具有压力和气体监测功能的智能电缆防爆盒、系统及其应用方法与流程

本发明涉及电力传输技术的电缆连接检测技术，具体涉及一种具有压力和气体监测功能的智能电缆防爆盒、系统及其应用方法。

背景技术：

城市化发展使电力电缆使用越来越多，电缆事故率也随之增多，运行经验表明高压电缆事故大部分是发生在电缆中间接头位置。由于质量和安装工艺等原因，电缆中间接头一旦发生爆炸，往往会酿成电气火灾，把周围相邻电缆也破坏，给整个电力系统造成不可挽回的损失。目前电缆中间接头位置都安装了普通防爆盒后，对电缆接头起到了一定的保护作用，这种保护作用主要体现在中间接头已经发生了爆炸事故后的防蔓延。但是，如何实现电缆防爆盒的爆炸监测和预防，则仍然是一项亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种具有压力和气体监测功能的智能电缆防爆盒、系统及其应用方法，本发明的智能电缆防爆盒及系统能够实现对电缆中间接头位置所产生的压力、气体进行监测，从而可以实现在火灾发生前及时处理故障隐患，既保护了中间接头的安全，又避免了火灾的发生，极大提升电力电缆的运维水平。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种具有压力和气体监测功能的智能电缆防爆盒，包括防爆盒本体，所述防爆盒本体中设有压力传感器、气体检测传感组件、监测信息发送模块和电池，所述压力传感器、气体检测传感组件的输出端分别与监测信息发送模块相连，所述电池分别与压力传感器、气体检测传感组件、监测信息发送模块的电源端相连，所述气体检测传感组件具备氯化氢、苯、乙醛三者中至少一种气体检测功能。

可选地，所述防爆盒本体为套管结构且中部横向突出使其内部形成安装腔，所述压力传感器、气体检测传感组件、监测信息发送模块和电池安装在安装腔内。

可选地，所述防爆盒本体中部横向突出的部位外壁上设有泄能孔。

可选地，所述防爆盒本体采用玻璃钢制成。

此外，本发明还提供一种具有压力和气体监测功能的智能电缆防爆系统，包括通讯中继装置和前述的具有压力和气体监测功能的智能电缆防爆盒，所述智能电缆防爆盒的监测信息发送模块通过通讯中继装置与网络相连。

可选地，所述通讯中继装置包括相互连接的lorawan通讯中继模块和电池模块。

可选地，一种前述具有压力和气体监测功能的智能电缆防爆盒的应用方法，实施步骤包括：所述监测信息发送模块定时采集压力传感器检测的压力数据、气体检测传感组件检测的气体数据，如果气体数据或压力数据超过预设阈值，则向指定的管控后台发送气体数据以及压力数据。

可选地，所述向指定的管控后台发送气体数据以及压力数据之后还包括：管控后台生成报警信息并推送给站内运维人员的终端设备以提醒提醒查询或解决故障隐患的步骤。

可选地，所述气体检测传感组件为具备氯化氢、苯、乙醛三种气体检测功能的传感器，所述管控后台生成的报警信息还包含根据气体数据以及压力数据检测得到的电缆中间接头状态，所述气体数据包括氯化氢、苯、乙醛三种气体含量数据，所述根据压力数据以及压力数据检测得到的电缆中间接头状态的步骤包括：将压力、氯化氢含量、苯含量、乙醛含量采用预先训练好的机器学习分类模型得到输入数据对应的电缆中间接头状态，所述机器学习分类模型被预先训练包含压力、氯化氢含量、苯含量、乙醛含量四种输入数据及其对应的电缆中间接头状态之间的映射关系。

和现有技术相比，本发明具有压力和气体监测功能的智能电缆防爆盒具有下述优点：本发明的智能电缆防爆盒包括防爆盒本体，防爆盒本体中设有压力传感器、气体检测传感组件、监测信息发送模块和电池，压力传感器、气体检测传感组件的输出端分别与监测信息发送模块相连，电池分别与压力传感器、气体检测传感组件、监测信息发送模块的电源端相连，气体检测传感组件具备氯化氢、苯、乙醛三者中至少一种气体检测功能，因此能够实现对电缆中间接头位置所产生的压力、气体进行监测，从而可以实现在火灾发生前及时处理故障隐患，既保护了中间接头的安全，又避免了火灾的发生，极大提升电力电缆的运维水平。

附图说明

图1为本发明实施例智能电缆防爆盒的结构示意图。

图2为本发明实施例智能电缆防爆盒的通信线路结构示意图。

图例说明：1、防爆盒本体；10、安装腔；11、泄能孔；2、压力传感器；3、气体检测传感组件；4、监测信息发送模块；5、电池。

具体实施方式

如图1所示，本实施例具有压力和气体监测功能的智能电缆防爆盒包括防爆盒本体1，防爆盒本体1中设有压力传感器2、气体检测传感组件3、监测信息发送模块4和电池5，压力传感器2、气体检测传感组件3的输出端分别与监测信息发送模块4相连，电池5分别与压力传感器2、气体检测传感组件3、监测信息发送模块4的电源端相连，气体检测传感组件3具备氯化氢、苯、乙醛三者中至少一种的气体检测功能（可根据需要采用三个独立传感器或者部分或全部集成的传感器）。

为了在发现故障隐患能方便及时处理，本实施例中，防爆盒本体1采用玻璃钢制成，玻璃钢为高熔点、高强度的材料，防爆效果好，现场处理方便快捷。

如图1所示，本实施例中防爆盒本体1为套管结构且中部横向突出使其内部形成安装腔10，压力传感器2、气体检测传感组件3、监测信息发送模块4和电池5安装在安装腔10内。

如图1所示，本实施例中防爆盒本体1中部横向突出的部位外壁上设有泄能孔11。

本实施例中，压力传感器2直径不超过1cm，测量范围在0.1mpa~60mpa内，精度≥0.1%fs。压力传感器较小的体积可方便置于防爆盒本体1内部，高精度和较大测量范围可满足对防爆盒本体1的压力测量需要。并且，监测信息发送模块4中针对压力传感器2设置阈值，当且仅当超过阈值时的异常数据监测信息发送模块4才发送监测数据。

本实施例中，气体检测传感组件3直径不超过1cm，测量范围在0.01%~10%内，精度≥0.1%。气体传感器较小的体积可方便置于防爆盒本体1内部，高精度和较大测量范围可满足对防爆盒本体1的压力测量需要。并且，并且，监测信息发送模块4中针对气体检测传感组件3设置阈值，当且仅当超过阈值时的异常数据监测信息发送模块4才发送监测数据。

本实施例中，监测信息发送模块4为单片机和通讯模块构成，具有功耗较低的优点。

本实施例中，电池5采用容量较大的5号电池供电，可保证传感器和通讯中继能够长时间不同更换电池。

如图1和图2所示，本实施例还提供一种具有压力和气体监测功能的智能电缆防爆系统，包括通讯中继装置（图1中b所示）和前述具有压力和气体监测功能的智能电缆防爆盒，智能电缆防爆盒的监测信息发送模块4通过通讯中继装置与网络相连。通讯中继装置安装在电缆隧道/电缆沟（图1中a所示）之中。本实施例具有压力和气体监测功能的智能电缆防爆系统通过增加通讯中继装置，能够有效提升智能电缆防爆盒的通讯能力，尤其适用于电缆隧道/电缆沟中封闭环境下的电缆中间接头监测。

本实施例中，通讯中继装置包括相互连接的lorawan通讯中继模块和电池模块。lorawan通讯中继模块采用了lorawan™无线通讯技术，其通信距离，接收灵敏度都远超现在的fsk、gfsk调制，且多个传输的信号占用同一个信道而不受影响，通讯中继收来自传感器检测的超阈值压力、气体浓度数据，并把信号发送至管控平台；通讯中继装置采用5号电池，续航持久。

如图1和图2所示，本实施例还提供一种前述具有压力和气体监测功能的智能电缆防爆盒的应用方法，实施步骤包括：监测信息发送模块4定时采集压力传感器2检测的压力数据、气体检测传感组件3检测的气体数据，如果气体数据或压力数据超过预设阈值，则向指定的管控后台（图1中c所示）发送气体数据以及压力数据。本实施例方法仅仅在气体数据或压力数据超过预设阈值才发送数据，避免了传送正常数据耗费电池电量，可延长电池寿命。

本实施例中，向指定的管控后台发送气体数据以及压力数据之后还包括：管控后台生成报警信息并推送给站内运维人员的终端设备以提醒提醒查询或解决故障隐患的步骤。管控平台设置于运维值班室，与通讯中继装置可根据需要采用无线通讯或者光纤通讯，管控后台将报警信息发送给站内运维人员信息终端设备（手机app），提醒查询、解决故障隐患，形成完整闭环，能够有效提升电力电缆的运维水平。

为了进一步提高站内运维人员的处理效率，本实施例中还进一步通过管控后台进行电缆中间接头状态诊断的步骤。本实施例中，气体检测传感组件3为具备氯化氢、苯、乙醛三种气体检测功能的传感器，气体数据包括氯化氢、苯、乙醛三种气体含量数据，通过氯化氢、苯、乙醛三种气体检测来提高诊断准确度，管控后台生成的报警信息还包含根据气体数据以及压力数据检测得到的电缆中间接头状态，根据压力数据以及压力数据检测得到的电缆中间接头状态的步骤包括：将压力、氯化氢含量、苯含量、乙醛含量采用预先训练好的机器学习分类模型得到输入数据对应的电缆中间接头状态，机器学习分类模型被预先训练包含压力、氯化氢含量、苯含量、乙醛含量四种输入数据及其对应的电缆中间接头状态之间的映射关系。

本实施例中，电缆中间接头状态包括正常状态、不正常两类状态，其中不正常状态可以根据需要来进行等级划分，例如需要定期检修、急需处理等，定期检修也可以根据需要细分为按照不同的检修周期来进行定期检修。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。