电力电缆隧道智能监控预警系统的应用

电力电缆隧道智能监控预警系统的应用
摘要电力电缆的建设、维护与使用是保障整个城市用电需求的重要一环，随着电力电缆技术的发展与革新，电力电缆的建设与搭建都从地上架杆改为地下隧道了。

虽然电力电缆隧道的建设极大改观了城市的市容，但同时也为电力电缆的日常维护带来了不便。

关键词电力电缆；隧道；智能监控
引言
随着社会的进步与发展，电力电缆系统也有了长足的发展，从以往的地上发展到了地下。

尤其是近现代，电力电缆隧道已成为城市建设规划中的重要一环了。

对于处于隧道中的电力电缆的监控也成为一个重要的问题。

1 系统布局
要想实现电力电缆隧道智能监控预警系统的应用，从整体布局上来说，整个智能监控预警系统可分为三个部分，第一部分是数据采集端，第二部分是数据传输端，第三部分是数据接收端。

具体流程及布局如下图图1所示。

1.1 数据采集端
电力电缆隧道智能监控预警系統的数据采集端是整个监控系统的第一步，也是非常重要的一步，在这一步中，首先需要明确一个问题，即数据采集所采用的通信协议与标准，数据化、模块化的预处理，以及数据信号的失真问题。

数据采集端的设备要求有两类，一类是硬件设备要求，第二类是软件设备要求。

硬件设备要求应满足两点基本需求，一是能适应隧道内的复杂环境，二是能满足庞大数据采集工作的需求，软件设备需满足一个基本要求，即对庞大数据的储存与分类保管[1]。

1.2 数据采集注意事项
电力电缆隧道智能监控预警系统的数据采集需要注意以下几点：
由于隧道环境条件的复杂，因此，在设置电力电缆隧道的智能监控预警系统的数据采集时应充分考虑其运行环境，包括运行的温度、湿度等等，该系统所采集的数据还包括以下两类，一类是系统自身的数据，二是系统运行所处的实时环境，对于实时环境数据的采集应以一个时间统计点为主，实现动态采集、动态监控，并且能将采集到的数据转换为数据处理相应所需的形式，进行数据的存储与分析[1]。

除了对特殊数据的动态采信必须实现外，同时，应使得预警系统具有最大程度的兼容性，而且数据采集还包括了运行系统自身的变化情况，并且可支持不同通信协议的转换与边连接，并且能支持系统的升级与扩展。

对于常见的通信协议，比如IEC 60870- 6- 101 / 102 / 103 / 104、IEC 61850等常规通信协议，可以进行采集后的第一步处理，从而实现数据信息与其他模块信号之间的传递与交换。

终端的数据采集应有一定的刷新周期，并且需要被永久保存，以便后续的使用与调阅。

2 数据传输
数据传输过程中最大的障碍在于信号的失真与中断。

为了最大限度地防止信号失真与中断情况的发生，应根据电力电缆隧道的情况设置故障报警装置，根据故障的严重情况，应设置一级报警、二级报警、三级报警等三个类别的报警情况。

对各类监测及监控的结果或过程进行分析运行，并且运用故障分析程序，对故障设备进行重启检修，或者报修，这样能最快速度以及最大限度地保证数据传输的准确及有效性。

这里值得注意的是，当数据传输受到干扰时，应启动应急预案，即在数据传输中断处进行手动数据采集传输，以保证数据采集整个流程的完整。

上述提到的报警装置，其主要作用是对监控系统及运行环境的异常进行报警，比如，当隧道内温度过高、湿度过大、水位超过了设备运行的最大值，入口被非法侵入等等一系列突发状况，当这一系列突发状况发生时，监控系统自动报警，人工介入数据传输及故障设备的维护。

在这里，还要注意的是，电力电缆隧道智能监控系统的数据传输不仅是采集到的工作数据，还包括各类设备的运行状况、故障信息、电力电缆的实时监控图像，以及隧道内外来生物的进入活动，等等。

而这种传输给终端的数据的形式可以是多样化的，比如十六进制的数据、模拟信号，声音、图像，甚至视频，等等。

对这类数据传输过程中的管理应根据数据传输形式的特点进行失真保护或还原，并且为了最大限度地保证数据传输的有序性与稳定性，數据传输过程中还应增加一个反馈环节，这个反馈环节主要是告知数据采集端数据传输完成，可进行下一轮的数据采集、传输。

3 数据接收
根据传输数据的不同形式，数据接收端可分为模拟接收端、图形接收端、声音接收端及视频接收端，这些不同的端口之间实现着接收的同步性与实时性，并且端口之间具有交互的功能。

目前比较流行的，也是应用最广泛的是全景数据接收模块，全景数据接收模块包含管理与分析两大功能，具体阐述如下：
监控系统采集的源数据根据其采集的节点不同可分为基础源与业务源数据两大类，对这两类源数据的管理同时包括数据收集、保存及编辑等功能。

数据接收模块还应具备数据的可视化功能，以及对各类信号数据的统一维护功能，并且具备对数据信号的导入导出及编辑浏览功能。

数据接收端根据数据采集来源的不同，可分为电网类数据采集、电缆隧道数据采集、图形数据采集、设备接线数据采集，并且还应包括监控系统应用级别的模型应用，同时，数据接收端还有数据信号复原及绘制备份原图的功能。

数据接收端的设备包括两大部分，一部分是硬件设备，另一部分是软件配置。

硬件设备的基础部分包括服务器、主机、显示器、通信设备、无线及有线网络等等，而软件应包括操作系统、数据库和数据处理软件等等。

在数据接收端不仅仅有数据接收功能，还包括数据采集功能，这里的数据采集不是源数据的采集，而是对整个数据接收系统的硬件使用情况及软件使用情况的一个监控与分析，这种监控与分析的主要目的在于对硬件及软件资源使用情况的掌握与了解，根据实际应用的损耗，可适当配置资源，减少不必要的浪费。

数据接收端的处理还有一个与后期数据处理系统的对接问题，为了解决对接问题，数据接收端的处理可根据不同的需要设置不同的权限管理等级，此举可以提高数据接收端的系统安全性，也可将庞大的数据分级管理，从而满足不同等级权限管理人的使用要求。

从源数据的来源及性质来分，数据接收端最主要的数据来源包括两类，一类是分线信息数据的收集与整理，另一类是公共信息系统数据的收集与整理。

为了实现这两类数据信息的规范管理，应使用以IEC 61970 CCAPI为标准的交互系统，实现二者之间的信息数据交换与使用。

最后一部分数据接收处理端口所需处理的数据是隧道内有害气体及空气中含氧量的监测与处理。

众所周知，有害气体及可燃性气体是隧道的天敌，比如，当隧道内每平方米的有害气体一氧化碳、甲烷及硫化氢等超过一定浓度时，可让人中毒，甚至引起爆炸，此时，数据接收处理端口应发出禁止人员进入隧道的警告，并通知数据采集端及时启动程序处理有毒有害气体，在保障用电安全方面，需对接地电流、负载电流及门禁系统电流进行实时监控，并且对风机、防火门、下水道出口、照明及视频摄像设备实现远程控制。

4 监控展示
监控展示是数据处理的最后一个阶段，也是整个监控系統的后续环节。

要实现有效的监控展示，应首先实现源数据的还原处理和图形视频的失真处理[2]。

目前，我国许多大城市都实现了BIM技术的运维管理，在电力电缆隧道监控系统中，BIM技术的应用使得现代电力电缆隧道监控系统实现了可视化管理与维护，在可视化的过程中，通过数据采集、传输、接收与处理，结合相应的软件，可实现监控系统的三维动画演示与管理，从而为后台管理、维护人员提供了更直观也更便捷的实时现场画面，管理维护人员根据传输回来的实时现场动态，可根据实际情况制定、调整维护管理的工作安排。

对于电力电缆隧道的监控系统的监控展示有一个监控死角的问题，虽然目前
市场上已有360度监控摄像头，但是这种摄像头所拍摄的画面只能在一个平面内的360度角的范围内实现画面的拍摄，而隧道的空间是立体的，是封闭的，因此，单一的360度平面角的监控摄像头已不能满足隧道监控的需要，也就是说，当在电力电缆隧道智能监控系统中采用单一的360度平面角的监控时，会产生监控死角，这对于远程控制端的监控展示非常不利。

远程端的监控展示也会出现盲区。

此外，电力电缆隧道智能监控系统的监控展示应与终端数据处理相结合，对信号失真部分及无线、有线网络的节点设置起一个反馈作用，系统维护人员通过监控展示，能及时发现隧道内电力电缆的运行情况及故障发生点，从而迅速作出反应[2]。

5 结束语
数据的相关处理部分是电力电缆隧道监控系统的最重要的部分，只有做好了数据的相关处理工作，才能使得整个监控系统发挥应有的作用。

同时，电力电缆隧道监控系统不仅为维护管理提供了数据依据，而且为整个系统与其他相关系统的对接提供了数据依据。

在智能监控系统中，应用最多的元件是传感器。

因此，对于电力电缆隧道监控系统的维护应充分考虑对传感器的应用与维护工作。

参考文献
[1] 李丽.电力电缆隧道综合在线监测系统的设计与应用[J].工程技术：引文版，2016，5（9）：210.
[2] 贾自杭，李燕青.智能变电站电缆局部放電在线监测系统的研究[J].中国电力，2015，48（1）：137-141.。