電力隧道綜合安防系統(tǒng)研發(fā)技術(shù)

1、國家職業(yè)資格一（二）級論文電力隧道綜合安防系統(tǒng)研發(fā)技術(shù)姓名：孔凡銀所在單位：國網(wǎng)四川電力公司成都供電公司目錄摘要、關(guān)鍵詞及引言一、電力隧道安防現(xiàn)狀及存在的問題二、電力隧道綜合安防系統(tǒng)總體架構(gòu)三、綜合安防監(jiān)控平臺軟件設(shè)計四、監(jiān)控終端與通訊分中心技術(shù)要求五、系統(tǒng)技術(shù)特點六、結(jié)論摘要：隨著城市電纜規(guī)?？焖僭黾?， 電力隧道內(nèi)銅質(zhì)設(shè)備被盜事件屢有發(fā)生， 嚴(yán)重危及輸電電纜安全運行。 本文簡述了針對電力電纜隧道采取了一系列安防措施， 防范多起盜竊事件， 防盜效果明顯。本文針對成都電力電纜隧道安防的實際需求， 在電力隧道建立防止從人孔和風(fēng)孔非法侵入、 防人為偷盜破壞的實時綜合安防系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括綜合安防監(jiān)控平

2、臺軟件、監(jiān)控終端、通訊單元等模塊， 大大提高了隧道的安全防護(hù)等級， 保障電力電纜隧道內(nèi)輸電電纜的安全穩(wěn)定運行。關(guān)鍵詞 ：電力電纜隧道；防盜；安防監(jiān)控系統(tǒng)；監(jiān)控終端；通訊模塊引言：隨著城鄉(xiāng)一體化進(jìn)程， 城市改造的不斷深入， 電力電纜日益增多，電力電纜隧道作為一種封閉的地下建筑， 其內(nèi)部大多數(shù)敷設(shè)有對電網(wǎng)安全、 可靠運行具有重要意義的大截面電纜， 在建成投運后存在管理和維護(hù)不方便的情況。 目前，成都現(xiàn)有電力隧道約 246 km，輸電電纜 904.8 km，并隨著城市規(guī)模的延伸與擴(kuò)大，電力隧道的長度不斷增加。 現(xiàn)有電力隧道主要分布于主城區(qū)、 三環(huán)路環(huán)線、高新南區(qū)、高新西區(qū)。部分電力隧道位于城鄉(xiāng)結(jié)合部

3、，人口密度相對稀疏，人員組成復(fù)雜。近年來受銅價不斷攀升，電力隧道內(nèi)的低壓供電電纜， 輸電電纜中間對接頭所屬的接地銅軸電纜、接地箱、接地電纜等銅質(zhì)設(shè)備成為了不法分子的盜竊目標(biāo)，盜竊事件屢有發(fā)生， 嚴(yán)重危及輸電電纜安全運行及電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。目前，針對電力電纜隧道采取了一系列安防措施 1 ，成功擋獲多名盜竊人員，防范多起盜竊事件，防盜效果明顯，但形勢依然嚴(yán)峻。具體安防措施如下：(1) 電力隧道人行出入口門禁防盜系統(tǒng)；(2) 電力隧道人孔監(jiān)控井蓋系統(tǒng)；a、機(jī)械式防盜井蓋機(jī)械式防盜井蓋一般是在傳統(tǒng)的球墨鑄鐵井蓋加上防盜鎖來加大井蓋偷盜的難度來實現(xiàn)工作出入井的防盜（見圖1）。圖 1 球墨鑄鐵防盜井蓋b、智

4、能井蓋智能井蓋實現(xiàn)智能防盜一般是通過安裝傳感器外加密碼鎖來實現(xiàn)防盜和遠(yuǎn)程報警功能（見圖 2）。當(dāng)井蓋非法打開、破壞或移動時，智能裝置發(fā)出報警信號并遠(yuǎn)程實時傳輸至監(jiān)管部門或相關(guān)人員，維護(hù)人員在報警后第一時間內(nèi)趕到現(xiàn)場進(jìn)行排查與維護(hù)。傳感器一般采用雷達(dá)、 電磁開關(guān)或電子水平儀來感知井蓋是否被打開。圖 2 帶智能裝置的井蓋(3) 電力隧道視頻監(jiān)控系統(tǒng)；(4) 電力隧道通風(fēng)孔及部分人孔下端安裝防盜網(wǎng)；(5) 帶紅外監(jiān)控的電力隧道應(yīng)急通話系統(tǒng)；(6) 接地電流監(jiān)控系統(tǒng)。電力電纜隧道安防現(xiàn)狀目前，公司針對電力隧道采取了一系列安防措施，成功擋獲多名盜竊人員，防范多起盜竊事件，防盜效果明顯，但形勢依然嚴(yán)峻。具

5、體安防措施如下：(1)電力隧道人行出入口門禁防盜系統(tǒng)；(2)電力隧道人孔監(jiān)控井蓋系統(tǒng)；(3)電力隧道視頻監(jiān)控系統(tǒng)；(4)電力隧道通風(fēng)孔及部分人孔下端安裝防盜網(wǎng)；(5)帶紅外監(jiān)控的電力隧道應(yīng)急通話系統(tǒng)；(6)接地電流監(jiān)控系統(tǒng)。1 現(xiàn)階段隧道防盜存在的問題現(xiàn)階段采取的一系列電力電纜隧道防盜安防措施， 存在以下主要問題：a、防盜裝置單價過高，無法大規(guī)模安裝及全方位覆蓋。現(xiàn)有防盜裝置如防盜監(jiān)控井蓋、接地電流監(jiān)控裝置等設(shè)備單價較高，一個安防點投入過萬元， 無法滿足大規(guī)模的安裝需求。 另外，還存在設(shè)備需要額外鋪設(shè)線纜、 依賴穩(wěn)定的外部供電及不利于井蓋正常開啟等較為突出的問題；b、通風(fēng)孔、人孔等通道防盜困難

6、。對易發(fā)生盜竊的電力隧道的通風(fēng)孔、 人孔采取了物理防盜措施（即將部分人孔井蓋用水泥封閉、或人孔和通風(fēng)孔下方安裝防盜金屬阻隔網(wǎng)），但還是多次發(fā)生盜竊分子通過破壞物理防盜措施強(qiáng)行進(jìn)入電力隧道進(jìn)行盜竊；c、現(xiàn)有安防系統(tǒng)均為有線及有源設(shè)備，當(dāng)電源或傳輸數(shù)據(jù)線被破壞，整個系統(tǒng)就面臨癱瘓。同時，報警裝置還時常發(fā)生工作不穩(wěn)定，誤報、漏報及不及時報警等現(xiàn)象；d、設(shè)備生產(chǎn)廠家眾多，系統(tǒng)無法完全兼容?，F(xiàn)有的防盜系統(tǒng)設(shè)備涉及多家生產(chǎn)廠商各廠商所使用的監(jiān)控設(shè)備及報警軟件不能有效兼容， 造成部分防盜裝置的報警功能無法使用， 達(dá)不到防盜預(yù)警作用；e、電力隧道安防還存在片面性，缺乏對通風(fēng)井非法侵入、電纜接地線和隧道照明線盜

7、割， 整個防盜技術(shù)措施沒有形成綜合管控的防盜報警系統(tǒng)，急需進(jìn)行安防系統(tǒng)集成化及一體化。因此，為保障電力隧道內(nèi)輸電電纜的安全穩(wěn)定運行， 杜絕盜竊事件的發(fā)生， 在電力隧道建立防止從人孔和風(fēng)孔非法侵入、 防人為偷盜破壞的實時綜合安防系統(tǒng)將成為保障電網(wǎng)安全運行的重要手段。2 電力隧道綜合安防系統(tǒng)總體架構(gòu)根據(jù)以上分析，針對電力電纜隧道安防的現(xiàn)實要求，以確保電力隧道內(nèi)部輸配電設(shè)施的安全與穩(wěn)定，提出了構(gòu)建電力隧道安防實時監(jiān)測系統(tǒng)：由綜合安防監(jiān)控平臺軟件、井蓋（人孔）監(jiān)控終端、通風(fēng)井（通風(fēng)孔）監(jiān)控終端、接地線與接地箱監(jiān)控終端、接地終端場監(jiān)控終端、通訊分中心六大部分組成，系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖 3示。高壓電纜電力隧道

8、GSM/GPRS通信基站巡視人員互聯(lián)網(wǎng)GSM/GPRS安防平臺軟件高壓電纜下地終端場GSM/GPRS下地終端場監(jiān)控終端 1監(jiān)控終端 2井蓋監(jiān)測通風(fēng)井監(jiān)井蓋監(jiān)控通風(fēng)井監(jiān)井蓋監(jiān)控電子圍欄電子圍欄控端 1控終端 1通風(fēng)井 1終端 2通風(fēng)井 2終端 n控終端 n通訊通訊分中心 1分中心 n人孔 1人孔 2人孔 n隧道照明 1隧道照明 2隧道照明 .隧道照明 n電力隧接地線與大截面高壓電纜接地線與道接地箱監(jiān)接地箱監(jiān)控終端 m控終端 n工作原理與流程系統(tǒng)工作原理與流程見圖4。當(dāng)電力隧道人孔井蓋被打開、通風(fēng)井被非法侵入、 電纜接地線被盜割、 接地箱被打開或隧道照明線路被切斷時， 安裝在各個監(jiān)控點的智能終端上

9、的傳感器被觸發(fā)并產(chǎn)生報警信號； 報警信號由智能監(jiān)控終端通過無線傳輸方式傳至鄰近的通訊分中心（也可以直接通過GSM/GPRS 信道直接傳輸至電力公司綜合安防監(jiān)控平臺）；通訊分中心收到報警后通過GSM/GPRS 信道傳輸至電力公司綜合安防監(jiān)控平臺；監(jiān)控平臺軟件依據(jù)報警信息在 GIS 地圖上進(jìn)行實時報警提醒， 并將報警發(fā)生源的位置與報警類型信息通過 GSM 短信方式發(fā)送到指定的檢修或巡視人員的手機(jī)上，以實現(xiàn)在第一時間發(fā)現(xiàn)并處理報警事件，達(dá)到實時監(jiān)測、防范與及時處理的目的。3 綜合安防監(jiān)控平臺軟件設(shè)計監(jiān)控平臺軟件核心功能是實時收集各通訊分中心（或監(jiān)控終端）上報的報警信息，并在 GIS 地圖（電力隧道地

10、理信息圖）上進(jìn)行實時顯示， 并將報警信息轉(zhuǎn)發(fā)至隧道維護(hù)人員手機(jī)上。 當(dāng)需要正常維護(hù)進(jìn)入隧道時， 可以通過監(jiān)測平臺軟件進(jìn)行轍防， 維護(hù)完畢后重新進(jìn)行布防。監(jiān)控平臺軟件主要由監(jiān)控終端安裝位置管理、實時報警管理、監(jiān)控點布 / 撤防管理、電力隧道 GIS 地圖管理、歷史報警數(shù)據(jù)統(tǒng)計與報表輸出、 維護(hù)人員信息管理及系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置七大功能模塊組成（見圖 4-1 ）。電力隧道安防實時監(jiān)測平臺軟件監(jiān)電歷測監(jiān)維力史終實測護(hù)系隧報端時點人統(tǒng)道警安報布員參GIS統(tǒng)裝警撤信數(shù)地計位管防息設(shè)圖與置理管管置管報管理理理表理圖 4-1 監(jiān)測平臺功能模塊組成監(jiān)控終端安裝位置管理 對各個監(jiān)控終端類型與編號、 安裝點位置信息、 監(jiān)

11、控點名稱與編號等進(jìn)行管理；實時報警管理 對所接收到各監(jiān)控終端發(fā)送的報警信息進(jìn)行處理，實時在屏幕上進(jìn)行顯示，并發(fā)出報警聲音，同時將報警設(shè)備及位置信息通過 GSM短信的方式通知指定的維護(hù)人員 （可以人工手動選擇接收信息人員并發(fā)送報警信息， 也可以設(shè)置默認(rèn)發(fā)維護(hù)人員手機(jī)號進(jìn)行自動發(fā)送。 ）；監(jiān)控點布撤防管理 依據(jù)電力隧道正常維護(hù)和巡視，對相應(yīng)的監(jiān)控點進(jìn)行布 / 撤防操作；電力隧道 GIS 地圖管理 對電力隧道地圖、 各監(jiān)控點地理位置信息進(jìn)行管理， 通過 GIS 組件對中心城區(qū)電力隧道分布、 走向、控制點位進(jìn)行精確描述與地圖表現(xiàn)；歷史報警數(shù)據(jù)統(tǒng)計與報表 實現(xiàn)對歷史報警數(shù)據(jù)的匯總、 統(tǒng)計、分析功能，并通

12、過表格或圖形形式進(jìn)行報表輸出；維護(hù)人員信息管理對電力隧道維護(hù)人員的基本資料、通信手機(jī)等信息進(jìn)行管理；系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置 對通信參數(shù)、數(shù)據(jù)庫連接等系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。監(jiān)控終端與通訊分中心技術(shù)要求外殼結(jié)構(gòu)材質(zhì)要求 外殼材質(zhì)在前期還未上批量時， 采用厚度為 1.02.0mm 的不銹鋼板材沖壓而成， 待批量生產(chǎn)后， 將設(shè)計模具，采用防火 ABS工程塑料整體壓模生產(chǎn)， 并優(yōu)化電路板結(jié)構(gòu)，做到體積小巧，堅固耐用。蓄電池壽命要求考慮到安防要求24 小時不間斷工作，再加上部分電力隧道內(nèi)沒有低壓供電線路提供電源，在設(shè)計上考慮了高容量蓄電池。為降低能耗，增加蓄電池使用壽命，部分監(jiān)控終端設(shè)計成平時處于休眠狀態(tài)，當(dāng)報警方信號

13、觸發(fā)后喚醒設(shè)備進(jìn)行工作，這樣蓄電池可達(dá)到3 年免維護(hù)。設(shè)備防水等級要求針對部分電力隧道地形低畦，加上排水設(shè)備失修，以及暴雨洪水的侵襲，電力隧道積水現(xiàn)象較為常見。為使整個系統(tǒng)在極端條件下都能工作正常，所有安裝在隧道內(nèi)的設(shè)備要求防水等級達(dá)到IP67 防水等級。因此，在所有插頭、接線盒、設(shè)備外殼均采用防水等級為IP67 的元件。系統(tǒng)技術(shù)特點技術(shù)先進(jìn)性： 系統(tǒng)采用數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)，監(jiān)測終端模塊互換性強(qiáng)，組網(wǎng)簡單，特別是增加監(jiān)測終端方便，符合當(dāng)前測控發(fā)展趨勢。高度可靠性： 監(jiān)控終端工作原理先進(jìn)，且主要器件采用工業(yè)級器件，可有效避免誤報和漏報。維護(hù)經(jīng)濟(jì)性： 采用近距離的無線數(shù)據(jù)傳輸和光纖通訊，輔助以遠(yuǎn)距離

14、的商用 GSM/GPRS無線傳輸相結(jié)合，可確保系統(tǒng)通訊可靠性，并明顯降低后期的使用費用。能耗環(huán)保性： 通過設(shè)計傳感器的觸發(fā)方式，終端的 CPU和無線數(shù)據(jù)通訊的工作模式， 大大降低測控終端的工作電流， 降低了系統(tǒng)功耗。實時便利性： 監(jiān)控中心平臺結(jié)合 GIS、圖像顯示、聲光提示和短信等方式展示電力隧道的井蓋、 通風(fēng)井和接地線的狀態(tài)， 一旦出現(xiàn)異常，可快速定位，以便快速處理，避免事故擴(kuò)大。整個系統(tǒng)在工程安裝上非常便利， 對電力隧道內(nèi)線路與設(shè)備的影響降到最小，方便工作人員正常檢修與開啟。延伸擴(kuò)展性： 本系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)展性，今后可以按需求對隧道內(nèi)環(huán)境溫度、設(shè)備溫度、有害氣體、水位變化等信息進(jìn)行擴(kuò)展監(jiān)測。設(shè)備可靠性： 每個獨立的傳感器都考