一种基于测压光纤反馈的电缆牵引管监测系统的制作方法

1.本实用新型属于电力设备技术领域，涉及基于测压光纤反馈的电缆牵引管监测系统。


背景技术：

2.电力管线穿越道路、厂区等无法直接路面开挖的地区，需采用非开挖牵引管方式穿越；但是非开挖管（mpp管材）虽然具有较强的韧性，在地面重荷载及土压力作用下在一段时间后可能发生挤压、变形，当挤压度、变形度严重到一定程度便无法进行电缆穿管，亦即这段过路地下通道将被废弃。受制于缺陷发展过程的不确定性，无法监测缺陷发展程度，因此往往需要穿管时发现管材已变形无法使用，大大降低了设计、施工效率。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种基于测压光纤反馈的电缆牵引管监测系统，能解决无法及时发现管材变形的问题。
4.按照本实用新型提供的技术方案：一种基于测压光纤反馈的电缆牵引管监测系统，包括电缆工作井，电缆工作井竖直开挖于道路两侧，电缆工作井之间连通复合管；复合管为套管结构，包括mpp电力电缆保护管，mpp电力电缆保护管外周通过均布连接支撑套设cpvc电力管，mpp电力电缆保护管与cpvc电力管之间均布支撑间隙，支撑间隙中设有测压光纤集群，测压光纤集群由数根测压光纤组成，测压光纤均布在支撑间隙中，mpp电力电缆保护管内安装电力电缆和参照光纤；电缆工作井中安装交换机，测压光纤集群、参照光纤两端连接光强度收发装置。
5.作为本实用新型的进一步改进，交换机通过光缆连接电力内网。
6.作为本实用新型的进一步改进，复合管位于路面下方。
7.作为本实用新型的进一步改进，电力内网中安装电缆牵引管监测系统，电缆牵引管监测系统分别安装在运检部门、施工部门、管孔资料库办公室的电脑上。
8.作为本实用新型的进一步改进，测压光纤中内芯为单模光纤芯，单模光纤芯的直径为8μm~10μm。
9.作为本实用新型的进一步改进，测压光纤数量至少为20根。
10.作为本实用新型的进一步改进，交换机悬挂于电缆工作井内壁，交换机的电源采用“感应取电+电池”的方式。
11.作为本实用新型的进一步改进，光强度收发装置包括激光发生器和光功率检测装置，激光发生器和光功率检测装置分别两侧电缆工作井中，激光发生器发射端连接测压光纤一端，测压光纤另一端连接光功率检测装置接收端。
12.作为本实用新型的进一步改进，光功率检测装置为光功率计。
13.本技术的积极进步效果在于：
14.本实用新型整体结构简单、紧凑，采用分布于mpp管材壁上的光纤层，以集群方式，
连接入井内的交换机，通过集群光纤光功率衰减度对管材受路面荷载挤压、变形的程度进行实时监测，同时将数据通过光纤通道进行实时传输，至集末梢反馈系统，根据运行后的经验，集群光纤光功率衰减度超过30%需预警，超过70%需紧急采取措施进行卸荷及补强。同时，交换机的电源采用“感应取电+电池”的方式——在电缆运行过程中三相电缆不平衡布置将在空间产生三相交变的电磁场，通过线圈感应出感应电压，形成交变的电源，并进行整流后可向电池供电；由于电能损耗较小，对运行电力电缆的电能损耗基本可以忽略。这一套基于集群光纤反馈的非开挖电缆牵引管孔健康状态实时监测系统，在未来此大数据可服务于区块负荷规划、设计单位前期收资以及智能化电缆通道建设的初步平台。
附图说明
15.图1为本实用新型的结构示意图。
16.图2为图1中a
‑
a的剖视图。
17.图3为测压光纤折弯点的示意图。
18.图4为电缆牵引管监测系统的流程图。
具体实施方式
19.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
20.为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
21.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖他的包括，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
22.图1
‑
4中，包括复合管1、测压光纤2、电缆工作井3、交换机4、电力电缆5、激光发生器6、光功率检测装置7、参照光纤8、电力内网9、管孔资料库10、运检部门11、施工部门12等。
23.如图1
‑
2所示，本实用新型是一种基于测压光纤反馈的电缆牵引管监测系统，包括电缆工作井3，电缆工作井3竖直开挖于道路两侧，电缆工作井3之间连通复合管1。复合管1位于路面下方，复合管1为套管结构，包括mpp电力电缆保护管1
‑
1，mpp电力电缆保护管1
‑
1外周通过均布连接支撑套设cpvc电力管1
‑
2，mpp电力电缆保护管1
‑
1与cpvc电力管1
‑
2之间均布支撑间隙，支撑间隙中设有测压光纤集群，测压光纤集群由数根测压光纤2组成，测压光纤2均布在支撑间隙中，mpp电力电缆保护管1
‑
1内安装电力电缆5和参照光纤8。电缆工作井3中安装交换机4，测压光纤集群、参照光纤8两端连接光强度收发装置。
24.测压光纤2中内芯为单模光纤芯，单模光纤芯的直径为8μm~10μm。芯外面包围着一
层折射率比芯低的玻璃封套，俗称包层，包层使得光线保持在芯内。再外面的是一层薄的塑料外套，即涂覆层，用来保护包层。光纤通常被扎成束，外面有外壳保护。纤芯通常是由石英玻璃制成的横截面积很小的双层同心圆柱体，它质地脆，易断裂，因此需要外加一保护层。
25.如图3所示，测压光纤2上设有折弯点，折弯点的测压光纤2处于光纤微弯状态，即此时折弯点的测压光纤2光功率还处于正常数值范围，但再受到一点变形就会进入失效数值范围。
26.折弯点处测压光纤2采用环形折弯。
27.测压光纤2通过连接件安装于支撑间隙中，数量至少为20根，将折弯点分布于复合管1不同位置，这样才能提高检测的范围及精准度。连接件可以是胶带等物品。
28.光强度收发装置包括激光发生器6和光功率检测装置7，激光发生器6和光功率检测装置7分别两侧电缆工作井3中，激光发生器6发射端连接测压光纤2、参照光纤8一端，测压光纤2、参照光纤8另一端连接光功率检测装置7接收端。光功率检测装置7输出端连接交换机4的输入端。
29.光功率检测装置7为光功率计。
30.交换机4悬挂于电缆工作井3内壁，同时，交换机4的电源采用“感应取电+电池”的方式——在电缆运行过程中三相电缆不平衡布置将在空间产生三相交变的电磁场，通过线圈感应出感应电压，形成交变的电源，并进行整流后可向电池供电；由于电能损耗较小，对运行电力电缆的电能损耗基本可以忽略。
31.为了便于远程管理，光强度收发装置连接交换机4，交换机4通过光缆连接电力内网9。
32.电力内网9中安装电缆牵引管监测系统，如图4所示，电缆牵引管监测系统分别安装在管孔资料库10、运检部门11、施工部门12办公室的电脑上，电缆牵引管监测系统通过交换机4可实时监控测压光纤2的情况，当光功率检测装置7测得测压光纤集群的数值低于参照光纤8的数值50%时通知运检部门11进行预警，低于30%时通知施工部门12采取措施进行卸荷及补强，通知记录将录入管孔资料库10电脑中。
33.这一套基于测压光纤反馈的电缆牵引管监测系统，在未来此大数据可服务于区块负荷规划、设计单位前期收资以及智能化电缆通道建设的初步平台。
34.本实用新型的目的在于改善上述不足之处，从而提供一本实用新型；涉及一种基于集群光纤反馈的非开挖电缆牵引管孔健康状态实时监测系统，属于电力设备技术领域。其其包括带集群应变光纤层的mpp/cpvc管材、光强度收发装置、末梢反馈系统。其中带集群应变光纤层的mpp/cpvc管材包括mpp管、保护用cpvc管、集群应变光纤层、参照光纤层，光强度收发装置包括激光发射器、光功率监测装置、网络交换机、可充电电池系统、取电ct充电装置。
35.本实用新型整体结构简单、紧凑，采用分布于mpp管材壁上的应变光纤层，利用沿管材纵向分布的应变光纤局部微弯对光功率的影响来对管材上部的荷载进行在线监测，将压力信息转化为光强信息，并将信号连接入井内的交换机，通过相对光功率（以参照光纤为参照光功率）对管材受路面荷载挤压、变形的程度进行实时监测，同时将数据通过光纤通道进行实时传输，至集末梢反馈系统，根据运行后的经验，集群光纤光功率衰减度超过50%需预警、超过70%需紧急采取措施进行卸荷及补强。以上信息通过电力内网可传输至运检、施
工以及管控资源库，进行相关的决策和数据采集。同时，交换机的电源采用“感应取电+电池”的方式——在电缆运行过程中三相电缆不平衡布置将在空间产生三相交变的电磁场，通过线圈感应出感应电压，形成交变的电源，并进行整流后可向电池供电；由于电能损耗较小，对运行电力电缆的电能损耗基本可以忽略。这一套基于集群光纤反馈的非开挖电缆牵引管孔健康状态实时监测系统，在未来此大数据可服务于区块负荷规划、设计单位前期收资以及智能化电缆通道建设的初步平台。
36.本实用新型的工作过程如下：
37.在无法直接路面开挖的地区两侧挖设电缆工作井3，在电缆工作井3靠近路面一侧的内壁采用专业装通设备以15
°
水平角钻取斜入孔，到达一定深度后，再钻取水平安装孔，直至穿越该区域后再以15
°
钻入路面另一侧的电缆工作井3。故复合管1两端呈15度，中间呈水平设置。
38.当复合管1上方的地面重荷载及土压力作用下在一段时间后可能发生挤压、变形，当挤压度、变形度严重到一定程度，复合管1发生变形，超过支撑间隙可承受的变形量将测压光纤2折弯损坏，导致测压光纤集群光功率数值下降。
39.地面荷载及土压力反映到管材壁上的压力，造成测压光纤集群光功率通过交换机4中继，反馈至集控中心，计算单元即可直接得到测压光纤集群光功率衰减度，此信息通过光纤通道传输至云端后，可得到管材的健康状态。通过这些传输的信息，测压光纤集群光功率衰减度超过50%需预警，超过70%时通知施工部门12采取措施进行卸荷及补强。
40.交换机4通过测压光纤集群光功率衰减度对管材受路面荷载挤压、变形的程度进行实时监测，同时将数据通过光纤通道进行实时传输，至集末梢反馈系统，并根据光线离线在线情况判断管材健康状态，及时进行消缺。
41.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。