一種可視化電纜井檢測裝置的研制

林穎銳 劉思議 蔡峰騰

摘 要：由于電纜井寬度較窄深度較深，井內電纜數量繁多排列密集、光線昏暗，有些工井環境惡劣，運行人員往往需要攜帶手電筒、相機、卷尺、溫濕度測試儀等下井查看電纜井內情況。因此本論文研究一種可視化電纜井檢測裝置，在電纜井可視裝置上通過多個功能模塊的搭載，運行人員在地面便可實現對電纜井的全方位檢測，通過人機交互界面輕松直觀的了解電纜井內的圖像、數據情況。不僅節省時間和人力，還能大大提高運行人員的運維水平和電纜的運維安全，實現電纜井內檢測無死角。

關鍵詞：電纜井;可視化;全方位檢測;運維安全

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.135

隨著城市建設的步伐不斷加快，配電網中電力電纜使用的越來越多，電纜井的數量也不斷增加，設計交底、故障查找、日常運維驗收都需要查看電纜井內孔洞的封堵情況、剩余可用管數、新建管溝工藝質量、檢測井內空氣濕度溫度[1]。電纜井運維存在著以下問題[2]。首先，下井慢。傳統運維巡視方式要求運維人員下電纜井前，需先自然通風排除濁氣;掀開電纜井蓋也需耗費時間。其次，下井難。由于電纜井環境惡劣、情況復雜，運維人員往往需要攜帶手電筒、相機、卷尺、溫濕度測試儀等多樣工具下井查看電纜井內情況。最后，下井險。電纜井內空間狹小，空氣流動性較差，危險氣體含量超標將引燃可燃性氣體爆炸，一旦電纜著火，就會造成火災蔓延，不但引發停電事故，而且產生大量的濃煙和有毒氣體，威脅人的生命安全，國內外變電站、大型小區曾發生數起電纜井火災事故[3]。

基于此，本論文研制一套可視化電纜井檢測裝置，實現運維人員無需下井在地面便可完成對電纜井內部溫濕度、有毒氣體含量、環境圖像等信息，實現數據采集、檢測、分析、預警等功能。不僅節省時間和人力，還能大大提高運維人員的運維水平和電纜的安全運行。

1 裝置基本構架

根據功能需要，裝置由溫濕度檢測模塊、危險氣體檢測模塊，電子成像模塊，伸縮連桿機械平臺和軟件平臺五個部分組成。

（1）軟件平臺：主要完成傳感器數據采集、傳輸、分析，信息實時處理和設備的實時控制，并實現人機交互。

（2）溫、濕度檢測模塊：溫、濕度檢測模塊主要用于檢測電纜井內實時溫度、濕度，將溫、濕度傳感器采樣到的實時數據最終可以在人機交互界面顯示。

（3）危險氣體檢測模塊：危險氣體檢測模塊主要用于檢測電纜井內各項危險氣體的指標參數，將危險氣體傳感器采樣到的實時數據上傳至軟件平臺，由軟件平臺上傳至上位機并在顯示軟件中進行顯示。

（4）電子成像模塊：電子成像模塊主要由帶照明功能的萬向攝像頭和實時顯示軟件組成，攝像頭采集圖像信息。使得合法用戶在身份確認的前提下，查看電纜井內實時圖像。

（5）伸縮連桿機械平臺：伸縮連桿子系統主要用連桿，關節，舵機，電機等部件組成，根據電纜井的深度、復雜程度可設計相應的伸縮連桿以適應不同電纜井的結構。

2 裝置工作流程

可視化電纜井檢測裝置通過數據采集、數據預處理、數據傳輸、數據及圖像分析和數據顯示來實現電纜井的全方位檢測。

（1）數據采集。通過終端檢測耦合裝置——即溫濕度、危險氣體傳感器、360°萬向攝像頭等多個模塊進行電纜井實時環境圖像數據采集。

（2）數據預處理。通過采集單元進行數據數字化預處理。

（3）數據傳輸。由滿足無線通信協議的無線通信網絡（5G、Bluetooth、Wifi）對預處理的圖像數據進行實時傳輸。

（4）數據及圖像分析。由軟件平臺對數據圖像進行大數據統計分析儲存。將采集的實時數據與歷史數據進行統計分析，通過設置預警閾值，一旦監測數據接近檢測的預警閾值，便進行閃燈和蜂鳴預警，以達到預警目的。

（5）數據顯示。由軟件平臺將信息與分析結果上傳至人機交互界面，顯示實時電纜井全方位圖像、溫濕度、危險氣體、預警信號等數據信息。將采集到的數據結合歷史數據用折線圖、柱狀圖、趨勢圖等直觀形式展現，對接近預警閾值的數據進行高亮顯示。

3 產品效果及前景

（1）經濟效益高。縮短故障停電時間。以2018年漳州市區電纜故障8條為例，因故障需下井次數為80次，每次需3min，采用本裝置可縮短停電時間240min。

節約人力成本。以漳州地區6500個電纜井計算，需要130名職工專職巡視，使用本裝置后所需員工數減少65名，每名員工每月巡視成本為1000元，每年可以減少節省78萬元人力成本。

節省多樣儀器購置費用。多模塊搭載實現一機多用，節省采購手電筒、溫濕度測量儀、危險氣體測量儀等多樣儀器設備費用大約5000元。

（2）社會效益好。顯著提高生產效率。無需下井在地面便可完成運維班組設計交底、管溝驗收、故障搶修、電纜巡視多項日常業務，極大改進工作方式，大幅度提高運維水平和電纜運行安全。

可以保障運維人員安全。傳統的運維方式需要運維人員下電纜井，會發生運維人員中毒事故或管道爆炸事故，造成人員傷亡，檢測電纜井內危險氣體含量并預警機制，保證運維人員的安全。

（3）推廣性強。研發的產品可廣泛應用于電力系統內電纜運檢單位和其它地下管線運維單位。

4 結束語

基于電力系統電纜井運維人員下井慢、下井難、下井險的問題，本論文研制一套可視化電纜井檢測裝置，實現運維人員無需下井在地面便可完成對電纜井內部溫濕度、有毒氣體含量、環境圖像等指標的采集，實現數據采集、檢測、分析、預警等功能。不僅節省時間和人力，還能大大提高運行人員的運維水平和電纜的安全運行，實現電纜井內檢測無死角。

參考文獻：

[1]魏敏，高波，陳昶等.配電電纜井下視頻監控裝置的研制[J].通訊世界，2017（21）：154-155.

[2]龔士寶，劉同旭，諶業剛.電纜運行狀態智能綜合在線監測技術[J].信息通信，2015（11）：113-115.

[3]徐晨璐.礦用高壓電纜運行狀態在線監測技術研究[J].中國新通信，2014（18）：122-123.