CN113589748B - 一种基于电力物联网的分布式智能边缘物联井盖监控*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电力物联网的分布式智能边缘物联井盖监控***，包括外井盖和内井盖，外井盖上设有外井盖监测报警组件，内井盖上设有内井盖位置检测组件、供电模块、边缘物联接收组件、环境监测组件，内井盖位置检测组件、边缘物联接收组件、环境监测组件均与供电模块电连接，边缘物联接收组件与设置在井盖下部通道内的电缆通道监测组件通信连接，边缘物联接收组件与设置在远端监控中心的管控平台通信连接。本发明通过外井盖监测报警组件、内井盖位置检测组件、环境监测组件对外井盖的开启、内井盖的倾斜、通道内的环境进行监测，将监测数据统一发送到管控平台，实现了外井盖开启报警、内井盖倾斜报警、通道内环境监测等智能监测与预警功能。

Description

一种基于电力物联网的分布式智能边缘物联井盖监控***

技术领域

本发明属于新型物联网智能井盖技术领域，特别是涉及一种基于电力物联网的分布式智能边缘物联井盖监控***。

背景技术

随着高压电缆入地率逐步增加，地下电缆通道建设的迅速发展，电缆通道检查井数量愈来愈多、布局地域性分散，井盖多位于马路路面或人行道，常面临不法分子偷盗电力设施、施工及非法开挖等外力破坏问题，造成被盗供电地区电力输电中断的严重后果。现阶段中日常的运行管理工作仅单纯地依靠人工巡检很难实时监督到位，井盖开启、位移等问题难以及时发现，对行人的生命安全产生了很大的威胁，同时，当前传统井盖功能单一，无法实现电缆通道状态与井盖本体状态监测有效融合，导致资源不能充分利用，严重影响到高压电缆的可靠稳定运行，这导致了供电部门的管理工作难度越来越大。

发明内容

针对传统井盖功能单一、无法实现井盖、电缆通道有效监测的技术问题，本发明提出一种基于电力物联网的分布式智能边缘物联井盖监控***。

一种基于电力物联网的分布式智能边缘物联井盖监控***，所述井盖监控***包括外井盖和与外井盖相匹配的内井盖，所述外井盖上设有外井盖监测报警组件，内井盖上设有内井盖位置检测组件、供电模块、边缘物联接收组件、环境监测组件，内井盖位置检测组件、边缘物联接收组件、环境监测组件均与供电模块电连接，且边缘物联接收组件与设置在井盖下部通道内的电缆通道监测组件通信连接，边缘物联接收组件和井盖位置检测组件均与设置在远端监控中心的管控平台通信连接。

所述外井盖监测报警组件包括常闭行程开关SQ1，常闭行程开关SQ1固定设置在外井盖和内井盖之间的侧壁上，且常闭行程开关SQ1的顶部与外井盖的下表面接触；所述常闭行程开关SQ1的一端与电阻R31的一端连接，常闭行程开关SQ1的另一端与电阻R35的一端、三极管Q1的基极连接；所述电阻R31的另一端与电池BT1的正极、电阻R32的一端连接，电阻R32的另一端与电阻R35的另一端、三极管Q2的发射极连接；所述三极管Q2的基极与三极管Q1的发射极连接，三极管Q2的集电极与三极管Q1的集电极、电阻R34的一端、发光二极管D1的正极连接；所述电阻R34的另一端与报警器LS1的一端连接，报警器LS1的另一端与电阻R33的一端、常闭开关SW1的一端连接，常闭开关SW1的另一端与电池BT1的负极连接；所述电阻R33的另一端与发光二极管D1的负极连接。

所述内井盖位置检测组件包括固定设置在内井盖上的倾角传感器，倾角传感器的输出端与电阻R36的一端连接，电阻R36的另一端与电容C15的一端、三极管Q4的基极连接；所述三极管Q4的发射极与电阻R38的一端、常开开关K1-1的一端、运放器AR7的同相输入端连接，运放器AR7的反相输入端与电阻R37的一端、电阻R39的一端连接，运放器AR7的输出端与三极管Q3的基极连接；所述三极管Q3的发射极与电阻R41的一端连接，三极管Q3的集电极与继电器K1的一端、二极管D2的正极连接；所述常开开关K1-1的另一端与电阻R40的一端连接，电阻R40的另一端与三极管Q5的基极连接；所述三极管Q5的发射极与电阻R42的一端、电容C18的一端、电容C17的一端连接，三极管Q5的集电极与电容C16的一端、电容C19的一端、电感L1的一端、电容C17的另一端连接，电容C19的另一端与发射器E1连接，发射器E1和管控平台连接；所述倾角传感器的电源端、三极管Q4的集电极、电阻R37的另一端、继电器K1的另一端、二极管D2的负极、电感L1的另一端、电容C16的另一端均与供电模块连接，电容C15的另一端、电阻R38的另一端、电阻R39的另一端、电阻R41的另一端、电阻R42的另一端、电容C18的另一端均接地，且常开开关K1-1受继电器K1的控制。

所述边缘物联接收组件包括用于接收电缆通道监测组件输出信号的频率信号接收器，频率信号接收器与控制单元连接，控制单元与无线通信收发模块连接；所述无线通信收发模块与管控平台通信连接。

所述频率信号接收器与控制单元之间设有信号检测电路、放大输出电路和信号补偿电路，信号检测电路的输入端与频率信号接收器的输出端口对应连接，信号检测电路的输出端与放大输出电路的输入端连接，放大输出电路的输出端与控制单元连接，且放大输出电路与信号补偿电路连接；所述信号检测电路、放大输出电路和信号补偿电路均与供电模块连接。

所述信号检测电路包括电感L2，电感L2的一端与频率信号接收器的输出端、瞬态抑制二极管TVS的一端连接，电感L2的另一端与电容C1的一端、电阻R15的一端、晶闸管SCR1的阳极、运放器AR1的同相输入端、运放器AR2的同相输入端连接；所述电阻R15的另一端与电容C2的一端连接，电容C2的另一端与晶闸管SCR1的阴极、放大输出电路的输入端连接；所述晶闸管SCR1的控制极与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与异或门U1的输出端连接；所述异或门U1的两个输入端分别与运放器AR1的输出端、运放器AR2的输出端连接，运放器AR1的反相输入端与电阻R2的一端、可变电阻R1的一端连接，运放器AR2的反相输入端与电阻R3的一端、电阻R2的另一端连接，可变电阻R1的另一端与供电模块连接；所述瞬态抑制二极管TVS的另一端、电容C1的另一端、电阻R3的另一端均接地。

所述放大输出电路包括电阻R5，电阻R5的一端与信号检测电路的输出端连接，电阻R5的另一端与电容C4的一端、电容C3的一端、电阻R9的一端连接；所述电容C4的另一端与电阻R6的一端、运放器AR3的同相输入端连接，运放器AR3的反相输入端与电阻R7的一端、电阻R8的一端、信号补偿电路的场效应管Q6的漏极连接，电阻R8的另一端与运放器AR3的输出端、信号补偿电路的常开开关K2-2的一端、电阻R9的另一端、电阻R10的一端、电阻R11的一端、三极管Q10的基极连接；所述三极管Q10的集电极与电阻R14的一端、三极管Q7的发射极、三极管Q9的基极连接，三极管Q7的基极与电阻R14的另一端、电阻R13的一端连接，三极管Q7的集电极与三极管Q8的基极、电阻R13的另一端、电阻R12的一端连接；所述三极管Q8发射极与三极管Q9的集电极、电容C5的一端连接，电容C5的另一端与控制单元连接；所述电阻R10的另一端、电阻R12的另一端、三极管Q8集电极均与供电模块连接，电阻R6的另一端、电阻R7的另一端、电容C3的另一端、电阻R11的另一端、三极管Q10的发射极、三极管Q9的发射极均接地。

所述信号补偿电路包括用于检测通道内温度的温度传感器U2，所述温度传感器U2的电源端与电感L3的一端连接，温度传感器U2的输出端与电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端与电阻R17的一端、电容C6的一端连接；所述电阻R17的另一端与电容C7的一端、运放器AR4的同相输入端连接，运放器AR4的反相输入端与电阻R19的一端、电阻R18的一端连接，电阻R18的另一端与运放器AR4的输出端、电容C6的另一端、常开开关K2-1的一端、运放器AR5的同相输入端连接；所述运放器AR5的反相输入端与电阻R21的一端、电阻R20的一端连接，运放器AR5的输出端与二极管D3的正极连接，二极管D3的负极与三极管Q11的基极连接；所述三极管Q11的发射极与电阻R22的一端连接，三极管Q11的集电极与二极管D4的正极、继电器K2的一端连接；所述常开开关K2-1的另一端与电阻R23的一端连接，电阻R23的另一端与电阻R24的一端、电容C8的一端、运放器AR6的同相输入端连接；所述运放器AR6的反相输入端与电阻R25的一端连接，运放器AR6的输出端与电容C8的另一端、电阻R24的另一端、场效应管Q6的栅极连接；所述场效应管Q6的漏极与放大输出电路的R7的一端连接，场效应管Q6的源极与常开开关K2-2的一端连接，常开开关K2-2的另一端与电放大输出电路的R8的另一端连接，且常开开关K2-2和常开开关K2-1均受继电器K2的控制；所述电感L3的另一端、电阻R20的另一端、继电器K2的另一端、二极管D4的负极均与供电模块连接，电容C7的另一端、温度传感器U2的接地端、电阻R19的另一端、电阻R21的另一端、电阻R22的另一端、电阻R25的另一端均接地。

所述电缆通道监测组件通包括用于检测通道内水位的水位传感器、用于检测高压线缆温度的红外阵列测温传感器和/或用于检测高压线缆接地的接地环流传感器，水位传感器、红外测温阵列、接地环流传感器分别与对应的无线发射模块连接；所述无线发射模块与边缘物联接收组件连接。

本发明的有益效果：

1.外井盖监测报警组件可以对外井盖的开启状态实时进行监测，内井盖位置检测组件对井盖的倾斜状态进行监测，环境监测组件对通道内的环境进行整体监测，电缆通道监测组件对高压线缆的线缆温度、接地环流、通道水位等进行监测，无线通信收发模块通过物联网协议统一接入管控平台，将环境监测数据和电缆数据统一发送到管控平台，工作人员可以通过管控平台实时监控井盖、通道及电缆；实现外井盖开启报警、内井盖倾斜报警、通道内环境监测等智能监测与预警功能，结合物联网及管控平台实现了对井盖暴力拆除、非法进入的实时、电缆通道内环境及设备状态的实时监测，使管理人员能够对井盖、电缆通道内的设备状态进行实时监控，最大程度的保障电缆及通道安全，防止人员非法开启、随意出入电缆通道，降低电缆通道设备偷盗现象发生，实现了电缆通道内环境及设备运行状态的全息感知。

2.信号检测电路、放大输出电路和信号补偿电路对环境监测组件监测到的数据进行放大补偿处理，在对信号在通道中远距离传输进行损耗补偿的同时，可以根据通道内的环境温度对监测信号进行调节，避免通道产生火灾或者高温对监测信号传输误差的影响；具有通道防盗、远程监控、安全性高、部署灵活、使用寿命长、便于维护的特性，特别适用于环境恶劣的隧道场景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请中***整体示意图

图2为井盖的剖面示意图。

图3为内井盖外侧结构示意图。

图4为内井盖内侧结构示意图

图5为外井盖监测报警组件的电路示意图。

图6为内井盖位置检测组件的电路示意图。

图7为信号检测电路和放大输出电路的连接示意图。

图8为信号补偿电路的电路示意图。

图中，1为外井盖，2为内井盖，3为常闭行程开关SQ1，4为电缆通道，5为内井盖位置检测组件，6为供电模块，7为边缘物联接收组件，8为环境监测组件，9为把手，10为防腐蚀铭牌，11为锁定装置，12为控制单元，13为加强筋，14为管控平台，151为接地环流传感器，152为红外阵列测温传感器，153为水位传感器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种基于电力物联网的分布式智能边缘物联井盖监控***，如图1-3所示，包括电缆通道4以及设置在电缆通道4内的高压电缆，所述电缆通道4上端设有若干个检查井，所述检查井包括外井盖1和与外井盖1相匹配的内井盖2，所述内井盖2上设有用于检测内井盖是否倾斜的内井盖位置检测组件5、用于提供电源的供电模块6、用于收发传感器数据并对数据进行处理的边缘物联接收组件7、用于监测通道状况的环境监测组件8、用于整体管理控制的控制单元12，所述监控***还包括电缆通道监测组件和管控平台14，所述电缆通道监测组件与边缘物联接收组件7之间通信连接，边缘物联接收组件7与管控平台14之间进行通信连接，所述边缘物联接收组件7通过无线方式将电缆通道监测组件和环境监测组件8采集的数据发送给管控平台14。

所述内井盖2设置在外井盖1的下方，起到二次保护的作用，外井盖1下表面的中部设有加强筋13，对外井盖1的强度起到加强的作用。所述外井盖1上设有用于实时监测外井盖1是否有被打开的外井盖监测报警组件，起到监测提醒的作用；所述内井盖位置检测组件5、边缘物联接收组件7、控制单元12以及环境监测组件8均与供电模块6电连接，且边缘物联接收组件7与设置在井盖下部电缆通道4内的电缆通道监测组件通信连接，边缘物联接收组件7与设置在远端监控中心的管控平台通信连接，边缘物联接收组件7与控制单元12有线连接。电缆通道监测组件用于对井盖下方的通道内的高压电缆进行实时监测，电缆通道监测组件监测到的数据无线发送给边缘物联接收组件7，边缘物联接收组件7接收数据后再将信号发送给管控平台，便于管控平台实时监控通道电缆内的状况。

内井盖上还设有方便维修人员提拉的把手9、防腐蚀铭牌10和用于锁紧内井盖的锁定装置11，锁定装置可以采用电磁锁或者常用的锁具等；内井盖2和外井盖1均采用不饱和树脂SMC一次成型制成，质量轻、强度高、承重强且耐冲击；所述监控***整体采用IP68级防护等级，防水防潮可长期稳定工作；把手采用304不锈钢材料制成。

所述环境监测模块8包括CH4、CO、H2S、O2四种气体传感器、温度传感器、湿度传感器、烟感传感器等，所述环境监测模块8将采集的传感器数据通过有线/无线的方式发送给边缘物联接收组件。所述电缆通道监测组件包括接地环流传感器151、红外阵列测温传感器152、水位传感器153等，所述接地环流传感器151监测电缆接地情况；红外阵列测温传感器152用于检测通道4内电缆温度；所述水位传感器153用于检测通道4内水位；本实施例中，各传感器均为现有技术，在此不再赘述；所述电缆通道监测组件各传感器采集的数据通过无线发射模块如WIFI、ZigBee等支持物联网协议的无线通信与边缘物联接收组件7连接。

如图4所示，所述外井盖监测报警组件包括常闭行程开关SQ1 3，常闭行程开关SQ13固定设置在外井盖1和内井盖2之间的侧壁上，且常闭行程开关SQ1的顶部与外井盖1的下表面接触；当外井盖1关闭时，外井盖1将常闭行程开关SQ1的按钮下压，当外井盖1开启时，常闭行程开关SQ1上的按钮弹起，通过常闭行程开关SQ1按钮的动作实现外井盖开启或关闭动作的监测；所述常闭行程开关SQ1的一端与电阻R31的一端连接，常闭行程开关SQ1的另一端与电阻R35的一端、三极管Q1的基极连接；所述电阻R31的另一端与电池BT1的正极、电阻R32的一端连接，电阻R32的另一端与电阻R35的另一端、三极管Q2的发射极连接；所述三极管Q2的基极与三极管Q1的发射极连接，三极管Q2的集电极与三极管Q1的集电极、电阻R34的一端、发光二极管D1的正极连接；所述电阻R34的另一端与报警器LS1的一端连接，报警器LS1的另一端与电阻R33的一端、常闭开关SW1的一端连接，常闭开关SW1的另一端与电池BT1的负极连接；所述电阻R33的另一端与发光二极管D1的负极连接。三极管Q1和三极管Q2组成复合三极管，以更好地驱动报警器LS1和发光二极管D1；当常闭行程开关SQ1的按钮被压下时，三极管Q1和三极管Q2不导通，报警器LS1和发光二极管D1均不启动，当常闭行程开关SQ1的按钮被弹起时，三极管Q1和三极管Q2导通，报警器LS1和发光二极管D1均启动，借以实现外井盖开启或关闭时的监测报警功能，当维修人员维修时，可以通过手动打开常闭开关SW1的方式实现手动关闭外井盖启闭监测的功能，维修完后再将常闭开关SW1关闭并放置好外井盖即可，操作方式简单，可以实现外井盖启闭的实时监测。

如图5所示，所述内井盖位置检测组件5包括固定设置在内井盖上的倾角传感器，倾角传感器的输出端与电阻R36的一端连接，电阻R36的另一端与电容C15的一端、三极管Q4的基极连接，电阻R36和电容C15组成低通滤波器，滤除倾角传感器输出信号中的杂波信号；所述三极管Q4的发射极与电阻R38的一端、常开开关K1-1的一端、运放器AR7的同相输入端连接，运放器AR7的反相输入端与电阻R37的一端、电阻R39的一端连接，运放器AR7的输出端与三极管Q3的基极连接，三极管Q4和电阻R38组成射极跟随器，起到信号隔离缓冲的作用；所述三极管Q3的发射极与电阻R41的一端连接，三极管Q3的集电极与继电器K1的一端、二极管D2的正极连接；所述常开开关K1-1的另一端与电阻R40的一端连接，电阻R40的另一端与三极管Q5的基极连接；所述三极管Q5的发射极与电阻R42的一端、电容C18的一端、电容C17的一端连接，三极管Q5的集电极与电容C16的一端、电容C19的一端、电感L1的一端、电容C17的另一端连接，电容C19的另一端与发射器E1连接，发射器E1和管控平台连接；所述倾角传感器的电源端、三极管Q4的集电极、电阻R37的另一端、继电器K1的另一端、二极管D2的负极、电感L1的另一端、电容C16的另一端均与供电模块连接，电容C15的另一端、电阻R38的另一端、电阻R39的另一端、倾角传感器的接地端、电阻R41的另一端、电阻R42的另一端、电容C18的另一端均接地，且常开开关K1-1受继电器K1的控制。电阻R37和电阻R39为分压电阻，三极管Q4输出的倾角信号输入到运放器AR7的同相输入端，与电阻R39上的电压信号进行比较，当倾角信号的幅值大于电阻R39上的电压信号时，运放器AR7输出高电平，三极管Q3导通，继电器K1得电，常开开关K1-1关闭，倾角信号传输到三极管Q5的基极，并通过发射器E1发送到管控平台，便于管控平台及时接收到内井盖倾角的异常信号，方便维修人员及时维修。

所述边缘物联接收组件7包括用于接收电缆通道监测组件输出信号的频率信号接收器和无线通信收发模块，频率信号接收器与控制单元12连接，控制单元12与无线通信收发模块连接；所述无线通信收发模块与管控平台通信连接，且频率信号接收器和无线通信收发模块均与供电模块6连接。频率信号接收器接收到的传感器信号通过无线通信收发模块无线传输到管控平台，本实施例中，频率信号接收器可以直接采用现有的多通道频率信号接收仪，无线通信收发模块与管控平台之间通过4G或5G的方式无线通信，无线通信收发模块与电缆通道监测组件之间通过WIFI或ZigBee等支持物联网协议的无线通信方式进行通信；无线通信收发模块7、控制单元、供电模块均属于现有技术本发明不再赘述。

如图6-7所示，所述频率信号接收器与控制单元12之间设有信号检测电路、放大输出电路和信号补偿电路，信号检测电路的输入端与频率信号器的输出端口对应连接，信号检测电路的输出端与放大输出电路的输入端连接，放大输出电路的输出端与控制单元连接，且放大输出电路与信号补偿电路连接；所述信号检测电路、放大输出电路和信号补偿电路均与供电模块连接。

所述信号检测电路包括电感L2，电感L2的一端与频率信号接收器的输出端、瞬态抑制二极管TVS的一端连接，电感L2的另一端与电容C1的一端、电阻R15的一端、晶闸管SCR1的阳极、运放器AR1的同相输入端、运放器AR2的同相输入端连接；所述电阻R15的另一端与电容C2的一端连接，电容C2的另一端与晶闸管SCR1的阴极、放大输出电路的输入端连接；所述晶闸管SCR1的控制极与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与异或门U1的输出端连接；所述异或门U1的两个输入端分别与运放器AR1的输出端、运放器AR2的输出端连接，运放器AR1的反相输入端与电阻R2的一端、可变电阻R1的一端连接，运放器AR2的反相输入端与电阻R3的一端、电阻R2的另一端连接，可变电阻R1的另一端与供电模块连接；所述瞬态抑制二极管TVS的另一端、电容C1的另一端、电阻R3的另一端均接地。瞬态抑制二极管TVS用于抑制接收信号中的异常尖峰信号，对电路起到保护的作用；电感L2和电容C1组成阻抗匹配电路，抑制信号传输过程中的反射干扰；可变电阻R1、电阻R2、电阻R3为分压电阻，当阻抗匹配电路输出信号的幅值位于电阻R2的电位和电阻R3的电位之间时，异或门U1输出高电平，晶闸管SCR1的控制极接收到信号导通，阻抗匹配电路的输出信号通过晶闸管SCR1传输到放大输出电路，通过此种方式可以保留需要的信号滤除异常高电平和低电平信号，为后期信号的放大提供了保障，调节可变电阻R1的阻值可以改变保留需要的信号的幅值区间；电阻R15和电容C2串联后与晶闸管SCR1并联，起到保护晶闸管SCR1的作用。

所述放大输出电路包括电阻R5，电阻R5的一端与信号检测电路的输出端也即晶闸管SCR1的阴极连接，电阻R5的另一端与电容C4的一端、电容C3的一端、电阻R9的一端连接；所述电容C4的另一端与电阻R6的一端、运放器AR3的同相输入端连接，运放器AR3的反相输入端与电阻R7的一端、电阻R8的一端、信号补偿电路的场效应管Q6的漏极连接，电阻R8的另一端与运放器AR3的输出端、信号补偿电路的常开开关K2-2的一端、电阻R9的另一端、电阻R10的一端、电阻R11的一端、三极管Q10的基极连接；所述三极管Q10的集电极与电阻R14的一端、三极管Q7的发射极、三极管Q9的基极连接，三极管Q7的基极与电阻R14的另一端、电阻R13的一端连接，三极管Q7的集电极与三极管Q8的基极、电阻R13的另一端、电阻R12的一端连接；所述三极管Q8发射极与三极管Q9的集电极、电容C5的一端连接，电容C5的另一端与控制单元连接；所述电阻R10的另一端、电阻R12的另一端、三极管Q8集电极均与供电模块连接，电阻R6的另一端、电阻R7的另一端、电容C3的另一端、电阻R11的另一端、三极管Q10的发射极、三极管Q9的发射极均接地。电阻R5、电容C3、电容C4、电阻R9、电阻R6、电阻R7、电阻R8、运放器AR3组成无限增益滤波放大器，在滤波的同时对所选出的信号进行放大；电阻R10、电阻R11为基极偏置电阻，为三极管Q10的导通提供合适的静态条件。三极管Q10、三极管Q7、三极管Q8、三极管Q9、电阻R12、电阻R13、电阻R14组成互补推挽电路，可消除传输信号中的交越失真，通过调节电阻R13和电阻R14的阻值可以调节三极管Q8和三极管Q9的偏压值。

所述信号补偿电路包括用于检测通道4内温度的温度传感器U2，温度传感器U2固定设置在内井盖2的下表面，为了保护温度传感器U2可以在其外部增设保护壳，保护壳上留通孔便于通道内空气进入；本实施中，所述温度传感器U2的型号为TS318-1B0814，可以直接使用环境监测组件中的温度传感器，输出直流模拟电压信号。所述温度传感器U2的电源端与电感L3的一端连接，温度传感器U2的输出端与电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端与电阻R17的一端、电容C6的一端连接；所述电阻R17的另一端与电容C7的一端、运放器AR4的同相输入端连接，运放器AR4的反相输入端与电阻R19的一端、电阻R18的一端连接，电阻R18的另一端与运放器AR4的输出端、电容C6的另一端、常开开关K2-1的一端、运放器AR5的同相输入端连接；所述运放器AR5的反相输入端与电阻R21的一端、电阻R20的一端连接，运放器AR5的输出端与二极管D3的正极连接，二极管D3的负极与三极管Q11的基极连接；所述三极管Q11的发射极与电阻R22的一端连接，三极管Q11的集电极与二极管D4的正极、继电器K2的一端连接；所述常开开关K2-1的另一端与电阻R23的一端连接，电阻R23的另一端与电阻R24的一端、电容C8的一端、运放器AR6的同相输入端连接；所述运放器AR6的反相输入端与电阻R25的一端连接，运放器AR6的输出端与电容C8的另一端、电阻R24的另一端、场效应管Q6的栅极连接；所述场效应管Q6的漏极与放大输出电路的R7的一端连接，场效应管Q6的源极与常开开关K2-2的一端连接，常开开关K2-2的另一端与电放大输出电路的R8的另一端连接，且常开开关K2-2和常开开关K2-1均受继电器K2的控制；所述电感L3的另一端、电阻R20的另一端、继电器K2的另一端、二极管D4的负极均与供电模块连接，电容C7的另一端、温度传感器U2的接地端、电阻R19的另一端、电阻R21的另一端、电阻R22的另一端、电阻R25的另一端均接地。电阻R16、电阻R17、电容C6、电容C7、电阻R18、电阻R19、运放器AR4组成二阶低通滤波器，对温度传感器U2输出的模拟电压信号进行滤波放大，电阻R20和电阻R21为分压电阻，当放大后的温度信号的幅值大于电阻R21的电位时，运放器AR5输出高电平，三极管Q11导通，继电器K2得电，常开开关K2-1和常开开关K2-2同时关闭，放大后的温度信号的幅值通过常开开关K2-1传输到由电阻R23、电阻R24、电阻R25、电容C8、运放器AR6组成的积分器上，运放器AR6的输出端输出与温度变化相同步的温度变化率信号传输到场效应管Q6的栅极上，进行改变场效应管Q6漏源间的结电阻，进而改变放大输出电路的增益，也即当通道内温度升高时，放大输出电路增益增大，进而高温或火灾条件下监测数据在无线传输过程中的损耗，确保了在极端条件下的监测数据的准确性。

本发明在使用时：

通过监测外井盖与常闭行程开关SQ1上的按钮之间的状态可以对外井盖的开启状态实时进行监测并报警，内井盖位置检测组件通过倾角传感器对井盖的倾斜状态进行实时监测，当倾斜角度较大时将监控到的倾斜数据发送到管控平台，管控平台可以实现对内井盖的实时监控，确保维修人员及时维修；环境监测组件对通道内的气体、温湿度进行监测，电缆通道监测组件对通道内的高压线缆进行监测，所有监测数据通过无线通信收发模块统一发送到管控平台，工作人员可以通过管控平台实时监控井盖及通道状况。

一种基于电力物联网的分布式智能边缘物联井盖监控***监控方法：

S1：所述监控***采集电缆通道温度、电缆通道湿度、电缆通道水位以及电缆通道气体含量；

S2：建立温度分析模型Te、湿度分析模型Re、水位分析模型We以及气体分析模型Ge；

S3：建立通道环境分析模型E，E=30%Te+20%Re+20%We+30%Ge；

S4：当E＜20%时，表示正常；

当E≥20%时，表示严重缺陷，通道环境状态严重告警；

当E≥40%时，表示危急缺陷，通道环境状态危急告警。

其中，所述温度分析模型Te中：

T表示环境温度，

当10℃<T<40℃时，Te=0，输出通道环境温度正常；

当40℃<T<70℃或-10℃<T<10℃，Te=1，输出通道环境温度严重缺陷；

当T>70℃或T<-10℃，Te=2，输出通道环境温度危急缺陷。

其中，湿度分析模型Re中：

R表示环境温度，

当0%<R<50%时，Re=0，输出通道环境湿度正常；

当50%<R<70%时，Re=1，输出通道环境湿度严重缺陷；

当R>70%时，Re=2，输出通道环境湿度危急缺陷。

其中，水位分析模型We中：

W表示通道水位，

当0<W<20cm时，We=0,输出通道环境水位正常；

当20<W<50cm时，We=1,输出通道环境水位严重缺陷；

当W>50cm时，We=2,输出通道环境水位危急缺陷。

其中，气体分析模型Ge中：

G表示气体浓度，

当G满足(CH₄<20%LEL)且(H₂S<10ppm)且(CO<50ppm)且(O₂>19.5%)时，Ge=0，输出通道环境气体含量正常；

当G满足(CH₄>20%LEL)且(H₂S>10ppm)且(CO>50ppm)且(O₂<19.5%)时，Ge=1，输出通道环境气体含量异常。

如下表所示，为温度分析模型Te、湿度分析模型Re、水位分析模型We以及气体分析模型Ge中各模型参数以及对应的通道环境分析模型E的危险等级：

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于电力物联网的分布式智能边缘物联井盖监控***，所述井盖监控***包括外井盖（1）和与外井盖（1）相匹配的内井盖（2），其特征在于，所述外井盖（1）上设有外井盖监测报警组件，内井盖（2）上设有内井盖位置检测组件（5）、供电模块（6）、边缘物联接收组件（7）、环境监测组件（8），内井盖位置检测组件（5）、边缘物联接收组件（7）、环境监测组件（8）均与供电模块（6）电连接，且边缘物联接收组件（7）与设置在井盖下部通道（4）内的电缆通道监测组件通信连接，边缘物联接收组件（7）和内井盖位置检测组件（5）均与设置在远端监控中心的管控平台通信连接；

所述内井盖位置检测组件（5）包括固定设置在内井盖（2）上的倾角传感器，倾角传感器的输出端与电阻R36的一端连接，电阻R36的另一端与电容C15的一端、三极管Q4的基极连接；所述三极管Q4的发射极与电阻R38的一端、常开开关K1-1的一端、运放器AR7的同相输入端连接，运放器AR7的反相输入端与电阻R37的一端、电阻R39的一端连接，运放器AR7的输出端与三极管Q3的基极连接；所述三极管Q3的发射极与电阻R41的一端连接，三极管Q3的集电极与继电器K1的一端、二极管D2的正极连接；所述常开开关K1-1的另一端与电阻R40的一端连接，电阻R40的另一端与三极管Q5的基极连接；所述三极管Q5的发射极与电阻R42的一端、电容C18的一端、电容C17的一端连接，三极管Q5的集电极与电容C16的一端、电容C19的一端、电感L1的一端、电容C17的另一端连接，电容C19的另一端与发射器E1连接，发射器E1和管控平台连接；所述倾角传感器的电源端、三极管Q4的集电极、电阻R37的另一端、继电器K1的另一端、二极管D2的负极、电感L1的另一端、电容C16的另一端均与供电模块连接，电容C15的另一端、电阻R38的另一端、电阻R39的另一端、电阻R41的另一端、电阻R42的另一端、电容C18的另一端均接地，且常开开关K1-1受继电器K1的控制。

2.根据权利要求1所述的基于电力物联网的分布式智能边缘物联井盖监控***，其特征在于，所述外井盖监测报警组件包括常闭行程开关SQ1（3），常闭行程开关SQ1（3）固定设置在外井盖（1）和内井盖（2）之间的侧壁上，且常闭行程开关SQ1（3）的顶部与外井盖（1）的下表面接触；所述常闭行程开关SQ1（3）的一端与电阻R31的一端连接，常闭行程开关SQ1（3）的另一端与电阻R35的一端、三极管Q1的基极连接；所述电阻R31的另一端与电池BT1的正极、电阻R32的一端连接，电阻R32的另一端与电阻R35的另一端、三极管Q2的发射极连接；所述三极管Q2的基极与三极管Q1的发射极连接，三极管Q2的集电极与三极管Q1的集电极、电阻R34的一端、发光二极管D1的正极连接；所述电阻R34的另一端与报警器LS1的一端连接，报警器LS1的另一端与电阻R33的一端、常闭开关SW1的一端连接，常闭开关SW1的另一端与电池BT1的负极连接；所述电阻R33的另一端与发光二极管D1的负极连接。

3.根据权利要求1所述的基于电力物联网的分布式智能边缘物联井盖监控***，其特征在于，所述边缘物联接收组件（7）包括用于接收电缆通道监测组件输出信号的频率信号接收器和无线通信收发模块，频率信号接收器与控制单元（12）连接，控制单元（12）与无线通信收发模块连接；所述无线通信收发模块与管控平台通信连接。

4.根据权利要求3所述的基于电力物联网的分布式智能边缘物联井盖监控***，其特征在于，所述频率信号接收器与控制单元（12）之间设有信号检测电路、放大输出电路和信号补偿电路，信号检测电路的输入端与频率信号接收器的输出端口对应连接，信号检测电路的输出端与放大输出电路的输入端连接，放大输出电路的输出端与控制单元连接，且放大输出电路与信号补偿电路连接；所述信号检测电路、放大输出电路和信号补偿电路均与供电模块连接。

5.根据权利要求4所述的基于电力物联网的分布式智能边缘物联井盖监控***，其特征在于，所述信号检测电路包括电感L2，电感L2的一端与频率信号接收器的输出端、瞬态抑制二极管TVS的一端连接，电感L2的另一端与电容C1的一端、电阻R15的一端、晶闸管SCR1的阳极、运放器AR1的同相输入端、运放器AR2的同相输入端连接；所述电阻R15的另一端与电容C2的一端连接，电容C2的另一端与晶闸管SCR1的阴极、放大输出电路的输入端连接；所述晶闸管SCR1的控制极与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与异或门U1的输出端连接；所述异或门U1的两个输入端分别与运放器AR1的输出端、运放器AR2的输出端连接，运放器AR1的反相输入端与电阻R2的一端、可变电阻R1的一端连接，运放器AR2的反相输入端与电阻R3的一端、电阻R2的另一端连接，可变电阻R1的另一端与供电模块连接；所述瞬态抑制二极管TVS的另一端、电容C1的另一端、电阻R3的另一端均接地。

6.根据权利要求4所述的基于电力物联网的分布式智能边缘物联井盖监控***，其特征在于，所述放大输出电路包括电阻R5，电阻R5的一端与信号检测电路的输出端连接，电阻R5的另一端与电容C4的一端、电容C3的一端、电阻R9的一端连接；所述电容C4的另一端与电阻R6的一端、运放器AR3的同相输入端连接，运放器AR3的反相输入端与电阻R7的一端、电阻R8的一端、信号补偿电路的场效应管Q6的漏极连接，电阻R8的另一端与运放器AR3的输出端、信号补偿电路的常开开关K2-2的一端、电阻R9的另一端、电阻R10的一端、电阻R11的一端、三极管Q10的基极连接；所述三极管Q10的集电极与电阻R14的一端、三极管Q7的发射极、三极管Q9的基极连接，三极管Q7的基极与电阻R14的另一端、电阻R13的一端连接，三极管Q7的集电极与三极管Q8的基极、电阻R13的另一端、电阻R12的一端连接；所述三极管Q8发射极与三极管Q9的集电极、电容C5的一端连接，电容C5的另一端与控制单元连接；所述电阻R10的另一端、电阻R12的另一端、三极管Q8集电极均与供电模块连接，电阻R6的另一端、电阻R7的另一端、电容C3的另一端、电阻R11的另一端、三极管Q10的发射极、三极管Q9的发射极均接地。

7.根据权利要求4所述的基于电力物联网的分布式智能边缘物联井盖监控***，其特征在于，所述信号补偿电路包括用于检测通道（4）内温度的温度传感器U2，所述温度传感器U2的电源端与电感L3的一端连接，温度传感器U2的输出端与电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端与电阻R17的一端、电容C6的一端连接；所述电阻R17的另一端与电容C7的一端、运放器AR4的同相输入端连接，运放器AR4的反相输入端与电阻R19的一端、电阻R18的一端连接，电阻R18的另一端与运放器AR4的输出端、电容C6的另一端、常开开关K2-1的一端、运放器AR5的同相输入端连接；所述运放器AR5的反相输入端与电阻R21的一端、电阻R20的一端连接，运放器AR5的输出端与二极管D3的正极连接，二极管D3的负极与三极管Q11的基极连接；所述三极管Q11的发射极与电阻R22的一端连接，三极管Q11的集电极与二极管D4的正极、继电器K2的一端连接；所述常开开关K2-1的另一端与电阻R23的一端连接，电阻R23的另一端与电阻R24的一端、电容C8的一端、运放器AR6的同相输入端连接；所述运放器AR6的反相输入端与电阻R25的一端连接，运放器AR6的输出端与电容C8的另一端、电阻R24的另一端、场效应管Q6的栅极连接；所述场效应管Q6的漏极与放大输出电路的R7的一端连接，场效应管Q6的源极与常开开关K2-2的一端连接，常开开关K2-2的另一端与电放大输出电路的R8的另一端连接，且常开开关K2-2和常开开关K2-1均受继电器K2的控制；所述电感L3的另一端、电阻R20的另一端、继电器K2的另一端、二极管D4的负极均与供电模块连接，电容C7的另一端、温度传感器U2的接地端、电阻R19的另一端、电阻R21的另一端、电阻R22的另一端、电阻R25的另一端均接地。

8.根据权利要求1所述的基于电力物联网的分布式智能边缘物联井盖监控***，其特征在于，所述电缆通道监测组件通包括用于检测通道（4）内水位的水位传感器（153）、用于检测高压线缆温度的红外阵列测温传感器（152）和/或用于检测高压线缆接地的接地环流传感器（151），水位传感器（153）、红外阵列测温传感器（152）、接地环流传感器（151）分别与对应的无线发射模块连接；所述无线发射模块与边缘物联接收组件连接。

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