陳鵬堃

摘 要 在分析電力隧道在線監(jiān)測(cè)問(wèn)題的基礎(chǔ)上，介紹電力隧道在線監(jiān)測(cè)技術(shù)原理相關(guān)幾個(gè)方面，針對(duì)電力隧道在線監(jiān)測(cè)以及安全監(jiān)控問(wèn)題，分別從沉降監(jiān)測(cè)技術(shù)、電力隧道滑軌攝像技術(shù)以及電力隧道多維動(dòng)態(tài)仿真以及全局展現(xiàn)技術(shù)進(jìn)行探討，希望對(duì)于今后的電力隧道在線監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展具有一定幫助。

關(guān)鍵詞 電力隧道；在線監(jiān)測(cè)；安全監(jiān)控；關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）13-0078-02

在許多大城市中，電纜隧道由于城市的地下資源的日益緊張影響導(dǎo)致其很長(zhǎng)一部分部分與自來(lái)水、污水、地鐵等市政管線相鄰近。在電力隧道的施工過(guò)程中，其安全穩(wěn)定運(yùn)行受到地鐵施工造成的路面塌方等影響，會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的沉降、露筋以及局部開(kāi)裂問(wèn)題，影響到電纜網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。由于現(xiàn)代化監(jiān)控設(shè)施建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)比較低而沒(méi)有配置在隧道中，故為了更好了解隧道內(nèi)部狀況，則需要進(jìn)行運(yùn)行人員的周期巡視。在這樣的情況下，由于沒(méi)有實(shí)時(shí)性的監(jiān)視手段，在異常情況發(fā)生后不能及時(shí)掌握相關(guān)信息，可能會(huì)引起一些不良后果。最近，也經(jīng)常出現(xiàn)高壓電纜交叉互聯(lián)線、接地線等在隧道內(nèi)被盜的問(wèn)題，一方面引起較為嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，一方面也影響到電纜線路的安全運(yùn)行[1，2]。

1 電力隧道在線監(jiān)測(cè)概述

通過(guò)在電纜隧道內(nèi)安裝結(jié)構(gòu)檢測(cè)系統(tǒng)，不僅能有效保證其正常運(yùn)營(yíng)，而且能夠較好保障電纜隧道結(jié)構(gòu)的安全狀況，還能有效解決電纜隧道結(jié)構(gòu)的控制問(wèn)題。當(dāng)然，這首先需要掌握電纜隧道結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，比如它需要較高的安全性、較高的耐久性，它的地下結(jié)構(gòu)物非常重要。

在利用網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程式控制技術(shù)的背景下，電力隧道滑軌攝像裝置能夠控制隧道內(nèi)滑軌攝像監(jiān)控設(shè)備，通過(guò)電纜網(wǎng)來(lái)運(yùn)行監(jiān)控中心，這樣就能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控電纜隧道內(nèi)的情況，使得電力隧道管理更加規(guī)范化，改變單純依靠人工巡視的傳統(tǒng)模式，有效制止相應(yīng)的破壞電力設(shè)施的行為，打擊進(jìn)入電力隧道偷盜行為。這還能夠使得電力隧道工作管理流程更加順利，避免出現(xiàn)私拉亂放隧道內(nèi)的各種線路，能夠保證電纜線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

綜合利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、三維地理信息技術(shù)以及動(dòng)態(tài)全局戰(zhàn)線技術(shù)，通過(guò)隧道多維仿真技術(shù)模型以及電纜網(wǎng)多維空間模型的建立，來(lái)創(chuàng)造能夠?qū)崿F(xiàn)多維動(dòng)態(tài)全局展示的監(jiān)控信息的要求的電纜網(wǎng)，這使得電纜網(wǎng)運(yùn)行管理水平的進(jìn)一步提高成為可能。

2 電力隧道在線監(jiān)測(cè)技術(shù)原理分析

2.1 沉降監(jiān)測(cè)技術(shù)分析

大型車(chē)輛或者其他振動(dòng)發(fā)生在電纜隧道的上部時(shí)，電纜隧道結(jié)構(gòu)的會(huì)出現(xiàn)變化的應(yīng)力狀況，這樣的應(yīng)力應(yīng)變的變化就可以通過(guò)在隨到頂部的應(yīng)變傳感器進(jìn)行相關(guān)測(cè)量。然后，通過(guò)連接的WDAS-JY靜態(tài)或者動(dòng)態(tài)應(yīng)變采集儀的作用，可以對(duì)于結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，在局域網(wǎng)的作用下，可以通過(guò)應(yīng)變采集儀，把數(shù)據(jù)傳到電纜網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控中心。所以，一般來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)采集、傳感器、系統(tǒng)供電和數(shù)據(jù)處理等五大部分則構(gòu)成了電力隧道沉降在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

加速度采集、動(dòng)態(tài)采集和靜態(tài)采集則是三種進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的子系統(tǒng)。在靜態(tài)采集中，隧道在受力狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)的靜態(tài)應(yīng)力應(yīng)變情況可以通過(guò)靜態(tài)采集儀獲得。

2.2 電力隧道滑軌攝像技術(shù)分析

設(shè)備通信、滑軌、移動(dòng)監(jiān)控、電源供電以及服務(wù)器和客戶(hù)端等幾大功能模塊組成了隧道滑軌攝像系統(tǒng)。其中，軌道上部的滑觸頭和不銹鋼滑軌組成了設(shè)備的滑動(dòng)軌道，在滑軌上配備了滑軌和頂層的固定支架連接設(shè)備，前后移動(dòng)的動(dòng)力則是依靠滑軌和主動(dòng)輪之間的摩擦力所產(chǎn)生。道軌上面兩側(cè)為供電槽，一條導(dǎo)電性能比較好的銅帶放置在里面，所需要的電源則是通過(guò)場(chǎng)設(shè)備上的觸點(diǎn)和銅帶的緊密連接接觸而獲得。

其中，在實(shí)現(xiàn)光纖通信中，一條光纖專(zhuān)用軌道在滑軌旁邊進(jìn)行鋪設(shè)，設(shè)備與光纖一端相連，另外一端則和隧道中的供電箱中的光纖收發(fā)器相連接，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)光纖通信功能。光纖隨著移動(dòng)的設(shè)備在其的光纖軌道中拖動(dòng)，采用具有一定堅(jiān)韌特性的單模單芯光纖為傳輸媒介，這是考慮到在軌道中存在彎折的光纖特點(diǎn)。

對(duì)于通信系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其主要包括隧道內(nèi)部分和隧道外部分。光纖和光纖收發(fā)器則是隧道內(nèi)部分組成，其中，電源控制箱內(nèi)光收發(fā)器轉(zhuǎn)換成光信號(hào)則是光纖收發(fā)器作用，電信號(hào)則是由光收發(fā)器機(jī)型轉(zhuǎn)換得到，然后發(fā)送給交換機(jī)，然后可以利用交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)云臺(tái)、攝像頭的控制信號(hào)于視頻服務(wù)器中，同樣，串口服務(wù)器能哦故接受相應(yīng)的滅火、滑軌移動(dòng)、開(kāi)關(guān)燈的控制信號(hào)；監(jiān)控中心端和戰(zhàn)端則是隧道外部分的組成，在站端中，主要包括變電站內(nèi)服務(wù)器和隧道內(nèi)裝置之間的通信，通過(guò)客戶(hù)端的進(jìn)行操作的通信部分則是稱(chēng)為監(jiān)控中心端。

3 電力隧道在線監(jiān)測(cè)以及安全監(jiān)控分析

3.1 沉降監(jiān)測(cè)技術(shù)分析

把一套相關(guān)的動(dòng)態(tài)應(yīng)力應(yīng)變及振動(dòng)安全檢測(cè)系統(tǒng)，一套靜態(tài)應(yīng)力應(yīng)變安全檢測(cè)系統(tǒng)在某電纜隧道中安裝，用以進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)上部車(chē)輛載荷出現(xiàn)的安全狀況問(wèn)題。

此條道路的典型靜態(tài)應(yīng)力應(yīng)變變化曲線、動(dòng)態(tài)振動(dòng)時(shí)的曲線以及對(duì)應(yīng)的自功率譜分析曲線和動(dòng)態(tài)應(yīng)力應(yīng)變變化曲線，可以通過(guò)利用上述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)于電纜隧道結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)應(yīng)力應(yīng)變檢測(cè)、靜態(tài)應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)以及動(dòng)態(tài)振動(dòng)幅進(jìn)行測(cè)試得到。

經(jīng)過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，此道路經(jīng)過(guò)檢測(cè)時(shí)產(chǎn)生的最大靜態(tài)應(yīng)變值則為6.1με，結(jié)構(gòu)最大的動(dòng)應(yīng)變數(shù)值則為13.6με。在載荷經(jīng)過(guò)的過(guò)程中，此路所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)最大振動(dòng)幅值則為17.6cm/s2。

3.2 電力隧道滑軌攝像技術(shù)探討與思考

電力隧道滑軌攝像裝置安置在某一段標(biāo)準(zhǔn)段的隧道中試點(diǎn)上，一般的試點(diǎn)距離為160米左右。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)并沒(méi)有在電纜隧道內(nèi)，呈現(xiàn)出明顯衰減嚴(yán)重的無(wú)線傳輸距離問(wèn)題，所以，這里采用光纜傳輸信號(hào)。兩處轉(zhuǎn)彎則是在試點(diǎn)隧道段的垂直度上存在，電纜敷設(shè)用的支架則在沿著隧道走向的兩側(cè)位置，在扣除支架長(zhǎng)度基礎(chǔ)上，在隧道內(nèi)剩余寬度則為1米，如果存在支架產(chǎn)出的部分較長(zhǎng)的情況，則會(huì)影響到正常運(yùn)行滑軌攝像裝置，這里要求凈高度距離為2米。這里把滑軌安裝在隧道中央偏西側(cè)，則是考慮到了進(jìn)行加裝后的滑軌攝像裝置不能夠影響電纜敷設(shè)以及人員通行的問(wèn)題，當(dāng)然，滑軌攝像裝置主體結(jié)構(gòu)也存在比較偏西的位置。

圖1 所用到的電力隧道滑軌攝像設(shè)備

3.3 電力隧道多維動(dòng)態(tài)仿真以及全局展現(xiàn)技術(shù)探討

1）電纜網(wǎng)空間三維模型的建立?；谧钚碌娜S地理信息技術(shù)，不斷研究和開(kāi)發(fā)該系統(tǒng)，建立了相關(guān)的通風(fēng)亭、隧道、檢查井以及其他地面設(shè)施的三維空間模型，這樣就能在電纜網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控平臺(tái)上具有宏觀展示的載體作用。

2）建立隧道仿真模型。隧道內(nèi)部的三維仿真模型則是通過(guò)最新的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行建立，這就需要對(duì)于其中的設(shè)備進(jìn)行模型化處理，包括相應(yīng)的隧道內(nèi)的電纜標(biāo)牌、支架、電纜線路以及防火槽盒等設(shè)施和設(shè)備，這樣就滿足了電纜網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控平臺(tái)的微觀展示載體的需要。

3）監(jiān)控信息多維展示模型建立。最新的監(jiān)控信息的動(dòng)態(tài)獲取則是以多維展示為基礎(chǔ)，能夠進(jìn)行相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)、設(shè)備缺陷、施工工地進(jìn)行相關(guān)的多維動(dòng)態(tài)展示，主要包括線路負(fù)荷、電纜溫度、隧道積水、井蓋狀態(tài)、有害氣體、局部放電、接地電流等方面。

通過(guò)該系統(tǒng)，能夠把當(dāng)前水位置進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示和監(jiān)測(cè)，當(dāng)監(jiān)測(cè)的水位超過(guò)限定位置的情況下，則自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警，然后進(jìn)行自動(dòng)定位到水位監(jiān)測(cè)儀中的三維模型上。另外，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)于水位監(jiān)測(cè)儀進(jìn)行分析和查詢(xún)歷史水位等方面的功能。對(duì)于監(jiān)測(cè)電纜的歷史溫度數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)則是利用系統(tǒng)的光線測(cè)溫系統(tǒng)相關(guān)界面而獲得，還能夠把實(shí)時(shí)溫度變化和實(shí)時(shí)溫度信息在三維場(chǎng)景中進(jìn)行展示。三維場(chǎng)景中的監(jiān)控視頻則是利用該系統(tǒng)和監(jiān)控中心電力隧道攝像監(jiān)控系統(tǒng)所建立的界面完成。同時(shí)，其他功能和視頻監(jiān)控都能夠進(jìn)行相關(guān)的操作聯(lián)動(dòng)，包括如果出現(xiàn)水位異常、電纜溫度異常、井蓋非法開(kāi)啟，監(jiān)控就是通過(guò)自動(dòng)搜索攝像頭來(lái)進(jìn)行，對(duì)于隧道內(nèi)部視頻進(jìn)行查看。

4 結(jié)束語(yǔ)

利用電纜網(wǎng)監(jiān)控信息的多維動(dòng)態(tài)全局展示技術(shù)，能夠使得電纜網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控能力大幅度提高，能夠有效對(duì)于電纜網(wǎng)整體運(yùn)行情況進(jìn)行掌握，能夠加方便地快速查找電纜網(wǎng)運(yùn)行異常位置更，能夠給故障處理提供較為全面的信息，還能有效縮短異常處理時(shí)間，有效控制好異常狀況，盡可能能夠消除運(yùn)行異常造成損失。

參考文獻(xiàn)

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