2023功能型电力电缆工井技术规范

功能型电力电缆工井技术规范目 次HYPERLINKHYPERLINK前 言 IIIHYPERLINK1 范围 下列语定适于文件。3.1功能型电力电缆工井功能型电力电缆工井是指通过在传统电力电缆工井上加装智能电力井盖，使传统电力电缆工井具备多种智能功能。3.2智能电力井盖智能电力井盖是指具备出入口管理、工井内外部环境监测与入侵预警等功能的电力井盖，智能电力井盖由工井内井盖、无源电子锁、智能电子钥匙、智能监测模块、井下气体检测模块和管理平台六部分组成。3.3工井内井盖工井内井盖是一种采用高强度、轻质材料制作的防止人员、设备坠落入井的工井内井盖，替换电力井原有的内井盖进行安装。3.4无源电子锁无源电子锁是一种机电一体化的电子锁，内置处理芯片和存储介质，可以通过智能电子钥匙对无源电子锁进行加密通信及锁内的电机、机械结构进行供电、开启与关闭。3.5智能电子钥匙智能电子钥匙是用于接收授权信息，对无源电子锁供电，与无源电子锁双向数码验证，执行关闭锁，存储并实时上传开闭锁记录的一种电子设备。3.6智能监测模块智能监测模块是用于工井内外部通讯、工井内外环境及井盖状态状态监测的电子设备，包括供电单元、处理与存储单元、通讯单元和井盖状态监测传感器，具有温湿度等环境量和井盖位移、破损、未授权开启报警等智能监测与预警功能。3.7井下气体检测模块井下气体检测模块具有检测工井内有毒有害气体、易燃易爆气体、含氧量等环境气体参数检测功能。3.8管理平台管理平台是一套集成了智能电力井盖台账资料、图形展示、智能电子钥匙授权、井盖开闭操作统计与查询和工井内外部环境状态监测接入、分析与预警等功能的软件系统，包括系统平台与APP应用程序。3.9间隙内井盖匹配间隙：内井盖和基座（内井圈）之间的空隙。总间隙=al+ar，如图1所示。图1内井盖匹配间隙锁舌基座匹配间隙：锁舌与基座之间的空隙。4 使用条件4.1 海拔高度：≤3000m。4.2 环境温度：-20℃~+55℃。4.3 抗地震能力：地面水平加速度0.3g，垂直加速度。4.4 相对湿度：5%~95%。4.5 设备设计最大风速：35m/s。5 功能及技术要求5.1 主要功能智能井盖采用先进的无线通讯技术，超低功耗电源管理技术，传感器技术，锁具无源化，将井盖状态，井下环境（CO,CH4,H2S,O2,温湿度）状态，井盖的开启纳入到统一的维护管理平台中，以地图展示井盖所处位置的状态和报警内容。5.2 内盖本体5.2.1 内井盖本体颜色为灰色或绿色，材质选用60%的玻璃钢+40%的树脂。其他结构部分均采用304不锈钢加工而成。5.2.2 在正面两侧各配置一个把手（共2个），在不提拉把手时，把手应能自行归位，方便检修施工时打开井盖。5.2.3 在背面应安装至少3个防护支架，以保护锁具，传感器及控制等元器件，支架选用高强度材料，高出所保护对象至少10mm。5.2.4 结构尺寸：圆形φ700±2m，盖面厚度15mm±1mm。5.2.5 承载能力：井盖轴向承载能力应不小于30kN。5.2.6 防护等级：无源智能锁，智能监测模块需防护部件满足IP68防护等级要求。5.3 无源智能锁5.3.1 无源锁应有处理芯片和数字存储介质，由智能电子钥匙提供电源，授权通过后驱动锁内电机开关、闭合，与电子钥匙交换信息采用加密方式。5.3.2 无源锁和智能电子钥匙之间的通信协议采用1-wire的通信方式进行通信，智能电子钥匙又能对锁具进行身份识别，又能通过电子钥匙对锁具进行供电，开关无源锁具。5.3.3 锁体采用金属耐腐蚀材料，应通过72小时中等盐雾测试无变化。盐雾试验依据GB101250-2012人造气氛腐蚀试验、盐雾试验。5.3.4 密封要求：口区做防水防尘处理、整体性能满足井盖锁IP68防护性要求。5.3.5 间隙配合要求：进行内盖关闭操作时，在保证锁舌自由灵活的前提下，锁舌伸入基座的深度为25±3mm，锁舌顶部与基座护圈底部距离适当，一般不大于5mm。5.3.6 防盗功能：源电子锁未经授权不可开启，产品安全等级应不低于GA/T73-2015中A级的相关要求。5.3.7 防入侵功能：单只电子锁具应有唯一的128位加密码，通过适配加密码与后台已授权的智能电子钥匙进行通信，并确认授权后锁具才能开启。5.3.8 强度及耐久性：锁舌设计、强度应符合GA/T73-2015中5.1、5.2的相关要求，耐久性应符合GA.T73-2015中5.4的要求；锁体机械结构具备防暴力开启要求；开闭次数不小于6000次。5.3.9 锁具的使用温度应满足-40℃—+80℃，相关湿度应满足5%-100%RH。5.4 智能电子钥匙5.4.1 智能电子钥匙功能要求a) 智能电子钥匙应具备开关智能无源锁功能，钥匙能够通过后台授权，来开锁和关锁；b) 智能电子钥匙在开启锁具的时候，会有自动获取锁具的GPS坐标位置的功能；c) 钥匙上需要支持指示灯或蜂鸣器，在开关锁异常或钥匙异常的时候进行报警。5.4.2 智能电子钥匙功能要求a) 钥匙应具备SIM卡安装卡槽、安全加密卡槽、存储芯片，具备数据实时上传，数据上传通道符合电力行业相关通讯安全规定；b) 在不具备网络条件时，应保存操作记录，待联网或接入管理平台后上传，存储芯片（加密芯片）可存储不少于500条的记录数据，包括开锁时间、锁具信息、使用人员信息等；c) 钥匙与锁的安全加密应采用不少于128位的固定密钥和至少1组随机会话密钥，具备防止暴力数码破解和伪装的能力。钥匙与物联网平台之间的传输协议支持MQTT或COAP。5.4.3 智能电子钥匙使用权限由APP进行管理和控制，用户通过登录APP实现对人员的识别和分级授权管理。5.4.4 钥匙防护要求≥IP67。5.4.5 无源锁开闭过程中若出现异常，应立即将异常信号通过钥匙的蜂鸣器、指示灯或显示屏等途径告知使用者。并具备将智能锁开合状态上报管理平台功能。5.4.6 钥匙上应有状态显示功能，能够显示电池电量信息等信息。并具备将钥匙的本体运行状态上报管理平台功能。5.4.7 钥匙抗静电功能应符合GA/T374-2001中的相关规定。5.4.8 钥匙防跌落功能应符合GA/T374-2001中的相关规定。5.4.9 电池要求：电池充满状态下开关锁次数应不少于500次；电池充放电1000次后效率不低于70%。5.4.10 钥匙单次可授权开锁的最大数量应不少于8000个。5.4.11 钥匙的使用年限应大于5年，使用次数应不少于10000次。5.4.12 钥匙软件模块支持远程更新和维护。5.4.13 钥匙与锁的接口使用标准的5521的DC音叉接口，相关结构图和尺寸如图2所示。图2钥匙与锁的接口结构图5.5 智能监测模块5.5.1 为更好适应不同场景需要，无源智能井盖应具备智能监测模块的能力。a) 数据上传功能：具备数据上传和保存功能，应能正确记录动态数据，装置异常时应能正确建立动态事件标示，保证记录数据的安全；b) 井盖监测功能：应可监测井盖开、闭和外力冲击事件，监测到的事件应可实时上报物联网平台。5.5.2 供电要求：供电单元要求采用电池供电，具备低电压报警功能，电池使用寿命应不小于5年。5.5.3 通讯和安全：工井内通讯具备免配置自组网功能，通讯规约为MQTT或COAP协议，并符合电力行业相关信息通讯安全要求。智能监测模块应使用满足信息安全要求和物联网平台要求的加密芯片，实现数据的加密上传。5.5.4 功能要求a) 该模块具备一氧化碳CO、硫化氢H2S、甲烷CH4、氧气O2这4种气体的检测能力；b) 具备状态量的自动采集、处理与传输功能，采用定时监测、突变唤醒监测与远程唤醒监测相结合的监测方式，检测周期可设置；c) 该模块检测频率应按照：任意采样频率可调；不小于1次/天。5.5.5 井下气体检测模块各传感器精度要求（报警值）a) 一氧化碳检测浓度应在0～500ppm范围内，测量精度应≤±15ppm。b) 硫化氢测量应在0～100ppm范围内，测量精度应≤±5ppm。c) 甲烷测量应在0～100%LEL范围内，测量误差应≤±5%LEL。d) 氧气测量应在0-30%范围内，测量精度应≤±1%。e) 温度测量应在-20~60℃，测量误差≤2℃。f) 测量响应时间：小于30s。5.5.6 智能监测模块的电源可单独配置且应灵活使用。5.6 管理平台5.6.1 功能要求管理平台采用网页版操作界面并开发移动终端应用程序，具有智能电力井盖、无源电子锁和智能电子钥匙的设备台账、图形维护与管理，智能电子钥匙远程授权，井盖开闭操作统计与查询，工井内外部环境状态监测接入、分析与预警等功能。5.6.2 设备管理管理智能电子钥匙、无源电子锁、井盖等设备设施的统一命名、基础信息、位置信息和编码，电子钥匙和电子锁在管理平台上进行设备台账登记和编码，设备编码在公司范围内唯一识别。5.6.3 开锁授权对电子钥匙的开锁授权，可配置不同人员使用电子钥匙开闭的无源电子锁井盖的范围。管理平台可提供人员用电子钥匙开锁的预授权和临时授权，以及长期授权和限定时间的授权等多种模式。5.6.4 开锁日志使用电子钥匙进行开闭锁操作后上传到管理平台的动作记录数据，管理平台可以从人员、钥匙、锁等角度分析工作人员使用电子钥匙开闭井盖的事件。5.6.5 系统日志对管理平台上的所有操作，包括用户登录、数据修改、授权等操作，会记录操作日志，包括日期、时间、用户、执行的操作以及修改的数据内容等。5.6.6 统计分析统计分析设备数量、设备分布、开锁记录等相关数据。5.6.7 监控预警监控模块将监测单元的数据发送到管理平台，相关数据会在平台和移动终端应用程序上展示，并通过后台专家系统对数据进行统计分析，自动发送预警信息至相关人员。5.6.8 数据接入和上报从物联网平台接入智能监测数据，并提供将管理平台数据接入到公司内网的管理信息系统功能。5.7 主要性能参数表主要性能参数。表A.1 主要性能参数表技术参数名称主要技术参数指标备注无源智能锁主要功能无源智能锁需要支持128位唯一的加密识别码能够通过智能钥匙进行正常的开关锁具通信方式钥匙和无源智能锁采用1-wire协议适用范围适用电力电缆通道的工井所用的圆形双层井盖防护等级不低于IP68防腐等级满足72小时中性盐雾试验设备质量≤30kg（含内井盖和NB监控模块）井盖承载力井盖径向承载能力应不小于30kN间隙要求铸铁材质基座：锁舌与基座的间隙为53±0.5mm。复合材质基座：锁舌与基座的间隙为35±0.5mm防盗要求应符合GA/T73-2015中5.2.2的要求，无源电子锁的锁舌在闭锁状态下承受12000N静拉力时，爪舌变形不应失去锁定功能供电方式智能锁端没有电源，需要通过智能钥匙进行供电使用环境温度-40℃-+80℃相对湿度5%-100%RH整机设计使用寿命无源电子锁使用寿命应不小于15年，开闭次数不小于6000次智能电子钥匙功能能够正常开关智能无源锁钥匙能够通过后台授权，来开锁和关锁智能电子钥匙需有通信模块，可实时上传开关锁日志到服务器后台数据库电子钥匙在开启锁具的时候，会自动获取锁具的GPS的坐标位置钥匙上需要支持指示灯或蜂鸣器，在开关锁异常或钥匙异常的时候进行报警天线指标GSM主天线各功率等级的TRP的值需要大于20，TIS需要在-95db以上电池容量电子钥匙的电池容量需要大于400mAh充电时长电池电压从3.6V充电到4.2V的时间需要小于2小时电池单次充满连续供电电池充满电需要能够开关锁500次以上接口寿命电子钥匙接口的插拔次数要做6000次没有任何损坏或不良整机设计使用寿命电子钥匙的使用年限大于5年，使用次数要大于10000次智能监控模块功能能够正常检测井盖的使用状态，异常情况可以报非法开启能够正常检测到井内液位的高度能够正常检测井内的温湿度能够正常检测井内的甲烷气体的值能够正常检测井内一氧化碳气体的值能够正常检测到井内硫化氢气体的值能够正常检测到井内含氧量的值能够正常将检测数据传输到后台使用环境温度-40℃-+80℃相对湿度5%-100%RH防护等级IP68防腐等级满足72小时中性盐雾试验气体测量范围一氧化碳传感器的测量范围0~500PPM甲烷传感器的测量范围0%LEL～100%LEL硫化氢测量范围0ppm～100ppm含氧量测量范围0~30%气体测量误差一氧化碳传感器的测量误差应≤±15PPM甲烷传感器的测量误差应≤±5%LEL硫化氢测量误差应≤±5PPM含氧量测量误差应≤±1%整机设计使用寿命电子钥匙的使用年限大于5年软件系统架构Nodejs模式通讯协议https数据接收方式电脑系统终端/管理平台系统数据存储时间2年主要功能需可进行普通钥匙授权，查询已授权的钥匙和锁具信息需可按区域添加查看工井，录入查看工井对应电子锁需可按班组查询所持有电子钥匙，查询授权锁具，并查询对应电子钥匙的开闭锁日志添加和查询设备所有人信息可以将数据发送到指定的IP地址，也可以将数据可传输到内网系统，在内网系统中进行进行数据的呈现具备GPS、北斗定位并GIS地图显示功能可进行选择性推送告警的功能对监测的数据进行统计、分析和输出的功能具备单台、多台的批量设置功能支持对设备各种状态监测功能查询专网和公网的切换功能6 试验检测6.1 基本安全要求6.2 功耗要求模块正常工作的功耗应满足电池使用寿命不小于5年的要求。6.3 绝缘性能6.3.1 绝缘电阻模块各独立电路与外露的可导电部分之间，以及各独立电路之间，绝缘电阻的要求见表2。表A.2绝缘电阻要求额定工作电压Ur绝缘电阻要求Ur≤60V≥100MΩ(用250V兆欧表测量)250V>Ur>60V≥100MΩ(用500V兆欧表测量)注：与二次设备及外部回路直接连接的接口回路绝缘电阻采用250V>Ur>60V的要求。6.3.2 介质强度介质强度要求如下：a) 模块各独立电路与外露的可导电部分之间，以及各独立电路之间，应能承受频率为50Hz，历时1min的工频耐压试验而无击穿闪络及元件损坏现象；b) 工频耐压试验电压值按表2规定进行选择，也可以采用直流试验电压，其值应为规定的交流试验电压值的1.4倍。表A.3试验电压要求额定工作电压Ur交流试验电压有效值Ur≤60V0.5kV250V>Ur>60V2.0kV注：与二次设备及外部回路直接连接的接口回路试验电压采用250V>Ur>60V的要求。6.3.3 冲击电压模块正常工作的功耗应满足电池使用寿命不小于5年的要求。6.4 电磁兼容性能6.4.1 抗扰度要求模块的抗扰度应符合表4的要求。表A.4模块的抗扰度要求端口试验项目基础标准试验等级标准要求外壳静电放电（ESD）射频电磁场辐射工频磁场脉冲磁场阻尼振荡磁场GB/T17626.2—2006GB/T17626.3—2006GB/T17626.8—2006GB/T17626.9—2011GB/T17626.10—19984级3级5级5级5级BAAAA交流电源电压暂降脉冲群浪涌射频场感应的传导骚扰GB/T17626.11—2008GB/T17626.4—2008GB/T17626.5—2008GB/T17626.6—20083类4级4级3级BBBA直流电源脉冲群浪涌射频场感应的传导骚扰GB/T17626.4—2008GB/T17626.5—2008GB/T17626.6—20084级4级3级BBAI/O信号/控制（包括功能接地端口的连接线）脉冲群射频场感应的传导骚扰GB/T17626.4—2008GB/T17626.6—20084级3级B或AA额定工作电压Ur绝缘电阻要求Ur≤60V≥100MΩ(用250V兆欧表测量)250V>Ur>60V≥100MΩ(用500V兆欧表测量)注：与二次设备及外部回路直接连接的接口回路绝缘电阻采用250V>Ur>60V的要求。6.4.2 抗扰度性能判据性能判据如下：a) 试验过程中，在技术要求限值内功能或性能正常，可判定为A级；b) 试验过程中，功能或性能暂时降低或丧失，但能自行恢复，可判定为B级。c) 试验过程中，功能或性能暂时降低或丧失，但需要人工干预或系统复位才能恢复，可判定为C级。d) 试验过程中，出现设备（元件）或软件损坏（存储数据丢失）、功能丧失，性能下降，即使人工干预或系统复位也不能恢复，可判定为D级。6.5 环境适应性能6.5.1 环境适应性能试验环境温度、类别与严酷等级环境适应性能试验环境温度、类别与严酷等级见表5。表A.5考核适用温度环境温度严酷等级低温温度高温温度-25~+60℃–25℃+70℃-40~+60℃–40℃+70℃6.5.2 低温模块应能承受GB/T2423.1规定的低温试验，试验温度为表4规定的低温温度，试验时间2h。6.5.3 高温模块应能承受GB/T2423.2规定的高温试验，试验温度为表4规定的高温温度，试验时间2h。6.5.4 恒定湿热模块应能承受GB/T2423.3规定的恒定湿热试验。试验温度+40℃±2℃，相对湿度（93±3）％，试验时间为48h。6.5.5 交变湿热模块应能承受GB/T2423.4规定的交变湿热试验。高温温度55℃，循环次数2次。6.6 外壳