電纜隧道井的安全監測系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電纜隧道井的安全監測系統，電纜隧道井的頂部設有井蓋、內部有電纜穿過，并且在電纜隧道井的內部還具有設于電纜上的電纜接頭，安全監測系統包括：于電纜隧道井的內部檢測有害氣體的氣體傳感器、檢測積水的水浸傳感器、檢測電纜接頭溫度的溫度傳感器、監測井蓋的防盜傳感器；以及，于電纜隧道井的內部連接上述各傳感器的數據處理模塊。本系統將溫度監測、氣體監測、水浸監測及井蓋狀態監測功能通過無線或有線方式集成于一起，可對電纜隧道井內進行綜合監測。該系統中涉及的數據集中器，有多類型數據接口，可擴展性良好，可以接入更多的無線傳感器及現有的有線傳感器，很好地解決了現有電纜隧道井的安全監測問題。
【專利說明】電纜隧道井的安全監測系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及無線傳感器網絡領域，尤其涉及一種電纜隧道井的安全監測系統。
【背景技術】
[0002]電纜隧道井時常發生故障，如被水淹沒；電纜接頭溫度過高引發線路故障；部分電纜隧道井內存在有毒或可燃氣體，給維修人員留下安全隱患；部分電纜隧道井蓋被人盜走，導致行人或車輛陷入井內等。
[0003]目前，電纜隧道井監測依然依靠人工巡檢，這不僅提高人力成本，而且人工巡檢不及時不準確，電纜隧道井的安全隱患依然存在。雖然市面上有個別電子儀器設備使用于電纜隧道井的安全監測，但這些設備功能單一，沒有形成一套功能全面的在線式、網絡化、分布式系統。
【發明內容】
[0004]有鑒于此，本實用新型提出一種電纜隧道井的安全監測系統，以解決上述問題。
[0005]為達到上述目的，本實用新型實施例的技術方案是這樣實現的:
[0006]一種電纜隧道井的安全監測系統，所述電纜隧道井的頂部設有井蓋、內部有電纜穿過，并且，在所述電纜隧道井的內部還具有設于所述電纜上的電纜接頭，所述安全監測系統包括:
[0007]于所述電纜隧道井的內部檢測有害氣體的氣體傳感器；
[0008]于所述電纜隧道井的內部檢測積水的水浸傳感器；
[0009]于所述電纜隧道井的內部檢測所述電纜接頭的溫度的溫度傳感器；
[0010]于所述電纜隧道井的內部監測所述井蓋的防盜傳感器；
[0011]以及，于所述電纜隧道井的內部連接所述氣體傳感器、所述水浸傳感器、所述溫度傳感器和所述防盜傳感器的數據處理模塊。
[0012]優選地，所述數據處理模塊包括數據集中器、電源線和數據線；
[0013]所述電源線和所述數據線均連接于所述數據集中器上，且均與設于所述電纜隧道井外部的監控主機連接。
[0014]優選地，所述數據線為以太網網線。
[0015]優選地，所述數據線為GPRS天線；
[0016]所述GPRS天線延伸至固定于地面上的天線防護罩內。
[0017]優選地，所述數據集中器包括第一數據處理單元、第一電源管理單元、第一射頻模塊、第一天線、以太網接口單元、GPRS單元、第一開關、RS485接口單元；
[0018]所述第一電源管理單元和所述電源線連接，且與所述第一數據處理單元、所述第一射頻模塊、所述第一天線、所述以太網接口單元、所述GPRS單元、所述RS485接口單元連接；[0019]所述以太網接口單元與所述以太網網線連接；
[0020]所述GPRS單元與所述GPRS天線連接；
[0021]所述RS485單元與設有RS485輸出接口的傳感器連接；
[0022]所述第一數據處理單元與所述第一射頻模塊連接，且所述第一射頻模塊與所述第一天線連接；
[0023]所述第一數據處理單元分別與所述氣體傳感器、所述水浸傳感器和所述RS485接口單元連接；
[0024]所述第一數據處理單元與用以傳送數據的所述以太網接口單元、所述GPRS單元連接；
[0025]所述第一數據處理單元與所述第一開關連接。
[0026]優選地，本實施例的電纜隧道井的安全監測系統還包括:第一殼體；
[0027]所述數據集中器設于所述第一殼體內。
[0028]優選地，所述溫度傳感器為無線溫度傳感器；所述無線溫度傳感器固定于所述電纜接頭上；
[0029]所述無線溫度傳感器由第二電池供電；
[0030]所述無線溫度傳感器包括第二數據處理單元、第二電源管理單元、溫度探頭、第二射頻模塊、第二天線、第二開關；
[0031]所述第二電源管理單元與所述第二電池連接，且與所述第二數據處理單元、所述第二射頻模塊、所述溫度探頭連接；
[0032]所述第二數據處理單元與所述溫度探頭連接；
[0033]所述第二數據處理單元與所述第二射頻模塊連接，且所述第二射頻模塊與所述第二天線連接；
[0034]所述第二數據處理單元與所述第二開關連接。
[0035]優選地，本實施例的電纜隧道井的安全監測系統還包括:第二殼體；
[0036]所述第二數據處理單元、所述第二電源管理單元、所述第二射頻模塊、所述溫度探頭和所述第二開關均固定于所述第二殼體內，且所述溫度探頭位于所述第二殼體的內側一端；且所述該端固定于所述電纜接頭上；
[0037]所述第二天線固定于所述第二殼體的外部且與所述溫度探頭相對的另一端。
[0038]優選地，所述防盜傳感器為無線防盜傳感器；且所述無線防盜傳感器由第三電池供電；
[0039]所述無線防盜傳感器包括永久磁鐵、干簧管、第三數據處理單元、第三電源管理單元、第三射頻模塊、第三天線、第三開關；
[0040]所述第三電源模塊與所述第三電池連接，且與所述第三電源管理單元、第三射頻豐吳塊連接；
[0041]所述永久磁鐵和所述干簧管分別固定于所述井蓋內側和所述電纜隧道井的井口上；
[0042]通電時，所述干簧管與所述永久磁鐵處于常吸合狀態；
[0043]所述第三數據處理單元與所述干簧管連接；
[0044]所述第三數據處理單元與所述第三射頻模塊連接，且所述第三射頻模塊與所述第三開關連接；
[0045]所述第三數據處理單元與所述第三開關連接。
[0046]優選地，本實施例的電纜隧道井的安全監測系統還包括:第三殼體；
[0047]所述干簧管、所述第三數據處理單元、所述第三電源管理單元、所述第三射頻模塊、所述第三天線、所述第三開關均位于所述第三殼體內，且所述干簧管位于所述第三殼體的內側的靠近所述永久磁鐵的一端；
[0048]所述第三天線固定于所述第三殼體的外部且與所述干簧管相對的另一端；
[0049]當所述干簧管位于所述井蓋上時，所述第三殼體固定于所述井蓋上；
[0050]當所述干簧管固定于所述電纜隧道井的井口時，所述第三殼體固定于所述電纜隧道井的井口上。
[0051]本實用新型的電纜隧道井的安全監測系統，將溫度監測、氣體監測、水浸監測及井蓋狀態監測功能通過無線或有線方式集成于一起，可對電纜隧道井內進行綜合監測。該系統中涉及的數據集中器，有多類型數據接口，可擴展性良好，可以接入更多的無線傳感器及現有的有線傳感器。本監測系統很好地解決了現有電纜隧道井的安全監測問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0052]圖1為本實用新型實施例的電纜隧道井的安全監測系統結構示意圖；
[0053]圖2為本實用新型實施例的電纜隧道井的安全監測系統中的數據集中器的電路結構示意圖；
[0054]圖3為本實用新型實施例的電纜隧道井的安全監測系統中的無線溫度傳感器的電路結構意圖；
[0055]圖4為本實用新型實施例的電纜隧道井的安全監測系統中的無線防盜傳感器的電路結構意圖。
[0056]附圖標記:
[0057]I—電纜隧道井；2—井蓋；3—防盜傳感器(無線防盜傳感器);4一數據集中器；5—電源線；6—以太網網線；7—氣體傳感器；8—水浸傳感器；9一溫度傳感器(無線溫度傳感器);10—電纜；11一電纜接頭；12—GPRS天線；13—永久磁鐵；14一天線防護罩；15—RS485接口。
【具體實施方式】
[0058]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下通過具體實施例并參見附圖，對本實用新型進行詳細說明。
[0059]本實用新型實施例提供一種電纜隧道井的安全監測系統，用于地面下的電纜隧道井I中，所述電纜隧道井I的頂部設有井蓋2，且其內部有電纜10穿過，位于所述電纜隧道井I內的電纜10上設有電纜接頭11，包括:用以進行數據采集和轉發的數據處理模塊、用以檢測所述電纜隧道井I內的有害氣體的氣體傳感器7、用以檢測所述電纜隧道井I內積水的水浸傳感器8、用以檢測所述電纜隧道井I內的電纜接頭11溫度的溫度傳感器9和用以防止所述井蓋2的防盜傳感器3 ；
[0060]所述數據處理模塊、所述氣體傳感器7、水浸傳感器8、溫度傳感器9和所述防盜傳感器3均設置于所述電纜隧道井I內，且氣體傳感器7、水浸傳感器8、溫度傳感器9和防盜傳感器3均與數據處理模塊通信連接。
[0061]下面對數據處理模塊、溫度傳感器9和防盜傳感器3的電路結構一一進行說明。
[0062]其中，如圖2所示，數據處理模塊包括數據集中器4、用以供電的電源線5和用以傳輸數據的數據線；所述電源線5和所述數據線均連接于所述數據集中器4上，且均與設于所述電纜隧道井I外部的監控主機連接。
[0063]數據集中器4是既是數據轉發裝置亦是數據采集裝置，其原理圖見圖2。數據集中器4包括第一數據處理單元、第一電源管理單元、第一射頻模塊、第一天線、以太網接口單元、GPRS單元、第一開關、RS485接口單元。其中，第一數據處理單元與所述第一射頻模塊連接，且所述第一射頻模塊與所述第一天線連接，以用來和無線傳感器節點通訊；
[0064]所述第一電源管理單元和所述電源線5連接，且與所述第一數據處理單元、所述第一射頻模塊、所述第一天線、所述以太網接口單元、所述GPRS單元、所述RS485接口單元連接以供電；
[0065]所述以太網接口單元與所述以太網網線6連接，以將數據采集裝置的數據通過以太網上傳到監控主機；所述GPRS單元與所述GPRS天線12連接，以將數據采集裝置的數據無線傳輸到監控主機。其中，數據集中器4工作時，GPRS無線傳輸和以太網有線傳輸只選擇一種模式，另一種作為預留。
[0066]當數據線為GPRS天線12時，GPRS天線12延伸至地面，以使無線信號可以更有效地傳輸出。而且，地面上固定有天線防護罩14，GPRS天線12延伸至天線防護罩14內，以起到保護作用，避免因行車等外界因素破壞。
[0067]所述RS485單元與設有RS485輸出接口的傳感器連接，RS485接口 15是預留總線接口單元，用來連接其他RS485輸出的傳感器。
[0068]第一數據處理單元由信號放大調理電路、A/D轉換電路和第一單片機組成。所述第一數據處理單元分別與所述氣體傳感器7、所述水浸傳感器8和所述RS485接口 15連接，這樣，第一數據處理單元直接采集和處理氣體傳感器7和水浸傳感器8采集到的數據。其中，水浸傳感器8直接與第一單片機連接，氣體傳感器7經由信號放大調理電路、A/D轉換電路與第一單片機連接。
[0069]所述第一數據處理單元與所述第一開關直接連接，以控制其本身的工作狀態。
[0070]為了保護數據集中器4的電路不受損壞，數據集中器4所有內部電路板都放置于第一殼體內。第一殼體為防護等級達IP66的殼體，各接口都采用防護等級達IP66的接頭，不使用的預留接頭用蓋子擰緊。
[0071]進一步，本實例中，氣體傳感器7采用美國英思科0LCT20可燃氣變送器(防爆版本)，直接接入數據集中器4的數據處理單元。為了更好地檢測電纜隧道井I內的有害氣體情況，氣體傳感器7的位置要靠近電纜隧道井內I的底部。
[0072]進一步，本實例中，水浸傳感器8采用北京寶力馬公司的YW515系列固態液位傳感器，直接接入數據集中器4的數據處理單元。為了更好地檢測電纜隧道井I內的積水情況，水浸傳感器8的位置要靠近電纜隧道井I內的底部，其位置要低于電纜線。
[0073]進一步，本實例中，采用MAX485芯片作為RS485接口單元。
[0074]進一步，本實例中，采用DM9000芯片作為以太網接口單元。[0075]進一步，本實例中，采用西門子MC75i_GPRS模塊作為GPRS單元。
[0076]進一步，本實例中，采用Chipcon公司的高性能CCllOl無線通信芯片作為第一射頻模塊。
[0077]進一步，本實例中，采用三星公司S3C2440A芯片作為第一數據處理單元。
[0078]本實施例中，溫度傳感器9為無線溫度傳感器；無線溫度傳感器9固定于所述電纜接頭11上，且所述無線溫度傳感器由第二電池供電；
[0079]所述無線溫度傳感器9包括第二數據處理單元、第二電源管理單元、溫度探頭、第二射頻模塊、第二天線、第二開關和指示燈，其電路結構圖如圖3所示。
[0080]所述第二電源管理單元與所述第二電池連接，且與所述第二數據處理單元、所述第二射頻模塊、所述溫度探頭連接以供電。
[0081]為了保護無線溫度傳感器9的電路不受損壞，本系統還設有第二殼體，第二數據處理單元、第二電源管理單元、第二射頻模塊、溫度探頭和第二開關均固定于第二殼體內，且溫度探頭位于第二殼體的內側一端，且該端固定于電纜接頭11上；第二天線固定于第二殼體的外部且與溫度探頭相對的另一端。第二電源管理單元有電池盒和電源管理電路組成。本實施例中，承載有電路單元的電路板、第二電池及溫度探頭全部封裝在第二殼體內部，溫度探頭放置在第二殼體底部，第二殼體底部是導熱材料直接將被測溫度傳導給溫度探頭，第二殼體頂部留有天線接口，天線直接擰在該接口即可。該外殼全部密封，防護等級達 IP66。
[0082]第二數據處理單元由信號放大調理電路、A/D轉換電路和第二單片機組成。所述第二數據處理單元與所述溫度探頭連接，以接收并處理溫度數據；所述第二數據處理單元與所述第二射頻模塊連接，且所述第二射頻模塊與所述第二天線連接，以向所述第一無線射頻單元發送無線數據；所述第二數據處理單元與所述第二開關連接，以控制其自身的工作狀態。
[0083]進一步，采用PT100作為溫度傳感器溫度探頭。
[0084]進一步，采用Chipcon公司的高性能CCllOl無線通信芯片作為第二射頻模塊。
[0085]進一步，采用MSP430F2274作為第二數據處理單元的CPU。
[0086]本實施例中，防盜傳感器3為無線防盜傳感器；且所述無線防盜傳感器3由第三電池供電。本實施例中，第三電池為干電池。
[0087]無線防盜傳感器3包括永久磁鐵13、干簧管、第三數據處理單元、第三電源管理單元、第三射頻模塊、第三天線、第三開關；
[0088]所述第三電源模塊與所述第三電池連接，且與所述第三電源管理單元、第三射頻模塊連接以供電；
[0089]所述永久磁鐵13和所述干簧管分別固定于所述井蓋2內側和所述電纜隧道井I的井口上。通電時，所述干簧管與所述永久磁鐵13處于常吸合狀態。
[0090]為了保護無線防盜傳感器3的電路不受損壞，本系統還設有第三殼體。所述干簧管、所述第三數據處理單元、所述第三電源管理單元、所述第三射頻模塊、所述第三天線、所述第三開關均位于所述第三殼體內。所述干簧管位于所述第三殼體的內側的靠近所述永久磁鐵13的一端；所述第三天線固定于所述第三殼體的外部且與所述干簧管相對的另一端。本實施例中，永久磁鐵13固定在井蓋2上，位于第三殼體內的無線防盜傳感器3的其余部分均固定在電纜隧道井I的井口上。
[0091]所述第三數據處理單元與所述干簧管連接，以接收數據。這樣，如果井蓋2被打開，干簧管和永久磁鐵13就處于脫開狀態，干簧管會將狀態信號傳遞至第三數據處理單元，并經第三數據處理單元處理后傳送給數據集中器4，從而可以探測到井蓋2被盜。所述第三數據處理單元與所述第三射頻模塊連接，且所述第三射頻模塊與所述第三開關連接，以向所述第一無線射頻單元發送無線數據；所述第三數據處理單元與所述第三開關連接，以控制其自身的工作狀態。
[0092]第三電源管理單元有電池盒和電源管理電路組成。在使用時，將永久磁鐵13固定在井蓋2上，無線防盜傳感器3固定在井口，其干簧管端靠近永久磁鐵13。承載有電路單元的電路板、電池盒、干電池及干簧管全部封裝在第三殼體內部，干簧管放置在第三殼體頂部，第三殼體頂部采用高強度塑料材料，其目的是保證干簧管和永久磁鐵13能發生感應。該外殼全部密封，防護等級達IP66。
[0093]進一步，采用UGN-3020Y/U干簧管。
[0094]進一步，采用Chipcon公司的高性能CCllOl無線通信芯片作為第三射頻模塊。
[0095]進一步，采用MSP430F2274作為第三數據處理單元的CPU。
[0096]本實施例中，第三數據處理單元為第三單片機。
[0097]綜上所述，采用本實用新型所提供的電纜隧道井的安全監測系統，將溫度監測、氣體監測、水浸監測及井蓋狀態監測功能通過無線或有線方式集成在一起，對電纜隧道井I進行了綜合監測。該系統中涉及的數據集中器4，有多類型數據接口，可以接入更多的無線傳感器及現有的有線傳感器。本監測系統功能齊全，可擴展性良好，很好的解決了現有電纜隧道井的安全監測問題。
[0098]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型保護的范圍之內。
【權利要求】
1.一種電纜隧道井的安全監測系統，所述電纜隧道井的頂部設有井蓋、內部有電纜穿過，并且，在所述電纜隧道井的內部還具有設于所述電纜上的電纜接頭，其特征在于，所述安全監測系統包括: 于所述電纜隧道井的內部檢測有害氣體的氣體傳感器； 于所述電纜隧道井的內部檢測積水的水浸傳感器； 于所述電纜隧道井的內部檢測所述電纜接頭的溫度的溫度傳感器； 于所述電纜隧道井的內部監測所述井蓋的防盜傳感器； 以及，于所述電纜隧道井的內部連接所述氣體傳感器、所述水浸傳感器、所述溫度傳感器和所述防盜傳感器的數據處理模塊。
2.根據權利要求1所述的電纜隧道井的安全監測系統，其特征在于，所述數據處理模塊包括數據集中器、電源線和數據線； 所述電源線和所述數據線均連接于所述數據集中器上，且均與設于所述電纜隧道井外部的監控主機連接。
3.根據權利要求2所述的電纜隧道井的安全監測系統，其特征在于，所述數據線為以太網網線。
4.根據權利要求2所述的電纜隧道井的安全監測系統，其特征在于，所述數據線為GPRS天線； 所述GPRS天線延伸至固定于地面上的天線防護罩內。
5.根據權利要求2所述的電纜隧道井的安全監測系統，其特征在于，所述數據集中器包括第一數據處理單元、第一電源管理單元、第一射頻模塊、第一天線、以太網接口單元、GPRS單元、第一開關、RS485接口單元； 所述第一電源管理單元和所述電源線連接，且與所述第一數據處理單元、所述第一射頻模塊、所述第一天線、所述以太網接口單元、所述GPRS單元、所述RS485接口單元連接；所述以太網接口單元與所述以太網網線連接； 所述GPRS單元與所述GPRS天線連接； 所述RS485單元與設有RS485輸出接口的傳感器連接； 所述第一數據處理單元與所述第一射頻模塊連接，且所述第一射頻模塊與所述第一天線連接； 所述第一數據處理單元分別與所述氣體傳感器、所述水浸傳感器和所述RS485接口單元連接； 所述第一數據處理單元與用以傳送數據的所述以太網接口單元、所述GPRS單元連接； 所述第一數據處理單元與所述第一開關連接。
6.根據權利要求2所述的電纜隧道井的安全監測系統，其特征在于，還包括:第一殼體； 所述數據集中器設于所述第一殼體內。
7.根據權利要求5所述的電纜隧道井的安全監測系統，其特征在于，所述溫度傳感器為無線溫度傳感器；所述無線溫度傳感器固定于所述電纜接頭上； 所述無線溫度傳感器由第二電池供電； 所述無線溫度傳感器包括第二數據處理單元、第二電源管理單元、溫度探頭、第二射頻模塊、第二天線、第二開關； 所述第二電源管理單元與所述第二電池連接，且與所述第二數據處理單元、所述第二射頻模塊、所述溫度探頭連接； 所述第二數據處理單元與所述溫度探頭連接； 所述第二數據處理單元與所述第二射頻模塊連接，且所述第二射頻模塊與所述第二天線連接； 所述第二數據處理單元與所述第二開關連接。
8.根據權利要求7所述的電纜隧道井的安全監測系統，其特征在于，還包括:第二殼體； 所述第二數據處理單元、所述第二電源管理單元、所述第二射頻模塊、所述溫度探頭和所述第二開關均固定于所述第二殼體內，且所述溫度探頭位于所述第二殼體的內側一端；且所述該端固定于所述電纜接頭上； 所述第二天線固定于所述第二殼體的外部且與所述溫度探頭相對的另一端。
9.根據權利要求5所述的電纜隧道井的安全監測系統，其特征在于，所述防盜傳感器為無線防盜傳感器；且所述無線防盜傳感器由第三電池供電； 所述無線防盜傳感器包括永久磁鐵、干簧管、第三數據處理單元、第三電源管理單元、第三射頻模塊、第三天線、第三開關； 所述第三電源模塊與所述第三電池連接，且與所述第三電源管理單元、第三射頻模塊連接； 所述永久磁鐵和所述干簧管分別固定于所述井蓋內側和所述電纜隧道井的井口上； 通電時，所述干簧管與所述永久磁鐵處于常吸合狀態； 所述第三數據處理單元與所述干簧管連接； 所述第三數據處理單元與所述第三射頻模塊連接，且所述第三射頻模塊與所述第三開關連接； 所述第三數據處理單元與所述第三開關連接。
10.根據權利要求9所述的電纜隧道井的安全監測系統，其特征在于，還包括:第三殼體； 所述干簧管、所述第三數據處理單元、所述第三電源管理單元、所述第三射頻模塊、所述第三天線、所述第三開關均 位于所述第三殼體內，且所述干簧管位于所述第三殼體的內側的靠近所述永久磁鐵的一端； 所述第三天線固定于所述第三殼體的外部且與所述干簧管相對的另一端； 當所述干簧管位于所述井蓋上時，所述第三殼體固定于所述井蓋上； 當所述干簧管固定于所述電纜隧道井的井口時，所述第三殼體固定于所述電纜隧道井的井口上。
【文檔編號】G01D21/02GK203587139SQ201320763881
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年11月27日 優先權日:2013年11月27日
【發明者】陳得民, 沈唯真, 代嘯寧 申請人:北京必創科技有限公司, 無錫必創傳感科技有限公司
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