CN211651687U - 一种基于变电站电缆沟综合环境实时动态监测*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于变电站电缆沟综合环境实时动态监测***，包括电缆温度传感器、水浸传感器、烟雾报警探测器、NB‑IOT通讯终端、手机APP终端及视频监控终端，所述电缆温度传感器、水浸传感器及烟雾报警探测器均与所述NB‑IOT通讯终端通信连接，所述手机APP终端分别与所述NB‑IOT通讯终端及视频监控终端通信连接。本实用新型通过对变电站电缆沟通道中电缆温度监测、环境温湿度、沟内水位水浸状态、可燃气体探测数据进行实时监测采集，可以及时全面的了解和掌握设备及环境的运行状态，能够及时发现潜在缺陷，避免火灾、短路等事故发生，安全性高，检测效率高。

Description

一种基于变电站电缆沟综合环境实时动态监测***

技术领域

本实用新型涉及电力电缆技术领域，特别涉及一种基于变电站电缆沟综合环境实时动态监测***。

背景技术

随着变电站自动化水平的提高，电缆沟内各类线缆越来越多，运行管理难度也越来越大，由于电缆沟分布于设备区及控制室，相关设备众多，巡视人员很难一一检查，如若发生电缆超温或长期运行在高电压、大电流环境下，有可能出现绝缘老化、环境潮湿导致短路甚至失火等问题，另外，如果变电站电缆沟发生积水而运行管理人员同样无有效的检测手段发现积水，各类电缆长期浸泡水中，致使绝缘破坏而造成设备事故。更不容易及时采取有效措施，造成设备甚至人身伤害事故。目前变电站内电力电缆大多铺设在电缆沟内，巡视时需要逐一掀开笨重而不透明的水泥盖板，效率低下，而非实时监测，无法及时发现潜在缺陷，避免火灾、短路等事故发生。

目前全国大多数电力公司对城市内电缆井的管理还处于计划检修阶段，一般采用定期巡视的方法对电缆的运行状况进行检查。从经济角度和技术角度来说，计划检修都有很大的局限性，定期试验和检修需要投入大量人力，许多绝缘缺陷和潜在的故障无法及时发现，故障发生时，人员无法第一时间得知，对已经造成的经济损失将无法挽回。

因此，需要一种能够对城力电力电缆智能化建设应用一套实时在线监测的电缆井综合环境监测***。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于变电站电缆沟综合环境实时动态监测***。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种基于变电站电缆沟综合环境实时动态监测***，包括电缆温度传感器、水浸传感器、烟雾报警探测器、NB-IOT通讯终端、手机APP终端及视频监控终端，所述电缆温度传感器、水浸传感器及烟雾报警探测器均与所述NB-IOT通讯终端通信连接，所述手机APP终端分别与所述NB-IOT通讯终端及视频监控终端通信连接。

优选地，所述NB-IOT通讯终端包括信号输入电路及信号输出电路，所述信号输入电路与信号输出电路电连接。

优选地，所述视频监控终端包括单片机控制电路、摄像机接口电路、配电箱电路及显示器电路，所述摄像机接口电路、配电箱电路及显示器电路均与所述单片机控制电路电连接。

优选地，所述信号输入电路包括传感器接口ANT1及NB-IOT模块U3，所述信号输出电路包括通讯芯片UR1及插件接口JF1，所述传感器接口ANT1与NB-IOT模块U3连接，所述通讯芯片UR1通过插件接口JF1与所述NB-IOT模块U3连接。

优选地，所述单片机控制电路包括单片机芯片U2，所述摄像机接口电路包括接口YG1及电阻R21，所述配电箱电路包括继电器K1及电源输入接口TJC1,所述显示器电路包括显示器接口Y1、电容C25及电容C26。

优选地，所述显示器接口Y1的第一引脚及第三引脚分别与单片机芯片U2的第五引脚及第六引脚连接，所述电容C25的一端与显示器接口Y1的第三引脚连接，所述电容C26的有单与显示器接口Y1的第一引脚连接，所述电容C25的另一端及电容C26的另一端均接地，所述接口YG1的第三引脚经电阻R21与单片机芯片U2的第四十引脚连接，所述继电器K1的第六引脚与电源输入接口TJC1的第一引脚连接，所述继电器K1的第十五引脚依次经晶体管Q5及电阻R23与所述单片机芯片U2的第四十五引脚连接，所述继电器K1的第十六引脚依次经晶体管Q6及电阻R22与所述单片机芯片U2的第四十六引脚连接。

采用上述技术方案，本实用新型提供的一种基于变电站电缆沟综合环境实时动态监测***，具有以下有益效果：通过电缆温度传感器、水浸传感器、烟雾报警探测器对变电站电缆沟通道中电缆温度监测、环境温湿度、沟内水位水浸状态、可燃气体探测数据进行实时监测采集，可以及时全面的了解和掌握设备及环境的运行状态，包括采用NB-IOT通讯终端及视频监控终端进行各种检测、监视、分析和诊断方法，结合***的历史和现状，考虑环境因素，对设备运行状态进行评估，判断被监测设备处于正常或非正常状态，并对状态数据进行显示和记录，对异常状态做出预警，便于设备运行管理人员及时制定检修策略，能够及时发现潜在缺陷，避免火灾、短路等事故发生，实现能够对城力电力电缆智能化建设应用一套实时在线监测，检测效率高。同时也可为设备的故障分析、性能评估、合理使用和安全工作提供信息和基础数据；***可将监测***的检测数据及图谱进行远程传输，便于远程监控中心对被监测设备的运行状况进行统一管理，合理安排生产检修计划，最终形成大范围的配网监测管理网络，所有数据均传输到云后台维护，不需现场投资专门的数据监测平台；并能通过手持终端或手机APP就近或随时随地掌握配网实施信息。现场根据故障类型发送即时短信(通过NB短信)通知值班人员，使电缆井故障预测、报警及时，技术管理有很大程度的提高。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图；

图2为本实用新型的电路原理图；

图中，1-电缆温度传感器、2-水浸传感器、3-烟雾报警探测器、4-NB-IOT通讯终端、5-手机APP终端、6-视频监控终端。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示，在本实用新型的结构框图中，该基于变电站电缆沟综合环境实时动态监测***包括电缆温度传感器、水浸传感器、烟雾报警探测器、NB-IOT通讯终端、手机APP终端及视频监控终端，该电缆温度传感器、水浸传感器及烟雾报警探测器均与该NB-IOT通讯终端通信连接，该手机APP终端分别与该NB-IOT通讯终端及视频监控终端通信连接。可以理解的，电缆温度传感器：实时探测电缆表皮温度(设置故障报警值)带自组网协议或基于超低功耗双向通讯自定义协议根据采集数据的变化值做出相应的逻辑判断，并把故障状态通过通过2.4GHZ无线通讯上传数据给通讯终端通过NB-IOT网络上传定点监测数据和告警数据到监控主站。水浸传感器：是由水浸探头与变传器合为一体，其水浸探头的电极浸水后阻值变大，由专用集成芯片进行信号放大，整形，比较，输出高低电平或继电器报警信号专用模块。其线路设计采用光电隔离，继电器隔离等多种安全措施，当电缆沟内有积水或水位达到预警高度时，水浸传感器通过2.4GHZ无线通讯发出告警数据发送到通讯终端通过NB-IOT网络上传定点监测数据和告警数据到监控主站。烟雾报警探测器：检测所处环境中存在可燃或有害气体功能，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大而转换为气体浓度相相对应的输出信号报警(自组网协议)到NB-IOT通讯终端通过NB-IOT网络上传定点监测数据和告警数据到监控主站。NB-IOT通讯终端应用于电缆井的环境温湿度、电缆温度、井盖位移、水浸状态，接地环流电流、电缆局部放电等状态；根据采集数据的变化值，做出相应的逻辑判断，并把故障状态通过2.4GHZ无线通讯发送到监控主站(传感器与终端基于双向低功耗通讯原理)。通讯终端通过NB-IOT网络上传定点监测数据和告警数据到监控后台。手机APP终端：本***基于NB-IOT电缆井综合环境监测***通过传感器采集数据，数据通过NB通讯技术传至云端服务器。RFID传感器通过2.4G无线自组网技术，以10分钟一次的频率将传感器采集到的数据传输到NB通讯终端，通讯终端4小时一次传输到科世摩专用云端，后台主站对云端数据进行解析及显示，有突发数据(告警数据，突变数据)实时上传。在有报警触发的情况下，通过语音、短信、手机APP***软件的形式实时报警。手机APP***软件平台是集数据采集、传输、保护、设置阈值、自动报警、告警事件管理等功能为一体的智能化***，软件界面具有登陆人员权限管理、数据报表查询、报警时间显示和报警时间查询功能，并结合GIS全球地理信息***给出工作沟井具体坐标，对每一个电缆井进行编号，保证了数据的唯一性。以地图方式显示，方便以图形化界面查询，可实时显示所有所检测的信息，支持即时查询。视频监控终端：1)实时视频监测功能。可对电缆线路的重要节点和设备进行实时监测，监测画面传输回监测中心，在监视器上实时显示，使中央监测管理中心值班人员清楚了解整个共同沟的基本情况，并及时获得意外状况的信息。2)***应具备视频图像显示功能。每台视频监测摄像机的监测画面能够在监测中心的监视器上实时显示，并可人工操作轮询切换查看，要求监测画面清晰、完整。3)***应具备数据传输功能。能将视频监测摄像机的录像码流(4Mbps)实时传输回监测中心，传输延迟不大于300ms。4)***应具备录像存储与回看功能。能将前端视频监测摄像机传输回监测中心的高清录像进行存储，采用网络硬盘录像机，存储时间1个月，操作人员能够随时翻阅过往的录像并回放查看，可同时显示、存储、检索、回放所选多个摄像机视频。

具体地，图2为本实用新型的电路原理图，结合图1及图2可知，该NB-IOT通讯终端包括信号输入电路及信号输出电路，该信号输入电路与信号输出电路电连接；该视频监控终端包括单片机控制电路、摄像机接口电路、配电箱电路及显示器电路，该摄像机接口电路、配电箱电路及显示器电路均与该单片机控制电路电连接；该信号输入电路包括传感器接口ANT1及NB-IOT模块U3，该信号输出电路包括通讯芯片UR1及插件接口JF1，该传感器接口ANT1与NB-IOT模块U3连接，该通讯芯片UR1通过插件接口JF1与该NB-IOT模块U3连接；该单片机控制电路包括单片机芯片U2，该摄像机接口电路包括接口YG1及电阻R21，该配电箱电路包括继电器K1及电源输入接口TJC1,该显示器电路包括显示器接口Y1、电容C25及电容C26；该显示器接口Y1的第一引脚及第三引脚分别与单片机芯片U2的第五引脚及第六引脚连接，该电容C25的一端与显示器接口Y1的第三引脚连接，该电容C26的有单与显示器接口Y1的第一引脚连接，该电容C25的另一端及电容C26的另一端均接地，该接口YG1的第三引脚经电阻R21与单片机芯片U2的第四十引脚连接，该继电器K1的第六引脚与电源输入接口TJC1的第一引脚连接，该继电器K1的第十五引脚依次经晶体管Q5及电阻R23与该单片机芯片U2的第四十五引脚连接，该继电器K1的第十六引脚依次经晶体管Q6及电阻R22与该单片机芯片U2的第四十六引脚连接。可以理解的，该NB-IOT模块U3可以是BC95芯片等，通讯芯片UR1可以是SP485芯片，单片机芯片U2可以是STM32L051C芯片等。

可以理解的，本实用新型设计合理，构造独特，本***基于最新推出的NB-IoT(Narrow Band Internet of Things)窄带传输通讯技术及采用LoRa(Long Range)标准的LPWAN技术，本***使用NB-IoT技术通讯，应用在配网监测管理上，NB-IoT技术在覆盖、功耗、成本、链接数据等方面，性能极优。同时采用LoRa标准的LPWAN远距离通讯技术作为补充，实现传输距离远，单个中继器之间传输距离可达到一公里。其电缆测温传感器、、水浸传感器、有毒害气体监测传感器用自组网2.4G频段带宽远优于目前已经较为先进433M频段方案，传感器采用专门技术极大的降低RFID的功耗，超微功耗设计，平均工作电流低于10微安，实现自供电，电池可用5年以上。另者视频监控采用TCP/IP协议联动到整个通讯网络经过基于传输给NB-IOT通讯终端模块将数据通讯技术上传后台云平台，能最大限度的保证通讯链路可靠性及通讯效率。将形成空间成像(视频/图像)及设备物理缺陷等情况)联网数据上传至数据平台，同时通过网页、手机APP等手段为相关部门提供了多方位、可视化的便捷服务。最终形成大范围的配网监测管理网络，所有数据均传输到云后台维护，不需现场投资专门的数据监测平台。并能通过手持终端或手机APP就近或随时随地掌握配网实施信息。现场根据故障类型发送即时短信(通过NB短信)通知值班人员，使电缆井故障预测、报警及时，技术管理有很大程度的提高。

可以理解的，本***基于最新推出的NB-IoT(Narrow Band Internet of Things)窄带传输通讯技术及采用LoRa(Long Range)标准的LPWAN技术，建立起配网设备运行管理网络，监测用的传感器采用电池自持的微功耗传感器，并采用RFID自组网技术无需人工干预形成小的区域监测管理网络。

可以理解的，本实用新型浮在电力物联网技术架构，其电缆沟综合环境监控***中应用的温度传感器、水浸传感器、有害气体传感器、是采用射频自动识别(RFID)传感及2.4G自组网无线数据通讯技术将数据无线传输给数据采集通讯终端，那么通讯终端通过NB-IOT技术上传至***平台.其监测数据通过NB-IOT通讯终端无线采集模块直接上发到云端，现场无需主机，实现了天然的隔离，同有线方案相比，有效确保了监控室设备的安全运行和值班人员的人身安全；另外再结合视频监控把数据从各个监测点数据对话交互方式采集到云端后台的数据库***，经分析与处理，提供分析预测功能。同时通过网页、手机APP等手段为相关部门提供了多方位、可视化的便捷服务；权限划分：由监控室统一设置各现场数据的访问权限。各现场操作员可以查看所辖现场的监测数据，但不具有操控权限，由监控室操控派单操控权限；数据监测：数据监测周期可以调节，并按监测周期对数据自动进行存储、分析、排列，保证数据的可追溯性。设备将运行时数据通过无线网络发送到平台，平台解析并保存数据，平台解析数据的同时对数据进行校验，如果数据达到某个预设的越限值则会触发告警并通知(可语音、短信、APP)方式到相关人员。

可以理解的，该基于变电站电缆沟综合环境实时动态监测***服务平台是集数据采集、传输、保护、设置阈值、自动报警、告警事件管理等功能为一体的智能化***，采用云端服务TCP/IP网络实现对设备的监控、维护和管理。平台控制中心完成数据的接受、存储、分析、告警等功能，使设备按照最佳工况运行，可保障设备即便是在无人监控的状态下也能够处于安全状态中，适用于各种智能设备对设备监控和管理。该***的应用，实现对设备的集中运维管理和监控，有力的提高了设备的信息化和智能化管理水平。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于变电站电缆沟综合环境实时动态监测***，其特征在于：包括电缆温度传感器、水浸传感器、烟雾报警探测器、NB-IOT通讯终端、手机APP终端及视频监控终端，所述电缆温度传感器、水浸传感器及烟雾报警探测器均与所述NB-IOT通讯终端通信连接，所述手机APP终端分别与所述NB-IOT通讯终端及视频监控终端通信连接。

2.根据权利要求1所述的基于变电站电缆沟综合环境实时动态监测***，其特征在于：所述NB-IOT通讯终端包括信号输入电路及信号输出电路，所述信号输入电路与信号输出电路电连接。

3.根据权利要求1所述的基于变电站电缆沟综合环境实时动态监测***，其特征在于：所述视频监控终端包括单片机控制电路、摄像机接口电路、配电箱电路及显示器电路，所述摄像机接口电路、配电箱电路及显示器电路均与所述单片机控制电路电连接。

4.根据权利要求2所述的基于变电站电缆沟综合环境实时动态监测***，其特征在于：所述信号输入电路包括传感器接口ANT1及NB-IOT模块U3，所述信号输出电路包括通讯芯片UR1及插件接口JF1，所述传感器接口ANT1与NB-IOT模块U3连接，所述通讯芯片UR1通过插件接口JF1与所述NB-IOT模块U3连接。

5.根据权利要求3所述的基于变电站电缆沟综合环境实时动态监测***，其特征在于：所述单片机控制电路包括单片机芯片U2，所述摄像机接口电路包括接口YG1及电阻R21，所述配电箱电路包括继电器K1及电源输入接口TJC1,所述显示器电路包括显示器接口Y1、电容C25及电容C26。

6.根据权利要求5所述的基于变电站电缆沟综合环境实时动态监测***，其特征在于：所述显示器接口Y1的第一引脚及第三引脚分别与单片机芯片U2的第五引脚及第六引脚连接，所述电容C25的一端与显示器接口Y1的第三引脚连接，所述电容C26的有单与显示器接口Y1的第一引脚连接，所述电容C25的另一端及电容C26的另一端均接地，所述接口YG1的第三引脚经电阻R21与单片机芯片U2的第四十引脚连接，所述继电器K1的第六引脚与电源输入接口TJC1的第一引脚连接，所述继电器K1的第十五引脚依次经晶体管Q5及电阻R23与所述单片机芯片U2的第四十五引脚连接，所述继电器K1的第十六引脚依次经晶体管Q6及电阻R22与所述单片机芯片U2的第四十六引脚连接。

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