• 系統(tǒng)概述

隨著電網容量的增大，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，很難掌握隧道內的情況。一旦隧道內出現特殊情況，就很難*時間的了解現場情況，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，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，利用現代高科技電子技術、傳感器技術、計算機網絡技術、通信技術、以及嵌入式技術，實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，實現電纜隧道設備遠程監(jiān)測，具有數據通信、數據查詢、參數設置管理功能。本系統(tǒng)可以實時地監(jiān)測隧道內的環(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)通過網絡進行集中式的管理，極大地方便了管理人員對現場的管理；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。

• 技術標準和規(guī)范

該方案所遵循的技術標準或規(guī)范包括但不限于以下所列文件：

《國家電氣設備安全技術規(guī)范》（GB19577-2009）

《防止電力生產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）

《國家電網公司電力電纜運行維護與管理規(guī)范》

《國家電網公司電纜通道管理規(guī)范》

《國家電網公司電力電纜運行規(guī)程》

《地區(qū)電網數據采集與監(jiān)控系統(tǒng)通用技術條件》（GB/T 13720 ）

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

《電力系統(tǒng)數據標記語言—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條件》（GB12663-2001） 

《視音頻編解碼標準》（ITU H.264 ）

• 系統(tǒng)架構圖

• 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，支持各種網管功能，快速冗余環(huán)網技術，網絡故障自愈時間<20ms，確保了整個網絡的穩(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安全運行產生負面影響，不因系統(tǒng)本身的故障或錯誤導致電網安全事故。通過視頻監(jiān)控、防侵入、防火、防水、防有害氣體等措施， 增加電網的安全性，保障輸電電網安全穩(wěn)定運行，zui終實現輸電電網的在線狀態(tài)監(jiān)測和分析

• 技術方案

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、數據庫管理等功能，具備三維圖像功能，實現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、瀏覽以及實時數據聯(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)，視頻信息等在線數據集成于一個平臺軟件統(tǒng)一管理，并進行數據處理與分析?？蓪崿F對各監(jiān)測數據進行界面顯示，譜圖分析，報表打印，數據查詢，報警等功能?？蓪缶瘏祬颠M行設置，可人為設置用戶管理權限，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對象的設計思想和編程技術:

編程語言采用C/C++, 數據庫以電力系統(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據庫功能，可在圖形上直觀地根據圖形上的設備, 如開關、變壓器、母線等把相應的遙信、遙測參數錄入到數據庫中。

（3）具有智能的網絡管理功能:

無論用于使用單網還是雙網, 低速網還是高速網, 是FDDI還是ATM網, 系統(tǒng)都能自動適應, 并自動檢測網絡運行情況和網絡流量的分布情況, 保證網絡高速可靠運行。

（4）具有網絡拓樸著色功能:

區(qū)分電網帶電情況, 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。網絡拓撲著色可以由網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上, 通過網絡與后臺機相互交換信息, *實現雙機雙通道切換。

（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:

無論管理用戶還是管理外設、管理網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，同時實現實時監(jiān)測。

2） 抗電磁干擾，實現現場無電檢測。

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)域可能造成的產生電火花的危險性，可實現現場無電檢測，本質安全。

3） 本征防雷。

雷電經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)點就是傳輸數據量大和損耗小，在無需中繼的情況下，可以實現幾十公里的遠程監(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?？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工程的zui終經營成本，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、無線傳輸等功能于一體，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)的現場采集所需功能，能根據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。

• 主要技術參數

☆ 模擬量采集通道數8，兼容0-5V、4-20mA，10位分辨率；

☆ 開關量采集通道數8，兼容干接點、NPN集電極開路輸出；。

☆ 開關量輸出通道數6，干接點輸出；

☆ 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

實時監(jiān)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場檢測與報警?？杉蓤缶?，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，顯示待檢氣體的數值指標量，當現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（根據用戶的不同設置而不同）。

• 主要技術參數

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：國內封裝技術，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。

◆技術參數：

☆ 測量介質：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：隔膜316S,過程接頭1Cr18Ni9Ti

4、風機控制

根據隧道中的實時情況，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

要求根據現場情況，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?？蛇h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)

根據現場實際情況，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)雙千兆網卡，可支持網絡容錯、負載均衡以及雙網絡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)主要實現各（含控制中心出機、電纜隧道現場）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、電源技術、傳感器技術，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)和報警內容，如果井蓋被盜、被破壞,監(jiān)控人員能夠及時到現場處理，快速地解決安全遺患。

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

• 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。并將消息轉發(fā)至相關責任人。監(jiān)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，后臺根據設備的狀態(tài)了解現場設備的工作狀況；

基于物聯(lián)網的電力設備的全生命周期的管理。

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