CN109490703A - 一种基于传感器的地下电缆检测*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于传感器的地下电缆检测***，通过对布置在电缆井中的三相电缆的连接处增设局放检测单元，在不破坏三相电缆的连接的前提下，对该连接处的局部放电情况进行检测，进而通过控制器将检测到的检测信号传输至服务器，并由服务器根据电缆连接处的放电信号确认地下电缆的异常信息；并生成警报信息。实现了对于复杂的电缆井中的三相电缆的连接处局放情况的检测。同时由于不许要对已有的三相电缆进行改进即可进行检测，避免了现有技术因为改进电路而增加的检测成本。
Description
技术领域
本发明涉及地下电缆监测技术，具体涉及一种基于传感器的地下电缆检测***。
背景技术
埋设于地下的电缆，在电力传输过程中，往往会由于电缆本身的温度升高发生***；又或者，由于地下铺设管道进水，导致电缆发生损坏，进而影响电缆的正常传输。
现有技术，针对电缆的局部放电检测，往往需要对电缆进行改造，才能实现检测。而布置于电缆井中的三相电缆，由于其设置空间的复杂以及三相电缆本身结构的复杂性。导致无法使用现有的局放检测机制进行检测，从而大大提高了局放检测的成本。
发明内容
本发明提供一种基于传感器的地下电缆检测***，用于对电缆井中三相电线的局部放电进行检测。
本发明第一个方面提供一种基于传感器的地下电缆检测***，包含：
包含：服务器、控制节点和局放检测单元；其中，所述控制节点和所述局放检测单元设置于电缆井中；所述局放检测单元设置于三相电缆的连接处；
其中，所述局放检测单元，用于获取所述三相电缆连接处局部放电产生的检测信号；并将所述检测信号通过无线链路发送至所述控制节点；
所述控制节点，用于将所述检测信号上报至所述服务器；所述服务器，用于根据所述检测信号确认地下电缆的异常信息；并生成警报信息。
可选的，所述局放检测单元为局放超声波检测单元；
所述局放超声波检测单元，用于获取所述三相电缆连接处局部放电产生的所述检测信号，所述检测信号为超声波信号。
可选的，所述局放超声波检测单元，包含：超声波传感器、处理单元、电源和无线通讯单元；所述处理单元，分别与所述超声波传感器、所述电源和所述无线通讯单元电连接；
所述超声波传感器，用于接收所述超声波信号；
所述无线通讯单元，用于在所述超声波传感器未接收到所述超声波信号时，被配置为低功耗模式；
所述处理单元，用于在所述超声波传感器接收到所述超声波信号时，配置所述无线通讯单元为正常模式；通过处于所述正常模式的所述无线通讯单元将所述超声波信号发送至所述控制节点。
可选的，还包括：所述局放超声波辅助单元；
所述局放超声波辅助单元，用于获取所述电缆井内的环境超声波信号；并将所述环境超声波信号发送至所述控制节点；
所述控制节点，还用于根据所述环境超声波信号对所述超声波信号进行校准，并将校准后的所述超声波信号发送至所述服务器。
可选的，所述局放检测单元为超高频检测单元；
所述超高频检测单元，用于获取所述三相电缆连接处局部放电产生的所述检测信号，所述检测信号为超高频电磁信号。
可选的，还包括，固定支架，所述固定支架用于固定所述超高频检测单元，以使所述超高频检测单元检测方向对准所述三相电缆连接处局部。
可选的，所述超高频检测单元，包含：超高频传感器、处理单元、电源和无线通讯单元；所述处理单元，分别与所述超高频传感器、所述电源和所述无线通讯单元电连接；
所述超高频传感器，用于检测所述超高频电磁信号；
所述无线通讯单元，用于在所述超高频传感器未检测到所述超高频电磁信号时，被配置为低功耗模式；
所述处理单元，用于在所述超高频传感器检测到所述超高频电磁信号时，配置所述无线通讯单元为正常模式；通过处于所述正常模式的所述无线通讯单元将所述超高频电磁信号发送至所述控制节点。
可选的，所述服务器，用于根据所述电超声波信号判断所述三相电缆的是否存在异常，若是，则生成控制命令；并向所述控制节点发送所述控制命令。
可选的，还包括：第一探测单元、第二探测单元和第三探测单元；
所述控制节点，用于根据所述控制命令，触发所述第一探测单元、所述第二探测单元或所述第三探测单元中任意一个或多个处于启动状态；所述第一探测单元或所述第二探测单元或所述第三探测单元，用于获取布置位置的温度信息和/或水敏信息；并将所述布置位置的所述温度信息和/或所述水敏信息通过无线链路发送至所述控制节点；
所述控制节点，用于将所述温度信息和/或所述水敏信息上报至所述服务器。
本发明实施例提供的基于传感器的地下电缆检测***，通过对布置在电缆井中的三相电缆的连接处增设局放检测单元，在不破坏三相电缆的连接的前提下，对该连接处的局部放电情况进行检测，进而通过控制器将检测到的检测信号传输至服务器，并由服务器根据电缆连接处的放电信号确认地下电缆的异常信息；并生成警报信息。实现了对于复杂的电缆井中的三相电缆的连接处局放情况的检测。同时由于不许要对已有的三相电缆进行改进即可进行检测，避免了现有技术因为改进电路而增加的检测成本。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种基于传感器的地下电缆检测***的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种基于传感器的地下电缆检测***部署示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种基于传感器的地下电缆检测***部署示意图；
图4为本发明实施例提供的另一种基于传感器的地下电缆检测***部署示意图；
图5为本发明实施例提供的另一种基于传感器的地下电缆检测***部署示意图；
图6为本发明实施例提供的另一种基于传感器的地下电缆检测***部署示意图；
图7为本发明实施例提供的另一种基于传感器的地下电缆检测***的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的另一种基于传感器的地下电缆检测***的结构示意图；
图9为本发明实施例提供的另一种基于传感器的地下电缆检测***的结构示意图；
图10为本发明实施例提供的另一种基于传感器的地下电缆检测***部署示意图；
图11为本发明实施例提供的另一种基于传感器的地下电缆检测***的结构示意图；
图12为本发明实施例提供的另一基于传感器的地下电缆检测***的部署示意图；
图13为本发明实施例提供的另一基于传感器的地下电缆检测***的部署示意图；
图14为本发明实施例提供的另一基于传感器的地下电缆检测***的部署示意图；
图15为本发明实施例提供的另一基于传感器的地下电缆检测***的部署示意图；
图16为本发明实施例提供的另一基于传感器的地下电缆检测***的部署示意图；
图17为本发明实施例提供的另一基于传感器的地下电缆检测***的部署示意图。
具体实施方式
图1为本发明实施例提供的一种基于传感器的地下电缆检测***的结构示意图，参见图1，该***包含：服务器10、控制节点11、探测单元12；
其中，该控制节点11以及探测单元12均设置与铺设地下电缆2的井内，并且本实施例对于控制节点11及探测单元12的数量不予限定。
探测单元12，包含：电池121、第一通讯单元122和传感模块123；
其中，电池121，用于存储电能，并为传感模块123和第一通讯单元122供电；
传感模块123，用于获取地下电缆2的温度信息和/或水敏信息；
第一通讯单元122，用于向第一通讯单元122发送温度信息和/或水敏信息；其中，水敏信息用于判断该段地下电缆是否浸入水中，或，该段位置是否进入水中。
需要说明的是，传感模块123可以采用温度传感器或水敏传感器或两者组合。
控制节点11，包含：电源电路111、处理单元112和第二通讯单元113；
其中，电源电路111用于为处理单元112以及第二通讯单元113供电；
第二通讯单元113，用于将温度信息和/或水敏信息发送至服务器10；向网络侧节点设备13发送功率余量报告；
服务器10，用于根据温度信息和/或水敏信息确认地下电缆2是否工作正常；
具体的，第二通讯单元113与服务器10可以采用无线通讯的方式或有限通讯的方式。而第二通讯单元113与服务器10之间为了建立网络而必要的网管、接入设备等设备不在本实施例进行说明。
需要说明的是，下文将以三个探测单元为例进行说明，即第一探测单元、第二探测单元和第三探测单元；其均可以采用上述探测单元12的器件及相应功能。
优选地，图2为本发明实施例提供的一种基于传感器的地下电缆检测***部署示意图，参见图2，对于控制节点11和探测单元12的数量和排布方式，提供一种可能的实现方式：首先，地下电缆2通过多节连接在一起，因此，可以在两节相邻的地下电缆2连接处设置该控制节点11，而在每两个相邻的控制节点11之间，可以基于场景需求设置一个到多个的探测单元12，例如对于地下空间复杂或事故高发地段设置多个探测单元12，如图2中示出的4个，以便提高探测的精度。
参见图1所示的基于传感器的地下电缆检测***，下面给出一种进行地下电缆进行探测的实现方案：第一探测单元12，用于获取布置位置的温度信息和/或水敏信息；并分别将布置位置的温度信息和/或水敏信息通过无线链路发送至控制节点11；
控制节点11，用于将温度信息和/或水敏信息上报至服务器10；通过无线链路向第一探测单元12发送控制命令；
第一探测单元12，还用于根据控制命令调整探测策略；
服务器10，用于根据温度信息和/或水敏信息确认地下电缆的异常信息；并生成警报信息。
本发明实施例提供的基于传感器的地下电缆检测***，通过第一探测单元获取布置位置的温度信息和/或水敏信息；并分别将布置位置的温度信息和/或水敏信息通过无线链路发送至控制节点；进而控制节点将温度信息和/或水敏信息上报至服务器；并通过无线链路向第一探测单元发送控制命令，从而提高地下监测设备的控制效率。
图3为本发明实施例提供的另一种基于传感器的地下电缆检测***部署示意图，参见图3，服务器10、控制节点11、第一探测单元12a、第二探测单元12b和第三探测单元12c；
其中，第一探测单元12a、第二探测单元12b或第三探测单元12c，用于获取布置位置的温度信息和/或水敏信息；并分别将布置位置的温度信息和/或水敏信息通过无线链路发送至控制节点11；
控制节点11，用于将温度信息和/或水敏信息上报至服务器10；通过无线链路向第一探测单元12a、第二探测单元12b和/或第三探测单元12c发送控制命令；
具体的，其中无线链路可以采用NB-IoT网络进行通信，以便降低设备间通讯功耗。
第一探测单元12a、第二探测单元12b或第三探测单元12c，还用于根据控制命令调整探测策略；
服务器10，用于根据温度信息和/或水敏信息确认地下电缆2的异常信息；并生成警报信息。
具体的，服务器10在收集到温度信息和/或水敏信息后，可以通过海量数据的标定及统计，进而对地下电缆2的异常情况进行分析和总结。
本发明实施例提供的基于传感器的地下电缆检测***，通过第一探测单元、第二探测单元或第三探测单元获取布置位置的温度信息和/或水敏信息；并分别将布置位置的温度信息和/或水敏信息通过无线链路发送至控制节点；进而控制节点将温度信息和/或水敏信息上报至服务器；并通过无线链路向第一探测单元、第二探测单元和/或第三探测单元发送控制命令，从而提高地下监测设备的控制效率。
具体的，其中无线链路可以采用NB-IoT网络进行通信，以便降低设备间通讯功耗。
第一探测单元12a、第二探测单元12b或第三探测单元12c，还用于根据控制命令调整探测策略；
服务器10，用于根据温度信息和/或水敏信息确认地下电缆2的异常信息；并生成警报信息。
进一步地，对于上述三个探测单元都设置于地下电缆上的场景，下面给出一种探测单元控制的实现方式：
第一探测单元12a、第二探测单元12b和第三探测单元12c分别间隔设置于地下电缆2上；
服务器10，具体用于根据温度信息和/或水敏信息确认第二探测单元12b位置的地下电缆2处出现异常，则生成控制命令，并向控制节点11下发控制命令，控制命令包含以目标周期进行探测的指令信息；
控制节点11，具体用于通过无线链路向第二探测单元12b发送控制命令；
第二探测单元12b，还用于将探测周期由原周期调整至目标周期，进行温度信息和/或水敏信息的探测；其中，目标周期短于原周期。
可见本实施例中，当第二探测单元12b对应位置的地下电缆2出现***、浸水等异常情况是，本发明实施例提供的***可以通过缩短第二探测单元12b的探测周期，从而实现对于异常位置的探测精度控制。
进一步地，对于地下电缆温度过高最终导致***的情况，为了能够更加准确的探测地下电缆的异常情况，下面给出一种基于温度变化趋势的探测方式：
第二探测单元12b根据原周期探测到的温度信息为第一温度信息；第二探测单元12b根据目标周期探测到的温度信息为第二温度信息；
第二探测单元12b，分别通过无线链路将第一温度信息和第二温度信息发送至控制节点11；
控制节点11，用于将第一温度信息和第二温度信息发送至服务器10；
服务器10，用于判断第一温度信息和第二温度信息是否存在持续升高的趋势，若存在，则生成异常状态控制命令；并将异常状态控制命令发送至控制节点11；
控制节点11，还用于根据异常状态控制命令，分别通过无线链路向第一探测单元12a和第三探测单元12c发送控制命令；
第一探测单元12a，还用于将探测周期由原周期调整至目标周期，进行温度信息和/或水敏信息的探测；
第三探测单元12c，还用于将探测周期由原周期调整至目标周期，进行温度信息和/或水敏信息的探测。
本实施例中，第一探测单元12a及第三探测单元12c设置于第二探测单元12b周围，当第二探测单元12b探测到对应位置的地下电缆2出现异常时，此时服务器10通过获取到的前后两个时间节点的温度变化趋势，确定该段地下电缆2存在***可能，则触发第一探测单元12a及第三探测单元12c缩短探测周期，从而对异常区域周围的进行更加精准的探测。
可选的，对于设置于地下井内的地下电缆，其所处环境的相关数据对于准确判断异常情况亦有作用。因此，下面给出一种针对地下电缆和环境同时进行探测的方式：
图4为本发明实施例提供的另一种基于传感器的地下电缆检测***部署示意图，参见图4，第一探测单元12a和第三探测单元12c分别间隔设置于地下电缆2上，第二探测单元12b设置于于环境数据探测位置上；即该第二探测单元12b用于对地下电缆2所处的环境进行探测。
具体的，该环境数据探测位置可以根据环境设置，例如，可以设置与地下电缆所处的管道内壁上；或者，设置于控制节点11的外壳上；或者，通过独立的固定机构设置于与地下电缆具有一定距离同时满足探测环境数据的位置上。本发明对于该位置不予限定。
服务器10，用于生成同步周期指令，同步周期包含第一探测周期，并将同步周期指令发送至控制节点11；
具体的，为了能够对地下电缆2的探测数据和环境的探测数据进行准确比较，需要保证增分别探测两种数据的两类探测单元的探测周期是一致的。
控制节点11，还用于通过无线链路分别向第一探测单元12a、第二探测单元12b和第三探测单元12c发送同步周期指令；
第一探测单元12a、第二探测单元12b和第三探测单元12c，分别用于采用第一探测周期进行温度信息和/或水敏信息的探测。
进而，服务器10，还用于将第一探测单元12a和第三探测单元12c分别上报的温度信息和/或水敏信息作为地下电缆2的数据；将第二探测单元12b上报的温度信息和/或水敏信息作为环境的数据；并将地下电缆2的数据和所环境的数据进行同步统计。
可选的，由于地下井内的环境复杂，可能出现线缆由于自身老化、沉降、外力挤压变形、地下井沉降等多种原因导致的异常，为了对这种情况进行监控，下面给出一种可能的实现方式：
在图3的基础上，图5为本发明实施例提供的另一种基于传感器的地下电缆检测***部署示意图，参见图5，该***，还包括：位移探测单元13，位移探测单元13与控制节点11通过无线链路通讯连接；其中，对于位移探测单元13个数不予限定，可以根据场景需求另说设置。
可选的，该位移探测单元13可以但不限于采用红外传感器、重力传感器、陀螺仪、罗盘等器件实现。
位移探测单元13，用于监测地下电缆2的位移数据和/或地下电缆2的沉降数据；并将地下电缆2的位移数据和/地下电缆2的沉降数据通过无线链路发送至控制节点11；
控制节点11，还用于将地下电缆2的位移数据和/或地下电缆2的沉降数据发送至服务器10；
服务器10，还用于统计地下电缆2的位移数据和/或地下电缆2的沉降数据；当地下电缆2的位移数据和/或地下电缆2的沉降数据超过安全阈值是，生成警报信息。
本发明实施例提供的一种基于温度及水敏信息的地下电缆监测***，通过位移探测单元对地下电缆的位移数据和/或地下电缆的沉降数据进行监测，从而实现对线缆由于自身老化、沉降、外力挤压变形、地下井沉降等多种原因导致的异常进行监测，进一步提高地下电缆的安全性。
进一步地，由于相邻两端电缆的连接处往往是容易因为发生异常和***的位置，因此，下面给出一种针对地下电缆连接处的基于传感器的地下电缆检测***部署示方式，图6为本发明实施例提供的另一种基于传感器的地下电缆检测***部署示意图，参见图6，该***在上文提供的器件基础上，其差一点在于，包含四个探测单元，具体为：第一探测单元12a、第一探测单元12a’、第二探测单元12b和第三探测单元12c；
其中，第一探测单元12a和第一探测单元12a’分别设置于控制节点11两侧，即第一探测单元12a设置于地下电缆2上，第一探测单元12a’设置于地下电缆2’上；第三探测单元12c设置于地下电缆2与地下电缆2’的连接处；第二探测单元12b设置于控制节点11外壳上；
具体的，第一探测单元12a，用于获取地下电缆2的温度信息和/或水敏信息；
第一探测单元12a’，用于获取地下电缆2’的温度信息和/或水敏信息；
第三探测单元12c，用于获取地下电缆2与地下电缆2’的连接处的温度信息和/或水敏信息；
第二探测单元12b，用于获取环境的数据，即环境的温度信息和/或水敏信息；
通过本实施例即可利用第三探测单元12c获取地下电缆2与地下电缆2’的连接处的温度信息和/或水敏信息，从而提高对于地下电缆连接处的探测精度。进而通过第一探测单元12a和第一探测单元12a’对两端地下电缆分别进行探测，来辅助增减探测精度。
进一步地，以第一探测单元为例，下面给出用于降低***功耗的实现方案。具体的，图7为本发明实施例提供的另一种基于传感器的地下电缆检测***的结构示意图，参见图7，该***包含：服务器10、控制节点11和第一探测单元12；
其中，该控制节点11以及第一探测单元12均设置与铺设地下电缆2的井内，并且本实施例对于控制节点11及第一探测单元12的数量不予限定。
第一探测单元12，包含：线圈单元120、电池121、第一通讯单元122和传感模块123；
其中，线圈单元120，用于通过地下电缆2的电磁场产生电能；
电池121，用于存储电能，并为传感模块123和第一通讯单元122供电；
传感模块123，用于获取地下电缆2的温度信息和/或水敏信息；
第一通讯单元122，用于向第一通讯单元122发送温度信息和/或水敏信息；
具体的，由于第一通讯单元122可以采用低功耗的无线传输机制，例如低功耗蓝牙技术等，并且传感模块123本身的传感器件功耗也较低，因此利用地下电缆2产生的电磁场来获取电能，能够满足第一探测单元12功耗需求，需要说明的是，本实施例中地下电缆的电流方向应为单向。
需要说明的是，传感模块123可以采用温度传感器或水敏传感器或两者组合。其中，水敏信息用于判断该段地下电缆是否浸入水中，或，该段位置是否进入水中。
控制节点11，包含：电源电路111、处理单元112和第二通讯单元113；
其中，电源电路111，用于为处理单元112以及第二通讯单元113供电；
第二通讯单元113，用于将温度信息和/或水敏信息发送至服务器10；
服务器10，用于根据温度信息和/或水敏信息确认地下电缆2是否工作正常。
具体的，第二通讯单元113与服务器10可以采用无线通讯的方式或有限通讯的方式。而第二通讯单元113与服务器10之间为了建立网络而必要的网管、接入设备等设备不在本实施例进行说明。
本实施例提供的基于传感器的地下电缆检测***，通过将控制节点和第一探测单元设置于地下电缆上，继而通过控制节点对第一探测单元进行配置和数据通讯，从而控制第一探测单元对地下电缆的温度和水敏进行探测，进而将温度信息和/或水敏信息发送至地表设置的服务器，从而利用服务器对地下电缆的运行情况进行监测，提高了监测效率，同时提高了***的控制效率，并且由于第一探测单元利用电缆的电磁场获取电势能，以供给自身耗电，从而降低了***的功耗。
优选地，参见图2，对于控制节点11和第一探测单元12的数量和排布方式，提供一种可能的实现方式：首先，地下电缆2通过多节连接在一起，因此，可以在两节相邻的地下电缆2连接处设置该控制节点11，而在每两个相邻的控制节点11之间，可以基于场景需求设置一个到多个的第一探测单元12，例如对于地下空间复杂或事故高发地段设置多个第一探测单元12，如图2中示出的4个，以便提高探测的精度。
在图7的基础上，图8为本发明实施例提供的另一种基于传感器的地下电缆检测***的结构示意图，参见图8，第一探测单元12，还包含：附着模块124，附着模块124为第一探测单元12的壳体外部，用于将第一探测单元12附着于地下电缆2上。
具体的，该附着模块124可以采用吸盘、磁体、卡口或其他限位结构等形式来实现。
可选的，为了能在监控地下电缆2的同时，降低整个***的功耗，下面给出一种可能的实现方式：处理单元112，还用于接收服务器10发送的控制策略。
进而，控制策略包含：指示第一探测单元12处于低功耗状态或处于工作状态；
当指示第一探测单元12处于低功耗状态时，则第二通讯单元113，还用于向第一通讯单元122发送低功耗控制命令；或，当指示第一探测单元12处于工作状态时，则第二通讯单元113，还用于向第一通讯单元122发送启动控制命令；
当第一通讯单元122接收到低功耗控制命令时，则第一探测单元12配置为低功耗状态；
当第一探测单元12处于低功耗状态且第一通讯单元122接收到启动控制命令时，则第一探测单元12配置为工作状态。
进一步地，当地下电缆2出现***或损坏时，***点附近或者损坏出的电磁场消失，则相应位置的线圈单元120会首先无法获取电能，则可以利用这一特性对地下电缆2状态进行快速监测和定位，下面给出一种可能的实现方式：
当线圈单元120获取的电磁场产生电能为零时，则第一通讯单元122，还用于向第二通讯单元113发送故障消息；
第二通讯单元113，还用于将故障消息发送至服务器10。
进一步地，当控制节点11具备较高的处理能力时，可以将处理温度信息和/或水敏信息的功能交由该控制节点11处理，具体的，一种可能的实现方式：
处理单元112，还用于判断温度信息和/或水敏信息是否达到预警条件，若达到则生成报警消息；
第二通讯单元113，还用于将服务器10发送报警消息。
为了对该基于传感器的地下电缆检测***的功耗进行进一步控制，下面引入控制节点对探测单元的功耗进行控制，具体实现方式如下：
图9为本发明实施例提供的另一种基于传感器的地下电缆检测***的结构示意图，参见图9，该***包含：服务器10、控制节点11、第一探测单元12和网络侧节点设备13；
其中，该控制节点11以及第一探测单元12均设置与铺设地下电缆2的井内，并且本实施例对于控制节点11及第一探测单元12的数量不予限定。
第一探测单元12，包含：电池121、第一通讯单元122和传感模块123；
其中，电池121，用于存储电能，并为传感模块123和第一通讯单元122供电；
传感模块123，用于获取地下电缆2的温度信息和/或水敏信息；
第一通讯单元122，用于向第一通讯单元122发送温度信息和/或水敏信息；其中，水敏信息用于判断该段地下电缆是否浸入水中，或，该段位置是否进入水中。
向控制节点11发送功率余量报告(Power Headroom Report，简称：PHR)；功率余量报告包括第一探测单元的上行功率与最大功率的差值；可选的，该功率余量报告也包含为该第一探测单元12支持的最大子载波数量或子载波数量的集合或自载波数量集合中的任意一个值，通过指示一个子载波数量集合，可以减少需要发送的信息比特数。例如可支持的子载波数量集合是{1，3，6，12}，只需要量比特就可以指示出该第一探测单元12支持的子载波数量。具体的，由于第一通讯单元122可以采用低功耗的无线传输机制，例如低功耗蓝牙技术等，并且传感模块123本身的传感器件功耗也较低，因此利用地下电缆2产生的电磁场来获取电能，能够满足第一探测单元12功耗需求。
需要说明的是，传感模块123可以采用温度传感器或水敏传感器或两者组合。
控制节点11，包含：电源电路111、处理单元112和第二通讯单元113；
其中，电源电路111，用于为处理单元112以及第二通讯单元113供电；
第二通讯单元113，用于将温度信息和/或水敏信息发送至服务器10；向网络侧节点设备13发送功率余量报告；
服务器10，用于根据温度信息和/或水敏信息确认地下电缆2是否工作正常；
具体的，第二通讯单元113与服务器10可以采用无线通讯的方式或有限通讯的方式。而第二通讯单元113与服务器10之间为了建立网络而必要的网管、接入设备等设备不在本实施例进行说明。
网络侧节点设备13，用于根据功率余量报告生成探测单元功率控制信息；并向控制节点11发送探测单元功率控制信息；
控制节点11，还用于根据探测单元功率控制信息，向第一探测单元12发送功率控制命令；
第一探测单元12，还用于根据功率控制命令调整功率。
可选的，该网络侧节点设备13可以为独立的基站设备，其支持NB-IoT网络通讯。或者，该网络侧节点设备13与控制节点11可以集成在一个实体设备上，同时具备支持NB-IoT网络通讯及本发明实施例相关控制功能。
本实施例提供的地下电缆检测***，通过探测单元向控制节点发送功率余量报告，进而网络侧节点设备根据功率余量报告生成探测单元功率控制信息；并向控制节点发送探测单元功率控制信息；控制节点根据探测单元功率控制信息，向第一探测单元发送功率控制命令；进而第一探测单元根据功率控制命令调整功率，从而实现在保证监测精度的同时，降低功耗。
可选的，上述文中涉及调整的功率，可以为第一通讯单元122用于数据发射的射频天线发射功率，也可以为传感模块123的探测功率。
优选地，在图2的基础上，图10为本发明实施例提供的另一种基于传感器的地下电缆检测***部署示意图，参见图10，其增设了上述实施例的网络侧节点设备13。
进一步的，在图9的基础上，下面给出一种可能实现方式，用获取第一探测单元的上行功率，具体的，图11为本发明实施例提供的另一种基于传感器的地下电缆检测***的结构示意图，参见图11，其中，第一探测单元12，还包含：处理器120，处理器120分别与电池121、第一通讯单元122以及传感模块123电连接；
处理器120，用于估计第一探测单元12的上行功率。
具体的，在NB-IoT***中，由于第一探测单元12的业务量较少，每次第一探测单元12唤醒只进行一次上行数据发送即可，要进行下一次上行数据发送时需要间隔一段时间。此时，若重用LTE中的PHR触发条件和发送方式，即第一探测单元12在本次数据发送PHR，则网络侧节点设备13对于第一探测单元12本次的功率控制和调度没有提前获取到PHR，也就无法对第一探测单元12每次上行传输进行功率控制和调度。而第一探测单元12下次唤醒时向网络侧节点设备13发送上行数据获取的PHR，由于时间间隔较长，则无法起到利用PHR对功率进行控制的目的。
因此，本发明实施中，第一探测单元12可以向网络侧节点设备13发送随机接入前导序列。其中，第一探测单元12的随机接入过程，一般可以分为基于竞争的随机接入过程和无竞争的随机接入过程。对于竞争的随机接入过程中，第一探测单元12随机选择一个前导序列，在RACH信道上发送。无竞争的随机接入过程是指第一探测单元12在接入时，使用网络侧节点设备13(此处为eNodeB)提供的特定前导序列和PRACH资源，这样则不会与其他的探测单元发生冲突，从而保证接入的成功率。进而，网络侧节点设备13在收到该随机接入前导序列后，向第一探测单元12下发随机接入响应。其中，该响应一般包含以下信息：前导序列的编号、定式调整信息、该第一探测单元12分配的上行资源位置指示信息。
在基于竞争的随机接入过程中，随机接入响应中还可以包含临时分配的小区无线网络临时标识(cell radio network temporary identifier，简称C-RNTI)信息。
进而第一探测单元12在接收到该随机接入响应后，根据网络侧节点设备13为第一探测单元12分配的上行资源发送上行数据。该上行数据可以包括上述实施例中涉及的功率余量报告。
进一步的，由于第一探测单元12可以基于不同的周期对上报该功率余量报告，因此下面给出一种基于不同需求，对上报周期进行控制的实现方式：
处理器120，还用于判断温度信息和/或水敏信息是否超过安全阈值，若超过，则采用第一周期发送功率余量报告；或，
若未超过，则采用第二周期发送功率余量报告；其中，第一周期小于第二周期。
具体的，通过判断该第一探测单元12的环境情况，即温度信息和/或水敏信息，来判断该第一探测单元12附近的地下电缆是否出现了故障，***或者进水等情况，从而来调整该第一探测单元12上报的周期。其核心目的在于：当该第一探测单元12检测的地下电缆位置出现异常时，则缩短上报周期；若一切正常，则增加上报周期；从而动态地降低每个探测单元的功耗。
进一步地，当第一探测单元12检测到环境信息出现异常时，下面给出一种可能的报警机制，具体的：
当温度信息和/或水敏信息超过安全阈值时，则处理器120，还用于在功率余量报告中增加预警标识；
网络侧节点设备13，还用于当获取到预警标识时，在生成的探测单元功率控制信息增加提高功率命令；
第一探测单元12，还用于根据功率控制命令调整功率，具体包括：
第一探测单元12，用于根据提高功率命令，提高功率。
进一步地，当网络侧节点设备13根据功率余量报告确定第一探测单元12的功耗余量低于功耗阈值，则生成的探测单元功率控制信息包含降低功率命令；
第一探测单元12，还用于根据功率控制命令调整功率，具体包括：
第一探测单元12，用于根据降低功率命令，降低功率。
在图9的基础上，图12为本发明实施例提供的另一基于传感器的地下电缆检测***的部署示意图，参见图12，第一探测单元12a、第二探测单元12b和第三探测单元12c相邻设置于地下电缆上2；
当第二探测单元12b确认温度信息和/或水敏信息超过安全阈值时，或，当第二探测单元12b发生故障时，第二探测单元12b向控制节点11发送的功率余量报告包含预警标识；
网络侧节点设备13，还用于获取预警标识，在生成的探测单元功率控制信息增加提高功率命令；
控制节点11，还用于根据探测单元功率控制信息，向探测单元12发送功率控制命令，具体包括：
控制节点11，还用于根据探测单元功率控制信息，分别向第一探测单元12a和第三探测单元12c发送功率控制命令；
第一探测单元12a根据提高功率命令，提高功率；
第三探测单元12c根据提高功率命令，提高功率。
具体的，本实施例以三个探测单元为例，说明当一个探测单元探测到异常或者本身出现故障时，本发明实施例提供的***，可以通过提升周围探测单元的功率，具体的，可以是第一通讯单元122的功率和传感模块123的功率，来提高监测的精准性和实效性，从而在降低总体功耗的同时，在必要的时候，提高局部位置的探测单元功耗，来保证监测的准确性。
基于上述实施例，本发明实施例还提供一种基于传感器的地下电缆检测***，用于针对三相电缆的局部放电情况检测。具体的，对于设置于电缆井中的三相电缆，其布置的空间较为复杂。并且三相电缆通常由四根导线以及外部包裹的绝缘材料构成。由于制作工艺可能导致电缆之间存在空气，从而造成绝缘材料的导电性发生变化，进而使得三相电缆出现局部放电的情况。另外，材料的老化也会导致三相电缆出现局部放电的情况。而由于上述复杂的场景，导致利用现有的检测技术难度较大。为了解决这一技术问题，下面给出一种具体实现方式。
图13为本发明实施例提供的另一基于传感器的地下电缆检测***的部署示意图，参见图13，该***，包含：服务器10、控制节点11和局放检测单元14；其中，控制节点11和局放检测单元14设置于电缆井3中；局放检测单元14设置于三相电缆4的连接处；
其中，局放检测单元14，用于获取三相电缆4连接处局部放电产生的检测信号；并将检测信号通过无线链路发送至控制节点11；
控制节点11，用于将检测信号上报至服务器10；服务器10，用于根据检测信号确认地下电缆的异常信息；并生成警报信息。
本发明实施例提供的基于传感器的地下电缆检测***，通过对布置在电缆井中的三相电缆的连接处增设局放检测单元，在不破坏三相电缆的连接的前提下，对该连接处的局部放电情况进行检测，进而通过控制器将检测到的检测信号传输至服务器，并由服务器根据电缆连接处的放电信号确认地下电缆的异常信息；并生成警报信息。实现了对于复杂的电缆井中的三相电缆的连接处局放情况的检测。而现有技术中，为了对三相电缆进行检测，需要在三相电联制造过程中增加传感器以便进行检测；或者在非工作状态下，进行局放测试。显然，本发明实施例提供的***无需对三相电缆固有结构进行改进，也不需要停止三相电缆正常工作，既可以实现对于三相电缆局放情况的检测，降低了检测成本。
可选的，为了对连接处的局部放电情况进行检测，本发明实施例给出两种可能的检测方式：1、利用超声波进行检测；2、利用超高频法进行检测。
下面针对超声波检测的方案，给出一种可能的实现方式：
具体的，局放检测单元14为局放超声波检测单元14a；
局放超声波检测单元14a，用于获取三相电缆连接处局部放电产生的检测信号，检测信号为超声波信号。
进一步的，由于电缆的长度较长，为了能够对每个电缆连接处进行检测，需要控制器对多个局放超声波检测单元进行无线通讯的组网和通讯控制。为了能够降低每个局放超声波检测单元功耗，以便降低***整体功耗，下面给出一种可能的实现方式，具体的，在图13的基础上，图14为本发明实施例提供的另一基于传感器的地下电缆检测***的部署示意图，参见图14，局放超声波检测单元14a，包含：超声波传感器14a-0、处理单元14a-1、电源14a-2和无线通讯单元14a-3；处理单元14a-1，分别与超声波传感器14a-0、电源14a-2和无线通讯单元14a-3电连接；
超声波传感器14a-0，用于接收超声波信号；
无线通讯单元14a-3，用于在超声波传感器14a-0未接收到超声波信号时，被配置为低功耗模式；
处理单元14a-1，用于在超声波传感器14a-0接收到超声波信号时，配置无线通讯单元14a-3为正常模式；通过处于正常模式的无线通讯单元14a-3将超声波信号发送至控制节点11。
本发明实施例提供的基于传感器的地下电缆检测***，通过处理单元来控制无线通讯单元的工作模式，使得该无线通讯单元在没有超声波信号时处于低功耗模式，在超声波传感器接收到所述超声波信号时，配置所述无线通讯单元为正常模式，从而将该超声波信号发送至控制节点。进而降低了局放超声波检测单元的功耗，进而降低了***整体的功耗。
可选的，由于在电缆井中可能存在环境超声波，其可能对于局放超声波检测单元的检测产生干扰，为此下面给出一种可能的实现方式，具体的，在图13的基础上，图15为本发明实施例提供的另一基于传感器的地下电缆检测***的部署示意图，参见图15，该***还包括：局放超声波辅助单元14b；
局放超声波辅助单元14b，用于获取电缆井3内的环境超声波信号；并将环境超声波信号发送至控制节点11；
控制节点11，还用于根据环境超声波信号对超声波信号进行校准，并将校准后的超声波信号发送至服务器10。
通过增加局放超声波辅助单元14b，进而获取电缆井3内的环境超声波信号，从而根据环境超声波信号对超声波信号进行校准，提高了检测精度。
下面针对超高频检测的方案，给出一种可能的实现方式：
具体的，局放检测单元14为超高频检测单元14c；
超高频检测单元14c，用于获取三相电缆4连接处局部放电产生的检测信号，检测信号为超高频电磁信号。
优选地，由于超高频检测具有较强的方向性，为了能够更好的进行检测，一种可能的方式是增设固定支架，该固定支架用于固定超高频检测单元，以使超高频检测单元检测方向对准三相电缆连接处局部。
为了能够降低每个超高频检测单元功耗，以便降低***整体功耗，下面给出一种可能的实现方式，具体的，在图13的基础上，图16为本发明实施例提供的另一基于传感器的地下电缆检测***的部署示意图，参见图16，超高频检测单元14c，包含：超高频传感器14c-0、处理单元14c-1、电源14c-2和无线通讯单元14c-3；处理单元14c-1，分别与超高频传感器14c-0、电源14c-2和无线通讯单元14c-3电连接；
超高频传感器14c-0，用于检测超高频电磁信号；
无线通讯单元14c-3，用于在超高频传感器14c-0未检测到超高频电磁信号时，被配置为低功耗模式；
处理单元14c-1，用于在超高频传感器14c-0检测到超高频电磁信号时，配置无线通讯单元14c-3为正常模式；通过处于正常模式的无线通讯单元14c-3将超高频电磁信号发送至控制节点11。
本发明实施例提供的基于传感器的地下电缆检测***，通过处理单元来控制无线通讯单元的工作模式，使得该无线通讯单元在没有超高频电磁信号时处于低功耗模式，在超高频传感器接收到超高频电磁信号时，配置所述无线通讯单元为正常模式，从而将该超高频电磁信号发送至控制节点。进而降低了超高频传感器的功耗，进而降低了***整体的功耗。
可选的，为了配合超高频电磁信号的监测，该处理单元14c-1可以设置至少一个放大器单元，用于对超高频电磁信号进行放大，从而提高检测精度。
可选的，上述局放超声波检测单元与超高频检测单元可以基于需求独立设置，也可以同时设置，以增加检测的准确性。
可选的，局放超声波检测单元与超高频检测单元均需要对准三相电缆连接处，其对准的精度可以根据场景需要进行设置，此处不予限定。
进一步的，该基于传感器的地下电缆检测***还可以与上述实施例中的第一探测单元12a、第二探测单元12b或第三探测单元12c结合使用。具体的，在图13的基础上，图17为本发明实施例提供的另一基于传感器的地下电缆检测***的部署示意图，参见图16，：
服务器10，用于根据电超声波信号判断三相电缆的是否存在异常，若是，则生成控制命令；并向控制节点11发送控制命令。
进而控制节点11可以基于控制命令触发第一探测单元12a、第二探测单元12b和第三探测单元12c。
控制节点11，用于根据控制命令，触发第一探测单元12a、第二探测单元12b或第三探测单元12c中任意一个或多个处于启动状态；第一探测单元12a或第二探测单元12b或第三探测单元12c，用于获取布置位置的温度信息和/或水敏信息；并将布置位置的温度信息和/或水敏信息通过无线链路发送至控制节点11；
控制节点11，用于将温度信息和/或水敏信息上报至服务器10。
从而利用局部放电的情况，启动对于连接处的温度信息/水敏信息的监测，从而提高***监控的强度，提高安全性。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种基于传感器的地下电缆检测***，其特征在于，包含：服务器、控制节点和局放检测单元；其中，所述控制节点和所述局放检测单元设置于电缆井中；所述局放检测单元设置于三相电缆的连接处；
其中，所述局放检测单元，用于获取所述三相电缆连接处局部放电产生的检测信号；并将所述检测信号通过无线链路发送至所述控制节点；
所述控制节点，用于将所述检测信号上报至所述服务器；所述服务器，用于根据所述检测信号确认地下电缆的异常信息；并生成警报信息。
2.根据权利要求1所述的基于传感器的地下电缆检测***，其特征在于，所述局放检测单元为局放超声波检测单元；
所述局放超声波检测单元，用于获取所述三相电缆连接处局部放电产生的所述检测信号，所述检测信号为超声波信号。
3.根据权利要求2所述的基于传感器的地下电缆检测***，其特征在于，所述局放超声波检测单元，包含：超声波传感器、处理单元、电源和无线通讯单元；所述处理单元，分别与所述超声波传感器、所述电源和所述无线通讯单元电连接；
所述超声波传感器，用于接收所述超声波信号；
所述无线通讯单元，用于在所述超声波传感器未接收到所述超声波信号时，被配置为低功耗模式；
所述处理单元，用于在所述超声波传感器接收到所述超声波信号时，配置所述无线通讯单元为正常模式；通过处于所述正常模式的所述无线通讯单元将所述超声波信号发送至所述控制节点。
4.根据权利要求2或3所述的基于传感器的地下电缆检测***，其特征在于，还包括：所述局放超声波辅助单元；
所述局放超声波辅助单元，用于获取所述电缆井内的环境超声波信号；并将所述环境超声波信号发送至所述控制节点；
所述控制节点，还用于根据所述环境超声波信号对所述超声波信号进行校准，并将校准后的所述超声波信号发送至所述服务器。
5.根据权利要求1所述的基于传感器的地下电缆检测***，其特征在于，所述局放检测单元为超高频检测单元；
所述超高频检测单元，用于获取所述三相电缆连接处局部放电产生的所述检测信号，所述检测信号为超高频电磁信号。
6.根据权利要求5所述的基于传感器的地下电缆检测***，其特征在于，还包括，固定支架，所述固定支架用于固定所述超高频检测单元，以使所述超高频检测单元检测方向对准所述三相电缆连接处局部。
7.根据权利要求5或6所述的基于传感器的地下电缆检测***，其特征在于，所述超高频检测单元，包含：超高频传感器、处理单元、电源和无线通讯单元；所述处理单元，分别与所述超高频传感器、所述电源和所述无线通讯单元电连接；
所述超高频传感器，用于检测所述超高频电磁信号；
所述无线通讯单元，用于在所述超高频传感器未检测到所述超高频电磁信号时，被配置为低功耗模式；
所述处理单元，用于在所述超高频传感器检测到所述超高频电磁信号时，配置所述无线通讯单元为正常模式；通过处于所述正常模式的所述无线通讯单元将所述超高频电磁信号发送至所述控制节点。
8.根据权利要求1所述的基于传感器的地下电缆检测***，其特征在于，所述服务器，用于根据所述电超声波信号判断所述三相电缆的是否存在异常，若是，则生成控制命令；并向所述控制节点发送所述控制命令。
9.根据权利要求8所述的基于传感器的地下电缆检测***，其特征在于，还包括：第一探测单元、第二探测单元和第三探测单元；
所述控制节点，用于根据所述控制命令，触发所述第一探测单元、所述第二探测单元或所述第三探测单元中任意一个或多个处于启动状态；所述第一探测单元或所述第二探测单元或所述第三探测单元，用于获取布置位置的温度信息和/或水敏信息；并将所述布置位置的所述温度信息和/或所述水敏信息通过无线链路发送至所述控制节点；
所述控制节点，用于将所述温度信息和/或所述水敏信息上报至所述服务器。
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