浅谈基于远程联动研判的塞止井智能综合监测及控制系统

李红亮

（国网上海市电力公司电缆分公司，上海 200072）

随着城市电缆化率的不断提高，超高压电缆在城市电网中扮演着越来越重要的角色。而塞止井作为超高压充油电缆的附属设备，其设备的运行状况直接关系到充油电缆的安全运行。因此，如何提高塞止井的运行安全可靠性是当前的重要课题。目前，上海市共有16 个塞止井，巡视周期为15 天。每次巡视都需要从开井、通风、测量参数，到关井等步骤，平均需要花费75 分钟的时间。这意味着每15 天，运行人员需要花费1875 分钟在塞止井的巡视上，工作强度极大。

1 研究的目的

随着城市电缆化率的不断提高，超高压电缆在城市电网中扮演着越来越重要的角色，如何提高电缆的运行安全可靠性成为当前最重要的课题。传统的人力巡检存在很多缺点，其中包括依靠驱车巡视、现场通风排水、费时费力、维护工作效率低等问题。此外，分管线路多，对于每个塞止井巡视间隔时间长，也是传统巡检的不足之处。

电缆井内的各类电子设备所处的空间环境较差，时常处于高温高湿度的状态。由于缺乏对电缆及其附属件以外电器设备的实时监测系统，无法快速获取电器设备运行状态，也无法智能研判或远程手动控制照明、空气净化、排水等装置，这将造成电缆本体及其附属件和井内电器设备的损坏。在恶劣天气影响下，无法得知天气对井内设备及空间环境的影响，不及时响应将对电缆和各类电器设备造成严重危害。

针对上述问题，我们需要利用现代技术进行改进。首先，可以通过在电缆井内安装传感器来实现实时监测系统，包括温度、湿度、气压和流量传感器等。这些传感器具有高精度、稳定性和可靠性，能够满足井内环境监测的要求。此外，建立智能综合监测及控制系统对塞止工井进行智能化的管理也是非常有必要的。该系统可以通过收集井内环境数据，实现对环境数据的智能自主研判，及远程预警和控制的综合监控平台，有效降低维护工作的难度和风险，提升管理效率。

对于充油电缆塞止接头工井这类特殊工井，其内部环境通常会处于高温高湿度状态，而且缺乏能够对该类设备自身运行状态的监测。为了解决这个问题，可以在工井内安装照明、排水、排风等一次设备、监控报警设备以及土建附属设备，并建立智能监测系统对工井内各种电器设备进行实时监测，以确保它们的正常运行。智能监测系统应该包括传感器、数据采集模块、数据传输模块和远程控制平台等，这些模块可以通过互联网连接并实现数据的实时传输和远程控制。

在智能监测系统中，各种传感器可以用来实时监测工井内部的温度、湿度、气压等环境参数，以及各种设备的运行状态和电器参数，如电压、电流、功率等。传感器将监测到的数据通过数据采集模块采集并传输到远程控制平台上，通过算法分析实时数据，并将分析结果以可视化的方式呈现给操作人员。操作人员可以根据分析结果进行及时处理，如发现异常情况时，及时启动报警和远程控制设备的运行状态，以确保工井内部设备的安全运行。

此外，智能监测系统还应该包括智能预警和远程控制平台。预警系统可以通过对历史数据进行分析，对可能出现的故障进行预测和预警，及时采取措施避免设备损坏，提高系统的可靠性。远程控制平台可以对工井内设备进行远程控制和管理，如对照明、排风、排水等设备进行远程开关，实时监测和控制设备运行状态，提高设备的使用效率和管理效率。

2 国内外研究概况

原有的塞止接头工井的各个检测点，已经安装了各类监测传感器，但是缺乏一套综合性的管理、分析和控制平台，将设备状态信息通过自动化采集装置进行数据转换传送并进行数据分析报警和控制，对于已检测到的历史数据已有手段无法进行存储、分析和趋势研判，从而无法实现正常巡视和应急抢修的快速反应。

塞止井内往往会有大量积水，在水泵不工作的情况下，严重积水将影响塞止井内设备的运行安全；工井被非法开启往往会威胁现场电缆设备的安全运行；此外，工井电源失压断电将导致系统无法监控报警。而上海地区塞止工井多位于市中心车道或人行道上，每次开启工井检查办理的手续较复杂，人员进出需做好现场安全措施、工作许可等各项安全工作，且在巡视周期外发生的异常情况不能及时发现。目前，没有一套能实现环境类数据智能自主研判及远程预警和控制的综合监控平台。

3 主要研究内容

基于远程联动研判的塞止接头工井智能综合监测及控制系统，该系统包括相互连接塞止井信息采集及智能分析装置、控制装置（含远程通信和研判）和监控平台。

塞止井信息采集及智能分析装置（含图像识别的可视化装置等其他信号采集装置）设置在充油电缆塞止井内，采集塞止井内照明情况、集水井水位情况和风机运行情况及其他环境情况。并且装置内含边缘计算芯片和基于微功率ARM 主处理芯片，经过边缘计算与智能电网融合的方案充分利用了云计算的存储和计算能力，同时吸收了边缘计算的实时性和分布式特性，在一定程度上解决了通信信道过于拥塞的问题，并可对历史数据进行分析运算，可对往后排风、排水、照明等环境辅控装置进行信号输出的研判依据（如图1）。

图1 塞止井信息采集及智能分析装置

控制装置（含远程通信和研判）设置在塞止井上的电力换位箱内，主要用于控制塞止井信息采集装置采集的照明、水位和风机等环境辅控，并可通过监控平台或就地研判控制照明、排水和排风系统的启停（如图2）。与塞止井信息采集装置连接采用RS485 有线通信，与监控平台连接采用NB-IoT 电力专网或2.4GHz 频段LoRa专网等多种电力专网的通信方式。

图2 塞止井控制装置

监控平台设置在运维人员的微信小程序内，需要通过运维班组分级授权（查看权限、控制权限和施工远程交互权限等）对塞止井智能综合监测及控制系统进行操作（如图3）。

图3 监控平台

4 智能管控系统的设计与实现

4.1 系统设计思路

为了实现对塞止接头井的智能化管理，需要建立一个完整的管控系统。该系统应该能够实时监控塞止接头井的运行情况，并对异常情况进行预警和处理。同时，系统还应该具备数据分析和决策支持的功能，以便于管理人员能够更好地了解井内的情况，并做出相应的决策。

基于以上要求，本文设计的智能管控系统包括以下模块。

（1）数据采集模块。该模块负责实时采集塞止接头井的运行数据，包括井内温度、湿度、气压、流量等信息，并将其上传至系统数据库。

（2）数据处理模块。该模块对采集的数据进行处理，提取出有用信息，并进行分析和统计。同时，该模块还可以对数据进行预处理，如去噪、平滑等操作，以提高数据的质量和可靠性。

（3）异常监测模块。该模块通过对采集的数据进行分析，能够及时发现井内的异常情况，并对其进行预警和处理。例如，当井内温度超过一定阈值时，系统可以发出警报，并自动切断供电，以避免设备过热或爆炸等危险情况的发生。

（4）决策支持模块。该模块基于采集的数据和分析结果，提供给管理人员决策支持。例如，根据历史数据和趋势预测，系统可以为管理人员提供未来一段时间内井内设备的故障概率，以便于制定维护计划和预算。

（5）人机交互模块。该模块提供给管理人员一个友好的界面，以方便其查看数据、分析结果和制定决策。界面应该简单易用，具有良好的交互性和可视化效果。

4.2 系统实现技术

为了实现以上功能，本文选用了以下技术进行系统实现。

（1）传感器技术。传感器是数据采集的基础。本文选用了多种传感器进行数据采集，包括温度传感器、湿度传感器、气压传感器和流量传感器等。这些传感器具有高精度、稳定性和可靠性，能够满足井内环境监测的要求。

（2）嵌入式技术。本文采用了基于ARM 嵌入式系统进行系统实现。这种嵌入式系统具有体积小、功耗低、可靠性高等特点，能够满足在井下环境中长时间稳定运行的要求。

（3）通信技术。为了实现井下数据的实时传输和监控，本文采用了无线传输技术进行数据传输，包括蓝牙和WiFi 技术。同时，为了保证数据的安全性，本文采用了数据加密技术进行数据加密和解密。

（4）云计算技术。为了实现数据的统一管理和分析，本文采用了云计算技术进行数据存储和处理。通过将数据上传到云端进行存储和处理，实现了对数据的集中管理和分析，提高了数据利用率和管理效率。

（5）人机交互技术。为了方便用户对系统进行操作和管理，本文采用了人机交互技术，包括触摸屏和语音识别技术。这种技术能够方便用户进行交互操作，提高了用户体验和操作效率。

4.3 系统实现流程

首先，通过传感器采集井下环境数据，并通过无线传输技术将数据传输到云端进行存储和处理。然后，通过人机交互技术实现用户对系统的操作和管理。用户可以通过触摸屏或语音识别技术对系统进行操作和管理，包括对井下环境数据的查看、监控和分析等。同时，系统也可以通过云计算技术对数据进行分析和处理，并将分析结果反馈给用户。

5 结语

本文针对塞止接头井环境监测和管控问题，提出了一种基于智能化管理的塞止接头井智能管控系统。该系统通过采用传感器技术、嵌入式技术、通信技术、云计算技术和人机交互技术等多种技术，实现了对塞止接头井环境数据的实时监控和管控。通过系统的实现和应用，本文验证了该系统的可行性和有效性。该系统可以为塞止接头井的管理和维护提供可靠的技术支持，具有广泛的应用前景。