電纜管孔封堵智能型可充氣囊的開發(fā)及應(yīng)用

紀(jì)陳云 夏揚(yáng)

摘要：在電力系統(tǒng)中，采用電纜線路可以降低線路發(fā)生故障的概率，提高供電可靠性，同時(shí)也有助于城市的美觀。但電纜線路在敷設(shè)的過程中，需要對(duì)電纜管孔進(jìn)行封堵，以保證電纜線路運(yùn)行的安全性，提高電纜線路的無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間。本文系統(tǒng)地分析了電纜管孔封堵智能型可充氣囊的開發(fā)技術(shù)，并介紹了電纜管孔封堵智能型可充氣囊在實(shí)際應(yīng)用中的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)于提高電纜線路運(yùn)行的可靠性具有一定的價(jià)值。

關(guān)鍵詞：電纜管孔? 封堵? 智能型? 可充氣囊

Development and Application of Intelligent Inflatable Bag for Cable Pipe Hole Plugging

JI Chenyun? XIA Yang

（State Grid Anhui Electric Power Co. ， Ltd.， Chizhou Power Supply Company， Chizhou， Anhui Province， 247100 China）

Abstract： In Electric Power System， the use of cable lines can reduce the probability of line failure， improve the reliability of power supply， but also contribute to the city’s beauty. But in the process of laying the cable line， it is necessary to plug the cable tube hole to ensure the security of the cable line. In this paper， the development technology of the intelligent inflatable bag for cable duct plugging is analyzed， and the monitoring technology of the Internet of things for the practical application of the intelligent inflatable bag is introduced.

Key Words： Cable Tube Hole; Plugging; Intelligent type; Inflatable bag

隨著城市的發(fā)展，在市政地下分布了多種不同的管道系統(tǒng)，相互之間交錯(cuò)層疊，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行工況較為復(fù)雜，其中電纜線路也是處于市政地下管道系統(tǒng)中。在電纜線路管孔的維護(hù)過程中，需要做到防水、防火、防泥沙進(jìn)入電纜管孔、防老鼠等小動(dòng)物進(jìn)入或啃咬電纜線路等。一旦有小動(dòng)物入侵到電纜管孔中，將會(huì)破壞電纜線路的絕緣系統(tǒng)，容易出現(xiàn)電纜線路放電接地的事故。為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，需要對(duì)電纜管孔采用相應(yīng)的技術(shù)措施加以封堵，如可采用可充氣囊來(lái)對(duì)電纜管孔進(jìn)行封堵，以下進(jìn)行具體的分析和介紹。本文主要闡釋電纜管孔封堵智能型可充氣囊，可以在實(shí)際的電纜管孔封堵中加以推廣應(yīng)用。

1 電纜管孔封堵技術(shù)

目前，電纜管孔封堵技術(shù)中可以采用的措施較多，應(yīng)用較為普遍的措施包括在電纜管孔堆砌防火泥，這種管孔封堵方式在成本上較為低廉且電纜管孔的封堵人員施工也較為方便。但是這種封堵方式也存在著不足之處，例如，后期如果需要拆除則較為困難，并且容易出現(xiàn)坍塌導(dǎo)致封堵效果不佳等問題;如果出現(xiàn)了堵塞情況，還可能會(huì)導(dǎo)致電纜管孔報(bào)廢等一系列問題。

另外，在實(shí)際的封堵中，也可以采用性能經(jīng)過改良的軟木材料進(jìn)行封堵，但軟木材料在實(shí)際的應(yīng)用中，封堵效果和封堵人員的技術(shù)水平直接相關(guān)，存在著較大的不確定性[1]。并且如果需要對(duì)已經(jīng)被封堵的電纜管孔重新啟動(dòng)時(shí)，則之前的封堵材料就需要將被破壞性的地方加以拆除，無(wú)法實(shí)現(xiàn)封堵材料的重復(fù)利用，對(duì)資源也是一種浪費(fèi)。由于上述電纜管孔封堵技術(shù)措施都存在著一定的不足之處，需要采取更為實(shí)用的方法，有效實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜管孔的封堵。為此有必要開發(fā)能夠?qū)崿F(xiàn)封堵材料重復(fù)利用、密封性好、施工安裝及檢修拆除時(shí)方便的電纜管孔封堵材料，下文詳細(xì)介紹電纜管孔封堵智能型可充氣囊技術(shù)。

2 電纜管孔封堵智能型可充氣囊的開發(fā)

2.1 電纜管孔封堵智能型可充氣囊開發(fā)關(guān)鍵點(diǎn)

在開發(fā)電纜管孔封堵智能型可充氣囊的過程中，需要使得該可充氣囊能夠滿足電纜及空管口等兩種不同的封堵要求，以便豐富智能型可充氣囊的應(yīng)用場(chǎng)景。同時(shí)，在進(jìn)行智能型可充氣囊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，可以采用可裁剪、防噬咬的可充氣囊封邊設(shè)計(jì)，可以就可以根據(jù)實(shí)際的電纜封堵管孔的形狀進(jìn)行裁剪調(diào)節(jié)。同時(shí)，由于電纜線路一般位于地下，容易受到老鼠等小動(dòng)物的啃咬破壞，故在可充氣囊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，采用防噬咬的功能設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)的必要性[2]。再者，在可充氣囊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)保證可充氣囊在安裝過程中較為方便，不給安裝人員增加難度，提高電纜管孔封堵智能型可充氣囊的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

2.2 電纜管孔封堵智能型可充氣囊的材質(zhì)

可充氣囊由于是用來(lái)封堵電纜及空管口，應(yīng)用場(chǎng)合的條件相對(duì)惡劣，故為了提高可充氣囊的實(shí)際使用壽命，在智能型可充氣囊的材質(zhì)選擇上應(yīng)加強(qiáng)把關(guān)，選擇經(jīng)久耐用，同時(shí)性能良好的材質(zhì)。經(jīng)過反復(fù)多次對(duì)比，可以采用納米材料作為電纜管孔封堵智能型可充氣囊的材質(zhì)，這樣可以有效防止電纜管孔封堵智能型可充氣囊出現(xiàn)充爆的情況發(fā)生，同時(shí)也可以解決可充氣囊材質(zhì)的問題[3]。納米材料的研究時(shí)間較長(zhǎng)，在實(shí)際中也已經(jīng)應(yīng)用中多個(gè)不同的領(lǐng)域中，是材料領(lǐng)域中一個(gè)較大的技術(shù)突破。納米材料的結(jié)構(gòu)較為特殊，顆粒較小，通過改變材料的配方，優(yōu)化材料的應(yīng)用性能，將納米材料作為電纜管孔封堵智能型可充氣囊的材質(zhì)較為合適。

3 電纜管孔封堵智能型可充氣囊的應(yīng)用

3.1 物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)在智能型可充氣囊中的應(yīng)用

由于電纜管孔封堵智能型可充氣囊的應(yīng)用場(chǎng)景和電纜一樣，隨著應(yīng)用時(shí)間的變長(zhǎng)，可能會(huì)遭受到外力破壞，故對(duì)可充氣囊采用智能化技術(shù)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)具有較強(qiáng)的必要性。由于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在數(shù)據(jù)采集和智能感知方面的性能較為出色，故可以采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)各個(gè)電纜管孔封堵智能型可充氣囊之間的網(wǎng)絡(luò)通信組網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中的基本架構(gòu)如圖1所示。通過通信網(wǎng)絡(luò)，將各個(gè)可充氣囊的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)奖O(jiān)控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)可充氣囊的氣壓狀態(tài)的集中統(tǒng)一監(jiān)測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)可充氣囊中的氣壓存在異常情況時(shí)，可以及時(shí)發(fā)出相關(guān)的預(yù)警信息，并通知可充氣囊的運(yùn)維人員及時(shí)處理，從而及時(shí)恢復(fù)電纜管道的正常封堵狀態(tài)。

從圖1可以看出，物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，首先，通過感知層去采集電纜管孔封堵可充氣囊運(yùn)行狀態(tài)的相關(guān)數(shù)據(jù)信息;其次，再通過通信傳輸系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)發(fā)送到控制層，進(jìn)一步對(duì)采集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理;最后，可以通過控制層，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得出具體的電纜管孔封堵可充氣囊的運(yùn)行狀態(tài)[4]。另外，由于電纜管孔封堵可充氣囊的地理位置較為分散，為了實(shí)現(xiàn)可充氣囊運(yùn)行數(shù)據(jù)信息的采集和處理，還需要結(jié)合邊緣網(wǎng)關(guān)技術(shù)，將數(shù)據(jù)在邊緣端經(jīng)過通信協(xié)議轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)緩存等處理之后，再通過物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行進(jìn)一步的分析和計(jì)算[5-6]。經(jīng)過邊緣網(wǎng)關(guān)技術(shù)的處理，也能夠?qū)⒏鱾€(gè)監(jiān)測(cè)終端實(shí)現(xiàn)通信上的連接。

3.2 可充氣囊物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)中的通信技術(shù)

在物聯(lián)網(wǎng)可充氣囊監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的高效傳輸和有效處理，在構(gòu)建系統(tǒng)時(shí)所采用到的通信協(xié)議起著關(guān)鍵作用。一般在物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)中，都是采用紫峰ZigBee通信協(xié)議，這一通信協(xié)議的應(yīng)用性能穩(wěn)定、適應(yīng)性強(qiáng)，能夠?qū)Φ乩矸植嘉恢幂^為分散的電纜管孔可充氣囊進(jìn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。一旦監(jiān)測(cè)出電纜管孔可充氣囊出現(xiàn)了氣壓不足等異常運(yùn)行狀態(tài)信息時(shí)，可以通過系統(tǒng)的分析和計(jì)算，并及時(shí)發(fā)出告警信息，并通過物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)傳輸給相應(yīng)運(yùn)維人員，ZigBee通信協(xié)議棧的基本結(jié)構(gòu)如圖2所示。

從圖2中的通信協(xié)議結(jié)構(gòu)圖中可以看出，采用該通信協(xié)議在實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸及處理中，可以分為物理層、媒體介入控制層、網(wǎng)絡(luò)層及應(yīng)用層等。數(shù)據(jù)信息在每個(gè)層次下的通信，都需要遵循相應(yīng)的通信規(guī)約，保證數(shù)據(jù)信息能夠?qū)崿F(xiàn)可靠地傳輸。在物理層可以布置多個(gè)傳感器，并將數(shù)據(jù)以串口通信的方式傳輸?shù)絑igBee中的路由節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)，達(dá)到數(shù)據(jù)傳輸和處理的目的。對(duì)于路由節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)的布局和數(shù)量的分配，可以通過人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，達(dá)到在保證對(duì)電纜管孔可充氣囊運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)效果的同時(shí)，降低路由節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)的使用數(shù)量，這樣也就降低了構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)可充氣囊監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的成本，提高了系統(tǒng)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性。

通過在物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)在智能型可充氣囊運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)，可以有效解決可充氣囊在運(yùn)行過程中存在的氣囊漏氣、泄壓、維護(hù)麻煩及氣囊密封失效等一系列問題，有效保證了電纜管孔封堵的有效性。此外，由于物聯(lián)網(wǎng)在通信的過程中采用的是無(wú)線通信技術(shù)，故在應(yīng)用的過程中，應(yīng)注意保證數(shù)據(jù)信息的網(wǎng)絡(luò)安全，保證不發(fā)生信息泄露事件。同時(shí)，也應(yīng)防范網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)遭受到干擾或者是外界的非法入侵及非法訪問，維護(hù)物聯(lián)網(wǎng)通信監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行安全穩(wěn)定。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著材料技術(shù)的發(fā)展，將可充氣囊這一材料應(yīng)用在電纜管孔的封堵上，在實(shí)際應(yīng)用中取得了較好的應(yīng)用效果。同時(shí)，借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，也能夠很好地實(shí)現(xiàn)對(duì)智能型可充氣囊的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，更好地守護(hù)著可充氣囊的安全運(yùn)行。本文主要分析的電纜管孔封堵智能型可充氣囊，對(duì)于提高電纜管道系統(tǒng)的智能化運(yùn)維及檢修技術(shù)水平具有較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

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