林穎銳 劉思議 蔡峰騰

摘 要：由于電纜井寬度較窄深度較深，井內(nèi)電纜數(shù)量繁多排列密集、光線昏暗，有些工井環(huán)境惡劣，運行人員往往需要攜帶手電筒、相機、卷尺、溫濕度測試儀等下井查看電纜井內(nèi)情況。因此本論文研究一種可視化電纜井檢測裝置，在電纜井可視裝置上通過多個功能模塊的搭載，運行人員在地面便可實現(xiàn)對電纜井的全方位檢測，通過人機交互界面輕松直觀的了解電纜井內(nèi)的圖像、數(shù)據(jù)情況。不僅節(jié)省時間和人力，還能大大提高運行人員的運維水平和電纜的運維安全，實現(xiàn)電纜井內(nèi)檢測無死角。

關(guān)鍵詞：電纜井;可視化;全方位檢測;運維安全

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.135

隨著城市建設(shè)的步伐不斷加快，配電網(wǎng)中電力電纜使用的越來越多，電纜井的數(shù)量也不斷增加，設(shè)計交底、故障查找、日常運維驗收都需要查看電纜井內(nèi)孔洞的封堵情況、剩余可用管數(shù)、新建管溝工藝質(zhì)量、檢測井內(nèi)空氣濕度溫度[1]。電纜井運維存在著以下問題[2]。首先，下井慢。傳統(tǒng)運維巡視方式要求運維人員下電纜井前，需先自然通風(fēng)排除濁氣;掀開電纜井蓋也需耗費時間。其次，下井難。由于電纜井環(huán)境惡劣、情況復(fù)雜，運維人員往往需要攜帶手電筒、相機、卷尺、溫濕度測試儀等多樣工具下井查看電纜井內(nèi)情況。最后，下井險。電纜井內(nèi)空間狹小，空氣流動性較差，危險氣體含量超標(biāo)將引燃可燃性氣體爆炸，一旦電纜著火，就會造成火災(zāi)蔓延，不但引發(fā)停電事故，而且產(chǎn)生大量的濃煙和有毒氣體，威脅人的生命安全，國內(nèi)外變電站、大型小區(qū)曾發(fā)生數(shù)起電纜井火災(zāi)事故[3]。

基于此，本論文研制一套可視化電纜井檢測裝置，實現(xiàn)運維人員無需下井在地面便可完成對電纜井內(nèi)部溫濕度、有毒氣體含量、環(huán)境圖像等信息，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、檢測、分析、預(yù)警等功能。不僅節(jié)省時間和人力，還能大大提高運維人員的運維水平和電纜的安全運行。

1 裝置基本構(gòu)架

根據(jù)功能需要，裝置由溫濕度檢測模塊、危險氣體檢測模塊，電子成像模塊，伸縮連桿機械平臺和軟件平臺五個部分組成。

（1）軟件平臺：主要完成傳感器數(shù)據(jù)采集、傳輸、分析，信息實時處理和設(shè)備的實時控制，并實現(xiàn)人機交互。

（2）溫、濕度檢測模塊：溫、濕度檢測模塊主要用于檢測電纜井內(nèi)實時溫度、濕度，將溫、濕度傳感器采樣到的實時數(shù)據(jù)最終可以在人機交互界面顯示。

（3）危險氣體檢測模塊：危險氣體檢測模塊主要用于檢測電纜井內(nèi)各項危險氣體的指標(biāo)參數(shù)，將危險氣體傳感器采樣到的實時數(shù)據(jù)上傳至軟件平臺，由軟件平臺上傳至上位機并在顯示軟件中進行顯示。

（4）電子成像模塊：電子成像模塊主要由帶照明功能的萬向攝像頭和實時顯示軟件組成，攝像頭采集圖像信息。使得合法用戶在身份確認(rèn)的前提下，查看電纜井內(nèi)實時圖像。

（5）伸縮連桿機械平臺：伸縮連桿子系統(tǒng)主要用連桿，關(guān)節(jié)，舵機，電機等部件組成，根據(jù)電纜井的深度、復(fù)雜程度可設(shè)計相應(yīng)的伸縮連桿以適應(yīng)不同電纜井的結(jié)構(gòu)。

2 裝置工作流程

可視化電纜井檢測裝置通過數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)及圖像分析和數(shù)據(jù)顯示來實現(xiàn)電纜井的全方位檢測。

（1）數(shù)據(jù)采集。通過終端檢測耦合裝置——即溫濕度、危險氣體傳感器、360°萬向攝像頭等多個模塊進行電纜井實時環(huán)境圖像數(shù)據(jù)采集。

（2）數(shù)據(jù)預(yù)處理。通過采集單元進行數(shù)據(jù)數(shù)字化預(yù)處理。

（3）數(shù)據(jù)傳輸。由滿足無線通信協(xié)議的無線通信網(wǎng)絡(luò)（5G、Bluetooth、Wifi）對預(yù)處理的圖像數(shù)據(jù)進行實時傳輸。

（4）數(shù)據(jù)及圖像分析。由軟件平臺對數(shù)據(jù)圖像進行大數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析儲存。將采集的實時數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，通過設(shè)置預(yù)警閾值，一旦監(jiān)測數(shù)據(jù)接近檢測的預(yù)警閾值，便進行閃燈和蜂鳴預(yù)警，以達到預(yù)警目的。

（5）數(shù)據(jù)顯示。由軟件平臺將信息與分析結(jié)果上傳至人機交互界面，顯示實時電纜井全方位圖像、溫濕度、危險氣體、預(yù)警信號等數(shù)據(jù)信息。將采集到的數(shù)據(jù)結(jié)合歷史數(shù)據(jù)用折線圖、柱狀圖、趨勢圖等直觀形式展現(xiàn)，對接近預(yù)警閾值的數(shù)據(jù)進行高亮顯示。

3 產(chǎn)品效果及前景

（1）經(jīng)濟效益高。縮短故障停電時間。以2018年漳州市區(qū)電纜故障8條為例，因故障需下井次數(shù)為80次，每次需3min，采用本裝置可縮短停電時間240min。

節(jié)約人力成本。以漳州地區(qū)6500個電纜井計算，需要130名職工專職巡視，使用本裝置后所需員工數(shù)減少65名，每名員工每月巡視成本為1000元，每年可以減少節(jié)省78萬元人力成本。

節(jié)省多樣儀器購置費用。多模塊搭載實現(xiàn)一機多用，節(jié)省采購手電筒、溫濕度測量儀、危險氣體測量儀等多樣儀器設(shè)備費用大約5000元。

（2）社會效益好。顯著提高生產(chǎn)效率。無需下井在地面便可完成運維班組設(shè)計交底、管溝驗收、故障搶修、電纜巡視多項日常業(yè)務(wù)，極大改進工作方式，大幅度提高運維水平和電纜運行安全。

可以保障運維人員安全。傳統(tǒng)的運維方式需要運維人員下電纜井，會發(fā)生運維人員中毒事故或管道爆炸事故，造成人員傷亡，檢測電纜井內(nèi)危險氣體含量并預(yù)警機制，保證運維人員的安全。

（3）推廣性強。研發(fā)的產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)內(nèi)電纜運檢單位和其它地下管線運維單位。

4 結(jié)束語

基于電力系統(tǒng)電纜井運維人員下井慢、下井難、下井險的問題，本論文研制一套可視化電纜井檢測裝置，實現(xiàn)運維人員無需下井在地面便可完成對電纜井內(nèi)部溫濕度、有毒氣體含量、環(huán)境圖像等指標(biāo)的采集，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、檢測、分析、預(yù)警等功能。不僅節(jié)省時間和人力，還能大大提高運行人員的運維水平和電纜的安全運行，實現(xiàn)電纜井內(nèi)檢測無死角。

參考文獻：

[1]魏敏，高波，陳昶等.配電電纜井下視頻監(jiān)控裝置的研制[J].通訊世界，2017（21）：154-155.

[2]龔士寶，劉同旭，諶業(yè)剛.電纜運行狀態(tài)智能綜合在線監(jiān)測技術(shù)[J].信息通信，2015（11）：113-115.

[3]徐晨璐.礦用高壓電纜運行狀態(tài)在線監(jiān)測技術(shù)研究[J].中國新通信，2014（18）：122-123.