电缆隧道井的安全监测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种电缆隧道井的安全监测系统，电缆隧道井的顶部设有井盖、内部有电缆穿过，并且在电缆隧道井的内部还具有设于电缆上的电缆接头，安全监测系统包括：于电缆隧道井的内部检测有害气体的气体传感器、检测积水的水浸传感器、检测电缆接头温度的温度传感器、监测井盖的防盗传感器；以及，于电缆隧道井的内部连接上述各传感器的数据处理模块。本系统将温度监测、气体监测、水浸监测及井盖状态监测功能通过无线或有线方式集成于一起，可对电缆隧道井内进行综合监测。该系统中涉及的数据集中器，有多类型数据接口，可扩展性良好，可以接入更多的无线传感器及现有的有线传感器，很好地解决了现有电缆隧道井的安全监测问题。
【专利说明】电缆隧道井的安全监测系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及无线传感器网络领域，尤其涉及一种电缆隧道井的安全监测系统。
【背景技术】
[0002]电缆隧道井时常发生故障，如被水淹没；电缆接头温度过高引发线路故障；部分电缆隧道井内存在有毒或可燃气体，给维修人员留下安全隐患；部分电缆隧道井盖被人盗走，导致行人或车辆陷入井内等。
[0003]目前，电缆隧道井监测依然依靠人工巡检，这不仅提高人力成本，而且人工巡检不及时不准确，电缆隧道井的安全隐患依然存在。虽然市面上有个别电子仪器设备使用于电缆隧道井的安全监测，但这些设备功能单一，没有形成一套功能全面的在线式、网络化、分布式系统。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本实用新型提出一种电缆隧道井的安全监测系统，以解决上述问题。
[0005]为达到上述目的，本实用新型实施例的技术方案是这样实现的:
[0006]一种电缆隧道井的安全监测系统，所述电缆隧道井的顶部设有井盖、内部有电缆穿过，并且，在所述电缆隧道井的内部还具有设于所述电缆上的电缆接头，所述安全监测系统包括:
[0007]于所述电缆隧道井的内部检测有害气体的气体传感器；
[0008]于所述电缆隧道井的内部检测积水的水浸传感器；
[0009]于所述电缆隧道井的内部检测所述电缆接头的温度的温度传感器；
[0010]于所述电缆隧道井的内部监测所述井盖的防盗传感器；
[0011]以及，于所述电缆隧道井的内部连接所述气体传感器、所述水浸传感器、所述温度传感器和所述防盗传感器的数据处理模块。
[0012]优选地，所述数据处理模块包括数据集中器、电源线和数据线；
[0013]所述电源线和所述数据线均连接于所述数据集中器上，且均与设于所述电缆隧道井外部的监控主机连接。
[0014]优选地，所述数据线为以太网网线。
[0015]优选地，所述数据线为GPRS天线；
[0016]所述GPRS天线延伸至固定于地面上的天线防护罩内。
[0017]优选地，所述数据集中器包括第一数据处理单元、第一电源管理单元、第一射频模块、第一天线、以太网接口单元、GPRS单元、第一开关、RS485接口单元；
[0018]所述第一电源管理单元和所述电源线连接，且与所述第一数据处理单元、所述第一射频模块、所述第一天线、所述以太网接口单元、所述GPRS单元、所述RS485接口单元连接；[0019]所述以太网接口单元与所述以太网网线连接；
[0020]所述GPRS单元与所述GPRS天线连接；
[0021]所述RS485单元与设有RS485输出接口的传感器连接；
[0022]所述第一数据处理单元与所述第一射频模块连接，且所述第一射频模块与所述第一天线连接；
[0023]所述第一数据处理单元分别与所述气体传感器、所述水浸传感器和所述RS485接口单元连接；
[0024]所述第一数据处理单元与用以传送数据的所述以太网接口单元、所述GPRS单元连接；
[0025]所述第一数据处理单元与所述第一开关连接。
[0026]优选地，本实施例的电缆隧道井的安全监测系统还包括:第一壳体；
[0027]所述数据集中器设于所述第一壳体内。
[0028]优选地，所述温度传感器为无线温度传感器；所述无线温度传感器固定于所述电缆接头上；
[0029]所述无线温度传感器由第二电池供电；
[0030]所述无线温度传感器包括第二数据处理单元、第二电源管理单元、温度探头、第二射频模块、第二天线、第二开关；
[0031]所述第二电源管理单元与所述第二电池连接，且与所述第二数据处理单元、所述第二射频模块、所述温度探头连接；
[0032]所述第二数据处理单元与所述温度探头连接；
[0033]所述第二数据处理单元与所述第二射频模块连接，且所述第二射频模块与所述第二天线连接；
[0034]所述第二数据处理单元与所述第二开关连接。
[0035]优选地，本实施例的电缆隧道井的安全监测系统还包括:第二壳体；
[0036]所述第二数据处理单元、所述第二电源管理单元、所述第二射频模块、所述温度探头和所述第二开关均固定于所述第二壳体内，且所述温度探头位于所述第二壳体的内侧一端；且所述该端固定于所述电缆接头上；
[0037]所述第二天线固定于所述第二壳体的外部且与所述温度探头相对的另一端。
[0038]优选地，所述防盗传感器为无线防盗传感器；且所述无线防盗传感器由第三电池供电；
[0039]所述无线防盗传感器包括永久磁铁、干簧管、第三数据处理单元、第三电源管理单元、第三射频模块、第三天线、第三开关；
[0040]所述第三电源模块与所述第三电池连接，且与所述第三电源管理单元、第三射频丰吴块连接；
[0041]所述永久磁铁和所述干簧管分别固定于所述井盖内侧和所述电缆隧道井的井口上；
[0042]通电时，所述干簧管与所述永久磁铁处于常吸合状态；
[0043]所述第三数据处理单元与所述干簧管连接；
[0044]所述第三数据处理单元与所述第三射频模块连接，且所述第三射频模块与所述第三开关连接；
[0045]所述第三数据处理单元与所述第三开关连接。
[0046]优选地，本实施例的电缆隧道井的安全监测系统还包括:第三壳体；
[0047]所述干簧管、所述第三数据处理单元、所述第三电源管理单元、所述第三射频模块、所述第三天线、所述第三开关均位于所述第三壳体内，且所述干簧管位于所述第三壳体的内侧的靠近所述永久磁铁的一端；
[0048]所述第三天线固定于所述第三壳体的外部且与所述干簧管相对的另一端；
[0049]当所述干簧管位于所述井盖上时，所述第三壳体固定于所述井盖上；
[0050]当所述干簧管固定于所述电缆隧道井的井口时，所述第三壳体固定于所述电缆隧道井的井口上。
[0051]本实用新型的电缆隧道井的安全监测系统，将温度监测、气体监测、水浸监测及井盖状态监测功能通过无线或有线方式集成于一起，可对电缆隧道井内进行综合监测。该系统中涉及的数据集中器，有多类型数据接口，可扩展性良好，可以接入更多的无线传感器及现有的有线传感器。本监测系统很好地解决了现有电缆隧道井的安全监测问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0052]图1为本实用新型实施例的电缆隧道井的安全监测系统结构示意图；
[0053]图2为本实用新型实施例的电缆隧道井的安全监测系统中的数据集中器的电路结构示意图；
[0054]图3为本实用新型实施例的电缆隧道井的安全监测系统中的无线温度传感器的电路结构意图；
[0055]图4为本实用新型实施例的电缆隧道井的安全监测系统中的无线防盗传感器的电路结构意图。
[0056]附图标记:
[0057]I—电缆隧道井；2—井盖；3—防盗传感器(无线防盗传感器);4一数据集中器；5—电源线；6—以太网网线；7—气体传感器；8—水浸传感器；9一温度传感器(无线温度传感器);10—电缆；11一电缆接头；12—GPRS天线；13—永久磁铁；14一天线防护罩；15—RS485接口。
【具体实施方式】
[0058]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过具体实施例并参见附图，对本实用新型进行详细说明。
[0059]本实用新型实施例提供一种电缆隧道井的安全监测系统，用于地面下的电缆隧道井I中，所述电缆隧道井I的顶部设有井盖2，且其内部有电缆10穿过，位于所述电缆隧道井I内的电缆10上设有电缆接头11，包括:用以进行数据采集和转发的数据处理模块、用以检测所述电缆隧道井I内的有害气体的气体传感器7、用以检测所述电缆隧道井I内积水的水浸传感器8、用以检测所述电缆隧道井I内的电缆接头11温度的温度传感器9和用以防止所述井盖2的防盗传感器3 ；
[0060]所述数据处理模块、所述气体传感器7、水浸传感器8、温度传感器9和所述防盗传感器3均设置于所述电缆隧道井I内，且气体传感器7、水浸传感器8、温度传感器9和防盗传感器3均与数据处理模块通信连接。
[0061]下面对数据处理模块、温度传感器9和防盗传感器3的电路结构一一进行说明。
[0062]其中，如图2所示，数据处理模块包括数据集中器4、用以供电的电源线5和用以传输数据的数据线；所述电源线5和所述数据线均连接于所述数据集中器4上，且均与设于所述电缆隧道井I外部的监控主机连接。
[0063]数据集中器4是既是数据转发装置亦是数据采集装置，其原理图见图2。数据集中器4包括第一数据处理单元、第一电源管理单元、第一射频模块、第一天线、以太网接口单元、GPRS单元、第一开关、RS485接口单元。其中，第一数据处理单元与所述第一射频模块连接，且所述第一射频模块与所述第一天线连接，以用来和无线传感器节点通讯；
[0064]所述第一电源管理单元和所述电源线5连接，且与所述第一数据处理单元、所述第一射频模块、所述第一天线、所述以太网接口单元、所述GPRS单元、所述RS485接口单元连接以供电；
[0065]所述以太网接口单元与所述以太网网线6连接，以将数据采集装置的数据通过以太网上传到监控主机；所述GPRS单元与所述GPRS天线12连接，以将数据采集装置的数据无线传输到监控主机。其中，数据集中器4工作时，GPRS无线传输和以太网有线传输只选择一种模式，另一种作为预留。
[0066]当数据线为GPRS天线12时，GPRS天线12延伸至地面，以使无线信号可以更有效地传输出。而且，地面上固定有天线防护罩14，GPRS天线12延伸至天线防护罩14内，以起到保护作用，避免因行车等外界因素破坏。
[0067]所述RS485单元与设有RS485输出接口的传感器连接，RS485接口 15是预留总线接口单元，用来连接其他RS485输出的传感器。
[0068]第一数据处理单元由信号放大调理电路、A/D转换电路和第一单片机组成。所述第一数据处理单元分别与所述气体传感器7、所述水浸传感器8和所述RS485接口 15连接，这样，第一数据处理单元直接采集和处理气体传感器7和水浸传感器8采集到的数据。其中，水浸传感器8直接与第一单片机连接，气体传感器7经由信号放大调理电路、A/D转换电路与第一单片机连接。
[0069]所述第一数据处理单元与所述第一开关直接连接，以控制其本身的工作状态。
[0070]为了保护数据集中器4的电路不受损坏，数据集中器4所有内部电路板都放置于第一壳体内。第一壳体为防护等级达IP66的壳体，各接口都采用防护等级达IP66的接头，不使用的预留接头用盖子拧紧。
[0071]进一步，本实例中，气体传感器7采用美国英思科0LCT20可燃气变送器(防爆版本)，直接接入数据集中器4的数据处理单元。为了更好地检测电缆隧道井I内的有害气体情况，气体传感器7的位置要靠近电缆隧道井内I的底部。
[0072]进一步，本实例中，水浸传感器8采用北京宝力马公司的YW515系列固态液位传感器，直接接入数据集中器4的数据处理单元。为了更好地检测电缆隧道井I内的积水情况，水浸传感器8的位置要靠近电缆隧道井I内的底部，其位置要低于电缆线。
[0073]进一步，本实例中，采用MAX485芯片作为RS485接口单元。
[0074]进一步，本实例中，采用DM9000芯片作为以太网接口单元。[0075]进一步，本实例中，采用西门子MC75i_GPRS模块作为GPRS单元。
[0076]进一步，本实例中，采用Chipcon公司的高性能CCllOl无线通信芯片作为第一射频模块。
[0077]进一步，本实例中，采用三星公司S3C2440A芯片作为第一数据处理单元。
[0078]本实施例中，温度传感器9为无线温度传感器；无线温度传感器9固定于所述电缆接头11上，且所述无线温度传感器由第二电池供电；
[0079]所述无线温度传感器9包括第二数据处理单元、第二电源管理单元、温度探头、第二射频模块、第二天线、第二开关和指示灯，其电路结构图如图3所示。
[0080]所述第二电源管理单元与所述第二电池连接，且与所述第二数据处理单元、所述第二射频模块、所述温度探头连接以供电。
[0081]为了保护无线温度传感器9的电路不受损坏，本系统还设有第二壳体，第二数据处理单元、第二电源管理单元、第二射频模块、温度探头和第二开关均固定于第二壳体内，且温度探头位于第二壳体的内侧一端，且该端固定于电缆接头11上；第二天线固定于第二壳体的外部且与温度探头相对的另一端。第二电源管理单元有电池盒和电源管理电路组成。本实施例中，承载有电路单元的电路板、第二电池及温度探头全部封装在第二壳体内部，温度探头放置在第二壳体底部，第二壳体底部是导热材料直接将被测温度传导给温度探头，第二壳体顶部留有天线接口，天线直接拧在该接口即可。该外壳全部密封，防护等级达 IP66。
[0082]第二数据处理单元由信号放大调理电路、A/D转换电路和第二单片机组成。所述第二数据处理单元与所述温度探头连接，以接收并处理温度数据；所述第二数据处理单元与所述第二射频模块连接，且所述第二射频模块与所述第二天线连接，以向所述第一无线射频单元发送无线数据；所述第二数据处理单元与所述第二开关连接，以控制其自身的工作状态。
[0083]进一步，采用PT100作为温度传感器温度探头。
[0084]进一步，采用Chipcon公司的高性能CCllOl无线通信芯片作为第二射频模块。
[0085]进一步，采用MSP430F2274作为第二数据处理单元的CPU。
[0086]本实施例中，防盗传感器3为无线防盗传感器；且所述无线防盗传感器3由第三电池供电。本实施例中，第三电池为干电池。
[0087]无线防盗传感器3包括永久磁铁13、干簧管、第三数据处理单元、第三电源管理单元、第三射频模块、第三天线、第三开关；
[0088]所述第三电源模块与所述第三电池连接，且与所述第三电源管理单元、第三射频模块连接以供电；
[0089]所述永久磁铁13和所述干簧管分别固定于所述井盖2内侧和所述电缆隧道井I的井口上。通电时，所述干簧管与所述永久磁铁13处于常吸合状态。
[0090]为了保护无线防盗传感器3的电路不受损坏，本系统还设有第三壳体。所述干簧管、所述第三数据处理单元、所述第三电源管理单元、所述第三射频模块、所述第三天线、所述第三开关均位于所述第三壳体内。所述干簧管位于所述第三壳体的内侧的靠近所述永久磁铁13的一端；所述第三天线固定于所述第三壳体的外部且与所述干簧管相对的另一端。本实施例中，永久磁铁13固定在井盖2上，位于第三壳体内的无线防盗传感器3的其余部分均固定在电缆隧道井I的井口上。
[0091]所述第三数据处理单元与所述干簧管连接，以接收数据。这样，如果井盖2被打开，干簧管和永久磁铁13就处于脱开状态，干簧管会将状态信号传递至第三数据处理单元，并经第三数据处理单元处理后传送给数据集中器4，从而可以探测到井盖2被盗。所述第三数据处理单元与所述第三射频模块连接，且所述第三射频模块与所述第三开关连接，以向所述第一无线射频单元发送无线数据；所述第三数据处理单元与所述第三开关连接，以控制其自身的工作状态。
[0092]第三电源管理单元有电池盒和电源管理电路组成。在使用时，将永久磁铁13固定在井盖2上，无线防盗传感器3固定在井口，其干簧管端靠近永久磁铁13。承载有电路单元的电路板、电池盒、干电池及干簧管全部封装在第三壳体内部，干簧管放置在第三壳体顶部，第三壳体顶部采用高强度塑料材料，其目的是保证干簧管和永久磁铁13能发生感应。该外壳全部密封，防护等级达IP66。
[0093]进一步，采用UGN-3020Y/U干簧管。
[0094]进一步，采用Chipcon公司的高性能CCllOl无线通信芯片作为第三射频模块。
[0095]进一步，采用MSP430F2274作为第三数据处理单元的CPU。
[0096]本实施例中，第三数据处理单元为第三单片机。
[0097]综上所述，采用本实用新型所提供的电缆隧道井的安全监测系统，将温度监测、气体监测、水浸监测及井盖状态监测功能通过无线或有线方式集成在一起，对电缆隧道井I进行了综合监测。该系统中涉及的数据集中器4，有多类型数据接口，可以接入更多的无线传感器及现有的有线传感器。本监测系统功能齐全，可扩展性良好，很好的解决了现有电缆隧道井的安全监测问题。
[0098]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。
【权利要求】
1.一种电缆隧道井的安全监测系统，所述电缆隧道井的顶部设有井盖、内部有电缆穿过，并且，在所述电缆隧道井的内部还具有设于所述电缆上的电缆接头，其特征在于，所述安全监测系统包括: 于所述电缆隧道井的内部检测有害气体的气体传感器； 于所述电缆隧道井的内部检测积水的水浸传感器； 于所述电缆隧道井的内部检测所述电缆接头的温度的温度传感器； 于所述电缆隧道井的内部监测所述井盖的防盗传感器； 以及，于所述电缆隧道井的内部连接所述气体传感器、所述水浸传感器、所述温度传感器和所述防盗传感器的数据处理模块。
2.根据权利要求1所述的电缆隧道井的安全监测系统，其特征在于，所述数据处理模块包括数据集中器、电源线和数据线； 所述电源线和所述数据线均连接于所述数据集中器上，且均与设于所述电缆隧道井外部的监控主机连接。
3.根据权利要求2所述的电缆隧道井的安全监测系统，其特征在于，所述数据线为以太网网线。
4.根据权利要求2所述的电缆隧道井的安全监测系统，其特征在于，所述数据线为GPRS天线； 所述GPRS天线延伸至固定于地面上的天线防护罩内。
5.根据权利要求2所述的电缆隧道井的安全监测系统，其特征在于，所述数据集中器包括第一数据处理单元、第一电源管理单元、第一射频模块、第一天线、以太网接口单元、GPRS单元、第一开关、RS485接口单元； 所述第一电源管理单元和所述电源线连接，且与所述第一数据处理单元、所述第一射频模块、所述第一天线、所述以太网接口单元、所述GPRS单元、所述RS485接口单元连接；所述以太网接口单元与所述以太网网线连接； 所述GPRS单元与所述GPRS天线连接； 所述RS485单元与设有RS485输出接口的传感器连接； 所述第一数据处理单元与所述第一射频模块连接，且所述第一射频模块与所述第一天线连接； 所述第一数据处理单元分别与所述气体传感器、所述水浸传感器和所述RS485接口单元连接； 所述第一数据处理单元与用以传送数据的所述以太网接口单元、所述GPRS单元连接； 所述第一数据处理单元与所述第一开关连接。
6.根据权利要求2所述的电缆隧道井的安全监测系统，其特征在于，还包括:第一壳体； 所述数据集中器设于所述第一壳体内。
7.根据权利要求5所述的电缆隧道井的安全监测系统，其特征在于，所述温度传感器为无线温度传感器；所述无线温度传感器固定于所述电缆接头上； 所述无线温度传感器由第二电池供电； 所述无线温度传感器包括第二数据处理单元、第二电源管理单元、温度探头、第二射频模块、第二天线、第二开关； 所述第二电源管理单元与所述第二电池连接，且与所述第二数据处理单元、所述第二射频模块、所述温度探头连接； 所述第二数据处理单元与所述温度探头连接； 所述第二数据处理单元与所述第二射频模块连接，且所述第二射频模块与所述第二天线连接； 所述第二数据处理单元与所述第二开关连接。
8.根据权利要求7所述的电缆隧道井的安全监测系统，其特征在于，还包括:第二壳体； 所述第二数据处理单元、所述第二电源管理单元、所述第二射频模块、所述温度探头和所述第二开关均固定于所述第二壳体内，且所述温度探头位于所述第二壳体的内侧一端；且所述该端固定于所述电缆接头上； 所述第二天线固定于所述第二壳体的外部且与所述温度探头相对的另一端。
9.根据权利要求5所述的电缆隧道井的安全监测系统，其特征在于，所述防盗传感器为无线防盗传感器；且所述无线防盗传感器由第三电池供电； 所述无线防盗传感器包括永久磁铁、干簧管、第三数据处理单元、第三电源管理单元、第三射频模块、第三天线、第三开关； 所述第三电源模块与所述第三电池连接，且与所述第三电源管理单元、第三射频模块连接； 所述永久磁铁和所述干簧管分别固定于所述井盖内侧和所述电缆隧道井的井口上； 通电时，所述干簧管与所述永久磁铁处于常吸合状态； 所述第三数据处理单元与所述干簧管连接； 所述第三数据处理单元与所述第三射频模块连接，且所述第三射频模块与所述第三开关连接； 所述第三数据处理单元与所述第三开关连接。
10.根据权利要求9所述的电缆隧道井的安全监测系统，其特征在于，还包括:第三壳体； 所述干簧管、所述第三数据处理单元、所述第三电源管理单元、所述第三射频模块、所述第三天线、所述第三开关均 位于所述第三壳体内，且所述干簧管位于所述第三壳体的内侧的靠近所述永久磁铁的一端； 所述第三天线固定于所述第三壳体的外部且与所述干簧管相对的另一端； 当所述干簧管位于所述井盖上时，所述第三壳体固定于所述井盖上； 当所述干簧管固定于所述电缆隧道井的井口时，所述第三壳体固定于所述电缆隧道井的井口上。
【文档编号】G01D21/02GK203587139SQ201320763881
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年11月27日 优先权日:2013年11月27日
【发明者】陈得民, 沈唯真, 代啸宁 申请人:北京必创科技有限公司, 无锡必创传感科技有限公司