一种高温超导电缆综合监测平台的制作方法

1.本发明涉及电力电缆监控技术领域，尤其涉及一种高温超导电缆综合监测平台。


背景技术：

2.电力电缆在城市电网输送中发挥至关重要的作用，具有保障线路安全、节约城市空间资源、绿色环保等优点。传统运检模式下，供电公司根据设备状况制订巡检计划。受巡检周期影响，运检部门无法实时掌握设备运行状态。
3.超导电缆输电技术发展至今，虽然工程应用已进入试验示范和商业化运行阶段，国内外已有多组高温超导电缆投入电网试验、示范。为解决特大城市电能传输瓶颈的问题，国网上海市南供电公司正积极推进高温超导电缆示范工程建设。由于采用排管方式敷设，当发生地质沉降、周边开挖、液氮泄露等情况时，容易造成排管位移沉降、损伤开裂，从而丧失保护内部电缆能力，甚至损伤电缆。
4.然而目前尚无成熟的排管结构监测技术，因此为了提高运行可靠性、降低失超风险，亟需针对超导电缆排管通道形成一整套排管安全监控评价指标和健康监测系统，为其安全运营提供强大技术保障。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是：针对现有超导电缆排管通道监测所存在的缺陷，提供一种高温超导电缆综合监测平台。
6.实现上述目的的一种技术方案是：本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
7.本发明提供一种高温超导电缆综合监测平台，包括：
8.液氮监测系统，所述液氮监测系统用于检测超导电缆冷却和循环设备的运行参数和报警信息；
9.沉降监测系统，所述沉降监测系统用于实时监测电力管线垂直及水平位移信息；
10.电缆通道震动监测系统，所述电缆通道震动监测系统用于对电力电缆运行环境的振动情况进行实时监测，并对电缆外力破坏行为进行实时监测定位和报警；
11.电缆通道温度监测系统，所述电缆通道温度监测系统用于对电力电缆运行环境的温度情况进行实时监测，并对电缆及伴行通道周边温度异常进行实时监测定位和报警；
12.电缆通道可视化监测系统，所述电缆通道可视化监测系统与所述电缆通道震动监测系统的报警单元联动，推送实时的震动现场图像；
13.智能井盖监测系统，所述智能井盖监测系统用于防止井盖被非法开启、实时检测井下环境气体、异动报警、gps定位、掌握工井开关数据；
14.电缆通道防外损监测系统，所述电缆通道防外损监测系统用于实时监测电缆路段的地面异动状况，对电缆路面的非法施工亮灯闪烁同时进行定位报警；
15.云平台主控中心，所述云平台主控中心通过通信模块分别与上述各监测系统连
接，用于接入、存储各监测系统测得的电缆本体数据和环境监测数据，以及根据所获得的电缆本体数据和环境监测数据向相应的监测系统发送联动的指令。
16.进一步地，在所述的高温超导电缆综合监测平台上，所述液氮监测系统包括：用于为超导电缆提供冷源和循环动力源的设备集合体，及用于实时监测所述备集合体运行状态的液氮检测单元，所述液氮检测单元与所述云平台主控中心无线连接。
17.进一步地，在所述的高温超导电缆综合监测平台上，所述沉降监测系统包括设置于超导电缆上的若干变形传感器和沉降报警器，所述变形传感器与所述云平台主控中心无线连接。
18.进一步地，在所述的高温超导电缆综合监测平台上，所述电缆通道震动监测系统包括设置于超导电缆上的若干分布式光纤振动传感器和震动报警器，所述分布式光纤振动传感器与所述云平台主控中心无线连接。
19.进一步地，在所述的高温超导电缆综合监测平台上，所述电缆通道温度监测系统包括内置式采集单元和/或外置式采集单元测温单元及温度报警器，所述内置式采集单元和/或外置式采集单元测温单元与所述云平台主控中心无线连接。
20.进一步地，在所述的高温超导电缆综合监测平台上，所述电缆通道可视化监测系统包括设置于超导电缆现场的若干视频监控单元和主控室，所述视频监控单元通过有线数据通信连接所述主控室，所述主控室与所述云平台主控中心无线连接。
21.进一步地，在所述的高温超导电缆综合监测平台上，所述智能井盖监测系统包括智能电力井盖和设置于所述智能电力井盖上的智能监测系统、井下气体检测模块，所述智能监测系统、井下气体检测模块分别与所述云平台主控中心无线连接。
22.进一步地，在所述的高温超导电缆综合监测平台上，所述电缆通道防外损监测系统包括设置于超导电缆上的振动传感器和外损报警器，所述振动传感器与所述云平台主控中心无线连接。
23.进一步地，在所述的高温超导电缆综合监测平台上，所述通信模块包括电缆监测交换机和与所述电缆监测交换机连接的边缘代理服务器，且所述电缆监测交换机电连接所述云平台主控中心，所述边缘代理服务器与各监测系统无线连接。
24.进一步地，在所述的高温超导电缆综合监测平台上，还包括：
25.电缆沟盖板监测系统，所述电缆沟盖板监测系统与所述云平台主控中心无线连接，用于实时监测电缆沟盖板的开启状态。
26.本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
27.(1)在原有超导电缆监测系统设施的基础上，通过云平台主控中心将液氮监测系统、沉降监测系统、电缆通道震动监测系统、电缆通道温度监测系统、电缆通道可视化监测系统、智能井盖监测系统、电缆通道防外损监测系统以人工智能 物联网的方式进行融合，大量应用人工智能技术、传感技术等高科技技术植入到高温超导进出站等各类物体中，实现工程管理与现场实际情况的整合；
28.(2)通过云平台主控中心建设统一的网络通讯协议机制，一体化集中监控，将各个专业的监测系统的数据信息进行整合后在云平台主控中心进行统一管理，使各个分散的监测系统互联互通，实现跨系统之间数据共享，实现多源异构的专业监测系统统一接入，在系统架构上保证各系统数据的同步性；
29.(3)云平台主控中心通过组态方式，实现界面ui的统一，做到应用面紧密集成，建设统一的数据中台，进行统一的运行、维护和数据分析，实现监测系统各种增值服务，从而完美实现多系统有机融合，实现运营数据资产；且能够实现原来无法实现的更多增值服务，建立更加安全、高效的电力电缆运维模式，实现对电力电缆/排管的实时监控，真正意义上的运营宝贵的数据资产。
附图说明
30.图1为本发明一种高温超导电缆综合监测平台的框架结构示意图；
31.其中，各附图标记为：
32.10
‑
云平台主控中心；20
‑
通信模块，21
‑
电缆监测交换机，22
‑
边缘代理服务器；30
‑
液氮监测系统；40
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沉降监测系统；50
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电缆通道震动监测系统；60
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电缆通道温度监测系统；70
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电缆通道可视化监测系统；80
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智能井盖监测系统；90
‑
电缆通道防外损监测系统。
具体实施方式
33.为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例进行详细地说明：
34.请参阅图1所示，本实施例提供一种高温超导电缆综合监测平台，该高温超导电缆综合监测平台核心方案是在原有监测设备设施的基础上，优化个监测传感器的部署，满足大量资源的节约。该综合监测平台主要包括云平台主控中心10和与所述云平台主控中心10无线连接的液氮监测系统30、沉降监测系统40，电缆通道震动监测系统50、电缆通道温度监测系统60、电缆通道可视化监测系统70、智能井盖监测系统80和电缆通道防外损监测系统90。
35.本实施例通过云平台主控中心10将各监测系统以人工智能 物联网的方式进行融合，大量应用人工智能技术、传感技术等高科技技术植入到高温超导进出站等各类物体中，实现工程管理与现场实际情况的整合。通过该云平台主控中心10可满足管理人员方便地了解高温超导电缆的各种信息、以网络化、集成化和数字化的数据分析方式将电缆本体监测、环境监测、在信息充分共享的基础上实现高度智能和系统的联动，使之形成一个综合性的监控系统。
36.在其中的一个实施例中，所述液氮监测系统30具备液氮系统数据状态量的自动采集，用于检测超导电缆冷却和循环设备的运行参数和报警信息；用于了解和展示超导电缆系统本体的运行状态，也是生成调度信号的重要参考信息。具体地，所述液氮监测系统30包括用于为超导电缆提供冷源和循环动力源的设备集合体，及用于实时监测所述备集合体运行状态的液氮检测单元，所述液氮检测单元与所述云平台主控中心10无线连接。液氮监测系统30的的主要设备都设置在站泵房内，为了更好地运行超导电缆系统，在两个超导终端和超导接头处，分别设置了4个控制分站，采用光纤环网的方式实现互联。
37.在其中的一个实施例中，所述沉降监测系统40用于实时监测电力管线垂直及水平位移信息；掌控电力管线整体变形情况，了解电力管线结构安全状态以明确电力管线结构现状，为控制施工进度和制定电力管线保护措施提供可靠依据。其中，所述沉降监测系统40包括设置于超导电缆上的若干变形传感器和沉降报警器，所述变形传感器与所述云平台主
控中心10无线连接，沉降报警器采用声光报警器。
38.在其中的一个实施例中，所述电缆通道震动监测系统50用于对电力电缆运行环境的振动情况进行实时监测，并对电缆外力破坏行为进行实时监测定位和报警；对电缆外力破坏行为的实时监测定位和报警；发生外力破坏报警时可联动周边视频监控设备并推送实时现场图像；智能化的综合处理能力和人性化的人机界面(事件报警、定位、信息的多媒体显示等)。具体地，所述电缆通道震动监测系统50采用光纤振动入侵监测系统，其实一种通过光纤振动传感器(光缆)，对线路振动入侵或振动破坏行为所引起的人工/机械振动信号做出响应并给出报警信号的现有装置，包括与所述超导电缆连接的分布式光纤振动传感器和震动报警器，所述分布式光纤振动传感器与所述云平台主控中心10无线连接。
39.在其中的一个实施例中，所述电缆通道温度监测系统60用于对电力电缆运行环境的温度情况进行实时监测，并对电缆及伴行通道周边温度异常进行实时监测定位和报警；对电缆及伴行通道周边温度异常的实时监测定位和报警；发生温度异常报警时可联动周边视频监控设备并推送实时现场图像；智能化的综合处理能力和人性化的人机界面(事件报警、定位、信息的多媒体显示等)。具体地，所述电缆通道温度监测系统60包括内置式采集单元和/或外置式采集单元测温单元及温度报警器，所述内置式采集单元和/或外置式采集单元测温单元连接与所述云平台主控中心10无线连接，温度报警器采用声光传感器。
40.在其中的一个实施例中，所述电缆通道可视化监测系统70与所述电缆通道震动监测系统50的报警单元联动，推送实时的震动现场图像；并通过不同预设位的多角度图像完整还原电缆通道周边实时状况。具体地，所述电缆通道可视化监测系统70包括设置于超导电缆现场的若干视频监控单元和主控室，所述视频监控单元通过有线数据通信连接所述主控室，所述主控室与所述云平台主控中心10无线连接。所述视频监控单元采用摄像头。此外，视频监控单现场采集的数据也可通过有线数据通信(现场总线或光缆)传输到主控室的pc主机上，通信距离可以达到20km，再通过pc主机传输给云平台主控中心10。
41.在其中的一个实施例中，所述智能井盖监测系统80用于防止井盖被非法开启、实时检测井下环境气体、异动报警、gps定位、掌握工井开关数据；井下环境气体检测包括甲烷、一氧化碳、硫化氢、氧气。所述智能井盖监测系统80包括智能电力井盖和设置于所述智能电力井盖上的智能监测系统、井下气体检测模块，所述智能监测系统、井下气体检测模块分别与所述云平台主控中心10无线连接。智能电力井盖指具备出入口管理、工井内外部环境监测与入侵预警等功能的现有已知电力井盖，通过加装功能型电力井盖或功能模块，具备防盗、监测、报警等多种功能的传统电力电缆工井。智能监测模块是指用于工井内外部通讯、工井内外环境及井盖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。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，主要包括各种气体浓度传感器。
42.在其中的一个实施例中，所述电缆通道防外损监测系统90用于实时监测电缆路段的地面异动状况，对电缆路面的非法施工亮灯闪烁同时进行定位报警；对电缆路面的非法施工亮灯闪烁同时进行定位报警，通过短信方式发送给设备主人，达到防外损的预警作用。具体地，所述电缆通道防外损监测系统90包括设置于超导电缆上的振动传感器和外损报警器，所述振动传感器与所述云平台主控中心10无线连接，振动传感器在检测到电力电缆变
形超限时会触发外损报警器，外损报警器采用声光报警器。采用分布式光纤振动传感技术，通过建立云平台主控中心10，及时地掌握各个地埋光缆所处环境情况及各控制设施的运行状态，集中化管理电缆受外力破坏的报警信息，实现对报警的统计和分析。
43.在其中的一个实施例中，所述云平台主控中心10通过通信模块20分别与上述各监测系统连接，用于接入、存储各监测系统测得的电缆本体数据和环境监测数据，以及根据所获得的电缆本体数据和环境监测数据向相应的监测系统发送联动的指令。其中，所述云平台主控中心10采用控制节点服务器，同时具有虚拟计算、虚拟存储、虚拟网络等虚拟资源管理能力；云平台为每台虚拟服务器配置镜像管理和云安全paas平台服务。
44.在其中的一个实施例中，所述通信模块20包括电缆监测交换机21和与所述电缆监测交换机21连接的边缘代理服务器22，且所述电缆监测交换机21电连接所述云平台主控中心10，所述边缘代理服务器22与各监测系统无线连接，信息通讯采用4g信号，通过转往apn路由器转接，进行数据的接收、协议解析和数据的整合分析及发送。
45.在其中的一个实施例中，该高温超导电缆综合监测平台还包括：电缆沟盖板监测系统，所述电缆沟盖板监测系统与所述云平台主控中心10无线连接，用于实时监测电缆沟盖板的开启状态。
46.本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。