電力隧道綜合安防系統(tǒng)研發(fā)技術

1、國家職業(yè)資格一 （ 二 ） 級論文電力隧道綜合安防系統(tǒng)研發(fā)技術姓 名 : 孔 凡 銀所在單位 : 國網(wǎng)四川電力公司成都供電公司2016、05、15目錄摘要、關鍵詞及引言一、電力隧道安防現(xiàn)狀及存在的問題二、電力隧道綜合安防系統(tǒng)總體架構 三、綜合安防監(jiān)控平臺軟件設計四、監(jiān)控終端與通訊分中心技術要求五、系統(tǒng)技術特點六、結論摘要 :隨著城市電纜規(guī)?？焖僭黾?,電力隧道內(nèi)銅質(zhì)設備被盜事件 屢有發(fā)生 ,嚴重危及輸電電纜安全運行。本文簡述了針對電力電 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。本文針對成都電力電纜隧道安防的實際需求,在電力隧道建立防止從人孔與風孔非法侵入、 防人為偷盜破壞

2、的實時綜合安防 系統(tǒng) ,該系統(tǒng)包括綜合安防監(jiān)控平臺軟件、監(jiān)控終端、通訊單元 等模塊 ,大大提高了隧道的安全防護等級 ,保障電力電纜隧道內(nèi)輸 電電纜的安全穩(wěn)定運行。關鍵詞: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)敷設有對電網(wǎng)安全、可靠運行具有重要意義的大截面電纜，在建成投運后存在管理與維護不方便的情況。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)模的延伸與擴大，電 力隧道的長度不斷增加。 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)結合部,人口密度相對稀疏，人員組成復雜。近年來受銅價不斷攀升，電力隧道內(nèi)的低壓供電電纜，輸電電纜中間對接頭所屬的接地銅軸電 纜、接地箱、接地電纜等銅質(zhì)設備成為了不法分子的盜竊目標,盜竊事件屢有發(fā)生，嚴重危及輸電電纜安全運行及電網(wǎng)的穩(wěn)定運 行。目前,針對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，但形勢依然嚴 峻。具體安防措施如下:(1) 電力隧道人行出入口門禁防盜系統(tǒng)；(2) 電力隧道人孔監(jiān)控井蓋系統(tǒng)；a、機械式防盜井蓋機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 加大井蓋偷盜的難度來實現(xiàn)工作出入井

4、的防盜(見圖1)。圖i球墨鑄鐵防盜井蓋b智能井蓋智能井蓋實現(xiàn)智能防盜一般就是通過安裝傳感器外加密碼 鎖來實現(xiàn)防盜與遠程報警功能(見圖2)。當井蓋非法打開、破壞 或移動時，智能裝置發(fā)出報警信號并遠程實時傳輸至監(jiān)管部門或 相關人員，維護人員在報警后第一時間內(nèi)趕到現(xiàn)場進行排查與維 護。傳感器一般采用雷達、電磁開關或電子水平儀來感知井蓋就 是否被打開。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)控的電力隧道應急通話系統(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，但形勢依然嚴 峻。具體安防措施如下:(1) 電力隧道人行出入口門禁防盜系統(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)控的電力隧道應急通話系統(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,存在以下主要問題:a防盜裝置單價過高，無法大規(guī)模安裝及全方位覆蓋?，F(xiàn)有 防盜裝置如防盜監(jiān)控井蓋、接地電流監(jiān)控裝置等設備單價較高 一個安防點投入過萬元 ,無法滿足大規(guī)模的安裝需求。另外 ,還存 在設備需要額外鋪設線纜、 依賴穩(wěn)定的外部供電及不利

6、于井蓋正 常開啟等較為突出的問題 ;b通風孔、人孔等通道防盜困難。對易發(fā)生盜竊的電力隧 道的通風孔、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)生盜竊分子通過破壞物理防盜措施強行進入電力隧道進行 盜竊 ;c、現(xiàn)有安防系統(tǒng)均為有線及有源設備 ，當電源或傳輸數(shù)據(jù)線 被破壞 ,整個系統(tǒng)就面臨癱瘓。同時 ,報警裝置還時常發(fā)生工作不 穩(wěn)定 ,誤報、漏報及不及時報警等現(xiàn)象 ;d、設備生產(chǎn)廠家眾多，系統(tǒng)無法完全兼容?，F(xiàn)有的防盜系統(tǒng) 設備涉及多家生產(chǎn)廠商各廠商所使用的監(jiān)控設備及報警軟件不 能有效兼容 ,造成部分防盜裝置的報警功能無法使用 ,

7、達不到防盜 預警作用 ;e電力隧道安防還存在片面性，缺乏對通風井非法侵入、電 纜接地線與隧道照明線盜割 ,整個防盜技術措施沒有形成綜合管 控的防盜報警系統(tǒng) ,急需進行安防系統(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孔非法侵入、防人 為偷盜破壞的實時綜合安防系統(tǒng)將成為保障電網(wǎng)安全運行的重 要手段。2 電力隧道綜合安防系統(tǒng)總體架構根據(jù)以上分析 ,針對電力電纜隧道安防的現(xiàn)實要求 ,以確保電 力隧道內(nèi)部輸配電設施的安全與穩(wěn)定 ,提出了構建電力隧道安防 實時監(jiān)測系統(tǒng) :由綜合安防監(jiān)控平臺軟件、井蓋 （人孔）監(jiān)控終端、 通風井 （

8、通風孔 ）監(jiān)控終端、接地線與接地箱監(jiān)控終端、接地終端 場監(jiān)控終端、通訊分中心六大部分組成 ,系統(tǒng)總體架構如圖 3 示。咼壓電纜力 隧 道通風井監(jiān)控終端1 通風井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通風井監(jiān)控終端n通風井0隧道照明.大截面高壓電纜安防平臺軟件井蓋監(jiān)控 終端nIII欄下地終端場監(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)工作原理與流程見圖 4。當電力隧道人孔井蓋被打開、通風 井被非法侵入、電纜接地線被盜割、接地箱被打開或隧道照明線 路被切斷時，安裝在各個監(jiān)控點的智

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

10、道地理信息圖）上 進行實時顯示，并將報警信息轉發(fā)至隧道維護人員手機上。當需 要正常維護進入隧道時，可以通過監(jiān)測平臺軟件進行轍防，維護 完畢后重新進行布防。監(jiān)控平臺軟件主要由監(jiān)控終端安裝位置管理、實時報警管理、監(jiān)控點布/撤防管理、電力隧道 GIS地圖管理、歷史報警數(shù) 據(jù)統(tǒng)計與報表輸出、維護人員信息管理及系統(tǒng)參數(shù)設置七大功能 模塊組成（見圖4-1）。圖4-1監(jiān)測平臺功能模塊組成監(jiān)控終端安裝位置管理對各個監(jiān)控終端類型與編號、安裝點位置信息、監(jiān)控點名稱與編號等進行管理；實時報警管理對所接收到各監(jiān)控終端發(fā)送的報警信息進行處理,實時在屏幕上進行顯示,并發(fā)出報警聲音,同時將報警設 備及位置信息通過GSM短信

11、的方式通知指定的維護人員（可以人 工手動選擇接收信息人員并發(fā)送報警信息，也可以設置默認發(fā)維 護人員手機號進行自動發(fā)送。）；監(jiān)控點布撤防管理依據(jù)電力隧道正常維護與巡視,對相應 的監(jiān)控點進行布 / 撤防操作 ;電力隧道 GIS 地圖管理 對電力隧道地圖、 各監(jiān)控點地理位 置信息進行管理 , 通過 GIS 組件對中心城區(qū)電力隧道分布、 走向、 控制點位進行精確描述與地圖表現(xiàn) ;歷史報警數(shù)據(jù)統(tǒng)計與報表 實現(xiàn)對歷史報警數(shù)據(jù)的匯總、 統(tǒng) 計、分析功能 , 并通過表格或圖形形式進行報表輸出 ;維護人員信息管理 對電力隧道維護人員的基本資料、通信 手機等信息進行管理 ;系統(tǒng)參數(shù)設置 對通信參數(shù)、數(shù)據(jù)庫連接等系

12、統(tǒng)參數(shù)進行設 置。監(jiān)控終端與通訊分中心技術要求外殼結構材質(zhì)要求 外殼材質(zhì)在前期還未上批量時 , 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，將設計 模具,采用防火ABS工程塑料整體壓模生產(chǎn)，并優(yōu)化電路板結構， 做到體積小巧 , 堅固耐用。蓄電池壽命要求 考慮到安防要求 24 小時不間斷工作 , 再加 上部分電力隧道內(nèi)沒有低壓供電線路提供電源 , 在設計上考慮了 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 設計成平時處于休眠狀態(tài) , 當報警方信號觸發(fā)后喚醒設備進行工 作, 這樣蓄電池可達到 3 年免維護。設備防水等級要求 針對部分電力隧道地形低畦 ,

13、 加上排水 設備失修 , 以及暴雨洪水勺侵襲 , 電力隧道積水現(xiàn)象較為常見。 為 使整個系統(tǒng)在極端條件下都能工作正常 , 所有安裝在隧道內(nèi)的設 備要求防水等級達到 IP67 防水等級。因此, 在所有插頭、接線盒、 設備外殼均采用防水等級為 IP67 的元件。系統(tǒng)技術特點技術先進性 : 系統(tǒng)采用數(shù)字化網(wǎng)絡化結構 ,監(jiān)測終端模塊互 換性強,組網(wǎng)簡單 ,特別就是增加監(jiān)測終端方便 ,符合當前測控發(fā) 展趨勢。高度可靠性 : 監(jiān)控終端工作原理先進 ,且主要器件采用工業(yè) 級器件 , 可有效避免誤報與漏報。維護經(jīng)濟性 : 采用近距離的無線數(shù)據(jù)傳輸與光纖通訊 , 輔助以遠距離的商用GSM/GPR無線傳輸相結合,

14、可確保系統(tǒng)通訊可 靠性, 并明顯降低后期的使用費用。能耗環(huán)保性:通過設計傳感器的觸發(fā)方式，終端的CPU與無線 數(shù)據(jù)通訊的工作模式 , 大大降低測控終端的工作電流 , 降低了系 統(tǒng)功耗。實時便利性:監(jiān)控中心平臺結合 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 , 避免事故擴大。整個系統(tǒng) 在工程安裝上非常便利 , 對電力隧道內(nèi)線路與設備的影響降到最 小, 方便工作人員正常檢修與開啟。延伸擴展性 : 本系統(tǒng)具有良好的可擴展性 , 今后可以按需求 對隧道內(nèi)環(huán)境溫度、設備溫度、有害氣體、水位變化等信息進行擴展監(jiān)測。設備可靠性 : 每個獨立的傳感器都考慮環(huán)境因素變化可能對 設備產(chǎn)生的