一種可視化電纜井檢測(cè)裝置的研制

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(yùn)行人員往往需要攜帶手電筒、相機(jī)、卷尺、溫濕度測(cè)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(cè)裝置，在電纜井可視裝置上通過(guò)多個(gè)功能模塊的搭載，運(yùn)行人員在地面便可實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜井的全方位檢測(cè)，通過(guò)人機(jī)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(shí)間和人力，還能大大提高運(yùn)行人員的運(yùn)維水平和電纜的運(yùn)維安全，實(shí)現(xiàn)電纜井內(nèi)檢測(cè)無(wú)死角。

關(guān)鍵詞：電纜井;可視化;全方位檢測(cè);運(yùn)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(lái)越多，電纜井的數(shù)量也不斷增加，設(shè)計(jì)交底、故障查找、日常運(yùn)維驗(yàn)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(cè)井內(nèi)空氣濕度溫度[1]。電纜井運(yùn)維存在著以下問(wèn)題[2]。首先，下井慢。傳統(tǒng)運(yùn)維巡視方式要求運(yùn)維人員下電纜井前，需先自然通風(fēng)排除濁氣;掀開(kāi)電纜井蓋也需耗費(fèi)時(shí)間。其次，下井難。由于電纜井環(huán)境惡劣、情況復(fù)雜，運(yùn)維人員往往需要攜帶手電筒、相機(jī)、卷尺、溫濕度測(cè)試儀等多樣工具下井查看電纜井內(nèi)情況。最后，下井險(xiǎn)。電纜井內(nèi)空間狹小，空氣流動(dòng)性較差，危險(xiǎn)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(huì)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(guó)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(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)運(yùn)維人員無(wú)需下井在地面便可完成對(duì)電纜井內(nèi)部溫濕度、有毒氣體含量、環(huán)境圖像等信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、檢測(cè)、分析、預(yù)警等功能。不僅節(jié)省時(shí)間和人力，還能大大提高運(yùn)維人員的運(yùn)維水平和電纜的安全運(yùn)行。

1 裝置基本構(gòu)架

根據(jù)功能需要，裝置由溫濕度檢測(cè)模塊、危險(xiǎn)氣體檢測(cè)模塊，電子成像模塊，伸縮連桿機(jī)械平臺(tái)和軟件平臺(tái)五個(gè)部分組成。

（1）軟件平臺(tái)：主要完成傳感器數(shù)據(jù)采集、傳輸、分析，信息實(shí)時(shí)處理和設(shè)備的實(shí)時(shí)控制，并實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。

（2）溫、濕度檢測(cè)模塊：溫、濕度檢測(cè)模塊主要用于檢測(cè)電纜井內(nèi)實(shí)時(shí)溫度、濕度，將溫、濕度傳感器采樣到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)最終可以在人機(jī)交互界面顯示。

（3）危險(xiǎn)氣體檢測(cè)模塊：危險(xiǎn)氣體檢測(cè)模塊主要用于檢測(cè)電纜井內(nèi)各項(xiàng)危險(xiǎn)氣體的指標(biāo)參數(shù)，將危險(xiǎn)氣體傳感器采樣到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上傳至軟件平臺(tái)，由軟件平臺(tái)上傳至上位機(jī)并在顯示軟件中進(jìn)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(wàn)向攝像頭和實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)圖像。

（5）伸縮連桿機(jī)械平臺(tái)：伸縮連桿子系統(tǒng)主要用連桿，關(guān)節(jié)，舵機(jī)，電機(jī)等部件組成，根據(jù)電纜井的深度、復(fù)雜程度可設(shè)計(jì)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(cè)裝置通過(guò)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(lái)實(shí)現(xiàn)電纜井的全方位檢測(cè)。

（1）數(shù)據(jù)采集。通過(guò)終端檢測(cè)耦合裝置——即溫濕度、危險(xiǎn)氣體傳感器、360°萬(wàn)向攝像頭等多個(gè)模塊進(jìn)行電纜井實(shí)時(shí)環(huán)境圖像數(shù)據(jù)采集。

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

（3）數(shù)據(jù)傳輸。由滿足無(wú)線通信協(xié)議的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)（5G、Bluetooth、Wifi）對(duì)預(yù)處理的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸。

（4）數(shù)據(jù)及圖像分析。由軟件平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)圖像進(jìn)行大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析儲(chǔ)存。將采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，通過(guò)設(shè)置預(yù)警閾值，一旦監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)接近檢測(cè)的預(yù)警閾值，便進(jìn)行閃燈和蜂鳴預(yù)警，以達(dá)到預(yù)警目的。

（5）數(shù)據(jù)顯示。由軟件平臺(tái)將信息與分析結(jié)果上傳至人機(jī)交互界面，顯示實(shí)時(shí)電纜井全方位圖像、溫濕度、危險(xiǎn)氣體、預(yù)警信號(hào)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(shì)圖等直觀形式展現(xiàn)，對(duì)接近預(yù)警閾值的數(shù)據(jù)進(jìn)行高亮顯示。

3 產(chǎn)品效果及前景

（1）經(jīng)濟(jì)效益高?？s短故障停電時(shí)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(shí)間240min。

節(jié)約人力成本。以漳州地區(qū)6500個(gè)電纜井計(jì)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(wàn)元人力成本。

節(jié)省多樣儀器購(gòu)置費(fèi)用。多模塊搭載實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，節(jié)省采購(gòu)手電筒、溫濕度測(cè)量?jī)x、危險(xiǎn)氣體測(cè)量?jī)x等多樣儀器設(shè)備費(fèi)用大約5000元。

（2）社會(huì)效益好。顯著提高生產(chǎn)效率。無(wú)需下井在地面便可完成運(yùn)維班組設(shè)計(jì)交底、管溝驗(yàn)收、故障搶修、電纜巡視多項(xiàng)日常業(yè)務(wù)，極大改進(jìn)工作方式，大幅度提高運(yùn)維水平和電纜運(yùn)行安全。

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

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

4 結(jié)束語(yǔ)

基于電力系統(tǒng)電纜井運(yùn)維人員下井慢、下井難、下井險(xiǎn)的問(wèn)題，本論文研制一套可視化電纜井檢測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)運(yùn)維人員無(wú)需下井在地面便可完成對(duì)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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、檢測(cè)、分析、預(yù)警等功能。不僅節(jié)省時(shí)間和人力，還能大大提高運(yùn)行人員的運(yùn)維水平和電纜的安全運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)電纜井內(nèi)檢測(cè)無(wú)死角。

參考文獻(xiàn)：

[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(yùn)行狀態(tài)智能綜合在線監(jiān)測(cè)技術(shù)[J].信息通信，2015（11）：113-115.

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