本實(shí)用新型涉及一種電力窨井監(jiān)控裝置和監(jiān)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著城市化的快速發(fā)展，人們對(duì)于電力的需求及依賴日益加劇，城市電力設(shè)施發(fā)展迅速，尤其是10kV城市配網(wǎng)設(shè)施，包括數(shù)以萬計(jì)的電力窨井。由于電力窨井內(nèi)敷設(shè)有具備較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的電力電纜，并且電力井蓋由高強(qiáng)度鑄鐵材料構(gòu)成，使得人為偷盜窨井內(nèi)的電力電及電力井蓋變得有利可圖。電力電纜及電力井蓋一旦丟失，會(huì)帶來嚴(yán)重的社會(huì)影響，例如：偷盜者偷盜電力電纜會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的觸電傷亡事故并發(fā)生所在支路用戶停電事故；設(shè)置在人行道、車行道上的電力井蓋如果缺失，就有很大可能導(dǎo)致行人和汽車發(fā)生交通事故，威脅居民的正常出行及人身安全。并且，電力窨井內(nèi)積水嚴(yán)重會(huì)使得電力電纜長期浸泡在水中，如果有中間接頭的電力電纜長期浸泡在水中會(huì)使電力電纜絕緣降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成用戶停電事故，影響電網(wǎng)安全運(yùn)行。

所以，需要有效的監(jiān)測(cè)方式對(duì)電力窨井及電力井蓋進(jìn)行監(jiān)測(cè)。但是目前，多采用人工巡查的方式對(duì)電力窨井進(jìn)行檢查，這種檢查方式存在費(fèi)時(shí)又費(fèi)力的缺陷，不能做到高效、實(shí)時(shí)和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)；并且，對(duì)于電力井蓋缺失問題多數(shù)采用用戶投訴舉報(bào)的方式來發(fā)現(xiàn)問題，這種方式存在著發(fā)現(xiàn)問題不及時(shí)并存在安全隱患的缺陷。

申請(qǐng)公布號(hào)為CN104677418A的中國專利申請(qǐng)文件中公開了一種窨井井蓋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)方法，檢測(cè)到的窨井?dāng)?shù)據(jù)通過無線的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。但是，由于窨井內(nèi)的環(huán)境比較封閉，該封閉環(huán)境能夠很大程度上削弱無線傳輸信號(hào)，外部監(jiān)測(cè)設(shè)備只能夠檢測(cè)出微弱的信號(hào)，甚至無法檢測(cè)出信號(hào)，所以，通過無線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，可靠性較低。而且，利用無線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，需要專門的無線通訊設(shè)備，無疑增加了整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜度，進(jìn)而降低了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種電力窨井監(jiān)控裝置，用以解決采用無線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃暂^低的問題。本實(shí)用新型同時(shí)提供一種電力窨井監(jiān)控系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的方案包括一種電力窨井監(jiān)控裝置，包括數(shù)據(jù)采集模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括用于檢測(cè)窨井井蓋開啟/關(guān)閉狀態(tài)的狀態(tài)檢測(cè)單元，所述監(jiān)控裝置還包括電力載波信號(hào)發(fā)送模塊和電力載波信號(hào)接收模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊輸出連接所述電力載波信號(hào)發(fā)送模塊，所述電力載波信號(hào)發(fā)送模塊用于將數(shù)據(jù)信息耦合在電力電纜上，所述電力載波信號(hào)接收模塊用于分離出電力電纜上的數(shù)據(jù)信息。

所述電力載波信號(hào)發(fā)送模塊包括信號(hào)調(diào)制單元和第一載波耦合單元；所述電力載波信號(hào)接收模塊包括第二載波耦合單元和信號(hào)解調(diào)單元。

所述數(shù)據(jù)采集模塊還包括用于檢測(cè)窨井積水深度的液位檢測(cè)單元、用于檢測(cè)窨井溫度的溫度檢測(cè)單元、用于檢測(cè)窨井濕度的濕度檢測(cè)單元和用于檢測(cè)電力電纜絕緣性能的絕緣檢測(cè)單元。

所述監(jiān)控裝置還包括用于為相關(guān)模塊提供電能的供電電源，所述供電電源包括用于轉(zhuǎn)換電能的電源模塊和用于設(shè)置在電力電纜處的取能線圈，所述取能線圈連接所述電源模塊。

所述數(shù)據(jù)采集模塊和信號(hào)調(diào)制單元設(shè)置在一個(gè)防水殼體中。

一種電力窨井監(jiān)控系統(tǒng)，包括監(jiān)控裝置和電力電纜，所述監(jiān)控裝置包括數(shù)據(jù)采集模塊、電力載波信號(hào)發(fā)送模塊和電力載波信號(hào)接收模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括用于檢測(cè)窨井井蓋開啟/關(guān)閉狀態(tài)的狀態(tài)檢測(cè)單元，所述數(shù)據(jù)采集模塊輸出連接所述電力載波信號(hào)發(fā)送模塊，所述電力載波信號(hào)發(fā)送模塊和電力載波信號(hào)接收模塊設(shè)置在所述電力電纜的相應(yīng)位置處，所述電力載波信號(hào)發(fā)送模塊用于將數(shù)據(jù)信息耦合在電力電纜上，所述電力載波信號(hào)接收模塊用于分離出電力電纜上的數(shù)據(jù)信息。

所述電力載波信號(hào)發(fā)送模塊包括信號(hào)調(diào)制單元和第一載波耦合單元；所述電力載波信號(hào)接收模塊包括第二載波耦合單元和信號(hào)解調(diào)單元。

所述數(shù)據(jù)采集模塊還包括用于檢測(cè)窨井積水深度的液位檢測(cè)單元、用于檢測(cè)窨井溫度的溫度檢測(cè)單元、用于檢測(cè)窨井濕度的濕度檢測(cè)單元和用于檢測(cè)電力電纜絕緣性能的絕緣檢測(cè)單元。

所述監(jiān)控裝置還包括用于為相關(guān)模塊提供電能的供電電源，所述供電電源包括用于轉(zhuǎn)換電能的電源模塊和用于設(shè)置在電力電纜處的取能線圈，所述取能線圈連接所述電源模塊。

所述監(jiān)控系統(tǒng)還包括無線通信模塊和監(jiān)控后臺(tái)，所述電力載波信號(hào)接收模塊輸出連接所述無線通信模塊，通過所述無線通信模塊實(shí)現(xiàn)與所述監(jiān)控后臺(tái)的通信。

本實(shí)用新型提供的監(jiān)控裝置中，利用電力載波的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，首先，電力載波為有線傳輸方式，窨井的環(huán)境不影響有線傳輸?shù)男?，所以，即使在封閉環(huán)境下，也無法削弱信號(hào)的傳輸強(qiáng)度，保證數(shù)據(jù)的有效傳輸，使外部監(jiān)測(cè)設(shè)備能夠檢測(cè)出較強(qiáng)的信號(hào)，所以，通過電力載波的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，能夠提升傳輸可靠性。而且，利用電力載波進(jìn)行傳輸，不需要專門架設(shè)無線通訊網(wǎng)絡(luò)，即無需設(shè)置專門的無線通訊設(shè)備，利用電力窨井中原本就存在的電力電纜即可，所以，利用電力載波進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，降低了整個(gè)裝置的復(fù)雜度，進(jìn)而提升了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

附圖說明

圖1是窨井監(jiān)控裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是監(jiān)控系統(tǒng)一部分原理示意圖；

圖3是監(jiān)控系統(tǒng)另一部分原理示意圖；

圖4是電力調(diào)度中心的顯示界面示意圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型的基本思路在于：提供了一種電力窨井監(jiān)控裝置，包括數(shù)據(jù)采集模塊、電力載波信號(hào)發(fā)送模塊和電力載波信號(hào)接收模塊，數(shù)據(jù)采集模塊包括用于檢測(cè)窨井井蓋開啟/關(guān)閉狀態(tài)的狀態(tài)檢測(cè)單元，數(shù)據(jù)采集模塊輸出連接電力載波信號(hào)發(fā)送模塊。通過電力載波的方式實(shí)現(xiàn)窨井?dāng)?shù)據(jù)的傳輸，整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

基于上述基本思路，下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)施例

在本實(shí)施例中，該監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控對(duì)象為10kV城市配網(wǎng)電力窨井。該監(jiān)控系統(tǒng)包括監(jiān)控裝置和電力電纜。監(jiān)控裝置主要包括四部分：數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、電力載波信號(hào)發(fā)送模塊和電力載波信號(hào)接收模塊。

其中，數(shù)據(jù)采集模塊負(fù)責(zé)將電力窨井內(nèi)相應(yīng)的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行采集，具體包括：液位檢測(cè)單元，用于檢測(cè)窨井積水深度，可以采用現(xiàn)有的傳感器檢測(cè)芯片進(jìn)行檢測(cè)；溫度檢測(cè)單元，用于檢測(cè)窨井溫度信息；濕度檢測(cè)單元，用于檢測(cè)窨井濕度信息；窨井井蓋狀態(tài)檢測(cè)單元，用于檢測(cè)窨井井蓋開啟/關(guān)閉狀態(tài)信息，比如限位開關(guān)，利用限位開關(guān)的狀態(tài)變化來對(duì)應(yīng)井蓋的開啟或者關(guān)閉狀態(tài)；絕緣檢測(cè)單元，用于檢測(cè)電力電纜的絕緣性能信息，比如現(xiàn)有的絕緣測(cè)量芯片。當(dāng)然，數(shù)據(jù)采集模塊除了窨井井蓋狀態(tài)檢測(cè)單元之外還可以包含其他的檢測(cè)單元，比如：用于檢測(cè)窨井內(nèi)CH₄濃度檢測(cè)單元。

數(shù)據(jù)采集模塊(信號(hào)采集模塊1)輸出連接數(shù)據(jù)處理模塊2，用于對(duì)數(shù)據(jù)采集模塊采集到的相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的處理，如圖2所示。數(shù)據(jù)處理模塊2可以是獨(dú)立的處理CPU，比如：?jiǎn)纹瑱C(jī)，也可以是由若干個(gè)數(shù)據(jù)處理電路構(gòu)成。由于數(shù)據(jù)處理模塊屬于現(xiàn)有技術(shù)，這里就不再具體說明，而且，數(shù)據(jù)處理模塊為進(jìn)一步地技術(shù)特征，本實(shí)用新型不局限于該模塊，所以，信號(hào)采集模塊1還可以直接輸出連接電力載波信號(hào)發(fā)送模塊。

電力載波信號(hào)發(fā)送模塊和電力載波信號(hào)接收模塊共同實(shí)現(xiàn)電力載波的通訊，由于電力載波的數(shù)據(jù)傳輸方式屬于現(xiàn)有技術(shù)，這一技術(shù)目前較為成熟，所以本實(shí)用新型并不局限于具體的電力載波實(shí)現(xiàn)手段，即電力載波信號(hào)發(fā)送模塊和電力載波信號(hào)接收模塊屬于常規(guī)模塊，本實(shí)用新型并不局限于這兩個(gè)模塊的具體結(jié)構(gòu)。以下給出一種具體的實(shí)施方式。

數(shù)據(jù)處理模塊2輸出連接電力載波信號(hào)發(fā)送模塊，電力載波信號(hào)發(fā)送模塊用于檢測(cè)采集到的窨井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制處理，并以高頻信號(hào)的方式將處理后的數(shù)據(jù)耦合到10kV電力電纜上；電力載波信號(hào)接收模塊用于分離出電力電纜中的高頻信號(hào)。

具體地，電力載波信號(hào)發(fā)送模塊包括電力載波通訊模塊3和電力電纜載波耦合線圈5，電力載波通訊模塊3連接電力電纜載波耦合線圈5，電力載波通訊模塊3主要功能是將采集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行調(diào)制處理，所以，電力載波通訊模塊3包括信號(hào)調(diào)制電路，進(jìn)一步地，該可以包括其他的處理電路，比如：濾波電路和功率放大電路。電力載波通訊模塊3將調(diào)制后的數(shù)據(jù)信息以高頻信號(hào)方式通過電力電纜載波耦合線圈5耦合到10kV電力電纜上，以電力電纜為介質(zhì)，以電力載波的通訊方式將數(shù)據(jù)發(fā)送給電力載波信號(hào)接收模塊。

另外，在本實(shí)施例中，信號(hào)采集模塊1、數(shù)據(jù)處理模塊2、電力載波通訊模塊3和電源模塊4設(shè)置在一個(gè)防水殼體內(nèi)，該殼體固定安裝在電力窨井側(cè)壁上，殼體選用防水防潮材料，防護(hù)等級(jí)IP67以上。

如圖3所示，電力載波信號(hào)接收模塊包括電力電纜載波耦合線圈8和信號(hào)解調(diào)電路(電力載波接收裝置7)，電力電纜載波耦合線圈8將高頻載波信號(hào)從10kV電力電纜上分離出來，電力載波接收裝置7收集分離的高頻載波信號(hào)，并將信號(hào)進(jìn)行解調(diào)處理，比如A/D轉(zhuǎn)換，進(jìn)一步可以進(jìn)行打包處理。

為了保證監(jiān)控裝置中的各模塊的可以供電，該監(jiān)控裝置還包括供電電源。該供電電源包括電源模塊4和感應(yīng)取能線圈6，該感應(yīng)取能線圈6用于從10kV電力電纜上感應(yīng)出感生電流，電源模塊4用于對(duì)感生電流進(jìn)行電能轉(zhuǎn)換，目的是將取出的電能轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電。在本實(shí)施例中，電源模塊4包括I/V變換電路、整流電路和穩(wěn)壓電路，感生電流經(jīng)過轉(zhuǎn)換、整流和穩(wěn)壓后為各模塊提供工作電能。

另外，本實(shí)施例中，監(jiān)控系統(tǒng)還包括無線通信模塊(DTU裝置)和監(jiān)控后臺(tái)(電力調(diào)度中心)，電力載波接收裝置將接收到的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換并打包處理后以RS485通信連接方式將打包的數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)送給站內(nèi)DTU裝置，DTU裝置將收集的數(shù)據(jù)信息通過無線傳輸方式上送到電力公司電力調(diào)度中心的電力窨井?dāng)?shù)據(jù)展示端(顯示屏)上。

電力窨井?dāng)?shù)據(jù)信號(hào)傳輸?shù)诫娏φ{(diào)度中心綜合監(jiān)控服務(wù)器上，然后通過數(shù)據(jù)組態(tài)的方式進(jìn)行監(jiān)控畫面展示，將電力窨井?dāng)?shù)據(jù)信號(hào)直觀的展示在電力運(yùn)行人員面前，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力窨井的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控，指導(dǎo)運(yùn)行人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)處理電力窨井事故。并且，能夠?yàn)榻o電力檢修提供依據(jù)，減少電力井蓋被盜以及井內(nèi)電纜被盜風(fēng)險(xiǎn)。

如圖4所示，為XX市XX區(qū)10kV城市配網(wǎng)電力窨井監(jiān)控局部界面示意圖，當(dāng)解放路3#電力窨井內(nèi)存在積水現(xiàn)象、北山路4#井蓋顯示為開啟狀態(tài)時(shí)，組態(tài)畫面將此窨井內(nèi)的濕度、積水深度、井蓋開關(guān)狀態(tài)數(shù)據(jù)顯示到畫面并將異常數(shù)據(jù)及狀態(tài)顯示為其他顏色，以進(jìn)行區(qū)別，使得運(yùn)行人員一目了然及時(shí)掌握電力窨井的故障信息并開展維護(hù)工作。

上述實(shí)施方案描述的具體實(shí)施方式為10kV城市配網(wǎng)電力窨井的應(yīng)用，當(dāng)然，監(jiān)控系統(tǒng)還可應(yīng)用于其他電壓等級(jí)的城市配網(wǎng)電力窨井，以及城市主網(wǎng)電力窨井、電信、排水及其他城市窨井等領(lǐng)域。

監(jiān)控裝置實(shí)施例

由于監(jiān)控裝置在上述系統(tǒng)實(shí)施例中已做出了詳細(xì)的描述，這里就不再具體說明。

以上給出了具體的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型不局限于所描述的實(shí)施方式。本實(shí)用新型的基本思路在于：通過電力載波信號(hào)發(fā)送模塊和接收模塊以電力載波的通訊方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的傳輸，而對(duì)于其他部分：數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、供電電源以及電力調(diào)度中心的顯示部分均屬于具體的實(shí)施方式，并且，這些均屬于常規(guī)技術(shù)，所以，本實(shí)用新型并不局限于這幾個(gè)部分的具體結(jié)構(gòu)。在不脫離本實(shí)用新型的原理和精神的情況下對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行的變化、修改、替換和變型仍落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。