電力隧道綜合安防系統(tǒng)研發(fā)技術(shù)

1、國(guó)家職業(yè)資格一 （ 二 ） 級(jí)論文電力隧道綜合安防系統(tǒng)研發(fā)技術(shù)姓 名 : 孔 凡 銀所在單位 : 國(guó)網(wǎng)四川電力公司成都供電公司2016、05、15目錄摘要、關(guān)鍵詞及引言一、電力隧道安防現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題二、電力隧道綜合安防系統(tǒng)總體架構(gòu) 三、綜合安防監(jiān)控平臺(tái)軟件設(shè)計(jì)四、監(jiān)控終端與通訊分中心技術(shù)要求五、系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)六、結(jié)論摘要 :隨著城市電纜規(guī)?？焖僭黾?,電力隧道內(nèi)銅質(zhì)設(shè)備被盜事件 屢有發(fā)生 ,嚴(yán)重危及輸電電纜安全運(yùn)行。本文簡(jiǎn)述了針對(duì)電力電 纜隧道采取了一系列安防措施,防范多起盜竊事件 ,防盜效果明顯。本文針對(duì)成都電力電纜隧道安防的實(shí)際需求,在電力隧道建立防止從人孔與風(fēng)孔非法侵入、 防人為偷盜破壞

2、的實(shí)時(shí)綜合安防 系統(tǒng) ,該系統(tǒng)包括綜合安防監(jiān)控平臺(tái)軟件、監(jiān)控終端、通訊單元 等模塊 ,大大提高了隧道的安全防護(hù)等級(jí) ,保障電力電纜隧道內(nèi)輸 電電纜的安全穩(wěn)定運(yùn)行。關(guān)鍵詞:電力電纜隧道 ;防盜;安防監(jiān)控系統(tǒng) ;監(jiān)控終端 ;通訊模塊引言:隨著城鄉(xiāng)一體化進(jìn)程,城市改造的不斷深入,電力電纜日益 增多，電力電纜隧道作為一種封閉的地下建筑，其內(nèi)部大多數(shù)敷設(shè)有對(duì)電網(wǎng)安全、可靠運(yùn)行具有重要意義的大截面電纜，在建成投運(yùn)后存在管理與維護(hù)不方便的情況。目前，成都現(xiàn)有電力隧道約246 km,輸電電纜904、8 km,并隨著城市規(guī)模的延伸與擴(kuò)大，電 力隧道的長(zhǎng)度不斷增加。 現(xiàn)有電力隧道主要分布于主城區(qū)、三環(huán)路環(huán)線、高新

3、南區(qū)、高新西區(qū)。部分電力隧道位于城鄉(xiāng)結(jié)合部,人口密度相對(duì)稀疏，人員組成復(fù)雜。近年來(lái)受銅價(jià)不斷攀升，電力隧道內(nèi)的低壓供電電纜，輸電電纜中間對(duì)接頭所屬的接地銅軸電 纜、接地箱、接地電纜等銅質(zhì)設(shè)備成為了不法分子的盜竊目標(biāo),盜竊事件屢有發(fā)生，嚴(yán)重危及輸電電纜安全運(yùn)行及電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn) 行。目前,針對(duì)電力電纜隧道采取了一系列安防措施 1,成功擋獲 多名盜竊人員，防范多起盜竊事件，防盜效果明顯，但形勢(shì)依然嚴(yán) 峻。具體安防措施如下:(1) 電力隧道人行出入口門(mén)禁防盜系統(tǒng)；(2) 電力隧道人孔監(jiān)控井蓋系統(tǒng)；a、機(jī)械式防盜井蓋機(jī)械式防盜井蓋一般就是在傳統(tǒng)的球墨鑄鐵井蓋加上防盜鎖來(lái) 加大井蓋偷盜的難度來(lái)實(shí)現(xiàn)工作出入井

4、的防盜(見(jiàn)圖1)。圖i球墨鑄鐵防盜井蓋b智能井蓋智能井蓋實(shí)現(xiàn)智能防盜一般就是通過(guò)安裝傳感器外加密碼 鎖來(lái)實(shí)現(xiàn)防盜與遠(yuǎn)程報(bào)警功能(見(jiàn)圖2)。當(dāng)井蓋非法打開(kāi)、破壞 或移動(dòng)時(shí)，智能裝置發(fā)出報(bào)警信號(hào)并遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)傳輸至監(jiān)管部門(mén)或 相關(guān)人員，維護(hù)人員在報(bào)警后第一時(shí)間內(nèi)趕到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行排查與維 護(hù)。傳感器一般采用雷達(dá)、電磁開(kāi)關(guān)或電子水平儀來(lái)感知井蓋就 是否被打開(kāi)。圖2帶智能裝置的井蓋(3) 電力隧道視頻監(jiān)控系統(tǒng)；(4) 電力隧道通風(fēng)孔及部分人孔下端安裝防盜網(wǎng)(5) 帶紅外監(jiān)控的電力隧道應(yīng)急通話(huà)系統(tǒng)；(6) 接地電流監(jiān)控系統(tǒng)。電力電纜隧道安防現(xiàn)狀目前，公司針對(duì)電力隧道采取了一系列安防措施 ，成功擋獲 多名盜竊人員，

5、防范多起盜竊事件，防盜效果明顯，但形勢(shì)依然嚴(yán) 峻。具體安防措施如下:(1) 電力隧道人行出入口門(mén)禁防盜系統(tǒng)；(2) 電力隧道人孔監(jiān)控井蓋系統(tǒng)；(3) 電力隧道視頻監(jiān)控系統(tǒng)；(4) 電力隧道通風(fēng)孔及部分人孔下端安裝防盜網(wǎng)；(5) 帶紅外監(jiān)控的電力隧道應(yīng)急通話(huà)系統(tǒng)；(6) 接地電流監(jiān)控系統(tǒng)。1現(xiàn)階段隧道防盜存在的問(wèn)題現(xiàn)階段采取的一系列電力電纜隧道防盜安防措施,存在以下主要問(wèn)題:a防盜裝置單價(jià)過(guò)高，無(wú)法大規(guī)模安裝及全方位覆蓋。現(xiàn)有 防盜裝置如防盜監(jiān)控井蓋、接地電流監(jiān)控裝置等設(shè)備單價(jià)較高 一個(gè)安防點(diǎn)投入過(guò)萬(wàn)元 ,無(wú)法滿(mǎn)足大規(guī)模的安裝需求。另外 ,還存 在設(shè)備需要額外鋪設(shè)線纜、 依賴(lài)穩(wěn)定的外部供電及不利

6、于井蓋正 常開(kāi)啟等較為突出的問(wèn)題 ;b通風(fēng)孔、人孔等通道防盜困難。對(duì)易發(fā)生盜竊的電力隧 道的通風(fēng)孔、人孔采取了物理防盜措施 （即將部分人孔井蓋用水 泥封閉、或人孔與通風(fēng)孔下方安裝防盜金屬阻隔網(wǎng) ）,但還就是多 次發(fā)生盜竊分子通過(guò)破壞物理防盜措施強(qiáng)行進(jìn)入電力隧道進(jìn)行 盜竊 ;c、現(xiàn)有安防系統(tǒng)均為有線及有源設(shè)備 ，當(dāng)電源或傳輸數(shù)據(jù)線 被破壞 ,整個(gè)系統(tǒng)就面臨癱瘓。同時(shí) ,報(bào)警裝置還時(shí)常發(fā)生工作不 穩(wěn)定 ,誤報(bào)、漏報(bào)及不及時(shí)報(bào)警等現(xiàn)象 ;d、設(shè)備生產(chǎn)廠家眾多，系統(tǒng)無(wú)法完全兼容?，F(xiàn)有的防盜系統(tǒng) 設(shè)備涉及多家生產(chǎn)廠商各廠商所使用的監(jiān)控設(shè)備及報(bào)警軟件不 能有效兼容 ,造成部分防盜裝置的報(bào)警功能無(wú)法使用 ,

7、達(dá)不到防盜 預(yù)警作用 ;e電力隧道安防還存在片面性，缺乏對(duì)通風(fēng)井非法侵入、電 纜接地線與隧道照明線盜割 ,整個(gè)防盜技術(shù)措施沒(méi)有形成綜合管 控的防盜報(bào)警系統(tǒng) ,急需進(jìn)行安防系統(tǒng)集成化及一體化。因此,為保障電力隧道內(nèi)輸電電纜的安全穩(wěn)定運(yùn)行 ,杜絕盜竊 事件的發(fā)生 ,在電力隧道建立防止從人孔與風(fēng)孔非法侵入、防人 為偷盜破壞的實(shí)時(shí)綜合安防系統(tǒng)將成為保障電網(wǎng)安全運(yùn)行的重 要手段。2 電力隧道綜合安防系統(tǒng)總體架構(gòu)根據(jù)以上分析 ,針對(duì)電力電纜隧道安防的現(xiàn)實(shí)要求 ,以確保電 力隧道內(nèi)部輸配電設(shè)施的安全與穩(wěn)定 ,提出了構(gòu)建電力隧道安防 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng) :由綜合安防監(jiān)控平臺(tái)軟件、井蓋 （人孔）監(jiān)控終端、 通風(fēng)井 （

8、通風(fēng)孔 ）監(jiān)控終端、接地線與接地箱監(jiān)控終端、接地終端 場(chǎng)監(jiān)控終端、通訊分中心六大部分組成 ,系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖 3 示。咼壓電纜力 隧 道通風(fēng)井監(jiān)控終端1 通風(fēng)井1通訊 分中心1hi.通信基站GSM/GPRS通訊 分中心井蓋監(jiān)控終端2隧道照明2GSM/GPRS巡視.互聯(lián)網(wǎng)咼壓電纜GSM/GPRS2通風(fēng)井監(jiān)控終端n通風(fēng)井0隧道照明.大截面高壓電纜安防平臺(tái)軟件井蓋監(jiān)控 終端nIII欄下地終端場(chǎng)監(jiān)控終端2接地線與 接地箱監(jiān) 控終端n電力隧道工作原理與流程系統(tǒng)工作原理與流程見(jiàn)圖 4。當(dāng)電力隧道人孔井蓋被打開(kāi)、通風(fēng) 井被非法侵入、電纜接地線被盜割、接地箱被打開(kāi)或隧道照明線 路被切斷時(shí)，安裝在各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的智

9、能終端上的傳感器被觸發(fā)并 產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)；報(bào)警信號(hào)由智能監(jiān)控終端通過(guò)無(wú)線傳輸方式傳至 鄰近的通訊分中心（也可以直接通過(guò)GSM/GPRS信道直接傳輸至 電力公司綜合安防監(jiān)控平臺(tái)）;通訊分中心收到報(bào)警后通過(guò) GSM/GPRS信道傳輸至電力公司綜合安防監(jiān)控平臺(tái)；監(jiān)控平臺(tái)軟件依據(jù)報(bào)警信息在 GIS地圖上進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警提醒，并將報(bào)警發(fā)生 源的位置與報(bào)警類(lèi)型信息通過(guò) GSM短信方式發(fā)送到指定的檢修 或巡視人員的手機(jī)上，以實(shí)現(xiàn)在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并處理報(bào)警事件，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、防范與及時(shí)處理的目的。3綜合安防監(jiān)控平臺(tái)軟件設(shè)計(jì)監(jiān)控平臺(tái)軟件核心功能就是實(shí)時(shí)收集各通訊分中心（或監(jiān)控終端）上報(bào)的報(bào)警信息，并在GIS地圖（電力隧

10、道地理信息圖）上 進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，并將報(bào)警信息轉(zhuǎn)發(fā)至隧道維護(hù)人員手機(jī)上。當(dāng)需 要正常維護(hù)進(jìn)入隧道時(shí)，可以通過(guò)監(jiān)測(cè)平臺(tái)軟件進(jìn)行轍防，維護(hù) 完畢后重新進(jìn)行布防。監(jiān)控平臺(tái)軟件主要由監(jiān)控終端安裝位置管理、實(shí)時(shí)報(bào)警管理、監(jiān)控點(diǎn)布/撤防管理、電力隧道 GIS地圖管理、歷史報(bào)警數(shù) 據(jù)統(tǒng)計(jì)與報(bào)表輸出、維護(hù)人員信息管理及系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置七大功能 模塊組成（見(jiàn)圖4-1）。圖4-1監(jiān)測(cè)平臺(tái)功能模塊組成監(jiān)控終端安裝位置管理對(duì)各個(gè)監(jiān)控終端類(lèi)型與編號(hào)、安裝點(diǎn)位置信息、監(jiān)控點(diǎn)名稱(chēng)與編號(hào)等進(jìn)行管理；實(shí)時(shí)報(bào)警管理對(duì)所接收到各監(jiān)控終端發(fā)送的報(bào)警信息進(jìn)行處理,實(shí)時(shí)在屏幕上進(jìn)行顯示,并發(fā)出報(bào)警聲音,同時(shí)將報(bào)警設(shè) 備及位置信息通過(guò)GSM短信

11、的方式通知指定的維護(hù)人員（可以人 工手動(dòng)選擇接收信息人員并發(fā)送報(bào)警信息，也可以設(shè)置默認(rèn)發(fā)維 護(hù)人員手機(jī)號(hào)進(jìn)行自動(dòng)發(fā)送。）；監(jiān)控點(diǎn)布撤防管理依據(jù)電力隧道正常維護(hù)與巡視,對(duì)相應(yīng) 的監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行布 / 撤防操作 ;電力隧道 GIS 地圖管理 對(duì)電力隧道地圖、 各監(jiān)控點(diǎn)地理位 置信息進(jìn)行管理 , 通過(guò) GIS 組件對(duì)中心城區(qū)電力隧道分布、 走向、 控制點(diǎn)位進(jìn)行精確描述與地圖表現(xiàn) ;歷史報(bào)警數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與報(bào)表 實(shí)現(xiàn)對(duì)歷史報(bào)警數(shù)據(jù)的匯總、 統(tǒng) 計(jì)、分析功能 , 并通過(guò)表格或圖形形式進(jìn)行報(bào)表輸出 ;維護(hù)人員信息管理 對(duì)電力隧道維護(hù)人員的基本資料、通信 手機(jī)等信息進(jìn)行管理 ;系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置 對(duì)通信參數(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)連接等系

12、統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行設(shè) 置。監(jiān)控終端與通訊分中心技術(shù)要求外殼結(jié)構(gòu)材質(zhì)要求 外殼材質(zhì)在前期還未上批量時(shí) , 采用厚 度為1、02、Omm勺不銹鋼板材沖壓而成，待批量生產(chǎn)后，將設(shè)計(jì) 模具,采用防火ABS工程塑料整體壓模生產(chǎn)，并優(yōu)化電路板結(jié)構(gòu)， 做到體積小巧 , 堅(jiān)固耐用。蓄電池壽命要求 考慮到安防要求 24 小時(shí)不間斷工作 , 再加 上部分電力隧道內(nèi)沒(méi)有低壓供電線路提供電源 , 在設(shè)計(jì)上考慮了 高容量蓄電池。 為降低能耗 , 增加蓄電池使用壽命 , 部分監(jiān)控終端 設(shè)計(jì)成平時(shí)處于休眠狀態(tài) , 當(dāng)報(bào)警方信號(hào)觸發(fā)后喚醒設(shè)備進(jìn)行工 作, 這樣蓄電池可達(dá)到 3 年免維護(hù)。設(shè)備防水等級(jí)要求 針對(duì)部分電力隧道地形低畦 ,

13、 加上排水 設(shè)備失修 , 以及暴雨洪水勺侵襲 , 電力隧道積水現(xiàn)象較為常見(jiàn)。 為 使整個(gè)系統(tǒng)在極端條件下都能工作正常 , 所有安裝在隧道內(nèi)的設(shè) 備要求防水等級(jí)達(dá)到 IP67 防水等級(jí)。因此, 在所有插頭、接線盒、 設(shè)備外殼均采用防水等級(jí)為 IP67 的元件。系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)技術(shù)先進(jìn)性 : 系統(tǒng)采用數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu) ,監(jiān)測(cè)終端模塊互 換性強(qiáng),組網(wǎng)簡(jiǎn)單 ,特別就是增加監(jiān)測(cè)終端方便 ,符合當(dāng)前測(cè)控發(fā) 展趨勢(shì)。高度可靠性 : 監(jiān)控終端工作原理先進(jìn) ,且主要器件采用工業(yè) 級(jí)器件 , 可有效避免誤報(bào)與漏報(bào)。維護(hù)經(jīng)濟(jì)性 : 采用近距離的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸與光纖通訊 , 輔助以遠(yuǎn)距離的商用GSM/GPR無(wú)線傳輸相結(jié)合,

14、可確保系統(tǒng)通訊可 靠性, 并明顯降低后期的使用費(fèi)用。能耗環(huán)保性:通過(guò)設(shè)計(jì)傳感器的觸發(fā)方式，終端的CPU與無(wú)線 數(shù)據(jù)通訊的工作模式 , 大大降低測(cè)控終端的工作電流 , 降低了系 統(tǒng)功耗。實(shí)時(shí)便利性:監(jiān)控中心平臺(tái)結(jié)合 GIS、圖像顯示、聲光提示與 短信等方式展示電力隧道的井蓋、通風(fēng)井與接地線的狀態(tài) , 一旦 出現(xiàn)異常 , 可快速定位 , 以便快速處理 , 避免事故擴(kuò)大。整個(gè)系統(tǒng) 在工程安裝上非常便利 , 對(duì)電力隧道內(nèi)線路與設(shè)備的影響降到最 小, 方便工作人員正常檢修與開(kāi)啟。延伸擴(kuò)展性 : 本系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)展性 , 今后可以按需求 對(duì)隧道內(nèi)環(huán)境溫度、設(shè)備溫度、有害氣體、水位變化等信息進(jìn)行擴(kuò)展監(jiān)測(cè)。設(shè)備可靠性 : 每個(gè)獨(dú)立的傳感器都考慮環(huán)境因素變化可能對(duì) 設(shè)備產(chǎn)生的