電力通風(fēng)亭通風(fēng)孔在線啟閉裝置的應(yīng)用

山東康威通信技術(shù)股份有限公司 山東濟(jì)南 250101

一、總述

近年來，隨著電力公司電力隧道通風(fēng)亭數(shù)量迅速增加，現(xiàn)有的通風(fēng)亭的安全防范工作面臨新的問題，如何能有效防范針對電力隧道通風(fēng)亭的人為破壞和非法入侵，以及惡意破壞，提高電力隧道整體安全等級，防范針對通風(fēng)亭的惡意破壞行為，采用現(xiàn)代化的技術(shù)手段來提高電力隧道通風(fēng)亭的安全防范水平是當(dāng)務(wù)之急。

針對通風(fēng)亭現(xiàn)狀提出解決方案，通過全面實(shí)施對通風(fēng)亭的通風(fēng)口和百葉窗在線集中監(jiān)控，提高現(xiàn)有通風(fēng)亭的安全防范水平，可以防范對電力設(shè)施的惡意破壞，更好的保障供電安全。

二、電力隧道通風(fēng)亭

隧道內(nèi)的電纜輸送巨大的電能的同時往往會產(chǎn)生很大的熱量，若隧道內(nèi)部通風(fēng)效果不理想，隧道內(nèi)的溫度就不斷升高，電纜線路的輸送容量也因此會受到限制。更嚴(yán)重的情況，如果隧道內(nèi)有易燃物，則隧道內(nèi)環(huán)境溫度過高會有極大的火災(zāi)隱患。另外，保電人員需定期進(jìn)入隧道檢修,隧道內(nèi)溫度也不能太高。為滿足電力隧道正常運(yùn)行的溫度環(huán)境要求，需要對電力電纜隧道進(jìn)行通風(fēng)設(shè)計(jì)。在中心城區(qū)內(nèi)穿越的電力隧道，開到地面的通風(fēng)口受城市景觀規(guī)劃和地下管線的制約很大，一般修建于街道綠化帶中，少數(shù)安置在人行道或?qū)煌ㄓ绊戄^少路段。以北京市為例，北京市電力公司共有電力隧道500多公里，通風(fēng)亭近800個。

目前的通風(fēng)亭分為自然通風(fēng)亭和機(jī)械通風(fēng)亭兩種。自然通風(fēng)亭一般只靠隧道內(nèi)與外界環(huán)境之間的溫差造成空氣對流來實(shí)現(xiàn)通風(fēng)，適于隧道環(huán)境較為干燥寬敞、離地表較近、隧道走向較為直通的條件。而機(jī)械通風(fēng)亭一般應(yīng)用于地底深層，隧道截面窄、彎道多，環(huán)境較為潮濕悶熱。采用機(jī)械輔助通風(fēng)的，分為一個進(jìn)風(fēng)井、一個排風(fēng)井，進(jìn)風(fēng)井安裝進(jìn)氣扇，排風(fēng)井安裝排氣扇。這種形式應(yīng)該是屬于有組織氣流，風(fēng)井一般是從地下室的頂板通到外面。

圖1是通風(fēng)亭外形，圖2是通風(fēng)亭內(nèi)部主要結(jié)構(gòu)體示意圖，圖3是通風(fēng)亭與電纜隧道的混凝土結(jié)構(gòu)剖面圖。

三、電力隧道通風(fēng)亭多狀態(tài)在線監(jiān)測應(yīng)用子系統(tǒng)

電力隧道通風(fēng)亭多狀態(tài)在線監(jiān)測應(yīng)用子系統(tǒng)是山東康威通信技術(shù)股份有限公司電力公司電纜網(wǎng)綜合數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的一個應(yīng)用子系統(tǒng)，該系統(tǒng)以REALTIME智能實(shí)時監(jiān)控平臺為基礎(chǔ)和核心，由電力隧道綜合監(jiān)控主機(jī)、遠(yuǎn)程供電和通訊共纜傳輸組網(wǎng)鎧裝信號電纜、通風(fēng)亭采集器、溫度采集器及各種傳感器五部分構(gòu)成。

信號采集和供電利用電力隧道內(nèi)專用遠(yuǎn)程供電和通訊共纜傳輸鎧裝通信電纜完成，無需另外敷設(shè)供電電纜線路。遠(yuǎn)程供電和通訊共纜傳輸鎧裝通信電纜線路可利用井蓋監(jiān)控及金屬護(hù)層接地電流監(jiān)測項(xiàng)目的剩余線芯對，部分資源緊張的路段只需擴(kuò)充部分主干線路即可。通風(fēng)亭采集器安裝在通風(fēng)亭內(nèi)，溫度采集器、油氣采集器安裝在通風(fēng)亭頂部，帶狀溫度/磁性距離開關(guān)傳感器安裝在每個百葉窗的頂部，隱形百葉窗安裝于百葉窗的背面。

該系統(tǒng)主要包含對通風(fēng)亭百葉窗(含門)運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)測、通風(fēng)亭內(nèi)運(yùn)行環(huán)境情況在線監(jiān)測、通風(fēng)孔啟閉聯(lián)動監(jiān)控及消防聯(lián)動控制滅火功能；監(jiān)控對象主要為：1個出入口門，3～4個百葉窗、通風(fēng)孔。

如圖4所示，電力隧道通風(fēng)亭多狀態(tài)在線監(jiān)測應(yīng)用子系統(tǒng)具有以下功能及特點(diǎn)：

1、實(shí)現(xiàn)對通風(fēng)亭的百葉窗遠(yuǎn)程監(jiān)控；當(dāng)有百葉窗遭到惡意破壞時，安裝在百葉窗的門磁探測器會向指揮中心發(fā)起告警，提示值班人員第一時間作出反應(yīng)；

2、在通風(fēng)亭內(nèi)安裝溫度探測器，用于對通風(fēng)亭的火災(zāi)以及異常溫度進(jìn)行監(jiān)控；

3、該應(yīng)用子系統(tǒng)可無縫接入原有的REAL-TIME智能實(shí)時監(jiān)控平臺，無需增加或調(diào)整，只需要進(jìn)行參數(shù)配置即可；

4、該應(yīng)用子系統(tǒng)終端設(shè)備可接入原建二級遠(yuǎn)程集控平臺監(jiān)控屏的電力隧道綜合監(jiān)控主機(jī)，無需新增主機(jī)；根據(jù)通風(fēng)亭實(shí)際數(shù)據(jù)以及規(guī)劃設(shè)計(jì)，僅需確定是否需要對相應(yīng)分控變電站二級遠(yuǎn)程集控平臺監(jiān)控屏內(nèi)的電力隧道綜合監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行板卡擴(kuò)容；

5、優(yōu)先使用井蓋集中監(jiān)控系統(tǒng)及接地電流在線監(jiān)測系統(tǒng)工程敷設(shè)的遠(yuǎn)程供電和通訊共纜傳輸組網(wǎng)鎧裝信號電纜的冗余線對，使資源得到最大的應(yīng)用，降低供電傳輸線路投資成本；

6、電纜網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控中心的GIS定位、故障告警、數(shù)據(jù)記錄保存等功能；

7、在啟閉裝置安裝霍爾傳感器，遇到井蓋啟閉會反饋不同的安全告警信號。

四、REAL-TIME智能實(shí)時監(jiān)控平臺

REAL-TIME智能實(shí)時監(jiān)控平臺是指北京電力隧道多狀態(tài)監(jiān)控的管理平臺，具有統(tǒng)一性和完全兼容性?？蓪?shí)現(xiàn)多級多狀態(tài)遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)控，并可以把平臺上采集的各種參數(shù)通過開放協(xié)議上傳到建設(shè)方原有的GIS系統(tǒng)或者其他第三方廠家的上層管理平臺上。

REAL-TIME智能實(shí)時監(jiān)控平臺是山東康威通信技術(shù)有限公司自主研發(fā)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的監(jiān)控平臺，平臺支持多種常用設(shè)備的接入，能夠快速對所監(jiān)控的設(shè)備進(jìn)行控制與數(shù)據(jù)響應(yīng)，且擁有開放式的架構(gòu)，便于擴(kuò)展功能及第三方平臺的接入。該平臺能夠根據(jù)用戶的需求進(jìn)行模塊的增減，滿足用戶不同層次的需求。

該平臺的核心模塊為應(yīng)用服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器能夠接受多個模塊的注冊申請，然后為這些模塊提供采集數(shù)據(jù)、上報(bào)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)整合等多種功能。針對監(jiān)控系統(tǒng)中設(shè)備的不同，根據(jù)接收數(shù)據(jù)類型的不同，系統(tǒng)支持多套前端機(jī)模塊，可以接收數(shù)據(jù)、語音、短信、視頻等多種數(shù)據(jù)格式，并實(shí)現(xiàn)監(jiān)控設(shè)備控制、校準(zhǔn)等功能。

語音控制模塊提供電話的語音形式主動報(bào)警、電話認(rèn)證、電話控制監(jiān)控設(shè)備的功能；短信模塊提供短信形式的主動報(bào)警、短信控制監(jiān)控設(shè)備的功能；告警中心模塊與語音、短信模塊相互聯(lián)動，提供告警的消息來源；聯(lián)動控制模塊根據(jù)用戶配置的聯(lián)動信息，對監(jiān)控設(shè)備出現(xiàn)的狀態(tài)變化進(jìn)行分析，達(dá)到設(shè)定的條件之后，聯(lián)動控制多個設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的警報(bào)狀態(tài)的自動處理，極大節(jié)省了工作人員的工作量。這些模塊通過資源管理模塊進(jìn)行集中管理與配置。

監(jiān)控管理模塊是展現(xiàn)給用戶的顯示平臺，分為B/S、C/S兩種形式，通過使用瀏覽器與客戶端軟件的形式為用戶提供直觀的數(shù)據(jù)、圖表、仿真GIS地圖展示界面，并響應(yīng)用戶對于監(jiān)控設(shè)備的控制操作。監(jiān)控管理模塊是前臺模塊，通過組態(tài)設(shè)備的概念來組織邏輯上關(guān)聯(lián)的設(shè)備，通過表格列表、組態(tài)卡片圖、仿真Gis地圖等形式來表示數(shù)據(jù)。報(bào)警產(chǎn)生的時候，能夠?qū)崟r地顯示報(bào)警發(fā)生的設(shè)備，根據(jù)報(bào)警級別的不同顯示為不同顏色，允許用戶查看告警的詳細(xì)信息，并進(jìn)行告警確認(rèn)。根據(jù)數(shù)據(jù)類型的不同，監(jiān)控管理模塊還能以曲線的形式顯示歷史數(shù)據(jù)，便于進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。對應(yīng)于每一個組態(tài)設(shè)備，模塊通過圖形、動畫、儀表盤、標(biāo)尺等直觀形式顯示設(shè)備當(dāng)前的狀態(tài)。這些直觀性的展現(xiàn)方式，提高了用戶體驗(yàn)，能在展示、維護(hù)系統(tǒng)的時候給人留下很深的印象。

五、通風(fēng)孔啟閉聯(lián)動監(jiān)控裝置

圖5為通風(fēng)孔啟閉聯(lián)動監(jiān)控裝置安裝示意圖，通風(fēng)亭四面墻體上安裝固定有防護(hù)百葉窗，對于每一扇防護(hù)窗而言，其上的鋼絲繩穿插于每一扇窗葉之中，其中一端固定于防護(hù)窗，另一端與吊架下方的脫鉤裝置相連，脫鉤裝置下方懸掛方形井蓋，方形井蓋下方的井蓋滑軌可在方形井蓋底座內(nèi)滑動，方形井圈固定于井口之上的通風(fēng)亭的地板上。

圖6為通風(fēng)亭可升降井蓋工作效果示意圖。通風(fēng)亭百葉窗受到外力破壞時，鋼絲繩拉力加大拉緊，機(jī)械聯(lián)動機(jī)構(gòu)鎖舌向左移動將鎖銷拉開，離開升降井蓋上對應(yīng)鎖定孔，井蓋依靠自身重量沿導(dǎo)軌下降，落入方形井圈中，并撞擊井蓋鎖，觸發(fā)鎖住井口。

圖7是自動鎖井機(jī)構(gòu)示意圖。自動鎖井裝置包括兩套機(jī)構(gòu)——觸發(fā)脫鉤機(jī)構(gòu)和井蓋上鎖機(jī)構(gòu)。當(dāng)有外力破壞風(fēng)亭時，會觸發(fā)井蓋由懸停狀態(tài)下落至井口，而后井蓋上鎖機(jī)構(gòu)會鎖死井蓋。

觸發(fā)脫鉤機(jī)構(gòu)由脫鉤器、鋼絲及拉環(huán)共同組成，其中脫鉤器是其中關(guān)鍵部件，為四桿連接的封閉結(jié)構(gòu)，如圖7(a)所示。其工作原理為杠桿原理和彈簧復(fù)位。當(dāng)工作狀態(tài)時，井蓋被懸吊在脫鉤器低端的雙向交叉的抱鉤上，為防止井蓋脫落，井蓋的重心與抱鉤的支點(diǎn)在同一條豎直線上，并且抱鉤的工作面與水平方向成5°夾角，平衡狀態(tài)時，井蓋可以牢靠的懸掛在抱鉤上。當(dāng)脫鉤器上方的拉桿向上運(yùn)動時，抱鉤的兩個工作面會產(chǎn)生相反的水平分力相對擺動，使抱鉤張開，井蓋便失去支撐而自由落體至井口。

脫鉤器的拉桿向上運(yùn)動來自外力對窗框的作用力，四個通風(fēng)窗上各安裝一根鋼絲，并且每個扇葉上都安裝有一個拉環(huán)。鋼絲一端固定，另一端按次序穿過該通風(fēng)窗的所有拉環(huán)，然后進(jìn)入脫鉤器與拉桿連接。每根鋼絲就關(guān)聯(lián)著的所有扇葉和脫鉤器，這樣任何一個扇葉受到外力而位移，無論是里推還是外拉，都會引起鋼絲的扯動，從而觸發(fā)脫鉤器張開而使井蓋掉落。

經(jīng)施工實(shí)測，克服脫鉤的水平阻力及摩擦力，鋼絲拉力約為3kg，鋼絲線性行程4cm，即可觸發(fā)井蓋掉落。力與行程大小合理，這樣，既不會因?yàn)槭芰Σ粔虼蠖摬涣算^，也不會因?yàn)槭芰μ《p易脫鉤，如載重車引起的馬路震動等因素就脫鉤的情況是可以避免的。

圖7(b)所示為井蓋上鎖機(jī)構(gòu)。當(dāng)井蓋掉落到井口時，井蓋上安裝的磁鐵會作用于安裝在井圈上的霍爾傳感器，引發(fā)安裝在井圈上的電控鎖自動上鎖，同時引發(fā)報(bào)警。電控鎖是由鎖座、電控鎖舌及電磁鐵等組成。當(dāng)井蓋掉落后數(shù)秒，電磁鐵動作，推動電控鎖舌鎖住安裝在井蓋上面的鎖孔。如果遇到停電或電磁鐵故障時，仍然可以啟用應(yīng)急鑰匙，人工撥動連接件，實(shí)現(xiàn)電控鎖的開鎖和閉鎖。等警報(bào)解除后，工程人員即可打開活動窗，開啟鎖井裝置將井蓋重新恢復(fù)到工作狀態(tài)。

圖8為方形井蓋底座示意圖。方形井蓋底座采用冷軋鋼板，熱鍍鋅，噴塑材質(zhì)制作，對應(yīng)安裝在井口，邊長為800mm，四周用膨脹螺釘固定。底座四周有小孔，用于傾倒可燃油品的對外泄漏，防止進(jìn)入隧道。蓋板落下后，自動上鎖。表面與底座邊框齊平，可防止撬開。通風(fēng)孔維修時，底座可以整體拆下，不影響施工。

七、總結(jié)

本文重點(diǎn)介紹了電力隧道通風(fēng)亭通風(fēng)孔的啟閉裝置的功能特點(diǎn)，在外力破壞通風(fēng)亭設(shè)施的情況下，如何觸發(fā)鎖井，保護(hù)電力隧道內(nèi)設(shè)施進(jìn)一步受到破壞。其中主要應(yīng)用了井蓋的出發(fā)脫鉤裝置，門磁及霍耳傳感器的報(bào)警功能，監(jiān)控平臺的遠(yuǎn)程開鎖及鎖井功能。實(shí)現(xiàn)了對電力隧道通風(fēng)亭的無人值守的防護(hù)功能。這對于保障電力隧道內(nèi)電纜設(shè)施安全有著重要意義。

本文所介紹方案在實(shí)際應(yīng)用中仍有許多缺陷，如防護(hù)窗只適用于固定結(jié)構(gòu)尺寸的通風(fēng)亭，而目前各城市電力隧道設(shè)施不盡相同，通風(fēng)亭甚至通風(fēng)井口都存在很大差異。伴隨著電力隧道設(shè)施結(jié)構(gòu)體的逐步統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，通風(fēng)亭防護(hù)裝置必將提高適用性，進(jìn)一步在電力隧道防護(hù)中發(fā)揮重要作用。