電力隧道在線監(jiān)測及安全監(jiān)控技術(shù)探討

陳鵬堃

摘 要 在分析電力隧道在線監(jiān)測問題的基礎(chǔ)上，介紹電力隧道在線監(jiān)測技術(shù)原理相關(guān)幾個方面，針對電力隧道在線監(jiān)測以及安全監(jiān)控問題，分別從沉降監(jiān)測技術(shù)、電力隧道滑軌攝像技術(shù)以及電力隧道多維動態(tài)仿真以及全局展現(xiàn)技術(shù)進行探討，希望對于今后的電力隧道在線監(jiān)測技術(shù)發(fā)展具有一定幫助。

關(guān)鍵詞 電力隧道；在線監(jiān)測；安全監(jiān)控；關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）13-0078-02

在許多大城市中，電纜隧道由于城市的地下資源的日益緊張影響導致其很長一部分部分與自來水、污水、地鐵等市政管線相鄰近。在電力隧道的施工過程中，其安全穩(wěn)定運行受到地鐵施工造成的路面塌方等影響，會出現(xiàn)相應(yīng)的沉降、露筋以及局部開裂問題，影響到電纜網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。由于現(xiàn)代化監(jiān)控設(shè)施建設(shè)標準比較低而沒有配置在隧道中，故為了更好了解隧道內(nèi)部狀況，則需要進行運行人員的周期巡視。在這樣的情況下，由于沒有實時性的監(jiān)視手段，在異常情況發(fā)生后不能及時掌握相關(guān)信息，可能會引起一些不良后果。最近，也經(jīng)常出現(xiàn)高壓電纜交叉互聯(lián)線、接地線等在隧道內(nèi)被盜的問題，一方面引起較為嚴重的經(jīng)濟損失，一方面也影響到電纜線路的安全運行[1，2]。

1 電力隧道在線監(jiān)測概述

通過在電纜隧道內(nèi)安裝結(jié)構(gòu)檢測系統(tǒng)，不僅能有效保證其正常運營，而且能夠較好保障電纜隧道結(jié)構(gòu)的安全狀況，還能有效解決電纜隧道結(jié)構(gòu)的控制問題。當然，這首先需要掌握電纜隧道結(jié)構(gòu)的特點，比如它需要較高的安全性、較高的耐久性，它的地下結(jié)構(gòu)物非常重要。

在利用網(wǎng)絡(luò)遠程式控制技術(shù)的背景下，電力隧道滑軌攝像裝置能夠控制隧道內(nèi)滑軌攝像監(jiān)控設(shè)備，通過電纜網(wǎng)來運行監(jiān)控中心，這樣就能夠?qū)崟r監(jiān)控電纜隧道內(nèi)的情況，使得電力隧道管理更加規(guī)范化，改變單純依靠人工巡視的傳統(tǒng)模式，有效制止相應(yīng)的破壞電力設(shè)施的行為，打擊進入電力隧道偷盜行為。這還能夠使得電力隧道工作管理流程更加順利，避免出現(xiàn)私拉亂放隧道內(nèi)的各種線路，能夠保證電纜線路的安全穩(wěn)定運行。

綜合利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)、三維地理信息技術(shù)以及動態(tài)全局戰(zhàn)線技術(shù)，通過隧道多維仿真技術(shù)模型以及電纜網(wǎng)多維空間模型的建立，來創(chuàng)造能夠?qū)崿F(xiàn)多維動態(tài)全局展示的監(jiān)控信息的要求的電纜網(wǎng)，這使得電纜網(wǎng)運行管理水平的進一步提高成為可能。

2 電力隧道在線監(jiān)測技術(shù)原理分析

2.1 沉降監(jiān)測技術(shù)分析

大型車輛或者其他振動發(fā)生在電纜隧道的上部時，電纜隧道結(jié)構(gòu)的會出現(xiàn)變化的應(yīng)力狀況，這樣的應(yīng)力應(yīng)變的變化就可以通過在隨到頂部的應(yīng)變傳感器進行相關(guān)測量。然后，通過連接的WDAS-JY靜態(tài)或者動態(tài)應(yīng)變采集儀的作用，可以對于結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)進行采集，在局域網(wǎng)的作用下，可以通過應(yīng)變采集儀，把數(shù)據(jù)傳到電纜網(wǎng)運行監(jiān)控中心。所以，一般來說，數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)采集、傳感器、系統(tǒng)供電和數(shù)據(jù)處理等五大部分則構(gòu)成了電力隧道沉降在線監(jiān)測系統(tǒng)。

加速度采集、動態(tài)采集和靜態(tài)采集則是三種進行數(shù)據(jù)采集的子系統(tǒng)。在靜態(tài)采集中，隧道在受力狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)的靜態(tài)應(yīng)力應(yīng)變情況可以通過靜態(tài)采集儀獲得。

2.2 電力隧道滑軌攝像技術(shù)分析

設(shè)備通信、滑軌、移動監(jiān)控、電源供電以及服務(wù)器和客戶端等幾大功能模塊組成了隧道滑軌攝像系統(tǒng)。其中，軌道上部的滑觸頭和不銹鋼滑軌組成了設(shè)備的滑動軌道，在滑軌上配備了滑軌和頂層的固定支架連接設(shè)備，前后移動的動力則是依靠滑軌和主動輪之間的摩擦力所產(chǎn)生。道軌上面兩側(cè)為供電槽，一條導電性能比較好的銅帶放置在里面，所需要的電源則是通過場設(shè)備上的觸點和銅帶的緊密連接接觸而獲得。

其中，在實現(xiàn)光纖通信中，一條光纖專用軌道在滑軌旁邊進行鋪設(shè)，設(shè)備與光纖一端相連，另外一端則和隧道中的供電箱中的光纖收發(fā)器相連接，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)光纖通信功能。光纖隨著移動的設(shè)備在其的光纖軌道中拖動，采用具有一定堅韌特性的單模單芯光纖為傳輸媒介，這是考慮到在軌道中存在彎折的光纖特點。

對于通信系統(tǒng)來說，其主要包括隧道內(nèi)部分和隧道外部分。光纖和光纖收發(fā)器則是隧道內(nèi)部分組成，其中，電源控制箱內(nèi)光收發(fā)器轉(zhuǎn)換成光信號則是光纖收發(fā)器作用，電信號則是由光收發(fā)器機型轉(zhuǎn)換得到，然后發(fā)送給交換機，然后可以利用交換機，實現(xiàn)云臺、攝像頭的控制信號于視頻服務(wù)器中，同樣，串口服務(wù)器能哦故接受相應(yīng)的滅火、滑軌移動、開關(guān)燈的控制信號；監(jiān)控中心端和戰(zhàn)端則是隧道外部分的組成，在站端中，主要包括變電站內(nèi)服務(wù)器和隧道內(nèi)裝置之間的通信，通過客戶端的進行操作的通信部分則是稱為監(jiān)控中心端。

3 電力隧道在線監(jiān)測以及安全監(jiān)控分析

3.1 沉降監(jiān)測技術(shù)分析

把一套相關(guān)的動態(tài)應(yīng)力應(yīng)變及振動安全檢測系統(tǒng)，一套靜態(tài)應(yīng)力應(yīng)變安全檢測系統(tǒng)在某電纜隧道中安裝，用以進行實時監(jiān)測上部車輛載荷出現(xiàn)的安全狀況問題。

此條道路的典型靜態(tài)應(yīng)力應(yīng)變變化曲線、動態(tài)振動時的曲線以及對應(yīng)的自功率譜分析曲線和動態(tài)應(yīng)力應(yīng)變變化曲線，可以通過利用上述監(jiān)測系統(tǒng)對于電纜隧道結(jié)構(gòu)動態(tài)應(yīng)力應(yīng)變檢測、靜態(tài)應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測以及動態(tài)振動幅進行測試得到。

經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn)，此道路經(jīng)過檢測時產(chǎn)生的最大靜態(tài)應(yīng)變值則為6.1με，結(jié)構(gòu)最大的動應(yīng)變數(shù)值則為13.6με。在載荷經(jīng)過的過程中，此路所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)最大振動幅值則為17.6cm/s2。

3.2 電力隧道滑軌攝像技術(shù)探討與思考

電力隧道滑軌攝像裝置安置在某一段標準段的隧道中試點上，一般的試點距離為160米左右。無線網(wǎng)絡(luò)信號并沒有在電纜隧道內(nèi)，呈現(xiàn)出明顯衰減嚴重的無線傳輸距離問題，所以，這里采用光纜傳輸信號。兩處轉(zhuǎn)彎則是在試點隧道段的垂直度上存在，電纜敷設(shè)用的支架則在沿著隧道走向的兩側(cè)位置，在扣除支架長度基礎(chǔ)上，在隧道內(nèi)剩余寬度則為1米，如果存在支架產(chǎn)出的部分較長的情況，則會影響到正常運行滑軌攝像裝置，這里要求凈高度距離為2米。這里把滑軌安裝在隧道中央偏西側(cè)，則是考慮到了進行加裝后的滑軌攝像裝置不能夠影響電纜敷設(shè)以及人員通行的問題，當然，滑軌攝像裝置主體結(jié)構(gòu)也存在比較偏西的位置。

圖1 所用到的電力隧道滑軌攝像設(shè)備

3.3 電力隧道多維動態(tài)仿真以及全局展現(xiàn)技術(shù)探討

1）電纜網(wǎng)空間三維模型的建立。基于最新的三維地理信息技術(shù)，不斷研究和開發(fā)該系統(tǒng)，建立了相關(guān)的通風亭、隧道、檢查井以及其他地面設(shè)施的三維空間模型，這樣就能在電纜網(wǎng)運行監(jiān)控平臺上具有宏觀展示的載體作用。

2）建立隧道仿真模型。隧道內(nèi)部的三維仿真模型則是通過最新的虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行建立，這就需要對于其中的設(shè)備進行模型化處理，包括相應(yīng)的隧道內(nèi)的電纜標牌、支架、電纜線路以及防火槽盒等設(shè)施和設(shè)備，這樣就滿足了電纜網(wǎng)運行監(jiān)控平臺的微觀展示載體的需要。

3）監(jiān)控信息多維展示模型建立。最新的監(jiān)控信息的動態(tài)獲取則是以多維展示為基礎(chǔ)，能夠進行相關(guān)的運行參數(shù)、設(shè)備缺陷、施工工地進行相關(guān)的多維動態(tài)展示，主要包括線路負荷、電纜溫度、隧道積水、井蓋狀態(tài)、有害氣體、局部放電、接地電流等方面。

通過該系統(tǒng)，能夠把當前水位置進行實時顯示和監(jiān)測，當監(jiān)測的水位超過限定位置的情況下，則自動進行報警，然后進行自動定位到水位監(jiān)測儀中的三維模型上。另外，還能實現(xiàn)對于水位監(jiān)測儀進行分析和查詢歷史水位等方面的功能。對于監(jiān)測電纜的歷史溫度數(shù)據(jù)和實時溫度數(shù)據(jù)則是利用系統(tǒng)的光線測溫系統(tǒng)相關(guān)界面而獲得，還能夠把實時溫度變化和實時溫度信息在三維場景中進行展示。三維場景中的監(jiān)控視頻則是利用該系統(tǒng)和監(jiān)控中心電力隧道攝像監(jiān)控系統(tǒng)所建立的界面完成。同時，其他功能和視頻監(jiān)控都能夠進行相關(guān)的操作聯(lián)動，包括如果出現(xiàn)水位異常、電纜溫度異常、井蓋非法開啟，監(jiān)控就是通過自動搜索攝像頭來進行，對于隧道內(nèi)部視頻進行查看。

4 結(jié)束語

利用電纜網(wǎng)監(jiān)控信息的多維動態(tài)全局展示技術(shù)，能夠使得電纜網(wǎng)運行監(jiān)控能力大幅度提高，能夠有效對于電纜網(wǎng)整體運行情況進行掌握，能夠加方便地快速查找電纜網(wǎng)運行異常位置更，能夠給故障處理提供較為全面的信息，還能有效縮短異常處理時間，有效控制好異常狀況，盡可能能夠消除運行異常造成損失。

參考文獻

[1]劉毅.隧道內(nèi)光纖溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟，2011（23）.

[2]高軼.電力電纜隧道消防技術(shù)方案分析[J].電力與能源，2013，34（5）.endprint