一种可视化电缆井检测装置的研制
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摘 要：由于电缆井宽度较窄深度较深，井内电缆数量繁多排列密集、光线昏暗，有些工井环境恶劣，运行人员往往需要携带手电筒、相机、卷尺、温湿度测试仪等下井查看电缆井内情况。因此本论文研究一种可视化电缆井检测装置，在电缆井可视装置上通过多个功能模块的搭载，运行人员在地面便可实现对电缆井的全方位检测，通过人机交互界面轻松直观的了解电缆井内的图像、数据情况。不仅节省时间和人力，还能大大提高运行人员的运维水平和电缆的运维安全，实现电缆井内检测无死角。
关键词：电缆井;可视化;全方位检测;运维安全
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.135
随着城市建设的步伐不断加快，配电网中电力电缆使用的越来越多，电缆井的数量也不断增加，设计交底、故障查找、日常运维验收都需要查看电缆井内孔洞的封堵情况、剩余可用管数、新建管沟工艺质量、检测井内空气湿度温度[1]。电缆井运维存在着以下问题[2]。首先，下井慢。传统运维巡视方式要求运维人员下电缆井前，需先自然通风排除浊气;掀开电缆井盖也需耗费时间。其次，下井难。由于电缆井环境恶劣、情况复杂，运维人员往往需要携带手电筒、相机、卷尺、温湿度测试仪等多样工具下井查看电缆井内情况。最后，下井险。电缆井内空间狭小，空气流动性较差，危险气体含量超标将引燃可燃性气体爆炸，一旦电缆着火，就会造成火灾蔓延，不但引发停电事故，而且产生大量的浓烟和有毒气体，威胁人的生命安全，国内外变电站、大型小区曾发生数起电缆井火灾事故[3]。
基于此，本论文研制一套可视化电缆井检测装置，实现运维人员无需下井在地面便可完成对电缆井内部温湿度、有毒气体含量、环境图像等信息，实现数据采集、检测、分析、预警等功能。不仅节省时间和人力，还能大大提高运维人员的运维水平和电缆的安全运行。
1 装置基本构架
根据功能需要，装置由温湿度检测模块、危险气体检测模块，电子成像模块，伸缩连杆机械平台和软件平台五个部分组成。
（1）软件平台：主要完成传感器数据采集、传输、分析，信息实时处理和设备的实时控制，并实现人机交互。
（2）温、湿度检测模块：温、湿度检测模块主要用于检测电缆井内实时温度、湿度，将温、湿度传感器采样到的实时数据最终可以在人机交互界面显示。
（3）危险气体检测模块：危险气体检测模块主要用于检测电缆井内各项危险气体的指标参数，将危险气体传感器采样到的实时数据上传至软件平台，由软件平台上传至上位机并在显示软件中进行显示。
（4）电子成像模块：电子成像模块主要由带照明功能的万向摄像头和实时显示软件组成，摄像头采集图像信息。使得合法用户在身份确认的前提下，查看电缆井内实时图像。
（5）伸缩连杆机械平台：伸缩连杆子系统主要用连杆，关节，舵机，电机等部件组成，根据电缆井的深度、复杂程度可设计相应的伸缩连杆以适应不同电缆井的结构。
2 装置工作流程
可视化电缆井检测装置通过数据采集、数据预处理、数据传输、数据及图像分析和数据显示来实现电缆井的全方位检测。
（1）数据采集。通过终端检测耦合装置——即温湿度、危险气体传感器、360°万向摄像头等多个模块进行电缆井实时环境图像数据采集。
（2）数据预处理。通过采集单元进行數据数字化预处理。
（3）数据传输。由满足无线通信协议的无线通信网络（5G、Bluetooth、Wifi）对预处理的图像数据进行实时传输。
（4）数据及图像分析。由软件平台对数据图像进行大数据统计分析储存。将采集的实时数据与历史数据进行统计分析，通过设置预警阈值，一旦监测数据接近检测的预警阈值，便进行闪灯和蜂鸣预警，以达到预警目的。
（5）数据显示。由软件平台将信息与分析结果上传至人机交互界面，显示实时电缆井全方位图像、温湿度、危险气体、预警信号等数据信息。将采集到的数据结合历史数据用折线图、柱状图、趋势图等直观形式展现，对接近预警阈值的数据进行高亮显示。
3 产品效果及前景
（1）经济效益高。缩短故障停电时间。以2018年漳州市区电缆故障8条为例，因故障需下井次数为80次，每次需3min，采用本装置可缩短停电时间240min。
节约人力成本。以漳州地区6500个电缆井计算，需要130名职工专职巡视，使用本装置后所需员工数减少65名，每名员工每月巡视成本为1000元，每年可以减少节省78万元人力成本。
节省多样仪器购置费用。多模块搭载实现一机多用，节省采购手电筒、温湿度测量仪、危险气体测量仪等多样仪器设备费用大约5000元。
（2）社会效益好。显著提高生产效率。无需下井在地面便可完成运维班组设计交底、管沟验收、故障抢修、电缆巡视多项日常业务，极大改进工作方式，大幅度提高运维水平和电缆运行安全。
可以保障运维人员安全。传统的运维方式需要运维人员下电缆井，会发生运维人员中毒事故或管道爆炸事故，造成人员伤亡，检测电缆井内危险气体含量并预警机制，保证运维人员的安全。
（3）推广性强。研发的产品可广泛应用于电力系统内电缆运检单位和其它地下管线运维单位。
4 结束语
基于电力系统电缆井运维人员下井慢、下井难、下井险的问题，本论文研制一套可视化电缆井检测装置，实现运维人员无需下井在地面便可完成对电缆井内部温湿度、有毒气体含量、环境图像等指标的采集，实现数据采集、检测、分析、预警等功能。不仅节省时间和人力，还能大大提高运行人员的运维水平和电缆的安全运行，实现电缆井内检测无死角。
参考文献：
[1]魏敏，高波，陈昶等.配电电缆井下视频监控装置的研制[J].通讯世界，2017（21）：154-155.
[2]龚士宝，刘同旭，谌业刚.电缆运行状态智能综合在线监测技术[J].信息通信，2015（11）：113-115.
[3]徐晨璐.矿用高压电缆运行状态在线监测技术研究[J].中国新通信，2014（18）：122-123.
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