一种基于RFID技术的电缆沟无线环境监测装置的制作方法

本实用新型涉及涉及电缆沟无线环境监测装置，如应用于电缆沟、电缆井内的环境参数监测，特别是涉及一种基于rfid技术的电缆沟无线环境监测装置。

背景技术：

电缆沟是电网常见的电缆敷设形式，作为承载高压输电电缆敷设的专门通道，是输配电中重要的基础设施。电缆沟内的环境状态与电力的正常输送息息相关，如电沟中易积水且湿度较大，高压输电线缆长期浸泡在水中或者处于湿度过高的环境中，极易发生电缆头破裂现象，危害输电系统的安全。同时电缆自身运行温度较高，若电缆沟内的温度过高则会影响电缆散热，老化的高压线缆绝缘层会存在着发生自燃的风险。电缆沟内长期囤积污物，易滋生沼气，甲烷等可燃气体，给电缆稳定运行带来隐患。因此实现对电缆沟环境状态的实时监测是非常有必要的。目前，现阶段针对于地下环境状态的监测，国内外学者提出典型的方案主要有基于zigbee等无线技术监测方案、zigbee无线技术与其他通信技术相结合的监测方案和工业总线与internet相结合的监测方案。诸多监测方案取得了一定的监测效果，但目前对于电缆沟环境的监测仍存在如布线繁琐、工程量大、投资成本较高等缺点。这也是现在电缆沟环境监测迫切需要解决的问题。

目前电缆沟环境监测最主要的问题是：

（1）监测成本高（需要大规模进行线缆敷设或地下无线通信网络建设），工程建设成本高，难度大。

（2）监测效率低，系统可靠性差（电缆沟电磁环境恶劣，信息传输可靠性难以保证）。

（3）运维量大，运行成本较高（电缆沟环境恶劣，造成设备运维量大，运行成本高）。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于rfid技术的电缆沟无线环境监测装置，其结构简单、安装方便且能够满足电缆沟环境监测的要求。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种基于rfid技术的电缆沟无线环境监测装置，包括：电源、主控板；电源，电源用于提供电能；所述主控板上分别安装有：

液位传感器，用于探测电缆沟内的液位；

温湿度传感器，用于探测电缆沟内的温度和湿度；

存储器，用于存储数据；

rfid模块，用于通过rfid技术与外部rfid读取设备通讯、进行数据交互；

定位模块，用于对外壳进行定位；

控制器，用于收发、解析控制指令，并进行参数计算；

所述控制器的信号端分别与液位传感器、温湿度传感器、水浸传感器、存储器、rfid模块、定位模块、可燃气体传感器、烟雾传感器、流量计、接触器的信号端通讯连接，所述温湿度传感器的探测端通过第一导线与温湿度探头的输出端电连接，温湿度探头固定在外壳外部；液位传感器与液位探头通过第二导线电连接，液位探头固定在导向筒底部。

优选地，还包括球形的外壳，外壳内部分别设置有电气腔、测水腔、隔水腔、导向孔，所述电气腔与测水腔之间通过孔板分割，孔板上设置有无数通孔，测水腔内安装有水浸传感器；

所述隔水腔与电气腔之间通过防水板密封分割，防水板固定在外壳内部，且所述隔水腔内安装有绕线机构，绕线机构用于缠绕第二导线，且保证第二导线与液位传感器的通讯连接；

所述导向孔套装在导向筒外，且外壳可沿着导向筒轴向上下滑动，所述外壳内部为密封状态且外壳可以漂浮在水面上；所述防水板、孔板上分别安装有电源、主控板。

优选地，所述电气腔还安装有气泵，气泵的进口与进气管一端连通，进气管另一端穿出外壳外部；气泵的排气口与流量计的进口连通，流量计的出口与烟雾传感器的进气口连通，烟雾传感器的出气口与可燃气体传感器的进气口连通，可燃气体传感器的出气口与排气管一端连通，排气管另一端穿出外壳后与大气连通；气泵的接电端与接触器的动触点导电连接，接触器的静触点与电源的输出电极导电连接。

优选地，排气管上串联有单向阀，单向阀的打开方向为由可燃气体传感器向排气管排气方向。

优选地，在排气管、进气管伸出外壳的一端上设置有防倒灌机构，所述防倒灌机构包括开口向下的直管，直管与排气管或进气管内部连通，直管内部为中空的直管内管，所述直管内管由上至下依次安装有止水塞、止水轴、孔环，止水塞内侧设置有止水锥孔；

所述孔环上设置有无数贯穿的通孔，所述止水轴上分别设置有导流槽、止水锥头、限位凸起，所述止水轴位于限位凸起与孔环之间的部分上套装有第一压簧，孔环固定在直管内管中，且止水轴底部穿出直管后与漂浮体装配固定，漂浮体可漂浮在水面上；止水锥头可与止水锥孔密封装配以密封止水塞。

优选地，所述绕线机构包括绕线轴、发条弹簧，所述发条弹簧有两个且分别安装在绕线轴的两端，发条弹簧的钢带内侧一端与绕线轴装配固定、外端与发条弹簧的外壳装配固定，发条弹簧的外壳固定在防水板上，且绕线轴靠近两个发条弹簧的两侧上分别固定有绕线环，绕线轴内固定有连接电缆，所述第二导线一端与连接电缆一端导电、通讯连接，且第二导线缠绕在绕线轴上；

所述连接电缆另一端穿出绕线轴后与电滑环的定子导电连接，电滑环的转子通过第四导线穿过防水板后与液位传感器的接入端、供电端电连接，所述连接电缆与绕线轴同轴。

优选地，所述电滑环安装在防水内罩内，防水内罩设置在防水罩内，防水罩安装在防水板上，防水内罩为密封状态。

优选地，所述rfid模块的读写信号端通过第三导线与读取器内的rfid芯片通讯连接，所述读取器固定在导向筒顶部。

本实用新型的有益效果是：本实用新型结构简单，制造成本偏低，而且安装方便，无需复杂的通讯布线、设计，从而大大降低了安装成本以及后期维护成本，同时还能满足对电缆沟环境监测的要求。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1中a处放大图。

图3是本实用新型的卷线机构结构示意图。

图4是本实用新型的电气构成框图。

具体实施方式

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。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

参见图1-图4，一种基于rfid技术的电缆沟无线环境监测装置，包括球形的外壳110，外壳110内部分别设置有电气腔111、测水腔112、隔水腔113、导向孔114，所述电气腔111与测水腔112之间通过孔板120分割，孔板120上设置有无数通孔，一旦水进入电气腔内后，水会流入测水腔112，测水腔112内安装有水浸传感器221，水浸传感器用于探测测水腔112内是否有水，一旦有水则对所有用电设备进行断电停运（控制器控制电源断开对所有供电设备的供电即可，本实施例中电源的输出电极上串联有继电器，继电器的控制端与控制器的信号端通讯连接，从而通过继电器控制电源对外的电流通断）。

所述隔水腔113与电气腔111之间通过防水板130密封分割，防水板固定在外壳110内部，且所述隔水腔113内安装有绕线机构300，绕线机构300用于缠绕第二导线252，且保证第二导线252与液位传感器的通讯连接，第二导线252还与液位探头212的信号端电连接，从而实现液位传感器与液位探头的导电、通讯连接；

所述导向孔114套装在导向筒140外，且外壳110可以沿着导向筒140轴向上下滑动，所述外壳内部为密封状态且外壳可以漂浮在水面上。这种设计使得电缆沟一旦被水淹时外壳可以漂浮起来，从而避免遭到水浸造成电气腔进水。

所述防水板130、孔板120上分别安装有电源223、主控板222，所述电源223用于提供电能，本实施例中电源可以是电池或ac-dc转换器；所述主控板222上分别安装有：

液位传感器，用于探测电缆沟内的液位；

温湿度传感器，用于探测电缆沟内的温度和湿度；

存储器，用于存储数据；本实施例的存储器选用闪存卡；

rfid模块，用于通过rfid技术与外部rfid读取设备通讯、进行数据交互；

定位模块，用于对外壳进行定位，本实施例的定位模块选用gps模块或北斗定位模块；

保护电路，用于控制电源对控制器的供电，防止电流或电压过大、过热等；

控制器，用于收发、解析控制指令，并进行参数计算。本实施例的控制器选用具有低功耗待机、自动唤醒功能的mcu。

所述控制器的信号端分别与液位传感器、温湿度传感器、水浸传感器、存储器、rfid模块、定位模块、可燃气体传感器、烟雾传感器、流量计、接触器的信号端通讯连接，所述温湿度传感器的探测端通过第一导线251与温湿度探头211的输出端电连接，温湿度探头211固定在外壳110外部，从而通过温湿度探头探测电缆沟内的温度、湿度。

所述电气腔111还安装有气泵400，气泵400的进口与进气管510一端连通，进气管510另一端穿出外壳110外部，从而可将外壳外部的气体引入气泵400；气泵400的排气口与流量计的进口连通，流量计的出口与烟雾传感器的进气口连通，烟雾传感器的出气口与可燃气体传感器的进气口连通，可燃气体传感器的出气口与排气管610一端连通，排气管610另一端穿出外壳110后与大气连通，且排气管610上串联有单向阀230，单向阀的打开方向为由可燃气体传感器向排气管排气方向；

气泵400的接电端与接触器的动触点导电连接，接触器的静触点与保护电路的接出端导电连接，从而通过控制器控制接触器的开闭来控制气泵400的启停。使用时，气泵400周期性启动，从而将气流抽送至流量计，流量计计算气流量、流速，然后将信号反馈入控制器；气体依次进入烟雾传感器、可燃气体传感器，从而分别探测烟雾、可燃气体的浓度，并将信号输入控制器进行处理后存储在存储器内；

液位传感器、温湿度传感器同步周期性启动，从而将探测的温湿度、液位信息输入控制器进行处理后存储在存储器内，控制器的处理主要是将数据安装预设的归类、编码方式进行存储，以便于后期查看。人工定期巡检各个电缆沟，然后通过rfid读写器与rfid模块建立rfid通讯，从而读取存储器内的数据，然后人工携带rfid读写器并将读取的数据输入服务器即可。这种方式无需复杂的通讯布置，而且电缆沟的定期巡检本来就是必须的，因此能够大大降低成本。

优选地，为了避免电缆沟内的水从进气管倒灌进入外壳内部，申请人分别在排气管610、进气管510伸出外壳的一端上设置有防倒灌机构500，所述防倒灌机构包括开口向下的直管520，直管520与排气管610或进气管510内部连通，直管520内部为中空的直管内管521，所述直管内管521由上至下依次安装有止水塞530、止水轴540、孔环522，止水塞530内侧设置有止水锥孔531；

所述孔环522上设置有无数贯穿的通孔，所述止水轴540上分别设置有导流槽542、止水锥头541、限位凸起543，所述止水轴540位于限位凸起543与孔环522之间的部分上套装有第一压簧550，孔环522固定在直管内管521中，且止水轴540底部穿出直管520后与漂浮体560装配固定，漂浮体采用轻质材料制成且能够漂浮在水面上。止水锥头541可与止水锥孔531密封装配以密封止水塞530。

初始状态时，由于漂浮体的重力，使得止水轴540克服第一压簧550的弹力下移，从而使得止水锥头541与止水锥孔531分离，此时气流从水锥头541与止水锥孔531之间的间隙穿过。一旦水位达到漂浮体560处时，通过漂浮体不断上浮可以驱动止水轴上移直到止水锥头541与止水锥孔531密封装配，此时水无法穿过止水塞，从而实现密封、防水。

参见图3，所述绕线机构300包括绕线轴320、发条弹簧310，所述发条弹簧310有两个且分别安装在绕线轴320的两端，发条弹簧310的钢带内侧一端与绕线轴320装配固定、外端与发条弹簧的外壳装配固定，发条弹簧的外壳固定在防水板140上，且绕线轴320靠近两个发条弹簧310的两侧上分别固定有绕线环321，绕线轴320内固定有连接电缆350，所述第二导线252一端与连接电缆一端导电、通讯连接，且第二导线252缠绕在绕线轴310上；

所述连接电缆350另一端穿出绕线轴310后与电滑环340的定子导电连接，电滑环340的转子通过第四导线穿过防水板后与液位传感器的接入端、供电端电连接，所述连接电缆350与绕线轴310同轴。所述电滑环安装在防水内罩331内，防水内罩331设置在防水罩330内，防水罩330密封安装在防水板上，防水内罩为密封状态。液位探头212固定在导向筒140底部。

使用时，随着外壳上升，液位探头会对第二导线进行牵拉，使得第二导线驱动绕线轴不断转动以释放第二导线252，由于电滑环的作用，并不会影响连接电缆与液位传感器之间的电连接，而且整个过程发条弹簧不断收紧存储弹力，一旦外壳下降目测发条弹簧驱动绕线轴转动绕线，从而避免第二导线过长导致缠绕、拉断。

优选地，所述rfid模块的读写信号端通过第三导线253与读取器240内的rfid芯片通讯连接，从而直接在读取器处读取rfid模块的信号即可。所述读取器240固定在导向筒140顶部。

本实用新型未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。