• 系统概述

随着电网容量的增大，智能化、自动化水平的提高，以及智慧城市的发展，电缆用量越来越大，高压线路不得不通过地下隧道来铺设，通过这些隧道的线路因为在地下，很难掌握隧道内的情况。一旦隧道内出现特殊情况，就很难*时间的了解现场情况，并采取相应措施，很容易造成重大的损失，会影响到电网的安全运行。

为了能够帮助电力巡检人员安全、方便、快捷地管理，集可视化、智能化、无人化于一体的现代智能监控系统已逐步原有传统的管理模式，先进的技术和设备将为电力电缆隧道的运行维护提供更多领域的和保障，进行全天候24小时的监控，通过系统配置的前端，可以了解现场的视频信息、电缆的温度及应力、环境温湿度、可燃气体及积水状况、井盖状态等，实现了电缆隧道环境及运行状态的在线实时监测，并可通过短信方式将信息发生至相关人员，对相关运行人员提供可靠的依据，更好的做出运行安排，减轻劳动强度，为电力安全运行提供保障。

隧道综合在线监测系统主要由测温及应力应变监测系统、视频监控、、环境温湿度监测、可燃气体监测、积水监测及井盖状态监测和中心平台等组成，利用现代高科技电子技术、传感器技术、计算机网络技术、通信技术、以及嵌入式技术，实现对隧道电缆温度及应力、隧道内温湿度、可燃气体、水位、视频信息等数据的采集和分析，实现电缆隧道设备远程监测，具有数据通信、数据查询、参数设置管理功能。本系统可以实时地监测隧道内的环境参量和设备的状态并通过多种方式通知用户，也可以远程控制各种辅助设备。系统通过网络进行集中式的管理，极大地方便了管理人员对现场的管理；系统的自动化程度高，为高压供电电缆正常运作和工作人员的人身安全提供了保障。zui终实现了电缆隧道故障预警、分析处理，达到应急指挥、快速反应的目的，为运营提供有效的管理工具和管理模式。

• 技术标准和规范

该方案所遵循的技术标准或规范包括但不限于以下所列文件：

《国家电气设备安全技术规范》（GB19577-2009）

《防止电力生产重大事故的二十五项重大要求》

《电力工程电缆设计规范》（GB50217-2007）

《DCS电缆布线规范》

《井下安全规程》

《火灾自动报警系统设计规范》(GB50116-98)

《综合布线系统设计规范》（EIA/ITA568A、ISO/IEC11801、CECS72-79 ）

《电气装置安装工程施工及验收规范》（GA/T75-94 GBJ232-92 ）

《安全防范工程程序与要求》 （GA/T75-94）

《国家电网公司电力电缆运行维护与管理规范》

《国家电网公司电缆通道管理规范》

《国家电网公司电力电缆运行规程》

《地区电网数据采集与监控系统通用技术条件》（GB/T 13720 ）

《电力系统实时数据通信应用层协议》（DL 476—1992） 

《电力系统数据标记语言—E语言规范》（Q/GDW 215—2008 ）

《电力二次系统安全防护总体方案》电监安全[2006]34号

《电力二次系统安全防护规定》国家电力监管委员会第5号令

《视频安防监控系统工程设计规范》（GB 50395—2007 ）

《通用性应用电视设备可靠性试验方法》（GB12322-90） 

《防盗报警控制器通用技术条件》（GB12663-2001） 

《视音频编解码标准》（ITU H.264 ）

• 系统架构图

• 系统特点和优势

可管理性：电缆沟综合监测系统所采用的软件设备后台操作具有良好的可管理性，支持各种网管功能，快速冗余环网技术，网络故障自愈时间<20ms，确保了整个网络的稳定性与可靠性。

可靠性：通过关键硬件设备：工业级设计，高强EMC特性，宽温工作，提供多业务接口，冗余双电源，满足工业现场各种需要，确保不因部分软硬件故障而影响系统功能的正常运行。

安全性：满足信息系统安全等级保护及电力二次系统安全防护相关标准、 规范的要求。在运行过程中应确保不对电网安全运行产生负面影响，不因系统本身的故障或错误导致电网安全事故。通过视频监控、防侵入、防火、防水、防有害气体等措施， 增加电网的安全性，保障输电电网安全稳定运行，zui终实现输电电网的在线状态监测和分析

• 技术方案

5.1 电缆隧道综合监控平台

电缆隧道综合监控平台安装在监控中心或管理单位的地点。软件要求界面友好，操作方便。具有平面绘图、报警、WEB发布、视频监控与管理、数据库管理等功能，具备三维图像功能，实现隧道三维图像的显示，组态管理与展示，360度全景的场景真3D的制作、配置、浏览以及实时数据联动等功能。软件应为完整、统一的电缆状态在线综合监测平台，对电缆温度及应力、电缆井盖状态，电缆隧道内氧气、CO、CH4等气体含量，电缆隧道内水位状态，视频信息等在线数据集成于一个平台软件统一管理，并进行数据处理与分析。可实现对各监测数据进行界面显示，谱图分析，报表打印，数据查询，报警等功能。可对报警参数参数进行设置，可人为设置用户管理权限，做到管控一体化。

• 主要功能及特点

（1）采用目前上流行的面向对象的设计思想和编程技术:

编程语言采用C/C++, 数据库以电力系统中各种设备为对象进行设计, 便于电力系统模型的建立和应用软件的计算和处理。

（2）图形系统:

可制作多层多平面的地理信息图和电网接线图, 具有导游功能, 并可多屏显示, AM/FM功能快速简洁, 界面友好、风格统一、便于使用和维护。具有图形制导录入数据库功能，可在图形上直观地根据图形上的设备, 如开关、变压器、母线等把相应的遥信、遥测参数录入到数据库中。

（3）具有智能的网络管理功能:

无论用于使用单网还是双网, 低速网还是高速网, 是FDDI还是ATM网, 系统都能自动适应, 并自动检测网络运行情况和网络流量的分布情况, 保证网络高速可靠运行。

（4）具有网络拓朴着色功能:

区分电网带电情况, 在单线图上对系统带电或不带电的孤岛设置不同的颜色, 颜色由用户定义。网络拓扑着色可以由网络拓扑的变化如开关开合、人工置开关而激活执行。

（5）具有处理微机保护信息的功能:

可远程查询、修改保护定值, 远程取测量值, 处理保护告警等。

（6）先进的前置接收系统:

采用终端服务器方式接收RTU信息, 终端服务器直接挂在网上, 通过网络与后台机相互交换信息, *实现双机双通道切换。

（7）具有远程诊断服务功能:

可在远地对用户系统进行维护, 修改程序等, 对用户要求做到及时响应。

（8）配置手段灵活:

用户可根据自己情况和功能要求任意增减工作站, 任意组合多种功能, 所有功能都以模块化封装, 可以独占一台机器, 也可以分布在几台机器上。

（9）扩充性好:

支撑平台采用标准进行开发, 所有功能模块之间接口标准统一, 提供程序级的数据库接口和图形接口, 便于增加各种新功能和使用商用工具。

（10）丰富的应用管理工具:

无论管理用户还是管理外设、管理网络都提供了可视化图形界面, 免除用户敲命令行的烦恼。

（11）多媒体功能:

各种图象、扫描图形都可接入图形系统, 并可语音告警。

5.2 电缆运行状态监测系统

综合国内出现多起高压电缆火灾事故的起因，多是由于电缆接头不良，造成接触电阻增大，继而使得接头温度上升，从而有造成接头接触更加不良，在没有对其进行监测的情况下，使其形成恶性循环，zui终导致电缆起火，造成意外损失。因此本系统基于内置式电缆接头导体测温很大程度上改善了这一点，具有在电缆接头导体连接管上内置温度传感器和在电缆接头处安装无线测温传感，实时监测电缆接头温度状况。

5.3 BOTDA测温及应力应变监测系统

分布式光纤测温及应力应变监测系统是一种基于布里渊光时域分析(BOTDA)技术的分布式光纤传感解决方案，通过受激放大光信号传播时的布里渊散射信号，计算布里渊频移与温度、应变的关系，从而对光纤周围的温度和应变变化予以检测。分布式光纤测温及应力应变监测系统不仅具有普通分布式光纤温度传感器（DTS）长距离、低成本的优点，还可以同时检 测温度和应变，功能更强大，应用更广泛，精度更高，检测范围更长，性价比更突出。

• 系统特点

1） 连续分布式测量

分布式光纤传感器是真正的分布式测量，可以连续的得到沿着探测光纤几十公里的测量信息，误报和漏报率大大降低，同时实现实时监测。

2） 抗电磁干扰，实现现场无电检测。

光纤本身是由石英材料组成的，*的电绝缘；同时光纤传感器的信号是以光信号为载体的，本征安全，不受任何外界电磁环境的干扰。罐区可以不带电进场，因而消除了在含可燃混合气体的区域可能造成的产生电火花的危险性，可实现现场无电检测，本质安全。

3） 本征防雷。

雷电经常破坏大量的电测传感器。光纤传感器由于*的电绝缘，可以抵抗高电压和高电流的冲击。

4） 测量距离远，适于远程监控。

光纤的两个突出优点就是传输数据量大和损耗小，在无需中继的情况下，可以实现几十公里的远程监测。

5） 灵敏度高，测量精度高。

理论上大多数光纤传感器的灵敏度和测量精度都优于一般的传感器，实际已成熟的产品也证明了这一点。

6） 寿命长，成本低，系统简单。

   光纤的材料一般皆为石英玻璃，其具有不腐蚀、耐火、耐水及寿命长的特性，通常可以服役30 年。综合考虑传感器的自身成本以及以后的维护费用，使用光纤传感器可以大大降低整个工程的zui终经营成本，该监测系统属于目前石油化工领域较理想的技术装备。

• 工程案例

5.4环境综合监控系统

1、环境综合监测装置

集开关量输入、模拟量输入、开关量输出、无线传输等功能于一体，采用RS485方式和无线传输方式（GPRS）进行通信，覆盖了工业控制及监测系统的现场采集所需功能，能根据各种应用场合的具体要求进行灵活配置的智能型监控装置。

• 主要技术参数

☆ 模拟量采集通道数8，兼容0-5V、4-20mA，10位分辨率；

☆ 开关量采集通道数8，兼容干接点、NPN集电极开路输出；。

☆ 开关量输出通道数6，干接点输出；

☆ 通信通道数4，RS485；

☆ 工作电压：AC220V；

☆ 安装方式：机架式

☆ 工作环境：温度:-25 ℃～＋70 ℃    湿度:≤95％RH

☆ 绝缘性能：外壳与电源间：>10MΩ

☆ 抗电强度：外壳与电源间：>2000V

☆ 电磁兼容特性：快速瞬变脉冲群 GB/T17626.4-1999 4级

2、可燃气体检测器

实时监测隧道内一氧化碳、可燃气体、氧气、硫化氢等气体浓度，当某气体浓度达到或低于（氧气）设定值时系统自动发出报警，提示管理人员。避免火灾、中毒等事故的发生，保障电力运行及下隧道内业人员的安全。具有高稳定，高准确和高智能化的特点，外接控制端口丰富，用户可以自由选择挂接传感器的种类和接入端口，并通过简单设置即可进行现场检测与报警。可集成报警喇叭，所有通道常开常闭控制端（用户可以方便外接大功率报警器或其他需控器件）。本系统主要应用于需要检测可燃气体的场合中，显示待检气体的数值指标量，当现场的某种待检气体的指标不符合所设置的标准时，系统会自动进行一系列报警动作，如报警，排风，跳闸等（根据用户的不同设置而不同）。

• 主要技术参数

检测原理：催化燃烧式；电化学式

检测气体：CH4、H2S、O2、CO

采样方式：自然扩散；

测试范围： CH4 :0～LEL    H2S：0～500ppm

           O2：0～LEL     CO：0～500ppm

分 辨 率：1%LEL；1PPM

测量误差：±5%FS；

响应时间：＜30s；

恢复时间：＜30s；

环境温度：－20℃～50℃；

相对湿度：＜95%；

防爆方式：隔爆型；

防爆等级：Ex d ⅡC T6 Gb；

防护等级：IP65

电    源：DC24V±25%；

输出信号：；RS485或4-20mA

功    耗：≤5W；

压力限制：86kPa～106kPa；

使用场所：在具有爆炸性可燃气体IIA~IIC级，温度组别为T1~T6的危险场所使用

3、水位传感器

◆功能描述：国内封装技术，使其在较深的液体中性能稳定，组件采用扩散硅进口芯片，电路采用信号隔离放大、截频干扰设计（抗干扰能力强，防雷击）过压保护、限流保护、抗冲击以及防腐等设计。

◆技术参数：

☆ 测量介质：水、油等液体               

☆ 防护等级：IP68

☆ 测量范围：0～5m    

☆ 长期稳定性：≤0.1F·S/年

☆ 压力类型：表压、绝压                 

☆ 负载能力：≤800Ω（24V供电时）

☆ 精度等级：0.1级                  

☆ 温度漂移：±0.01%FS/℃

☆ 供电范围：12～36VDC                 

☆ 介质温度：-30～60℃

☆ 输出信号：4～20mA/0～5VDC/10VDC      

☆ 环境温度：-40～85℃

☆ 探头材料：316不锈钢                  

☆ 材质：隔膜316S,过程接头1Cr18Ni9Ti

4、风机控制

根据隧道中的实时情况，对风机进行远程自动控制或强制控制。风机与温度监测系统、可燃气体监测系统等实现联动，如当风机温度较高时及时通风换气；当发出火灾报警时风机不得启动；当有氧气不足时启动风机；当可燃气体超标时风机不得启动。

在风机下方的隧道墙体上安装风机控制箱，风机控制可选择手动和自动两种模式，手动模式下可现场启动关闭风机，自动模式下由远程的控制终端控制风机的开和闭。

5、水泵控制

要求根据现场情况，加装水位传感器，后台可以实时显示积水深度，当水位达到或超过警戒值时，系统发出报警，并与现场水泵联动，控制水泵抽水直到水位恢复到警戒值以下停止。可远程手动控制水泵开闭，警戒水位可人为设定。

5.5视频监控系统

根据现场实际情况，在电缆隧道重要位置及出入口处安装视频监控摄像机（包括电缆接头、积水井及水泵控制箱、风机及控制箱、防火门等），全面覆盖附近所有敏感区域，保证监控中心24小时处于监控状态。视频监控系统除了具备数字化摄像监控系统自身的视频采集、存储、报警等基本功能外，还具备图像分析处理能力，对于非法闯入的行为自动报警。

• 系统特点
• 高清红外网络球机

采用200W像素720P，焦距范围：4.7~103mm，22倍光学变倍，12倍数字变倍，zui低照度0Lux@红外补光，红外距离150米，支持1080p全高清视频播放、回放。支持入侵检测、支持预置位巡航，工作温度-40℃~70℃，DC12V/POE供电，带1路报警输入，1路报警输出，1路音频输入，1路音频输出，支持micro SD卡。

1. 硬盘录像机

1)支持32路（模拟+网络）；

2)支持8块DVR级SATA硬盘（2G/16M）；

3)HDMI与VGA输出分辨率zui高可达1920x1080p；

4)支持HDMI、VGA、CVBS同时输出，支持HDMI与VGA双操作模式，可分别进行预览和回放；

5)全通道4IF编码，支持零通道编码，编码格式：H.264

6)支持zui大16路4CIF实时同步回放；

7)双千兆网卡，可支持网络容错、负载均衡以及双网络IP设定等应用；

8)支持IPv6协议；

9)支持PSIA协议或ONVIF协议；

10)双操作系统设计，系统运行更加可靠。

• 工程案例

5.6无线语音通信系统

无线语音通信系统主要实现各（含控制中心出机、电缆隧道现场）之间的相互语音通信、喊话呼叫。

5.7智能井盖监控系统

智能井盖监控系统利用目前的先进的无线通讯技术、电源技术、传感器技术，将井盖状态、井下环境状态、井盖的开启、井盖巡检纳入到统一的维护管理系统中，并建 立相对应的报警处理机制，通过电子地图展示井盖所处位置的状态和报警内容，如果井盖被盗、被破坏,监控人员能够及时到现场处理，快速地解决安全遗患。

系统可实现对井盖的各种的安防信号的数据采集、实时显示、诊断分析、故障报警，使调度中心、运维站、管理部门直观了解和掌握地下管网的运行情况。

• 系统主要功能

入侵报警：实时监控井盖的开启及破坏情况，系统通过GPRS/SMS VPN将信息上传至监控中心，监控中心在电子地图上显示报警位置。并将消息转发至相关责任人。监控内容包含一盖防外破报警、一盖位移报警、二盖倾斜报警、二盖打开报警、井下入侵报警。

环境监测：前端设备可外接温湿度报警器、气体报警器、水位报警器等设备，及时将各报警器的信息传送至监控中心。

状态管理：前端通讯模块定期发送设备状态信息到后台，后台根据设备的状态了解现场设备的工作状况；

基于物联网的电力设备的全生命周期的管理。

通过IEC103/61850规约实现与其他系统的互联互通。