电缆隧道综合监控系统

电力电缆隧道综合监控预警系统的实现，包括其供电设计、通信传输组网设计和监控

中心设计等，由于涉及的监控内容多、系统覆盖的隧道距离长，以及系统的兼容性和平台统一性，以及不同子系统之间的联动关系，其中以多网融合、多状态监控信号统一接入/传输和信息优化展示技术难度最高，供电系统虽无技术难度单需要仔细测算。

系统组成

电缆隧道综合监测系统由以下子系统——电缆网集中监控中心一体化平台子系统、电缆隧道环境综合在线监控子系统、安防监控子系统（包含电力隧道进出口门禁/井盖管理应用子系统、电力隧道智能视频监控应用子系统）、高压电缆线路分布式光纤测温应用子系统、高压电缆线路金属护层接地电流在线监测应用子系统、高压电缆局部放电监测子系统、高压电缆防盗割监测子系统、高压电缆接头温度监测子系统、隧道应急通信子系统等组成。

整个监控系统分为四层架构三个网络：

(1).平台层：硬件设备主要集中于电缆网集控中心机房。主要有服务器、数据存储磁盘阵列、监控计算机、以及网络设备组成。其中服务器上部署并运行监控平台应用软件和数据库管理软件，并通过服务器发布web版的监控数据，监控计算机安装监控客户端应用软件实现对各子系统的操控。

(2).站控层：变电站控制室。在变电站内安装各子系统的监控主机（或数据采集前端机、通讯管理机、组屏式就地监控和现场操作终端等）设备，实现对所管辖多条电力隧道内的设备进行通信、监测、现场调试、自动联动和数据上传等功能。一般设置在电力电缆隧道汇聚的主要变电站内。

(3).间隔层：分布式控制器（数据采集控制终端）。安装于电力隧道内的重要位置，信息点相对集中位置或按一定长度间隔设置。主要实现遥测，遥信，遥控，遥调功能，实现对门禁等智能设备的通讯统一接入，为视频和语音，消防设备提供统一，高速和高可靠性的通讯通道，为传感器和执行器等设备就地供电，提供所需的电压等级和一定的功率。

(4).设备层：传感器，执行设备。传感器包括：烟雾探头、有害/可燃气体探头、水位传感器、电流互感器、温度传感器、红外探测器等。执行机构/设备包括：电控锁、摄像头、风机、水泵、警示灯等。

(5).系统广域网：一般利用电力系统已有的综合数据网，一般不单独铺设，以节省成本，减少工期。

(6).电力隧道局域网：主要用于连接设置控制室的变电站和电力电缆隧道内分布式控制器。为防止电力电缆隧道内强烈的电磁干扰可能对弱电设备和长距离通讯的影响，一般采用千兆光纤实现高速和双环自愈功能，除监控信号外，还可实现视频和语音通讯的三网融合统一传输。提供变电站到分布式控制器的供电。

(7).设备网：主要为分布式控制器及其周围的传感器，执行机构提供通讯和供电。主要特点为采用串行通讯或设备间采用硬接线方式。

电源供电

概述

对于监控系统必须要考虑监控设备的安装难度和安装后能否正常工作的问题。鉴于监测设备种类多、数量大，供电电压等级不同，功率差异较大，如何解决电力隧道和管沟内恶劣环境下监控系统的远程供电，是整个系统可靠性的关键点之一。

监控系统的供电主要分为主控设备电源和电力隧道内供电，其中监控系统中的主控设备，如综合监控主机部署在就近的变电站内，占用变电站内的屏位为主控设备供电，变电站内为主控设备提供的AC220V电源都有完善的后备保护，整个系统的可靠性很高，供电无技术难度。

供电方式

间隔层和设备层设备部署在电力隧道或者管沟内，距离变电站可达十几公里远，各种现场采集单元呈离散状分布，功率和电压等级不同，如：门禁/井盖控制要求控制器部署在各个井口，隧道环境监测设备的分布于各防火间隔，且在电力隧道内未提供供电电源，这种情况需要采用远程集中供电方式来解决；而对于视频监控系统来说，每个视频在工作时需要的功率很大，这就决定了视频监控系统一定要单独供电，而本方案提供的电源系统采用的是主线AC220V供电方式与支线低压48V电力载波的远程供电技术可以同时兼顾这两种方式，这种供电方式需要从站端或者现场配电柜备用线路上引AC220V电到配电箱，配电箱经过电压变换之后，为现场每个设备提供足够的电压和功率，以确保每个设备能够正常运行，在每个防火隔断内需要至少设置一个电源分配箱，电源分配箱最主要的功能是给电缆隧道综合监控主机、视频设备、局放采集模块及通讯设备(包含交换机、应急电话系统及WIFI模块等)来供电，而隧道内的其他监控设备如气体采集系统、接地电流、风机联动控制系统、照明控制、水泵控制等系统的供电都由采用电力载波技术的电缆隧道综合监控主机来供给。

采用主线220VAC供电方式与支线低压48V电力载波远程供电技术的主要好处如下：

（1）电压等级较高，可以传输较长距离，可以传输较大功率，满足设备电力电缆隧道内设备数量多的现状。

（2）减少了隧道内支线线路重复敷设传感器、采集器供电线缆，降低了系统存在问题的分析，提高了供电系统的可靠性。

（3）由于减少电缆敷设数量，所以降低了整个供电系统成本。

系统通信

随着电缆隧道建设规模的不断增加以及智能电网建设的推广，各种各样的数字化、智能化、网络化、图像化的监测设备成为了电缆隧道内安全生产的重要辅助手段，建立高效可靠的数据采集和光纤传输网络是对这些设备进行集中控制管理的基础。

传统的光纤网络采用的是主干式的，中间的任何一条连接线断掉，都至少会影响连接 中的一个区域，建立自愈型光纤工业以太环网，不仅可以防止传输系统在一处连接发生故障。而影响整体网络情况的出现，还可以更加高效快速的采集隧道下数据，是电缆隧道优化生产

方案、高效管理的重要组成部分，本系统采用光纤环网和电力载波复合通信系统作为整体系统的通信网。

本系统在设计时充分考虑了各子系统之间的集成与联动控制。通过统一的监控平台和通信协议，实现了间隔层、设备层、系统广域网、电力隧道局域网、设备网等各子系统之间的无缝对接和协同工作。当隧道内发生紧急情况时，如火灾、水浸、有害气体泄漏等，系统能够自动触发相应的应急预案，联动控制风机、水泵、警示灯等执行设备，迅速排除险情，保障隧道安全。

此外，本系统还支持与上级监控中心和其他相关系统的集成与联动。通过开放的标准接口和协议，可以方便地将隧道监控数据上传至上级监控中心，实现远程监控和集中管理。同时，也可以与其他相关系统如消防系统、安防系统等实现联动控制，提高整体应急响应能力和管理水平。