久創(chuàng)產(chǎn)品小課堂

GIL綜合管廊在線監(jiān)測

（一）GIL本體監(jiān)測系統(tǒng)

  1、GIL本體光纖溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)(DTS)  

 光纖布纖示意圖(紅線代表光纖，置于管道頂部)

  分布式光纖測溫系統(tǒng)由測溫主機和探測光纖兩部分組成：

 2、GIL本體光纖溫度應力在線監(jiān)測系統(tǒng)(BOTDA)

 3、GIL本體光纖振動在線監(jiān)測系統(tǒng)(DVS)

利用分布式光纖傳感技術(shù)，以光纖作為“傳"和“感"的介質(zhì)，實現(xiàn)長距離、高精度、分布式的GIL本體的溫度、振動及內(nèi)部局放等多參數(shù)的健康狀態(tài)監(jiān)測，從而為GIL本體的日常運維提供大數(shù)據(jù)，實現(xiàn)管廊的智慧化管理。

 4、GIL本體局放在線監(jiān)測系統(tǒng)

 5、GIL本體SF6密度溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)

    5.1本體聯(lián)接遠傳型SF6密度表

    5.2 本體增加SF6密度溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)

 6、GIL本體伸縮節(jié)在線監(jiān)測系統(tǒng)

GIL管廊伸縮節(jié)補償量監(jiān)測在早期設計對伸縮節(jié)補償量主要是憑借運維人員以及檢修人員的巡視，由檢修人員根據(jù)現(xiàn)場安裝的游標卡尺的情況進行實時記錄，根據(jù)經(jīng)驗和過往數(shù)據(jù)的對比來判斷伸縮節(jié)各個補償量是否合理，但這些并不能實現(xiàn)對伸縮節(jié)補償量的實時監(jiān)控，不能從根本上解決隱患；且在管廊中部與上部的伸縮節(jié)由于高度高，人工巡視比較困難，本系統(tǒng)通過改造GIS/GIL伸縮節(jié)現(xiàn)有的機械式游標卡尺或增加數(shù)字式伸縮節(jié)位移傳感器來實現(xiàn)伸縮節(jié)補償量在線監(jiān)測，并可以通過無線LoRa和有線RS485上傳數(shù)據(jù)給上位機。

 7、GIL 高壓電纜護層接地環(huán)流在線監(jiān)測系統(tǒng)

電纜護層電流在線監(jiān)測裝置由前端監(jiān)測設備和后端監(jiān)控中心組成，前端電流監(jiān)測裝置對高壓電纜接頭處加裝0～100A單模精確CT電流互感器及精確接地環(huán)流采集裝置實時監(jiān)測110kV及以上高壓電纜的每個高壓電纜金屬護層接地點的電流參數(shù)，可通過lora無線通信方式把告警信息發(fā)送到監(jiān)控中心，以便及時對發(fā)生故障的電纜進行更換或搶修?？蓪崿F(xiàn)對0～100A接地環(huán)流精確測量及定時巡檢測量，取代傳統(tǒng)人工方式的定期接地環(huán)流巡測。大大減輕現(xiàn)場測量的勞動強度，提高系統(tǒng)維護效率。

  8、GIL 高壓電纜局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)

    8.1系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

    電纜局放監(jiān)測系統(tǒng)以供電公司監(jiān)控中心為基礎和核心，通過工業(yè)級光纖以太環(huán)網(wǎng)，局放采集傳感器、局放檢測主機、局放監(jiān)測分析軟件組成。

    8.2系統(tǒng)主要功能

    電纜局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)適用于 10KV 及以上電壓等級的電纜局部放電在線監(jiān)測。能實時監(jiān)測放電量，放電相位，放電次數(shù)等基本局部放電參數(shù)；計算出各個接頭及各段電纜局部放電幅值、頻次；經(jīng)多次采集（一般測量 50 個工頻周期）后，從數(shù)據(jù)庫提取數(shù)據(jù)進行譜圖分析和數(shù)據(jù)報表以確定放電點相對位置，必要時給出報警。并可按照客戶要求，提供有關參數(shù)的統(tǒng)計量。能存儲測試譜圖、放電趨勢，從而及時發(fā)現(xiàn)電纜及接頭的絕緣缺陷，并為評估其絕緣水平及老化程度提供判據(jù)，為電纜的檢修工作提供依據(jù)。

    8.3系統(tǒng)主要特點：

（1）監(jiān)測系統(tǒng)采用開合式傳感器，結(jié)構(gòu)緊湊，拆卸安裝方便，不需要停電，可以很方便的對重點站、重點設備、異常設備進行長期監(jiān)測。

（2）監(jiān)測系統(tǒng)采用雙端定位測量法，可實現(xiàn)對電纜本體產(chǎn)生的局部放電進行實時定位， 理想條件下定位精度可達+/-3 米。

（3）采用高性能 FPGA 處理器，實現(xiàn) 100Msps、12Bit 分辨率的高速采樣、存儲，每次分析可連續(xù)采樣 50 個工頻周期以上的數(shù)據(jù)。

（4）帶通濾波技術(shù)與噪聲識別及剔除算法聯(lián)合運用，可有效識別局放信號。

（5）基于脈沖電流法（IEC60270 標準）的局部放電監(jiān)測技術(shù)，可檢測 10pC 以上局放信號。

（6）在無法鋪設光纖的情況下，可以采用 4G 網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)傳輸，可降低光纖布線困難，降低成本。

9、GIL 高壓電纜分布式故障定位在線監(jiān)測系統(tǒng)

  9.1技術(shù)原理

電纜故障定位系統(tǒng)利用高速暫態(tài)行波在線監(jiān)測和電網(wǎng)拓撲分析的系統(tǒng)方法，實現(xiàn)環(huán)網(wǎng)供電電纜的在線監(jiān)測，對城市環(huán)網(wǎng)供電電纜故障進行定位、選線和預警。具體方法是在環(huán)網(wǎng)柜主干電纜與饋出電纜分別安裝電纜故障行波測距裝置，將電纜在發(fā)生故障前的微弱暫態(tài)信號采集到每一個故障行波測距裝置，通過故障行波測距裝置分析處理，將信號上傳到系統(tǒng)后臺，系統(tǒng)后臺通過波形分析自動預警并通過雙端測距技術(shù)自動計算故障點距離，通過系統(tǒng)后臺指示故障點位置，并且對饋出支路電纜實現(xiàn)選線功能。

行波定位原理

  9.2系統(tǒng)配置方案

電纜故障行波測距裝置

故障行波測距裝置由主控單元（CPU模塊）、高速信號數(shù)據(jù)采集單元（DAU模塊）、GPS/光纖/北斗守時模塊、4G/光纖/網(wǎng)絡通訊模塊、電源管理模塊等部分構(gòu)成，故障行波測距裝置通過高頻傳感器獲取暫態(tài)行波電流信號，記錄采集時的時間標簽,同時，在現(xiàn)場條件具備的前提下，可增采 Ua、Ub、Uc、工頻電壓信號及零序分量，作為對供電電纜故障點定位和預警的輔助條件，為后臺運算提供數(shù)據(jù)支持。

故障行波測距裝置融合先進的數(shù)字化傳感器技術(shù)、高速數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、通信技術(shù)和計算機技術(shù)為一體，將本地數(shù)據(jù)通過4G/光纖/網(wǎng)絡通訊模塊實時上傳至系統(tǒng)后臺。故障行波測距裝置能夠適應惡劣的運行環(huán)境，為城市配電網(wǎng)安全運行提供有力的保障。

（二）GIL智慧管廊隧道健康監(jiān)測系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測主要在每個結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測斷面上布置鋼筋針、墊圈式壓力傳感器、鋼筋計、靜力水準儀。

管廊結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)由管廊沉降監(jiān)測子系統(tǒng)，防外破監(jiān)測子系統(tǒng)和接縫監(jiān)測子系統(tǒng)組成。

（三）GIL智慧管廊環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

1、GIL智慧管廊智能環(huán)境綜合監(jiān)控裝置

集開關量輸入、開關量輸出、無線傳輸?shù)裙δ苡谝惑w，采用lora方式進行通信，覆蓋了工業(yè)控制及監(jiān)測系統(tǒng)的現(xiàn)場采集所需功能，能根據(jù)各種應用場合的具體要求進行靈活配置的智能型監(jiān)控裝置。

2、 GIL智慧管廊有毒有害氣體濃度在線監(jiān)測系統(tǒng)

實時監(jiān)測管廊內(nèi)一氧化碳、可燃氣體、氧氣、硫化氫等氣體濃度，當某氣體濃度達到或低于（氧氣）設定值時系統(tǒng)自動發(fā)出報警，提示管理人員。避免火災、中毒等事故的發(fā)生，保障電力運行及下管廊內(nèi)業(yè)人員的安全。具有高穩(wěn)定，高準確和高智能化的特點，外接控制端口豐富，用戶可以自由選擇掛接傳感器的種類和接入端口，并通過簡單設置即可進行現(xiàn)場檢測與報警?？杉蓤缶?，所有通道常開常閉控制端（用戶可以方便外接大功率報警器或其他需控器件）。本系統(tǒng)主要應用于需要檢測可燃氣體的場合中，顯示待檢氣體的數(shù)值指標量，當現(xiàn)場的某種待檢氣體的指標不符合所設置的標準時，系統(tǒng)會自動進行一系列報警動作，如報警，排風，跳閘等（根據(jù)用戶的不同設置而不同）。

3、水位傳感器

功能描述：封裝技術(shù)，使其在較深的液體中性能穩(wěn)定，組件采用擴散硅進口芯片，電路采用信號隔離放大、截頻干擾設計（抗干擾力強，防雷擊）過壓保護、限流保護、抗沖擊以及防腐等設計。

4、風機控制

根據(jù)中的實時情況，對風機進行遠程自動控制或強制控制。風機與溫度監(jiān)測系統(tǒng)、可燃氣體監(jiān)測系統(tǒng)等實現(xiàn)聯(lián)動，如當風機溫度較高時及時通風換氣；當發(fā)出火災報警時風機不得啟動；當有氧氣不足時啟動風機；當可燃氣體超標時風機不得啟動。

在風機下方的管廊墻體上安裝風機控制箱，風機控制可選擇手動和自動兩種模式，手動模式下可現(xiàn)場啟動關閉風機，自動模式下由遠程的控制終端控制風機的開和閉。

5、水泵控制

要求根據(jù)現(xiàn)場情況，加裝水位傳感器，后臺可以實時顯示積水深度，當水位達到或超過警戒值時，系統(tǒng)發(fā)出報警，并與現(xiàn)場水泵聯(lián)動，控制水泵抽水直到水位恢復到警戒值以下停止。可遠程手動控制水泵開閉，警戒水位可人為設定。

（四）GIL智慧管廊人員安全管理系統(tǒng)

1、門禁防入侵系統(tǒng)

2、運營商移動信號覆蓋子系統(tǒng)

3、 應急廣播通訊子系統(tǒng)

應急廣播通訊子系統(tǒng)是管廊有線廣播、緊急電話和調(diào)頻廣播的綜合利用系統(tǒng)，共用一套控制主機實現(xiàn)三個系統(tǒng)的統(tǒng)一控制；管廊內(nèi)緊急電話既可向管廊管理站通報緊急事件信息，又可jianting管廊內(nèi)管廊廣播效果。調(diào)頻廣播接收設施將空中FM調(diào)頻廣播信號接收下來經(jīng)過選頻處理、電光轉(zhuǎn)換后，分別傳送到雙向管廊內(nèi)，利用緊急電話與廣播一體機中的光纖調(diào)頻直放模塊將調(diào)頻信號寬頻蜂窩同步放大，經(jīng)泄漏電纜輻射到管廊內(nèi)，完成管廊調(diào)頻覆蓋工作，實現(xiàn)了FM調(diào)頻廣播信號在洞內(nèi)的全覆蓋。

4、 管廊人員定位子系統(tǒng)

管廊人員精確定位系統(tǒng)采用的是UWB（超寬帶）精確定位系統(tǒng)，UbisenseUWB精確定位系統(tǒng)包含三個組成部分：傳感器sensor、有源定位標簽tag和定位平臺iLocateTRM，在該系統(tǒng)中，定位標簽tag利用uwb脈沖信號發(fā)射出位置信息給傳感器sensor，傳感器接受到信號后采用TDOA和AOA定位算法對標簽位置進行分析，最終通過有線以太網(wǎng)傳輸?shù)絠Locate服務器。iLocateT－MUWB定位單元可以實現(xiàn)無縫蜂窩連接，將定位空間無限擴展，定位標簽可以在各個單元自由行走，通過定位平臺軟件分析，將定位目標真實地以虛擬動態(tài)三維效果顯示出來。該系統(tǒng)在傳統(tǒng)的應用環(huán)境中穩(wěn)定達到15cm的3D定位精度。

5、 GIL智慧管廊疏散撤離引導系統(tǒng)

在建管廊的特點是現(xiàn)場聲音嘈雜，隨著開挖長度的深入移動信號也在減弱或無信號。通常情況下當環(huán)境噪音超過90分貝時，普通電話機的鈴聲經(jīng)常不能讓工作人員聽到鈴聲，導致生產(chǎn)調(diào)度指令得不到及時地傳達，造成經(jīng)濟損失。該系統(tǒng)專門針對各類管廊高潮濕的環(huán)境設計，具有高防護、低功耗、防塵防潮、抗噪能力強、聲音清晰洪亮的特點。該系統(tǒng)話機經(jīng)過若干次鈴響后（默認5次），話機自動接聽，主叫方可進行呼叫廣播，其聲音將通過外置揚聲器廣播給附近的施工人員。

管廊開挖、施工過程中，存在著現(xiàn)場環(huán)境復雜，聲音嘈雜，不安全因素多，而且無移動信號等。而在管廊生產(chǎn)調(diào)度過程和應急救援指揮等，又需要保持暢通的通訊條件 。因此必須具有專用的管廊應急電話通信系統(tǒng)，來滿足作業(yè)面與管廊值班監(jiān)控室的通信聯(lián)系。

（五）GIL智慧管廊智能巡檢機器人

地下管廊的運維需要全面掌握管廊內(nèi)環(huán)境、設備設施運行態(tài)勢，人員進出情況，保證管廊安全可靠運行及人員的健康及生命安全；能及時發(fā)現(xiàn)存在的隱患，并能進行預警、報警，出現(xiàn)火情、災情時能及時發(fā)現(xiàn)并能快速響應處置，減少或避免財產(chǎn)、生命損失。掌握管廊日常運行中工程管理、維修養(yǎng)護情況，管線單位、主管單位需了解管廊運行情況。目前各運維公司對地下管廊的巡檢方式依然以人工巡視為主，巡視人員定期進行地面和管廊協(xié)同的巡視工作，巡視人員在管廊內(nèi)主要關注電纜的蠕動變形情況、電纜和管廊外觀、地下管廊金屬構(gòu)件銹蝕情況以及管廊積水情況，巡視工作內(nèi)容逐漸單一，管廊內(nèi)人員巡視工作效率低，而這些工作可以通過自動化的攝像監(jiān)控來代替，另外人工巡檢存在管廊環(huán)境空間封閉，內(nèi)部陰暗潮濕、積水及有毒氣體的存在較大的安全隱患。

為了進一步提高地下管廊的防災減災能力，保障高壓電纜網(wǎng)的安全運行，在地下管廊實現(xiàn)了固定、離散在線監(jiān)測的基礎上，一些重要地下管廊還需要動態(tài)和連續(xù)監(jiān)控的功能，以現(xiàn)代技術(shù)手段實現(xiàn)對重點管廊的不間斷巡檢，取代人工巡檢；同時，還可以逐步實現(xiàn)對地下管廊內(nèi)突發(fā)事件的現(xiàn)場處理，在第一時間采取*的處理措施，相對傳統(tǒng)的人工干預，有其快速、安全、高效的優(yōu)勢。通過在管廊里設置一套掛軌式機器人巡檢系統(tǒng)，可實現(xiàn)管廊內(nèi)：視頻圖像識別、紅外熱成像測溫、環(huán)境及氣體檢測、音頻采集分析、雙向語音對講、自動巡檢。

系統(tǒng)架構(gòu)

地下管廊機器人巡檢系統(tǒng)主要由軌道式巡檢機器人、軟件平臺、供電平臺、軌道總成、通信平臺組成，通過部署在管理中心的中心管理平臺，能夠?qū)崟r管理及控制機器人在線進行巡檢任務作業(yè)，同時將巡檢狀態(tài)和結(jié)果能夠通過桌面控制器傳輸?shù)皆品掌?，可以通過移動客戶端的方式隨時傳送給現(xiàn)場管理人員，第一時間得到巡檢報告及報警信息，同時通過電力專網(wǎng)，能夠?qū)C器人巡檢畫面及巡檢結(jié)果等信息實時與工廠綜合管理部門進行數(shù)據(jù)分享，通過遠程管理的方式對每臺機器人的狀態(tài)進行監(jiān)控管理。

部署方案

依照管廊結(jié)構(gòu)，采用安裝懸吊軌道的方式安裝機器人，能夠充分利用管廊頂部空間，提升安全性及空間利用率。

機器人吊軌、供電系統(tǒng)及通信網(wǎng)絡安裝后，軌道巡檢機器人將按照管廊進行部署安裝，機器人能夠完成自主巡檢、自主通訊及自主充電的無人值守式運行。

在管廊里，一共設置三到四套無線通信設備，無線充電設備和無線通信設備均在現(xiàn)場就地取電，無線通信設備通過光纖連接到主控室交換機，以連接機器人控制后臺。

智能巡檢機器人

軌道式巡檢機器人，是整個巡檢系統(tǒng)的核心組成部分，承擔地下管廊內(nèi)巡檢和現(xiàn)場處置的主要功能，巡檢機器人的主要部件包括：車體、驅(qū)動電機、控制箱、紅外激光雷達、360°全角度攝像頭、紅外熱成像鏡頭、LED照明燈具、離子式煙霧傳感器、溫度/濕度探頭、火焰探測傳感器、雙向語音對講揚聲器等。

（六）GIL智慧管廊智能視頻安防系統(tǒng)

   根據(jù)現(xiàn)場實際情況，在管廊重要位置及出入口處安裝視頻監(jiān)控攝像機（包括電纜接頭、積水井及水泵控制箱、風機及控制箱、防火門等），全面覆蓋附近所有敏感區(qū)域，保證監(jiān)控中心24小時處于監(jiān)控狀態(tài)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)除了具備數(shù)字化攝像監(jiān)控系統(tǒng)自身的視頻采集、存儲、報警等基本功能外，還具備圖像分析處理能力，對于非法闖入jinqu的行為自動報警，視頻信號可通過4g網(wǎng)絡傳輸?shù)奖O(jiān)控平臺。

（七）GIL智慧管廊消防滅火監(jiān)控報警系統(tǒng)

1、超細干粉滅火裝置

“超細干粉自動滅火裝置"能與的火災自動報警系統(tǒng)實現(xiàn)聯(lián)動，或在火災現(xiàn)場自動感應啟動，將火情控制在初始階段，滅火性能可靠。

2 、火災報警系統(tǒng)

火災報警系統(tǒng)由火災報警主機和編碼型煙霧傳感器、手動報警按鈕、聲光報警器等組成，系統(tǒng)采用電子編碼式煙霧傳感器采集隧道內(nèi)實時環(huán)境狀態(tài)，當產(chǎn)生火警信號時，把信號上傳至安全主機及環(huán)境綜合監(jiān)控軟件。安全主機及環(huán)境綜合監(jiān)控軟件接收到火警信息后，相應采取一系列措施，如聯(lián)動風機、聯(lián)動聲光報警等，并把火警信號進一步轉(zhuǎn)發(fā)上傳至調(diào)度端平臺。

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