電纜溝火災(zāi)一般隱蔽性比較強(qiáng)、破壞性巨大、一旦發(fā)生火災(zāi)還會(huì)伴有高溫和有毒煙霧及不易控制等特點(diǎn)，無法及時(shí)撲救會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷害。本文設(shè)計(jì)的智能電纜溝環(huán)境監(jiān)測與預(yù)防救災(zāi)方案，具備了現(xiàn)場狀態(tài)的實(shí)時(shí)查詢，過溫預(yù)警和報(bào)警功能，保障配電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

一 地下電纜分布及特點(diǎn)

由于電纜的分布數(shù)量廣大，大部分的管線安裝雜亂，施工垃圾的丟棄，現(xiàn)場環(huán)境惡劣導(dǎo)致管理難度極大，出現(xiàn)問題人工排查也很困難。

1.由于所處環(huán)境濕度大，地下電纜易老化破損發(fā)生溫升燒毀，發(fā)生火災(zāi)，而變電站出線500米內(nèi)環(huán)網(wǎng)柜和中間接頭處等都是急需監(jiān)控的重要資產(chǎn)，一旦發(fā)生事故將造成巨大的人員傷害和經(jīng)濟(jì)損失.

2.電纜溝所處環(huán)境惡劣，多半取電困難、信號(hào)干擾、無線信號(hào)極其不穩(wěn)定，現(xiàn)場也沒有合適的監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測

3.電力電纜出現(xiàn)問題多半事是在事后后理，無法做到事前預(yù)防，也會(huì)導(dǎo)致停電故障報(bào)警投，降低了電網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量，與此同時(shí)，停工停產(chǎn)也對(duì)企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失.

4.傳統(tǒng)安監(jiān)的巡檢人員數(shù)量巨大、成本高、輪值式巡檢、無重點(diǎn)目標(biāo)，環(huán)境惡劣很難實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，多層級(jí)的管理也會(huì)造成信息不對(duì)稱，溝通成本高，從而效率低下.

二 電纜溝智能檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路及方案

電纜溝智能檢測系統(tǒng)通過傳感器采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，則傳感器會(huì)將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上送至通訊終端。具有無線通訊自組網(wǎng)分通訊終端，通過2.4G（NB）無線自組網(wǎng)技術(shù)，以3-5分鐘一次的頻率將傳感器采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娦艑Ｓ迷贫?，后臺(tái)主站對(duì)云端數(shù)據(jù)進(jìn)行解析及顯示，實(shí)現(xiàn)動(dòng)靜態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，在有報(bào)警觸發(fā)的情況下主站以語音、短信、就地聲光報(bào)警方式進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)。

1：系統(tǒng)利用可自組網(wǎng)、超微功耗的RFID溫度傳感器、五蓋RFID位秱傳感器、RFID五蓋水浸傳感器、有害氣體傳感器、聲光報(bào)警器實(shí)現(xiàn)在線功能，通過NB-IoT窄帶物聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)無線全域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行的在線管理，與此同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及運(yùn)行環(huán)境狀態(tài)，對(duì)電力設(shè)備資產(chǎn)進(jìn)行有效管理。解決惡劣環(huán)境內(nèi)產(chǎn)品自身供電能源、長期無故障工作和穩(wěn)定通訊等問題，通過架構(gòu)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)物聯(lián)網(wǎng)采集系統(tǒng)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備安全、異常狀態(tài)，及時(shí)有效預(yù)防故障和險(xiǎn)情發(fā)生。

2：智能聲光報(bào)警單元優(yōu)點(diǎn)：超低功耗，帶自組網(wǎng)協(xié)議，遠(yuǎn)距離通訊，接收通訊終端數(shù)據(jù)，并進(jìn)行本地聲光報(bào)警，IP防護(hù)等級(jí)：IP68，報(bào)警聲音大于120dB，無線自組網(wǎng)通訊。

3：溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測電纜溫度，根據(jù)周期溫度曲線，能有效地預(yù)防電纜爆炸等事故，并針對(duì)線路短路、過流等引起的火災(zāi)能進(jìn)行報(bào)警，使得電纜溝內(nèi)運(yùn)行環(huán)境更為安全。

4：配合水浸傳感器，濕度傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測電纜溝內(nèi)水位狀態(tài)，濕度情況，如超過設(shè)定值，則會(huì)立即發(fā)出警報(bào)通知相關(guān)運(yùn)維人員進(jìn)行排水排查，有效地預(yù)防了由于水浸造成的安全事故，而井蓋位移傳感器通過探測X、Y、Z軸的加速度絕對(duì)值，實(shí)時(shí)傳送振動(dòng)或位移信號(hào)，實(shí)時(shí)監(jiān)測電纜井蓋狀態(tài)，有效地預(yù)防了電纜被盜事件的發(fā)生。

三：智能檢測體統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢

相較于傳統(tǒng)的人工監(jiān)測系統(tǒng)，采用智能監(jiān)測系統(tǒng)讓人力成本更低，檢測設(shè)備功耗低，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測，故障預(yù)警重點(diǎn)關(guān)注，自勱生成報(bào)表統(tǒng)一調(diào)度管理檢修過程監(jiān)控指導(dǎo)，工作效率更高，發(fā)生安全事故的概率更低。

1：通信安全性：智能檢測數(shù)據(jù)的有效性驗(yàn)證、數(shù)據(jù)包的加密、可靠的訪問權(quán)限管理，可以繞開阻擋區(qū)域?qū)崿F(xiàn)智能化通信。

2：網(wǎng)絡(luò)可靠性：采用自主研發(fā)的工業(yè)無線自組網(wǎng)協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)端點(diǎn)到端點(diǎn)可靠性達(dá)到100%。

3：超低功耗：設(shè)備多為內(nèi)置電池供電，超低功耗，系統(tǒng)平 均工作電流≤10 微安。超低功耗也達(dá)到節(jié)能的效果。

4：防盜功能：就地遠(yuǎn)程缺一不可，本地聲光報(bào)警加外加遠(yuǎn)程的語音、短信提醒，web端顯示及數(shù)據(jù)查詢。

5：安裝簡易：整個(gè)網(wǎng)絡(luò)全部無線 協(xié)議網(wǎng)狀連接，全部產(chǎn)品即裝即用，節(jié)省了人工成本。

結(jié)語：

目前電網(wǎng)配電環(huán)節(jié)在變電站、配電房等較好的環(huán)境形成了較為成熟的自動(dòng)化和智能化解決方 案，但對(duì)地下電纜溝等惡劣環(huán)境下的設(shè)備管理仍沒有更好的方法進(jìn)行管理，存在不可預(yù)估的風(fēng)險(xiǎn)事故！電纜溝智能檢測系統(tǒng)通過解決電纜溝所處惡劣環(huán)境內(nèi)產(chǎn)品自身供電能源、長期無故障工作和穩(wěn)定通訊等問題，通過架構(gòu)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)物聯(lián)網(wǎng)采集系統(tǒng)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備安全、異常狀態(tài)，及時(shí)有效預(yù)防故障和險(xiǎn)情發(fā)生，更好提高電網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]石威，紀(jì)躍波.電纜溝環(huán)境狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)[J].廈門理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2017，v.25;No.105（03）：40-46.

[2]焦陽. 電力電纜溫度場仿真及在線監(jiān)測系統(tǒng)研究[D].重慶大學(xué)，2016.

[3]張金平. 配電網(wǎng)電纜防盜技術(shù)及應(yīng)用[D].華南理工大學(xué)，2015.

[4]彭靈利，姜明凱，鄭欣，鄧明，周成鵬，溫偉弘.基于無線傳感器的電纜溝除濕技術(shù)研究[J].電子測試，2020，No.431（02）：59-62.

[5][黃常青，劉思穎.電纜溝火災(zāi)原因分析及預(yù)防措施[J].建材與裝飾，2018，No.555（46）：227-228.