CN102467118B - 一种电力隧道安全运行监控*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电力隧道安全运行监控***，包括上位机子***、下位机子***，所述的上位机子***通过数据接口与下位机子***连接。与现有技术相比，本发明具有多功能、监测精度高、可实现实时通讯等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种安全运行监控***，尤其是涉及一种电力隧道安全运行监控***。
背景技术
随着国民经济的持续发展及人民生活水平的稳步提高，对电力的需求持续上升，就上海地区而言，2007年在落实一系列错避峰用电措施之后，用电量最后仍定格在了2021.8万千瓦，同比增长9.4％。如此巨大的用电量将是对电力设备的重大考验。同时，即将来临的2010年世博会无疑将是对用电安全一次更巨大的考验。如此势必要求从战略上对电力资源的调配和传输进行科学规划和统筹管理。“十五”城市电网规划的技术原则中就要求城市中心区增加电缆化比例、主干道电线入地。在此背景下大量的电力隧道将会应运而生，如世博电力隧道正在紧张建设，如由浦东新区即将建设的500千伏三林变电站至在建的500千伏世博变电站，全长约15.25公里，最大管壁外径6.2米，全程共设14座工作井，其间与已建成的龙阳路隧道、西藏路隧道相连。
与此同时我们应该清楚的认识到电力隧道由于所处地质环境恶劣，周边各种建设活动频繁，隧道服役年限的增加，如不能对电力隧道进行针对性的保护，将会对用电安全带来严重的威胁，而且容易造成恶劣的社会影响，然而从目前来看，国内对各类电力隧道安全运行监控方面的研究工作还相对滞后，而与其相类似的地铁隧道安全运行保护方面的研究却起步较早，并取到了较为***的成果，对地铁隧道的安全运行提供了技术和法律上的保障，值得电力隧道运营保护部门借鉴。针对电力隧道的保护标准和安全监控***的研究主要基于以下背景展开：
(1)电力隧道服役年限的增加，给电力隧道的安全带来隐患和压力，建立隧道的保护标准和可视化实时监控***，能及时了解运行电力隧道的安全状态，便于必要时采取合理的保护措施，保障电力设施的安全正常运行。
(2)电力隧道的增加使电力隧道交叉跨越施工现象越来越来多，隧道跨越建设过程中的相互影响和保护问题日渐突出。
(3)上海濒海临江，地处长江三角洲前缘，地表下75m以上广泛存在高含水量、高孔隙比、低强度、高压缩性的海相软土地层，属于典型的软土地基，工程地质特性不良。区域地质情况多属于饱和含水的流塑或软塑粘性，土层具有高压缩性和较强的流变性、扰动后强度明显降低、沉降稳定历时长等特点。这都将对保证电力隧道的安全运行产生不利影响。根据上海地铁一号线监测资料，由于土体受各种因素扰动，截止至2007年底大部分区域沉降已超过10cm，最大位移处已经接近30cm。过大的差异沉降容易引发隧道的渗漏水，影响电力设施的安全，因此，这势必要求对上海地区所有战略、关乎民生的地下设施进行有效保护和监控。
(4)电力隧道大多地处主干道及人口密集区域，公共及城市基础设施建设活动频繁，这将会对电力隧道正常运行产生不利影响，进而构成极大的威胁。以往基础设施建设等活动对周边产生剧烈影响的例子并不少见，且都产生了巨大的损失。
(5)电力隧道结构损坏对电力设施影响较大，诸如电缆接头等部位如受地下水长期浸泡导致火灾的可能性将大增。而从目前主要运行的地铁隧道中发现，漏水及腐蚀较为普遍。
(6)电力隧道的结构形式多样，施工方法不同，因此，其对外界环境影响的反映也会有所差异，因此，建立不同隧道形式的保护标准和监控方法具有一定的挑战性。
(7)电力隧道的安全运行将与整个城市的生产和居民生活休戚相关。回顾2007年7月纽约大面积停电所造成的巨大经济和社会影响，其在停电一周期间国民生产总值每天损失250～300亿美元，同时还造成了社会局部动荡。所以未来电力隧道安全如出现问题其所引发的后果将是不可想象的。
由此可见，电力隧道在城市电力能源安全中的地位毋庸置疑，对其保护和监控亦刻不容缓，然而遗憾的是，不同于其他城市生命线工程(诸如水、煤气管道)，这个能使上海未来更加“光”和“亮”的事物至今还没有一整套指标、监控措施确保其能安全使用及运行。这是与其重要地位不相称的、也是未来电力供应隐患之一，所以如何通过相关研究提出电力隧道安全运行的保护标准和监控***是我们迫切之任务。试想未来，保护标准和监控***的建立势必会为电力隧道的运行安全起到不可估量的作用。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种多功能、监测精度高、可实现实时通讯的电力隧道安全运行监控***。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种电力隧道安全运行监控***，其特征在于，包括上位机子***、下位机子***，所述的上位机子***通过数据接口与下位机子***连接。
所述的上位机子***包括主服务器、MIS(管理信息***)服务器、交换机、用户PC、短信发送设备、用户手机，所述的主服务器通过交换机与用户PC连接，所述的主服务器与MIS服务器连接，所述的MIS服务器通过短信发送设备与用户手机连接。
所述的主服务器设有通信驱动层、数据处理层、人机界面层、配置组态层。
所述的下位机子***包括数据自动采集器、监测传感器，所述的监测传感器与数据自动采集器连接，所述的数据自动采集器与上位机子***中的主服务器连接。
所述的监测传感器包括RJ-S型电容式静力水准仪、电容式单向位移计、收敛变形环、BGK4420表面式测缝计。
所述的数据自动采集器为DATAGeoLoggerDT515数据自动采集器。
所述的监测传感器中均带有现场控制单元，该现场控制单元设有存储器。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)、数据采集功能，应用不同种类型的传感器等各种参数进行测量。
2)、数据巡测功能；采用现场控制单元，每个单元自带实时时钟，各个数据采集模块具有人工巡测、定时巡测、选点巡测、选点单测、选组巡测等数据采集功能。
3)、数据显示功能，以图形或表格形式显示被监测对象的原始量、工程量、关联量、检测时间、工程单位等数据，并且可以显示***概貌(工况图)、监测布置图、通信拓扑图、监测数据历史曲线等。
4)、操控功能，在上位机上可实现***状态查询、在线实时测量、计算公式编辑、修改***配置、修改传感器配置、修改通信路由、数据分析、曲线作图、数据报表、显示打印等操作。
5)、数据通信功能，***现场采集的数据可以通过有线数据通信(现场总线 或光缆)传输到主控室。
6)、数据存贮保护功能，***所有的监测数据和配置数据除了在上位机保存于数据库中之外，在上位机不工作时，所有监测数据在现场控制单元中还可以得到及时保存，在上位机重新工作后，可以及时重新传输到上位机保存。此外，一旦***对现场控制单元进行了配置，其配置参数自动记入相关单元的非易失性存贮器中，掉电不受影响。
7)、抗雷击、抗干扰功能
在***的电源接口、通信接口、传感器接口的设计中均采用了抗雷击措施，各模块单元采取光电隔离措施以及抗电磁干扰设计，使***具有很强的抗雷击和抗干扰能力。
8)、报警功能
本***可以根据事先预置的安全范围，对超过安全范围的监测对象值可实现自动声光报警功能。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1所示，一种电力隧道安全运行监控***，包括上位机子***2、下位机子***1，所述的上位机子***2通过数据接口与下位机子***1连接。
所述的上位机子***2包括主服务器21、MIS服务器24、交换机22、用户PC 23、短信发送设备25、用户手机26，所述的主服务器21通过交换机22与用户PC 23连接，所述的主服务器21与MIS服务器24连接，所述的MIS服务器24通过短信发送设备25与用户手机26连接。
所述的主服务器21设有通信驱动层、数据处理层、人机界面层、配置组态层。
(a)通信驱动层
在总线结构的有线通信方式下，通信驱动层通过和LonDDEServer建立数据交换连接，实现上位机和各个现场控制单元(MCU)中的控制管理模块之间的通信。 而在无线通信方式下，通信驱动层通过对无线数传模块的控制和对无线对等网络通信协议的处理来实现上位机和各个现场子网的数据交换。
(b)数据处理层
数据处理层的主要任务是完成即时采样数据以及现场MCU上报的历史记录数据的工程量转换。由于MCU上报的是采样原始数据，而实际提交给用户的是工程量数据，所以要根据工程上的实际需要，把原始采样数据转换成工程量数据，这个过程即工程量计算。
(c)人机界面层
人机界面层是用户和***之间的操作接口。***上位机软件以操作简单、方便、界面友好为原则，为用户屏蔽了很多复杂操作、增加了大量的冗余检错功能，从而提高的***的易用性和***配置参数的正确性。
(d)配置组态层
配置组态层以树型结构显示***配置的所有设备及其属性，并且可以通过主菜单和弹出出式菜单管理***设备或修改设备属性。
所述的下位机子***包括数据自动采集器、监测传感器，所述的监测传感器与数据自动采集器连接，所述的数据自动采集器与上位机子***中的主服务器连接。
所述的监测传感器包括RJ-S型电容式静力水准仪、电容式单向位移计、收敛变形环、BGK4420表面式测缝计。
所述的监测传感器中均带有现场控制单元，该现场控制单元设有存储器。
一、实施对象
(1)北京西路～华夏西路3标段明挖段，2标段盾构隧道段、3标段顶管段
(2)正在运营的盾构隧道、顶管隧道和明挖法隧道。
示范工程的选择兼顾两个原则：1)、涵盖三种不同的隧道类型；2)、兼顾规划中的隧道跨越施工区域。
二、运营期监测内容
(1)盾构隧道安全运营监测内容
1)、隧道不均匀沉降；
2)、隧道管段接头张开量；
3)、隧道结构的收敛变形；
4)、隧道管段裂缝；
5)、隧道渗漏水。
(2)顶管法隧道安全运营监测内容
1)、隧道不均匀沉降；
2)、隧道管段接头张开量；
3)、隧道管段裂缝；
4)、隧道渗漏水。
(3)明挖法隧道安全运营监测内容
1)、沉降缝的位移；
2)、隧道结构的收敛变形
3)、隧道结构裂缝；
4)、隧道渗漏水。
其中盾构隧道、顶管法隧道和明挖法隧道的裂缝的监测在出现裂缝时增设。
三、监测方法和布置
(1)不均匀沉降
1)、监测方法
隧道的不均匀沉降和明挖法底板的竖向位移采用南瑞大坝工程监测分公司研制的RJ-S型电容式静力水准仪。静力水准仪采用电容感应式静力水准仪，该仪器依据连通管原理的方法，测量每个测点容器内容器底面安装高程与液面的相对变化。再通过计算求得各点相对于基点的相对沉降量。
2)、测点布置
静力水准仪布置在管段的环向接头位置，在接头的两侧各布置1个，对于明挖法，则沿底板布置，并且在沉降缝两侧各布置1个。
(2)管段接头张开量
1)、监测方法
管段接头张开量量测采用直线位移传感器监测，采用南瑞RW-S型智能型电容式单向位移计，该位移计可自动监测工程建筑物两点间的相对变位、基岩变位、边坡稳定及裂缝开展等。
2)、测点布置
选择在正常管段接头处、沉降缝位置处布置，每接头布置4个。
(3)隧道结构收敛
1)、监测方法
采用收敛变形环，每环设2个固定的隧道直径监测点。
2)、测点布置
收敛环的布置和沉降监测点对应布置。
(4)结构裂缝
1)、监测方法
采用BGK4420表面式测缝计。BGK-4420系列振弦式裂缝计安装在建筑物表面，监测结构裂缝和接缝的开合度。内置的温度传感器可同时监测安装位置的温度，两端的球形万向接允许一定程度的剪切位移。由专用的四芯屏蔽电缆传输频率和温度电阻信号，频率信号不受电缆长度的影响，适合在恶劣的环境下长期监测建筑物的裂缝变化。用自动的数据采集器都可从混凝土外的传感器电缆上采集到位移数据。
2)、测点布置
接缝监测视裂缝的分布和裂缝的特性进行确定。
(5)隧道渗漏水
1)、监测方法
隧道渗漏水采用人工定期监测的方法实现，监测内容包括隧道的渗漏位置和渗漏量。
2)、测点布置
隧道所有渗漏水的位置。
所述的数据自动采集器为DATAGeoLoggerDT515数据自动采集器。
Claims (5)
1.一种电力隧道安全运行监控***，其特征在于，包括上位机子***、下位机子***，所述的上位机子***通过数据接口与下位机子***连接；
所述的上位机子***包括主服务器、MIS服务器、交换机、用户PC、短信发送设备、用户手机，所述的主服务器通过交换机与用户PC连接，所述的主服务器与MIS服务器连接，所述的MIS服务器通过短信发送设备与用户手机连接；
所述的主服务器设有通信驱动层、数据处理层、人机界面层、配置组态层；
(a)在总线结构的有线通信方式下，通信驱动层通过和LonDDEServer建立数据交换连接，实现上位机子***和各个现场控制单元中的控制管理模块之间的通信；而在无线通信方式下，通信驱动层通过对无线数传模块的控制和对无线对等网络通信协议的处理来实现上位机子***和各个现场子网的数据交换；(b)数据处理层主要任务是完成即时采样数据以及现场MCU上报的历史记录数据的工程量转换；(c)人机界面层是用户和***之间的操作接口；(d)配置组态层以树型结构显示***配置的所有设备及其属性，并且通过主菜单和弹出式菜单管理***设备或修改设备属性。
2.根据权利要求1所述的一种电力隧道安全运行监控***，其特征在于，所述的下位机子***包括数据自动采集器、监测传感器，所述的监测传感器与数据自动采集器连接，所述的数据自动采集器与上位机子***中的主服务器连接。
3.根据权利要求2所述的一种电力隧道安全运行监控***，其特征在于，所述的监测传感器包括RJ-S型电容式静力水准仪、电容式单向位移计、收敛变形环、BGK4420表面式测缝计。
4.根据权利要求2所述的一种电力隧道安全运行监控***，其特征在于，所述的数据自动采集器为DATA GeoLogger DT515数据自动采集器。
5.根据权利要求2所述的一种电力隧道安全运行监控***，其特征在于，所述的监测传感器中均带有现场控制单元，该现场控制单元设有存储器。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: STATE GRID CORPORATION OF CHINA SHANGHAI JIULONG E Free format text: FORMER OWNER: SHANGHAI ZHONGQU ENERGY-SAVING TECHNOLOGY CO. LTD. Effective date: 20121210 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20121210 Address after: 200122 Shanghai City, Pudong New Area source deep road, No. 1122 Applicant after: Shanghai Electric Power Corporation Applicant after: State Grid Corporation of China Applicant after: SHANGHAI JIULONG ENTERPRISE MANAGEMENT CONSULTING CO., LTD. Address before: 200122 Shanghai City, Pudong New Area source deep road, No. 1122 Applicant before: Shanghai Electric Power Corporation Applicant before: Shanghai Zhongqu Electric Energy Saving Technology Co., Ltd. |
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |