基于GIS的地下電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)研究與應(yīng)用

楊彬彬 馮銳濤

（安徽繼遠軟件有限公司，安徽 合肥 230088）

1 系統(tǒng)總體設(shè)計情況

1.1 需求分析

電纜及通道是整個電網(wǎng)運行過程中的重要組成部分，更是施工、運檢等部門的重點工作項目。隨著城市電纜朝著電纜化方向發(fā)展，電纜自身所占比例將會越來越高。想要將地下電纜運行可靠性和安全性特點展示出來，實際運檢維護操作成為重中之重。更為重要的是，電纜及通道屬于是地下隱蔽性工程，其檢測難度極高，而且電纜敷設(shè)時間較長，改造工作開展也極為頻繁，自身信息化水平也比較低，容易出現(xiàn)資料庫數(shù)據(jù)缺失等問題，為后續(xù)調(diào)度、巡檢、搶修等工作的開展創(chuàng)造了很大難度。對于已有電纜資料的數(shù)字化錄入，需要對已有的竣工圖紙、CAD設(shè)計圖等錄入到專用電纜數(shù)據(jù)庫之中，為后續(xù)共享操作創(chuàng)造有利條件。對于已有的電纜設(shè)備和通道，還應(yīng)該做到精確、全面的檢查，將其基本屬性、拓撲關(guān)系等全部錄入到電纜管理系統(tǒng)之中。對于整個搶修和巡檢工作的執(zhí)行，需要做到查詢方便、定位準確，并對內(nèi)部穿孔、盤余情況等內(nèi)容進行查看，這也是整個地線電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用的本質(zhì)所在。

1.2 數(shù)據(jù)模型

在整個地下電纜和通道建設(shè)上，涉及的設(shè)備設(shè)施數(shù)量和種類極高，形態(tài)也比較復(fù)雜。為此，當(dāng)實際模型設(shè)計工作開展過程中，需要對設(shè)備設(shè)施對象的幾何類型和屬性字段等情況進行選擇，為后續(xù)工作執(zhí)行創(chuàng)造有利條件。對于系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計，最為重要的當(dāng)屬軟件架構(gòu)，主要包含的內(nèi)容有數(shù)據(jù)層、服務(wù)層以及應(yīng)用層。也正是由于分層設(shè)計存在，可以讓相關(guān)功能設(shè)計顯得更具可行性，將模塊之間的耦合度降到最低，為后續(xù)開發(fā)和維護創(chuàng)造更多有利條件。對于數(shù)據(jù)層建設(shè)，主要涉及的內(nèi)容有地圖數(shù)據(jù)、電纜以及通道的圖形數(shù)據(jù)等。對于實際硬件架構(gòu)，主要涉及的內(nèi)容包括客戶端、移動設(shè)備以及服務(wù)器等情況，讓相關(guān)移動設(shè)備與服務(wù)器保持良好通信，在專用網(wǎng)接入上，主要以VPN方式為主。

2 基于GIS的地下電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用

2.1 監(jiān)控及網(wǎng)絡(luò)平臺與電纜防盜單元

首先，從監(jiān)控平臺設(shè)計中能夠看出，整個監(jiān)控中心屬于是電纜運行監(jiān)控和管理的重要設(shè)計內(nèi)容，主要功能包括地下電纜運行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、電纜于小寧集中指揮、集控等。在實際功能設(shè)計上，也可以將實際硬盤陣列監(jiān)測數(shù)據(jù)庫技術(shù)，以及JAVA語言建立監(jiān)控中心平臺應(yīng)用其中，幫助人們了解實際操作臺的應(yīng)用情況。其次是整個網(wǎng)絡(luò)平臺的設(shè)計，該項功能主要是對光纖通信內(nèi)容進行整合和應(yīng)用，確保監(jiān)控中心與監(jiān)控單元能夠建立連接關(guān)系，該種關(guān)系建設(shè)以光纖應(yīng)用為主，這樣一來，便可以向監(jiān)控中心發(fā)送實時數(shù)據(jù)。另外，光纖通信網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)⑼ㄐ盘攸c更好地展示出來，為后續(xù)電纜監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信創(chuàng)造更多有利條件。最后是防盜電控單元設(shè)計，也正是在該功能的作用下，可以讓感應(yīng)裝置作用更好地展示出來，確保對井蓋開合狀態(tài)的全面統(tǒng)計，將隧道之中的人員位置反映出來，將信息傳輸?shù)奖O(jiān)控人員手中。從實際監(jiān)控中心軟件應(yīng)用上能夠看出，一旦出現(xiàn)非法出入隧道的情況，系統(tǒng)將會自動發(fā)送報警信號，并通過防盜監(jiān)控單元，對隧道入口門和井蓋防盜鎖開合情況進行控制，強化系統(tǒng)運行的安全性。

2.2 溫度監(jiān)測與電纜金屬護層接地電流監(jiān)測單元

溫度監(jiān)測單元。在該項功能建設(shè)時，數(shù)字式溫度傳感器應(yīng)用尤為重要，能夠幫助工作人員對電纜接頭進行全面的測量操作，而且在每個電纜中間頭設(shè)計時，所需要的溫度傳感器數(shù)量為3個。在整個監(jiān)測主機設(shè)計上，最為常見的規(guī)格為DC24V，實際消耗功率不會超過1 W，主機殼體防水等級能夠達到IP66。對于實際溫度監(jiān)測模塊設(shè)計，主要應(yīng)用溫度傳感器采集電纜溫度數(shù)據(jù)，隨后經(jīng)過光纖網(wǎng)絡(luò)將其信息傳遞到監(jiān)控中心之中。通過對數(shù)據(jù)的全面分析和統(tǒng)計，當(dāng)達到報警條件之后，報警信號便會生成和發(fā)出，而對于整個溫度傳感器監(jiān)測點設(shè)計，應(yīng)該以電纜接頭為主，并與電纜本體部分形成連接作用。第二，電纜金屬護層接地電流監(jiān)測單元。對于上述功能的展示，電流互感器應(yīng)用顯得尤為重要，實現(xiàn)對1套監(jiān)測主機和連接電纜等操作的有效利用。需要注意的是，所有接頭需要保持良好的密封狀態(tài)，實際密封要求需要達到IP66，為后續(xù)工作的開展創(chuàng)造有利條件。

2.3 電纜通道水位與氣體監(jiān)測單元

第一，水位監(jiān)測單元設(shè)計。在該功能設(shè)計過程中，主要應(yīng)用的是水位傳感器對電纜隧道中的水位數(shù)據(jù)進行采集操作，并借助于光纖網(wǎng)絡(luò)將其傳輸回監(jiān)控中心之中。在后續(xù)，監(jiān)控中心會對采集到的數(shù)據(jù)進行全面的統(tǒng)計和分析操作，并設(shè)計自動報警裝置，一般來說，水位測點主要集中在電纜接頭處，讓集水井設(shè)計保持在穩(wěn)定狀態(tài)下。第二，氣體監(jiān)測單元。在該項功能實施過程中，主要應(yīng)用的是氧氣傳感器、可燃氣體傳感器等，通過對氧氣含量以及有毒氣體含量統(tǒng)計，確保數(shù)據(jù)能夠傳輸?shù)奖O(jiān)控中心之中。此時，監(jiān)控中心會對數(shù)據(jù)進行全面的統(tǒng)計和分析操作，并確保報警系統(tǒng)按照實際要求啟動。整個電纜通道氣體監(jiān)測單元設(shè)計主要集中在通風(fēng)口或者是燃氣管道之中，讓實際管道水位或者是氣體監(jiān)測單元安裝變得更加可靠有效。

2.4 煙霧與電纜局放監(jiān)測單元

在整個煙霧監(jiān)測單元設(shè)計過程中，可以通過煙霧報警實現(xiàn)信號采集操作，并通過光纖網(wǎng)絡(luò)將信息傳輸?shù)奖O(jiān)控中心之中，最終讓報警系統(tǒng)處于合理的運轉(zhuǎn)狀態(tài)之下。從實際電纜煙霧監(jiān)測裝置安裝過程中能夠看出，其主要集中在電纜集中處以及電纜接頭處。除此之外，整個電纜局部放電監(jiān)測單元設(shè)計之中，實際功能主要集中在電流傳感器上，進而將耦合電纜本體以及接頭處局部放電信號耦合在一起，為后續(xù)采集器工作創(chuàng)造更多有利條件。測試主機也會對傳感器信號進行識別和分析，并通過對放電信息數(shù)據(jù)的讀寫，將監(jiān)測結(jié)果全年展示出來。需要注意的是，對于整個接地電流監(jiān)測，一旦出現(xiàn)接地電流增大問題，系統(tǒng)警報狀態(tài)將會出現(xiàn)變化，并觸發(fā)后續(xù)的預(yù)警服務(wù)。

3 基于GIS的地下電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用效果

通過對電力電纜在線系統(tǒng)應(yīng)用，能夠幫助工作人員對設(shè)備故障位置進行準確判斷，將故障尋找時間縮短，降低由于停電問題產(chǎn)生的經(jīng)濟損失。在實際GIS作用下，還能對電纜運行管理與監(jiān)測進行強化，降低電纜運檢的工作量，并對電纜故障事故進行全面預(yù)防，維護用戶供電的穩(wěn)定性，幫助人們實時了解地下電力電纜的運行情況，為后續(xù)技術(shù)維護提供有利條件。

4 結(jié)語

在電力電纜實施在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計和應(yīng)用過程中，需要借助于相關(guān)管理系統(tǒng)的應(yīng)用來實現(xiàn)，并以遙感、地理信息系統(tǒng)等內(nèi)容為核心，實現(xiàn)接頭溫度、水位等問題的全面完善，避免對后續(xù)工作產(chǎn)生影響。而且為了維護供電效果不受任何影響，降低地下電纜運檢工作量，實際在線監(jiān)測系統(tǒng)必須得到完善。