电力隧道综合安防系统研发技术

1、国家职业资格一 （ 二 ） 级论文电力隧道综合安防系统研发技术姓 名 : 孔 凡 银所在单位 : 国网四川电力公司成都供电公司2016、05、15目录摘要、关键词及引言一、电力隧道安防现状及存在的问题二、电力隧道综合安防系统总体架构 三、综合安防监控平台软件设计四、监控终端与通讯分中心技术要求五、系统技术特点六、结论摘要 :随着城市电缆规模快速增加 ,电力隧道内铜质设备被盗事件 屡有发生 ,严重危及输电电缆安全运行。本文简述了针对电力电 缆隧道采取了一系列安防措施,防范多起盗窃事件 ,防盗效果明显。本文针对成都电力电缆隧道安防的实际需求,在电力隧道建立防止从人孔与风孔非法侵入、 防人为偷盗破坏

2、的实时综合安防 系统 ,该系统包括综合安防监控平台软件、监控终端、通讯单元 等模块 ,大大提高了隧道的安全防护等级 ,保障电力电缆隧道内输 电电缆的安全稳定运行。关键词:电力电缆隧道 ;防盗;安防监控系统 ;监控终端 ;通讯模块引言:随着城乡一体化进程,城市改造的不断深入,电力电缆日益 增多，电力电缆隧道作为一种封闭的地下建筑，其内部大多数敷设有对电网安全、可靠运行具有重要意义的大截面电缆，在建成投运后存在管理与维护不方便的情况。目前，成都现有电力隧道约246 km,输电电缆904、8 km,并随着城市规模的延伸与扩大，电 力隧道的长度不断增加。 现有电力隧道主要分布于主城区、三环路环线、高新

3、南区、高新西区。部分电力隧道位于城乡结合部,人口密度相对稀疏，人员组成复杂。近年来受铜价不断攀升，电力隧道内的低压供电电缆，输电电缆中间对接头所属的接地铜轴电 缆、接地箱、接地电缆等铜质设备成为了不法分子的盗窃目标,盗窃事件屡有发生，严重危及输电电缆安全运行及电网的稳定运 行。目前,针对电力电缆隧道采取了一系列安防措施 1,成功挡获 多名盗窃人员，防范多起盗窃事件，防盗效果明显，但形势依然严 峻。具体安防措施如下:(1) 电力隧道人行出入口门禁防盗系统；(2) 电力隧道人孔监控井盖系统；a、机械式防盗井盖机械式防盗井盖一般就是在传统的球墨铸铁井盖加上防盗锁来 加大井盖偷盗的难度来实现工作出入井

4、的防盗(见图1)。图i球墨铸铁防盗井盖b智能井盖智能井盖实现智能防盗一般就是通过安装传感器外加密码 锁来实现防盗与远程报警功能(见图2)。当井盖非法打开、破坏 或移动时，智能装置发出报警信号并远程实时传输至监管部门或 相关人员，维护人员在报警后第一时间内赶到现场进行排查与维 护。传感器一般采用雷达、电磁开关或电子水平仪来感知井盖就 是否被打开。图2带智能装置的井盖(3) 电力隧道视频监控系统；(4) 电力隧道通风孔及部分人孔下端安装防盗网(5) 带红外监控的电力隧道应急通话系统；(6) 接地电流监控系统。电力电缆隧道安防现状目前，公司针对电力隧道采取了一系列安防措施 ，成功挡获 多名盗窃人员，

5、防范多起盗窃事件，防盗效果明显，但形势依然严 峻。具体安防措施如下:(1) 电力隧道人行出入口门禁防盗系统；(2) 电力隧道人孔监控井盖系统；(3) 电力隧道视频监控系统；(4) 电力隧道通风孔及部分人孔下端安装防盗网；(5) 带红外监控的电力隧道应急通话系统；(6) 接地电流监控系统。1现阶段隧道防盗存在的问题现阶段采取的一系列电力电缆隧道防盗安防措施,存在以下主要问题:a防盗装置单价过高，无法大规模安装及全方位覆盖。现有 防盗装置如防盗监控井盖、接地电流监控装置等设备单价较高 一个安防点投入过万元 ,无法满足大规模的安装需求。另外 ,还存 在设备需要额外铺设线缆、 依赖稳定的外部供电及不利

6、于井盖正 常开启等较为突出的问题 ;b通风孔、人孔等通道防盗困难。对易发生盗窃的电力隧 道的通风孔、人孔采取了物理防盗措施 （即将部分人孔井盖用水 泥封闭、或人孔与通风孔下方安装防盗金属阻隔网 ）,但还就是多 次发生盗窃分子通过破坏物理防盗措施强行进入电力隧道进行 盗窃 ;c、现有安防系统均为有线及有源设备 ，当电源或传输数据线 被破坏 ,整个系统就面临瘫痪。同时 ,报警装置还时常发生工作不 稳定 ,误报、漏报及不及时报警等现象 ;d、设备生产厂家众多，系统无法完全兼容。现有的防盗系统 设备涉及多家生产厂商各厂商所使用的监控设备及报警软件不 能有效兼容 ,造成部分防盗装置的报警功能无法使用 ,

7、达不到防盗 预警作用 ;e电力隧道安防还存在片面性，缺乏对通风井非法侵入、电 缆接地线与隧道照明线盗割 ,整个防盗技术措施没有形成综合管 控的防盗报警系统 ,急需进行安防系统集成化及一体化。因此,为保障电力隧道内输电电缆的安全稳定运行 ,杜绝盗窃 事件的发生 ,在电力隧道建立防止从人孔与风孔非法侵入、防人 为偷盗破坏的实时综合安防系统将成为保障电网安全运行的重 要手段。2 电力隧道综合安防系统总体架构根据以上分析 ,针对电力电缆隧道安防的现实要求 ,以确保电 力隧道内部输配电设施的安全与稳定 ,提出了构建电力隧道安防 实时监测系统 :由综合安防监控平台软件、井盖 （人孔）监控终端、 通风井 （

8、通风孔 ）监控终端、接地线与接地箱监控终端、接地终端 场监控终端、通讯分中心六大部分组成 ,系统总体架构如图 3 示。咼压电缆力 隧 道通风井监控终端1 通风井1通讯 分中心1hi.通信基站GSM/GPRS通讯 分中心井盖监控终端2隧道照明2GSM/GPRS巡视.互联网咼压电缆GSM/GPRS2通风井监控终端n通风井0隧道照明.大截面高压电缆安防平台软件井盖监控 终端nIII栏下地终端场监控终端2接地线与 接地箱监 控终端n电力隧道工作原理与流程系统工作原理与流程见图 4。当电力隧道人孔井盖被打开、通风 井被非法侵入、电缆接地线被盗割、接地箱被打开或隧道照明线 路被切断时，安装在各个监控点的智

9、能终端上的传感器被触发并 产生报警信号；报警信号由智能监控终端通过无线传输方式传至 邻近的通讯分中心（也可以直接通过GSM/GPRS信道直接传输至 电力公司综合安防监控平台）;通讯分中心收到报警后通过 GSM/GPRS信道传输至电力公司综合安防监控平台；监控平台软件依据报警信息在 GIS地图上进行实时报警提醒，并将报警发生 源的位置与报警类型信息通过 GSM短信方式发送到指定的检修 或巡视人员的手机上，以实现在第一时间发现并处理报警事件，达到实时监测、防范与及时处理的目的。3综合安防监控平台软件设计监控平台软件核心功能就是实时收集各通讯分中心（或监控终端）上报的报警信息，并在GIS地图（电力隧

10、道地理信息图）上 进行实时显示，并将报警信息转发至隧道维护人员手机上。当需 要正常维护进入隧道时，可以通过监测平台软件进行辙防，维护 完毕后重新进行布防。监控平台软件主要由监控终端安装位置管理、实时报警管理、监控点布/撤防管理、电力隧道 GIS地图管理、历史报警数 据统计与报表输出、维护人员信息管理及系统参数设置七大功能 模块组成（见图4-1）。图4-1监测平台功能模块组成监控终端安装位置管理对各个监控终端类型与编号、安装点位置信息、监控点名称与编号等进行管理；实时报警管理对所接收到各监控终端发送的报警信息进行处理,实时在屏幕上进行显示,并发出报警声音,同时将报警设 备及位置信息通过GSM短信

11、的方式通知指定的维护人员（可以人 工手动选择接收信息人员并发送报警信息，也可以设置默认发维 护人员手机号进行自动发送。）；监控点布撤防管理依据电力隧道正常维护与巡视,对相应 的监控点进行布 / 撤防操作 ;电力隧道 GIS 地图管理 对电力隧道地图、 各监控点地理位 置信息进行管理 , 通过 GIS 组件对中心城区电力隧道分布、 走向、 控制点位进行精确描述与地图表现 ;历史报警数据统计与报表 实现对历史报警数据的汇总、 统 计、分析功能 , 并通过表格或图形形式进行报表输出 ;维护人员信息管理 对电力隧道维护人员的基本资料、通信 手机等信息进行管理 ;系统参数设置 对通信参数、数据库连接等系

12、统参数进行设 置。监控终端与通讯分中心技术要求外壳结构材质要求 外壳材质在前期还未上批量时 , 采用厚 度为1、02、Omm勺不锈钢板材冲压而成，待批量生产后，将设计 模具,采用防火ABS工程塑料整体压模生产，并优化电路板结构， 做到体积小巧 , 坚固耐用。蓄电池寿命要求 考虑到安防要求 24 小时不间断工作 , 再加 上部分电力隧道内没有低压供电线路提供电源 , 在设计上考虑了 高容量蓄电池。 为降低能耗 , 增加蓄电池使用寿命 , 部分监控终端 设计成平时处于休眠状态 , 当报警方信号触发后唤醒设备进行工 作, 这样蓄电池可达到 3 年免维护。设备防水等级要求 针对部分电力隧道地形低畦 ,

13、 加上排水 设备失修 , 以及暴雨洪水勺侵袭 , 电力隧道积水现象较为常见。 为 使整个系统在极端条件下都能工作正常 , 所有安装在隧道内的设 备要求防水等级达到 IP67 防水等级。因此, 在所有插头、接线盒、 设备外壳均采用防水等级为 IP67 的元件。系统技术特点技术先进性 : 系统采用数字化网络化结构 ,监测终端模块互 换性强,组网简单 ,特别就是增加监测终端方便 ,符合当前测控发 展趋势。高度可靠性 : 监控终端工作原理先进 ,且主要器件采用工业 级器件 , 可有效避免误报与漏报。维护经济性 : 采用近距离的无线数据传输与光纤通讯 , 辅助以远距离的商用GSM/GPR无线传输相结合,

14、可确保系统通讯可 靠性, 并明显降低后期的使用费用。能耗环保性:通过设计传感器的触发方式，终端的CPU与无线 数据通讯的工作模式 , 大大降低测控终端的工作电流 , 降低了系 统功耗。实时便利性:监控中心平台结合 GIS、图像显示、声光提示与 短信等方式展示电力隧道的井盖、通风井与接地线的状态 , 一旦 出现异常 , 可快速定位 , 以便快速处理 , 避免事故扩大。整个系统 在工程安装上非常便利 , 对电力隧道内线路与设备的影响降到最 小, 方便工作人员正常检修与开启。延伸扩展性 : 本系统具有良好的可扩展性 , 今后可以按需求 对隧道内环境温度、设备温度、有害气体、水位变化等信息进行扩展监测。设备可靠性 : 每个独立的传感器都考虑环境因素变化可能对 设备产生的