• 系統(tǒng)概述

隨著電網(wǎng)容量的增大，智能化、自動化水平的提高，以及智慧城市的發(fā)展，電纜用量越來越大，高壓線路不得不通過地下隧道來鋪設，通過這些隧道的線路因為在地下，很難掌握隧道內(nèi)的情況。一旦隧道內(nèi)出現(xiàn)特殊情況，就很難*時間的了解現(xiàn)場情況，并采取相應措施，很容易造成重大的損失，會影響到電網(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、無人化于一體的現(xiàn)代智能監(jiān)控系統(tǒng)已逐步原有傳統(tǒng)的管理模式，先進的技術(shù)和設備將為電力電纜隧道的運行維護提供更多領域的和保障，進行全天候24小時的監(jiān)控，通過系統(tǒng)配置的前端，可以了解現(xiàn)場的視頻信息、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，實現(xiàn)了電纜隧道環(huán)境及運行狀態(tài)的在線實時監(jiān)測，并可通過短信方式將信息發(fā)生至相關人員，對相關運行人員提供可靠的依據(jù)，更好的做出運行安排，減輕勞動強度，為電力安全運行提供保障。

隧道綜合在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由測溫及應力應變監(jiān)測系統(tǒng)、視頻監(jiān)控、、環(huán)境溫濕度監(jiān)測、可燃氣體監(jiān)測、積水監(jiān)測及井蓋狀態(tài)監(jiān)測和中心平臺等組成，利用現(xiàn)代高科技電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、計算機網(wǎng)絡技術(shù)、通信技術(shù)、以及嵌入式技術(shù)，實現(xiàn)對隧道電纜溫度及應力、隧道內(nèi)溫濕度、可燃氣體、水位、視頻信息等數(shù)據(jù)的采集和分析，實現(xiàn)電纜隧道設備遠程監(jiān)測，具有數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)查詢、參數(shù)設置管理功能。本系統(tǒng)可以實時地監(jiān)測隧道內(nèi)的環(huán)境參量和設備的狀態(tài)并通過多種方式通知用戶，也可以遠程控制各種輔助設備。系統(tǒng)通過網(wǎng)絡進行集中式的管理，極大地方便了管理人員對現(xiàn)場的管理；系統(tǒng)的自動化程度高，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終實現(xiàn)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，為運營提供有效的管理工具和管理模式。

• 技術(shù)標準和規(guī)范

該方案所遵循的技術(shù)標準或規(guī)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(guī)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(guī)范》（GB50217-2007）

《DCS電纜布線規(guī)范》

《井下安全規(guī)程》

《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》(GB50116-98)

《綜合布線系統(tǒng)設計規(guī)范》（EIA/ITA568A、ISO/IEC11801、CECS72-79 ）

《電氣裝置安裝工程施工及驗收規(guī)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(guī)范》

《國家電網(wǎng)公司電纜通道管理規(guī)范》

《國家電網(wǎng)公司電力電纜運行規(guī)程》

《地區(qū)電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)條件》（GB/T 13720 ）

《電力系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)通信應用層協(xié)議》（DL 476—1992）

《電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)標記語言—E語言規(guī)范》（Q/GDW 215—2008 ）

《電力二次系統(tǒng)安全防護總體方案》電監(jiān)安全[2006]34號

《電力二次系統(tǒng)安全防護規(guī)定》國家電力監(jiān)管委員會第5號令

《視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)工程設計規(guī)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(tǒng)架構(gòu)圖

• 系統(tǒng)特點和優(yōu)勢

可管理性：電纜溝綜合監(jiān)測系統(tǒng)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)絡故障自愈時間<20ms，確保了整個網(wǎng)絡的穩(wěn)定性與可靠性。

可靠性：通過關鍵硬件設備：工業(yè)級設計，高強EMC特性，寬溫工作，提供多業(yè)務接口，冗余雙電源，滿足工業(yè)現(xiàn)場各種需要，確保不因部分軟硬件故障而影響系統(tǒng)功能的正常運行。

安全性：滿足信息系統(tǒng)安全等級保護及電力二次系統(tǒng)安全防護相關標準、 規(guī)范的要求。在運行過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(tǒng)本身的故障或錯誤導致電網(wǎng)安全事故。通過視頻監(jiān)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(wěn)定運行，zui終實現(xiàn)輸電電網(wǎng)的在線狀態(tài)監(jiān)測和分析

• 技術(shù)方案

5.1 電纜隧道綜合監(jiān)控平臺

電纜隧道綜合監(jiān)控平臺安裝在監(jiān)控中心或管理單位的地點。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(jiān)控與管理、數(shù)據(jù)庫管理等功能，具備三維圖像功能，實現(xiàn)隧道三維圖像的顯示，組態(tài)管理與展示，360度全景的場景真3D的制作、配置、瀏覽以及實時數(shù)據(jù)聯(lián)動等功能。軟件應為完整、統(tǒng)一的電纜狀態(tài)在線綜合監(jiān)測平臺，對電纜溫度及應力、電纜井蓋狀態(tài)，電纜隧道內(nèi)氧氣、CO、CH4等氣體含量，電纜隧道內(nèi)水位狀態(tài)，視頻信息等在線數(shù)據(jù)集成于一個平臺軟件統(tǒng)一管理，并進行數(shù)據(jù)處理與分析。可實現(xiàn)對各監(jiān)測數(shù)據(jù)進行界面顯示，譜圖分析，報表打印，數(shù)據(jù)查詢，報警等功能。可對報警參數(shù)參數(shù)進行設置，可人為設置用戶管理權(quán)限，做到管控一體化。

• 主要功能及特點

（1）采用目前上流行的面向?qū)ο蟮脑O計思想和編程技術(shù):

編程語言采用C/C++, 數(shù)據(jù)庫以電力系統(tǒng)中各種設備為對象進行設計, 便于電力系統(tǒng)模型的建立和應用軟件的計算和處理。

（2）圖形系統(tǒng):

可制作多層多平面的地理信息圖和電網(wǎng)接線圖, 具有導游功能, 并可多屏顯示, AM/FM功能快速簡潔, 界面友好、風格統(tǒng)一、便于使用和維護。具有圖形制導錄入數(shù)據(jù)庫功能，可在圖形上直觀地根據(jù)圖形上的設備, 如開關、變壓器、母線等把相應的遙信、遙測參數(shù)錄入到數(shù)據(jù)庫中。

（3）具有智能的網(wǎng)絡管理功能:

無論用于使用單網(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(tǒng)都能自動適應, 并自動檢測網(wǎng)絡運行情況和網(wǎng)絡流量的分布情況, 保證網(wǎng)絡高速可靠運行。

（4）具有網(wǎng)絡拓樸著色功能:

區(qū)分電網(wǎng)帶電情況, 在單線圖上對系統(tǒng)帶電或不帶電的孤島設置不同的顏色, 顏色由用戶定義。網(wǎng)絡拓撲著色可以由網(wǎng)絡拓撲的變化如開關開合、人工置開關而激活執(zhí)行。

（5）具有處理微機保護信息的功能:

可遠程查詢、修改保護定值, 遠程取測量值, 處理保護告警等。

（6）先進的前置接收系統(tǒng):

采用終端服務器方式接收RTU信息, 終端服務器直接掛在網(wǎng)上, 通過網(wǎng)絡與后臺機相互交換信息, *實現(xiàn)雙機雙通道切換。

（7）具有遠程診斷服務功能:

可在遠地對用戶系統(tǒng)進行維護, 修改程序等, 對用戶要求做到及時響應。

（8）配置手段靈活:

用戶可根據(jù)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行開發(fā), 所有功能模塊之間接口標準統(tǒng)一, 提供程序級的數(shù)據(jù)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:

無論管理用戶還是管理外設、管理網(wǎng)絡都提供了可視化圖形界面, 免除用戶敲命令行的煩惱。

（11）多媒體功能:

各種圖象、掃描圖形都可接入圖形系統(tǒng), 并可語音告警。

5.2 電纜運行狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)

綜合國內(nèi)出現(xiàn)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，在沒有對其進行監(jiān)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(tǒng)基于內(nèi)置式電纜接頭導體測溫很大程度上改善了這一點，具有在電纜接頭導體連接管上內(nèi)置溫度傳感器和在電纜接頭處安裝無線測溫傳感，實時監(jiān)測電纜接頭溫度狀況。

5.3 BOTDA測溫及應力應變監(jiān)測系統(tǒng)

分布式光纖測溫及應力應變監(jiān)測系統(tǒng)是一種基于布里淵光時域分析(BOTDA)技術(shù)的分布式光纖傳感解決方案，通過受激放大光信號傳播時的布里淵散射信號，計算布里淵頻移與溫度、應變的關系，從而對光纖周圍的溫度和應變變化予以檢測。分布式光纖測溫及應力應變監(jiān)測系統(tǒng)不僅具有普通分布式光纖溫度傳感器（DTS）長距離、低成本的優(yōu)點，還可以同時檢 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，性價比更突出。

• 系統(tǒng)特點

1） 連續(xù)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(xù)的得到沿著探測光纖幾十公里的測量信息，誤報和漏報率大大降低，同時實現(xiàn)實時監(jiān)測。

2） 抗電磁干擾，實現(xiàn)現(xiàn)場無電檢測。

光纖本身是由石英材料組成的，*的電絕緣；同時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(qū)可以不帶電進場，因而消除了在含可燃混合氣體的區(qū)域可能造成的產(chǎn)生電火花的危險性，可實現(xiàn)現(xiàn)場無電檢測，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(jiān)控。

光纖的兩個突出優(yōu)點就是傳輸數(shù)據(jù)量大和損耗小，在無需中繼的情況下，可以實現(xiàn)幾十公里的遠程監(jiān)測。

5） 靈敏度高，測量精度高。

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

6） 壽命長，成本低，系統(tǒng)簡單。

光纖的材料一般皆為石英玻璃，其具有不腐蝕、耐火、耐水及壽命長的特性，通常可以服役30 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工程的zui終經(jīng)營成本，該監(jiān)測系統(tǒng)屬于目前石油化工領域較理想的技術(shù)裝備。

• 工程案例

5.4環(huán)境綜合監(jiān)控系統(tǒng)

1、環(huán)境綜合監(jiān)測裝置

集開關量輸入、模擬量輸入、開關量輸出、無線傳輸?shù)裙δ苡谝惑w，采用RS485方式和無線傳輸方式（GPRS）進行通信，覆蓋了工業(yè)控制及監(jiān)測系統(tǒng)的現(xiàn)場采集所需功能，能根據(jù)各種應用場合的具體要求進行靈活配置的智能型監(jiān)控裝置。

• 主要技術(shù)參數(shù)

☆ 模擬量采集通道數(shù)8，兼容0-5V、4-20mA，10位分辨率；

☆ 開關量采集通道數(shù)8，兼容干接點、NPN集電極開路輸出；。

☆ 開關量輸出通道數(shù)6，干接點輸出；

☆ 通信通道數(shù)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

實時監(jiān)測隧道內(nèi)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）設定值時系統(tǒng)自動發(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(nèi)業(yè)人員的安全。具有高穩(wěn)定，高準確和高智能化的特點，外接控制端口豐富，用戶可以自由選擇掛接傳感器的種類和接入端口，并通過簡單設置即可進行現(xiàn)場檢測與報警。可集成報警喇叭，所有通道常開常閉控制端（用戶可以方便外接大功率報警器或其他需控器件）。本系統(tǒng)主要應用于需要檢測可燃氣體的場合中，顯示待檢氣體的數(shù)值指標量，當現(xiàn)場的某種待檢氣體的指標不符合所設置的標準時，系統(tǒng)會自動進行一系列報警動作，如報警，排風，跳閘等（根據(jù)用戶的不同設置而不同）。

• 主要技術(shù)參數(shù)

檢測原理：催化燃燒式；電化學式

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；

響應時間：＜30s；

恢復時間：＜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；

使用場所：在具有爆炸性可燃氣體IIA~IIC級，溫度組別為T1~T6的危險場所使用

3、水位傳感器

◆功能描述：國內(nèi)封裝技術(shù)，使其在較深的液體中性能穩(wěn)定，組件采用擴散硅進口芯片，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）過壓保護、限流保護、抗沖擊以及防腐等設計。

◆技術(shù)參數(shù)：

☆ 測量介質(zhì)：水、油等液體

☆ 防護等級：IP68

☆ 測量范圍：0～5m

☆ 長期穩(wěn)定性：≤0.1F·S/年

☆ 壓力類型：表壓、絕壓

☆ 負載能力：≤800Ω（24V供電時）

☆ 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,過程接頭1Cr18Ni9Ti

4、風機控制

根據(jù)隧道中的實時情況，對風機進行遠程自動控制或強制控制。風機與溫度監(jiān)測系統(tǒng)、可燃氣體監(jiān)測系統(tǒng)等實現(xiàn)聯(lián)動，如當風機溫度較高時及時通風換氣；當發(fā)出火災報警時風機不得啟動；當有氧氣不足時啟動風機；當可燃氣體超標時風機不得啟動。

在風機下方的隧道墻體上安裝風機控制箱，風機控制可選擇手動和自動兩種模式，手動模式下可現(xiàn)場啟動關閉風機，自動模式下由遠程的控制終端控制風機的開和閉。

5、水泵控制

要求根據(jù)現(xiàn)場情況，加裝水位傳感器，后臺可以實時顯示積水深度，當水位達到或超過警戒值時，系統(tǒng)發(fā)出報警，并與現(xiàn)場水泵聯(lián)動，控制水泵抽水直到水位恢復到警戒值以下停止。可遠程手動控制水泵開閉，警戒水位可人為設定。

5.5視頻監(jiān)控系統(tǒng)

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，在電纜隧道重要位置及出入口處安裝視頻監(jiān)控攝像機（包括電纜接頭、積水井及水泵控制箱、風機及控制箱、防火門等），全面覆蓋附近所有敏感區(qū)域，保證監(jiān)控中心24小時處于監(jiān)控狀態(tài)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)除了具備數(shù)字化攝像監(jiān)控系統(tǒng)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報警。

• 系統(tǒng)特點
• 高清紅外網(wǎng)絡球機

采用200W像素720P，焦距范圍：4.7~103mm，22倍光學變倍，12倍數(shù)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. 硬盤錄像機

1)支持32路（模擬+網(wǎng)絡）；

2)支持8塊DVR級SATA硬盤（2G/16M）；

3)HDMI與VGA輸出分辨率zui高可達1920x1080p；

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

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實時同步回放；

7)雙千兆網(wǎng)卡，可支持網(wǎng)絡容錯、負載均衡以及雙網(wǎng)絡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(tǒng)設計，系統(tǒng)運行更加可靠。

• 工程案例

5.6無線語音通信系統(tǒng)

無線語音通信系統(tǒng)主要實現(xiàn)各（含控制中心出機、電纜隧道現(xiàn)場）之間的相互語音通信、喊話呼叫。

5.7智能井蓋監(jiān)控系統(tǒng)

智能井蓋監(jiān)控系統(tǒng)利用目前的先進的無線通訊技術(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)、井蓋的開啟、井蓋巡檢納入到統(tǒng)一的維護管理系統(tǒng)中，并建 立相對應的報警處理機制，通過電子地圖展示井蓋所處位置的狀態(tài)和報警內(nèi)容，如果井蓋被盜、被破壞,監(jiān)控人員能夠及時到現(xiàn)場處理，快速地解決安全遺患。

系統(tǒng)可實現(xiàn)對井蓋的各種的安防信號的數(shù)據(jù)采集、實時顯示、診斷分析、故障報警，使調(diào)度中心、運維站、管理部門直觀了解和掌握地下管網(wǎng)的運行情況。

• 系統(tǒng)主要功能

入侵報警：實時監(jiān)控井蓋的開啟及破壞情況，系統(tǒng)通過GPRS/SMS VPN將信息上傳至監(jiān)控中心，監(jiān)控中心在電子地圖上顯示報警位置。并將消息轉(zhuǎn)發(fā)至相關責任人。監(jiān)控內(nèi)容包含一蓋防外破報警、一蓋位移報警、二蓋傾斜報警、二蓋打開報警、井下入侵報警。

環(huán)境監(jiān)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，及時將各報警器的信息傳送至監(jiān)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(jù)設備的狀態(tài)了解現(xiàn)場設備的工作狀況；

基于物聯(lián)網(wǎng)的電力設備的全生命周期的管理。

通過IEC103/61850規(guī)約實現(xiàn)與其他系統(tǒng)的互聯(lián)互通。