本发明涉及气体监测,尤其是涉及一种电缆故障预警装置及方法。
背景技术:
1、电能传输方式包括架空线和地下电缆,随着我国城市化的不断推进,城市电力需求不断上升,城市内电缆数量也在不断上升,地下电缆逐渐成为主要输电方式。相比架空线,地下输电减少了对建筑物的影响,提高了居民生命财产安全。将电力线路置于电缆隧道中,不仅提高了输电容量和供电质量,还降低了维护成本和城市空间占用率。此外,电缆隧道在初期采用环网柜和分接箱等设施进行多线路协同供电,满足了配网自动化的要求,增加了运行的灵活性。
2、然而电缆隧道是基本封闭的空间,长期无人整理导致积水、淤泥、垃圾聚集。这种环境产生易燃易爆或有毒气体,尤其电缆绝缘材料氧化释放挥发性有机物。过热状态可能引发电击穿或自燃,增加火灾风险,国外调查显示78%的用电企业发生过电缆着火,其中40%危害较大,地下潮湿环境也会导致电缆保护层破裂,危及电力设施安全。在湿度较大地区,电缆隧道内的有机物产生易燃气体,积累到一定程度容易引发火灾爆炸。我国多地区曾爆发过类似爆炸事故,不仅对人们的生命安全带来危险,而且降低了地下输电的运行可靠。
3、由此可见,如何实现对地下电缆的有效监测和预警,已经成为本领域技术人员所要亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、本发明提供一种电缆故障预警装置及方法,通过设计由气体采集模块、处理模块、电源模块、报警模块和通信模块相互配合的装置结构,实现了对地下电缆故障的有效监测和预警,进而保障了地下输电的运行可靠。
2、为了解决上述技术问题,本发明实施例提供了一种电缆故障预警装置,包括气体采集模块、处理模块、电源模块、报警模块和通信模块;
3、所述气体采集模块包括若干数量设于电缆隧道内的pid气体传感器和a/d转换器,所述a/d转换器的输入端和各个所述pid气体传感器的信号输出端连接;
4、所述电源模块,其包括dc/dc转换器和低压差线性稳压器,且所述电源模块用于向所述气体采集模块和所述处理模块供电;
5、所述通信模块用于与外界的监测中心通信交互;
6、所述处理模块包括基于rt-thread操作系统的gd32f405单片机,所述gd32f405单片机分别与所述a/d转换器的输出端、所述电源模块的输出端、所述通信模块的各个接口、所述报警模块通信连接。
7、作为其中一种优选方案,所述低压差线性稳压器包括第一低压差线性稳压器、第二低压差线性稳压器和第三低压差线性稳压器;
8、所述dc/dc转换器的输入端与所述电源模块的输入端连接,所述dc/dc转换器的输出端分别与所述第一低压差线性稳压器、所述第二低压差线性稳压器连接,所述第一低压差线性稳压器的输出端与所述第三低压差线性稳压器连接;
9、所述第一低压差线性稳压器、所述第二低压差线性稳压器和所述第三低压差线性稳压器三者的输出端分别与所述电源模块的输出端连接。
10、作为其中一种优选方案,所述第一低压差线性稳压器的规格为5v-3.3v,所述第二低压差线性稳压器的规格为5v-3.6v,所述第三低压差线性稳压器的规格为3.3v-1.8v。
11、作为其中一种优选方案,所述通信模块至少包括wi-fi接口、蓝牙接口、rs-232接口和4g接口。
12、作为其中一种优选方案,所述电缆故障预警装置还包括本地存储模块;
13、所述本地存储模块包括sd卡,所述sd卡的数据输入端与所述gd32f405单片机通信连接。
14、作为其中一种优选方案,所述报警模块包括声光报警器。
15、本发明另一实施例提供了一种电缆故障预警方法,应用于如上所述的电缆故障预警装置,包括:
16、控制pid气体传感器对电缆隧道内的voc气体进行检测;
17、接收检测结果,并对所述检测结果进行分析,以生成对应的报警信号;
18、将分析结果经由所述通信模块上传至外界的监测中心,并根据所述报警信号,对应控制所述报警模块执行相对应的报警操作。
19、作为其中一种优选方案,所述接收检测结果,并对所述检测结果进行分析,以生成对应的报警信号,具体包括:
20、若所述检测结果内的气体浓度值大于预设阈值,则生成对应的报警信号。
21、作为其中一种优选方案,所述电缆故障预警方法还包括:
22、将所述检测结果和所述分析结果分别发送至目标用户绑定的用户终端界面。
23、作为其中一种优选方案,所述用户终端界面至少包括小程序。
24、相比于现有技术,本发明实施例的有益效果在于以下所述中的至少一点:
25、(1)本发明设计由气体采集模块、处理模块、电源模块、报警模块和通信模块相互配合的电缆故障预警装置,结构简单,气体采集模块中的pid传感器具有高度灵敏的特性,扮演着voc气体监测终端的角色,能够在低浓度下检测到电缆周围空气中的有毒挥发性有机化合物(vocs)浓度,特别是与电缆故障相关的挥发性化合物,从而提高了电缆故障预警装置的使用灵活性。
26、(2)本发明提供的电缆故障预警装置,以不同智能化模块有机结合为基础,运用高速计算处理服务,先进的信息化网络技术,实时采集电缆隧道内的气体数据、集成高度化的预警分析配套设备,搭建统一的信息平台和智能处理平台,实现气体的感知、判断和分析,以及预警控制,从而更好地保证电缆隧道内的安全,以及电力设备的安全,减少安全事故,保障了地下输电的运行可靠。
1.一种电缆故障预警装置,其特征在于,包括气体采集模块、处理模块、电源模块、报警模块和通信模块;
2.如权利要求1所述的电缆故障预警装置,其特征在于,所述低压差线性稳压器包括第一低压差线性稳压器、第二低压差线性稳压器和第三低压差线性稳压器;
3.如权利要求2所述的电缆故障预警装置,其特征在于,所述第一低压差线性稳压器的规格为5v-3.3v,所述第二低压差线性稳压器的规格为5v-3.6v,所述第三低压差线性稳压器的规格为3.3v-1.8v。
4.如权利要求1所述的电缆故障预警装置,其特征在于,所述通信模块至少包括wi-fi接口、蓝牙接口、rs-232接口和4g接口。
5.如权利要求1所述的电缆故障预警装置,其特征在于,所述电缆故障预警装置还包括本地存储模块;
6.如权利要求1所述的电缆故障预警装置,其特征在于,所述报警模块包括声光报警器。
7.一种电缆故障预警方法,应用于如权利要求1~6任一项所述的电缆故障预警装置,其特征在于,包括:
8.如权利要求7所述的电缆故障预警方法,其特征在于,所述接收检测结果,并对所述检测结果进行分析,以生成对应的报警信号,具体包括:
9.如权利要求7所述的电缆故障预警方法,其特征在于,所述电缆故障预警方法还包括:
10.如权利要求9所述的电缆故障预警方法,其特征在于,所述用户终端界面至少包括小程序。