JC-SD100隧道綜合在線(xiàn)監測系統

• 系統概述

隨著(zhù)電網(wǎng)容量的增大，智能化、自動(dòng)化水平的提高，以及智慧城市的發(fā)展，電纜用量越來(lái)越大，高壓線(xiàn)路不得不通過(guò)地下隧道來(lái)鋪設，通過(guò)這些隧道的線(xiàn)路因為在地下，很難掌握隧道內的情況。一旦隧道內出現特殊情況，就很難*時(shí)間的了解現場(chǎng)情況，并采取相應措施，很容易造成重大的損失，會(huì )影響到電網(wǎng)的安全運行。

為了能夠幫助電力巡檢人員安全、方便、快捷地管理，集可視化、智能化、無(wú)人化于一體的現代智能監控系統已逐步原有傳統的管理模式，先進(jìn)的技術(shù)和設備將為電力電纜隧道的運行維護提供更多領(lǐng)域的和保障，進(jìn)行全天候24小時(shí)的監控，通過(guò)系統配置的前端，可以了解現場(chǎng)的視頻信息、電纜的溫度及應力、環(huán)境溫濕度、可燃氣體及積水狀況、井蓋狀態(tài)等，實(shí)現了電纜隧道環(huán)境及運行狀態(tài)的在線(xiàn)實(shí)時(shí)監測，并可通過(guò)短信方式將信息發(fā)生至相關(guān)人員，對相關(guān)運行人員提供可靠的依據，更好的做出運行安排，減輕勞動(dòng)強度，為電力安全運行提供保障。

隧道綜合在線(xiàn)監測系統主要由測溫及應力應變監測系統、視頻監控、、環(huán)境溫濕度監測、可燃氣體監測、積水監測及井蓋狀態(tài)監測和中心平臺等組成，利用現代高科技電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、通信技術(shù)、以及嵌入式技術(shù)，實(shí)現對隧道電纜溫度及應力、隧道內溫濕度、可燃氣體、水位、視頻信息等數據的采集和分析，實(shí)現電纜隧道設備遠程監測，具有數據通信、數據查詢(xún)、參數設置管理功能。本系統可以實(shí)時(shí)地監測隧道內的環(huán)境參量和設備的狀態(tài)并通過(guò)多種方式通知用戶(hù)，也可以遠程控制各種輔助設備。系統通過(guò)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行集中式的管理，極大地方便了管理人員對現場(chǎng)的管理；系統的自動(dòng)化程度高，為高壓供電電纜正常運作和工作人員的人身安全提供了保障。zui終實(shí)現了電纜隧道故障預警、分析處理，達到應急指揮、快速反應的目的，為運營(yíng)提供有效的管理工具和管理模式。

• 技術(shù)標準和規范

該方案所遵循的技術(shù)標準或規范包括但不限于以下所列文件：

《國家電氣設備安全技術(shù)規范》（GB19577-2009）

《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項重大要求》

《電力工程電纜設計規范》（GB50217-2007）

《DCS電纜布線(xiàn)規范》

《井下安全規程》

《火災自動(dòng)報警系統設計規范》(GB50116-98)

《綜合布線(xiàn)系統設計規范》（EIA/ITA568A、ISO/IEC11801、CECS72-79 ）

《電氣裝置安裝工程施工及驗收規范》（GA/T75-94 GBJ232-92 ）

《安全防范工程程序與要求》 （GA/T75-94）

《國家電網(wǎng)公司電力電纜運行維護與管理規范》

《國家電網(wǎng)公司電纜通道管理規范》

《國家電網(wǎng)公司電力電纜運行規程》

《地區電網(wǎng)數據采集與監控系統通用技術(shù)條件》（GB/T 13720 ）

《電力系統實(shí)時(shí)數據通信應用層協(xié)議》（DL 476—1992）

《電力系統數據標記語(yǔ)言—E語(yǔ)言規范》（Q/GDW 215—2008 ）

《電力二次系統安全防護總體方案》電監安全[2006]34號

《電力二次系統安全防護規定》國家電力監管委員會(huì )第5號令

《視頻安防監控系統工程設計規范》（GB 50395—2007 ）

《通用性應用電視設備可靠性試驗方法》（GB12322-90）

《防盜報警控制器通用技術(shù)條件》（GB12663-2001）

《視音頻編解碼標準》（ITU H.264 ）

• 系統架構圖

• 系統特點(diǎn)和優(yōu)勢

可管理性：電纜溝綜合監測系統所采用的軟件設備后臺操作具有良好的可管理性，支持各種網(wǎng)管功能，快速冗余環(huán)網(wǎng)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò )故障自愈時(shí)間<20ms，確保了整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的穩定性與可靠性。

可靠性：通過(guò)關(guān)鍵硬件設備：工業(yè)級設計，高強EMC特性，寬溫工作，提供多業(yè)務(wù)接口，冗余雙電源，滿(mǎn)足工業(yè)現場(chǎng)各種需要，確保不因部分軟硬件故障而影響系統功能的正常運行。

安全性：滿(mǎn)足信息系統安全等級保護及電力二次系統安全防護相關(guān)標準、 規范的要求。在運行過(guò)程中應確保不對電網(wǎng)安全運行產(chǎn)生負面影響，不因系統本身的故障或錯誤導致電網(wǎng)安全事故。通過(guò)視頻監控、防侵入、防火、防水、防有害氣體等措施， 增加電網(wǎng)的安全性，保障輸電電網(wǎng)安全穩定運行，zui終實(shí)現輸電電網(wǎng)的在線(xiàn)狀態(tài)監測和分析

• 技術(shù)方案

5.1 電纜隧道綜合監控平臺

電纜隧道綜合監控平臺安裝在監控中心或管理單位的地點(diǎn)。軟件要求界面友好，操作方便。具有平面繪圖、報警、WEB發(fā)布、視頻監控與管理、數據庫管理等功能，具備三維圖像功能，實(shí)現隧道三維圖像的顯示，組態(tài)管理與展示，360度全景的場(chǎng)景真3D的制作、配置、瀏覽以及實(shí)時(shí)數據聯(lián)動(dòng)等功能。軟件應為完整、統一的電纜狀態(tài)在線(xiàn)綜合監測平臺，對電纜溫度及應力、電纜井蓋狀態(tài)，電纜隧道內氧氣、CO、CH4等氣體含量，電纜隧道內水位狀態(tài)，視頻信息等在線(xiàn)數據集成于一個(gè)平臺軟件統一管理，并進(jìn)行數據處理與分析?？蓪?shí)現對各監測數據進(jìn)行界面顯示，譜圖分析，報表打印，數據查詢(xún)，報警等功能?？蓪缶瘏祬颠M(jìn)行設置，可人為設置用戶(hù)管理權限，做到管控一體化。

• 主要功能及特點(diǎn)

（1）采用目前上流行的面向對象的設計思想和編程技術(shù):

編程語(yǔ)言采用C/C++, 數據庫以電力系統中各種設備為對象進(jìn)行設計, 便于電力系統模型的建立和應用軟件的計算和處理。

（2）圖形系統:

可制作多層多平面的地理信息圖和電網(wǎng)接線(xiàn)圖, 具有導游功能, 并可多屏顯示, AM/FM功能快速簡(jiǎn)潔, 界面友好、風(fēng)格統一、便于使用和維護。具有圖形制導錄入數據庫功能，可在圖形上直觀(guān)地根據圖形上的設備, 如開(kāi)關(guān)、變壓器、母線(xiàn)等把相應的遙信、遙測參數錄入到數據庫中。

（3）具有智能的網(wǎng)絡(luò )管理功能:

無(wú)論用于使用單網(wǎng)還是雙網(wǎng), 低速網(wǎng)還是高速網(wǎng), 是FDDI還是ATM網(wǎng), 系統都能自動(dòng)適應, 并自動(dòng)檢測網(wǎng)絡(luò )運行情況和網(wǎng)絡(luò )流量的分布情況, 保證網(wǎng)絡(luò )高速可靠運行。

（4）具有網(wǎng)絡(luò )拓樸著(zhù)色功能:

區分電網(wǎng)帶電情況, 在單線(xiàn)圖上對系統帶電或不帶電的孤島設置不同的顏色, 顏色由用戶(hù)定義。網(wǎng)絡(luò )拓撲著(zhù)色可以由網(wǎng)絡(luò )拓撲的變化如開(kāi)關(guān)開(kāi)合、人工置開(kāi)關(guān)而激活執行。

（5）具有處理微機保護信息的功能:

可遠程查詢(xún)、修改保護定值, 遠程取測量值, 處理保護告警等。

（6）先進(jìn)的前置接收系統:

采用終端服務(wù)器方式接收RTU信息, 終端服務(wù)器直接掛在網(wǎng)上, 通過(guò)網(wǎng)絡(luò )與后臺機相互交換信息, *實(shí)現雙機雙通道切換。

（7）具有遠程診斷服務(wù)功能:

可在遠地對用戶(hù)系統進(jìn)行維護, 修改程序等, 對用戶(hù)要求做到及時(shí)響應。

（8）配置手段靈活:

用戶(hù)可根據自己情況和功能要求任意增減工作站, 任意組合多種功能, 所有功能都以模塊化封裝, 可以獨占一臺機器, 也可以分布在幾臺機器上。

（9）擴充性好:

支撐平臺采用標準進(jìn)行開(kāi)發(fā), 所有功能模塊之間接口標準統一, 提供程序級的數據庫接口和圖形接口, 便于增加各種新功能和使用商用工具。

（10）豐富的應用管理工具:

無(wú)論管理用戶(hù)還是管理外設、管理網(wǎng)絡(luò )都提供了可視化圖形界面, 免除用戶(hù)敲命令行的煩惱。

（11）多媒體功能:

各種圖象、掃描圖形都可接入圖形系統, 并可語(yǔ)音告警。

5.2 電纜運行狀態(tài)監測系統

綜合國內出現多起高壓電纜火災事故的起因，多是由于電纜接頭不良，造成接觸電阻增大，繼而使得接頭溫度上升，從而有造成接頭接觸更加不良，在沒(méi)有對其進(jìn)行監測的情況下，使其形成惡性循環(huán)，zui終導致電纜起火，造成意外損失。因此本系統基于內置式電纜接頭導體測溫很大程度上改善了這一點(diǎn)，具有在電纜接頭導體連接管上內置溫度傳感器和在電纜接頭處安裝無(wú)線(xiàn)測溫傳感，實(shí)時(shí)監測電纜接頭溫度狀況。

5.3 BOTDA測溫及應力應變監測系統

分布式光纖測溫及應力應變監測系統是一種基于布里淵光時(shí)域分析(BOTDA)技術(shù)的分布式光纖傳感解決方案，通過(guò)受激放大光信號傳播時(shí)的布里淵散射信號，計算布里淵頻移與溫度、應變的關(guān)系，從而對光纖周?chē)臏囟群蛻冏兓枰詸z測。分布式光纖測溫及應力應變監測系統不僅具有普通分布式光纖溫度傳感器（DTS）長(cháng)距離、低成本的優(yōu)點(diǎn)，還可以同時(shí)檢 測溫度和應變，功能更強大，應用更廣泛，精度更高，檢測范圍更長(cháng)，性?xún)r(jià)比更突出。

• 系統特點(diǎn)

1） 連續分布式測量

分布式光纖傳感器是真正的分布式測量，可以連續的得到沿著(zhù)探測光纖幾十公里的測量信息，誤報和漏報率大大降低，同時(shí)實(shí)現實(shí)時(shí)監測。

2） 抗電磁干擾，實(shí)現現場(chǎng)無(wú)電檢測。

光纖本身是由石英材料組成的，*的電絕緣；同時(shí)光纖傳感器的信號是以光信號為載體的，本征安全，不受任何外界電磁環(huán)境的干擾。罐區可以不帶電進(jìn)場(chǎng)，因而消除了在含可燃混合氣體的區域可能造成的產(chǎn)生電火花的危險性，可實(shí)現現場(chǎng)無(wú)電檢測，本質(zhì)安全。

3） 本征防雷。

雷電經(jīng)常破壞大量的電測傳感器。光纖傳感器由于*的電絕緣，可以抵抗高電壓和高電流的沖擊。

4） 測量距離遠，適于遠程監控。

光纖的兩個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)就是傳輸數據量大和損耗小，在無(wú)需中繼的情況下，可以實(shí)現幾十公里的遠程監測。

5） 靈敏度高，測量精度高。

理論上大多數光纖傳感器的靈敏度和測量精度都優(yōu)于一般的傳感器，實(shí)際已成熟的產(chǎn)品也證明了這一點(diǎn)。

6） 壽命長(cháng)，成本低，系統簡(jiǎn)單。

光纖的材料一般皆為石英玻璃，其具有不腐蝕、耐火、耐水及壽命長(cháng)的特性，通?？梢苑?0 年。綜合考慮傳感器的自身成本以及以后的維護費用，使用光纖傳感器可以大大降低整個(gè)工程的zui終經(jīng)營(yíng)成本，該監測系統屬于目前石油化工領(lǐng)域較理想的技術(shù)裝備。

• 工程案例

5.4環(huán)境綜合監控系統

1、環(huán)境綜合監測裝置

集開(kāi)關(guān)量輸入、模擬量輸入、開(kāi)關(guān)量輸出、無(wú)線(xiàn)傳輸等功能于一體，采用RS485方式和無(wú)線(xiàn)傳輸方式（GPRS）進(jìn)行通信，覆蓋了工業(yè)控制及監測系統的現場(chǎng)采集所需功能，能根據各種應用場(chǎng)合的具體要求進(jìn)行靈活配置的智能型監控裝置。

• 主要技術(shù)參數

☆ 模擬量采集通道數8，兼容0-5V、4-20mA，10位分辨率；

☆ 開(kāi)關(guān)量采集通道數8，兼容干接點(diǎn)、NPN集電極開(kāi)路輸出；。

☆ 開(kāi)關(guān)量輸出通道數6，干接點(diǎn)輸出；

☆ 通信通道數4，RS485；

☆ 工作電壓：AC220V；

☆ 安裝方式：機架式

☆ 工作環(huán)境：溫度:-25 ℃～＋70 ℃ 濕度:≤95％RH

☆ 絕緣性能：外殼與電源間：>10MΩ

☆ 抗電強度：外殼與電源間：>2000V

☆ 電磁兼容特性：快速瞬變脈沖群 GB/T17626.4-1999 4級

2、可燃氣體檢測器

實(shí)時(shí)監測隧道內一氧化碳、可燃氣體、氧氣、硫化氫等氣體濃度，當某氣體濃度達到或低于（氧氣）設定值時(shí)系統自動(dòng)發(fā)出報警，提示管理人員。避免火災、中毒等事故的發(fā)生，保障電力運行及下隧道內業(yè)人員的安全。具有高穩定，高準確和高智能化的特點(diǎn)，外接控制端口豐富，用戶(hù)可以自由選擇掛接傳感器的種類(lèi)和接入端口，并通過(guò)簡(jiǎn)單設置即可進(jìn)行現場(chǎng)檢測與報警?？杉蓤缶?，所有通道常開(kāi)常閉控制端（用戶(hù)可以方便外接大功率報警器或其他需控器件）。本系統主要應用于需要檢測可燃氣體的場(chǎng)合中，顯示待檢氣體的數值指標量，當現場(chǎng)的某種待檢氣體的指標不符合所設置的標準時(shí)，系統會(huì )自動(dòng)進(jìn)行一系列報警動(dòng)作，如報警，排風(fēng)，跳閘等（根據用戶(hù)的不同設置而不同）。

• 主要技術(shù)參數

檢測原理：催化燃燒式；電化學(xué)式

檢測氣體：CH4、H2S、O2、CO

采樣方式：自然擴散；

測試范圍： CH4 :0～LEL H2S：0～500ppm

O2：0～LEL CO：0～500ppm

分 辨 率：1%LEL；1PPM

測量誤差：±5%FS；

響應時(shí)間：＜30s；

恢復時(shí)間：＜30s；

環(huán)境溫度：－20℃～50℃；

相對濕度：＜95%；

防爆方式：隔爆型；

防爆等級：Ex d ⅡC T6 Gb；

防護等級：IP65

電 源：DC24V±25%；

輸出信號：；RS485或4-20mA

功 耗：≤5W；

壓力限制：86kPa～106kPa；

使用場(chǎng)所：在具有爆炸性可燃氣體IIA~IIC級，溫度組別為T(mén)1~T6的危險場(chǎng)所使用

3、水位傳感器

◆功能描述：國內封裝技術(shù)，使其在較深的液體中性能穩定，組件采用擴散硅進(jìn)口芯片，電路采用信號隔離放大、截頻干擾設計（抗干擾能力強，防雷擊）過(guò)壓保護、限流保護、抗沖擊以及防腐等設計。

◆技術(shù)參數：

☆ 測量介質(zhì)：水、油等液體

☆ 防護等級：IP68

☆ 測量范圍：0～5m

☆ 長(cháng)期穩定性：≤0.1F·S/年

☆ 壓力類(lèi)型：表壓、絕壓

☆ 負載能力：≤800Ω（24V供電時(shí)）

☆ 精度等級：0.1級

☆ 溫度漂移：±0.01%FS/℃

☆ 供電范圍：12～36VDC

☆ 介質(zhì)溫度：-30～60℃

☆ 輸出信號：4～20mA/0～5VDC/10VDC

☆ 環(huán)境溫度：-40～85℃

☆ 探頭材料：316不銹鋼

☆ 材質(zhì)：隔膜316S,過(guò)程接頭1Cr18Ni9Ti

4、風(fēng)機控制

根據隧道中的實(shí)時(shí)情況，對風(fēng)機進(jìn)行遠程自動(dòng)控制或強制控制。風(fēng)機與溫度監測系統、可燃氣體監測系統等實(shí)現聯(lián)動(dòng)，如當風(fēng)機溫度較高時(shí)及時(shí)通風(fēng)換氣；當發(fā)出火災報警時(shí)風(fēng)機不得啟動(dòng)；當有氧氣不足時(shí)啟動(dòng)風(fēng)機；當可燃氣體超標時(shí)風(fēng)機不得啟動(dòng)。

在風(fēng)機下方的隧道墻體上安裝風(fēng)機控制箱，風(fēng)機控制可選擇手動(dòng)和自動(dòng)兩種模式，手動(dòng)模式下可現場(chǎng)啟動(dòng)關(guān)閉風(fēng)機，自動(dòng)模式下由遠程的控制終端控制風(fēng)機的開(kāi)和閉。

5、水泵控制

要求根據現場(chǎng)情況，加裝水位傳感器，后臺可以實(shí)時(shí)顯示積水深度，當水位達到或超過(guò)警戒值時(shí)，系統發(fā)出報警，并與現場(chǎng)水泵聯(lián)動(dòng)，控制水泵抽水直到水位恢復到警戒值以下停止?？蛇h程手動(dòng)控制水泵開(kāi)閉，警戒水位可人為設定。

5.5視頻監控系統

根據現場(chǎng)實(shí)際情況，在電纜隧道重要位置及出入口處安裝視頻監控攝像機（包括電纜接頭、積水井及水泵控制箱、風(fēng)機及控制箱、防火門(mén)等），全面覆蓋附近所有敏感區域，保證監控中心24小時(shí)處于監控狀態(tài)。視頻監控系統除了具備數字化攝像監控系統自身的視頻采集、存儲、報警等基本功能外，還具備圖像分析處理能力，對于非法闖入的行為自動(dòng)報警。

• 系統特點(diǎn)
• 高清紅外網(wǎng)絡(luò )球機

采用200W像素720P，焦距范圍：4.7~103mm，22倍光學(xué)變倍，12倍數字變倍，zui低照度0Lux@紅外補光，紅外距離150米，支持1080p全高清視頻播放、回放。支持入侵檢測、支持預置位巡航，工作溫度-40℃~70℃，DC12V/POE供電，帶1路報警輸入，1路報警輸出，1路音頻輸入，1路音頻輸出，支持micro SD卡。

1. 硬盤(pán)錄像機

1)支持32路（模擬+網(wǎng)絡(luò )）；

2)支持8塊DVR級SATA硬盤(pán)（2G/16M）；

3)HDMI與VGA輸出分辨率zui高可達1920x1080p；

4)支持HDMI、VGA、CVBS同時(shí)輸出，支持HDMI與VGA雙操作模式，可分別進(jìn)行預覽和回放；

5)全通道4IF編碼，支持零通道編碼，編碼格式：H.264

6)支持zui大16路4CIF實(shí)時(shí)同步回放；

7)雙千兆網(wǎng)卡，可支持網(wǎng)絡(luò )容錯、負載均衡以及雙網(wǎng)絡(luò )IP設定等應用；

8)支持IPv6協(xié)議；

9)支持PSIA協(xié)議或ONVIF協(xié)議；

10)雙操作系統設計，系統運行更加可靠。

• 工程案例

5.6無(wú)線(xiàn)語(yǔ)音通信系統

無(wú)線(xiàn)語(yǔ)音通信系統主要實(shí)現各（含控制中心出機、電纜隧道現場(chǎng)）之間的相互語(yǔ)音通信、喊話(huà)呼叫。

5.7智能井蓋監控系統

智能井蓋監控系統利用目前的先進(jìn)的無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)、電源技術(shù)、傳感器技術(shù)，將井蓋狀態(tài)、井下環(huán)境狀態(tài)、井蓋的開(kāi)啟、井蓋巡檢納入到統一的維護管理系統中，并建 立相對應的報警處理機制，通過(guò)電子地圖展示井蓋所處位置的狀態(tài)和報警內容，如果井蓋被盜、被破壞,監控人員能夠及時(shí)到現場(chǎng)處理，快速地解決安全遺患。

系統可實(shí)現對井蓋的各種的安防信號的數據采集、實(shí)時(shí)顯示、診斷分析、故障報警，使調度中心、運維站、管理部門(mén)直觀(guān)了解和掌握地下管網(wǎng)的運行情況。

• 系統主要功能

入侵報警：實(shí)時(shí)監控井蓋的開(kāi)啟及破壞情況，系統通過(guò)GPRS/SMS VPN將信息上傳至監控中心，監控中心在電子地圖上顯示報警位置。并將消息轉發(fā)至相關(guān)責任人。監控內容包含一蓋防外破報警、一蓋位移報警、二蓋傾斜報警、二蓋打開(kāi)報警、井下入侵報警。

環(huán)境監測：前端設備可外接溫濕度報警器、氣體報警器、水位報警器等設備，及時(shí)將各報警器的信息傳送至監控中心。

狀態(tài)管理：前端通訊模塊定期發(fā)送設備狀態(tài)信息到后臺，后臺根據設備的狀態(tài)了解現場(chǎng)設備的工作狀況；

基于物聯(lián)網(wǎng)的電力設備的全生命周期的管理。

通過(guò)IEC103/61850規約實(shí)現與其他系統的互聯(lián)互通。