高速公路隧道机电电缆防盗集中监控系统设计

1电缆防盗系统概述

1.1隧道机电系统现状

电缆是高速公路隧道机电系统中的重点设施,属于基础设施的生命线,在高速公路机电系统运转,甚至在社会的发展和进步过程中起着极为重要的作用。在机电系统施工中,电力电缆大多埋于地下或穿管敷设,因此电缆的故障维护工作比较困难,电力电缆被人为盗割的现象时有发生,人工进行大范围查找费时费力,这给相关部门、企业和人民群众的生活带来了严重影响。

1.2电缆防盗系统设计的必要性

高速公路隧道内用于通风、监控、照明等机电设施的电缆敷设量极大,隧道与监控分中心距离较远,设施看护困难,电缆如何防盗是一个十分严峻的问题。电缆被盗后,在造成直接经济损失的同时,也给后续维护、修复工作带来极大不便,给高速公路的安全营运构成威胁。鉴于此,安装电缆防盗系统很有必要。当盗窃发生时,监控中心值班室立即收到报警信号,可根据设定的应急预案行动,如切换摄像机图像监视并录像,控制现场喇叭发出警笛声惊走盗窃者,通知路政巡逻执法人员、公安部门等现场抓获等。

2电缆防盗系统设计原理及结构

2.1系统设计原理

本系统中,电缆防盗的基本原理是采用电力线缆加载特定调制检测信号的技术,在电缆的首末两端分别设置调制与检测装置,首端的载波设备向未端的载波设备定时发送检测信号,末端的载波设备实时监控电缆状态,如图1所示。

当电缆正常时,载波通信亦处于正常状态,此时不会发生报警:当电缆被断开时,载波通信中断,此时可判断电缆发生被盗警情,立即发出电缆被盗报警信号。

2.2系统结构

本系统由三部分组成:监控中心、监控主机(含调制设备)、监控终端,如图2所示。监控主机安装于配电所(或箱变)内,连接待监测电缆的首端,终端模块安装于配电箱(或设备箱)内,连接待监测电缆的末端。监控主机、电缆和终端模块组成一个完整的电流回路,在电缆被盗割时,回路断开,监控主机检测到该电缆电气参数发生突变,即可判断该电缆被盗。

图2 系统结构图

3电缆防盗系统设计与实施

3.1系统设计特点

本系统采用当前先进的电力载波通信技术与GSM无线通信网络,实现对路灯线路全天候、24h不间断监控,在路灯线路电缆被破坏的瞬间,系统即可通过GSM网络发送实时报警短信,同时将现场报警信息通过GSM无线网络发送至监控中心。

(1)可用性:系统具有完整清晰的结构,检测和报警功能强大,同时确保报警的实时性、准确性、完整性。(2)可行性:采用专用的电力防盗检测技术,并结合GPRS/GSM网络进行报警,实现电缆防护的高科技管理,对电力电缆安全防护具有很强的可行性。(3)可靠性:报警误报率低,真正意义上实现了电缆防盗的可靠报警。本系统采用低频电力调制载波技术,可实现远距离、抗容性负载,保证载波信号的远距离可靠传输,提高了系统的整体可靠性。(4)先进性:采用自主研发的先进的特定电力调制载波技术(PLPC)及中国移动的GPRS/GSM网络,具有强大的报警能力和联动报警能力。(5)安全性:拓展了具有智能化功能的主控制器,具有强大的防盗功能,将电缆防盗系统发展到一个新的高峰,是行业发展的一个里程碑式的标志。(6)可扩充性:具有报警扩展备用接口,能与各类专业报警主机、监控系统联动,与用户的其他系统进行无缝链接,并与其他的用户集中监控系统融为一体,提高了系统的整体集成度。

3.2系统设计

3.2.1监控中心

监控中心运行一套监控平台软件,由安装于监控中心的监控软件实现监控,软件采用实时性较强的C/S结构,具有易操作、界面美观、性能可靠、功能订制容易等特点。监控中心软件通过GPRS/Ethernet网络与监控主机进行通信,可以实现远距离、全天候的监控。

监控系统参数配置界面主要实现功能如下:

(1)终端名称设置:终端对应回路的名称与实际安装回路的名称一致,方便维护人员与系统迅速定位故障发生的地点,并方便理解与记忆。(2)终端参数设置:设置内置的工作参数。终端上统一全球唯一的1D号,此号码为监控中心识别监控终端的唯一的不可重复的标志。(3)安装备注:安装备注用于对终端的安装细节进行进一步说明,方便日后维护能够迅速找到终端的安装位置。同时在备注信息中标注回路对应的起始与结束桩号,报警发生时可以迅速定位报警发生的具体地点。(4)返回按钮:当按下返回按钮时,系统返回到主界面。(5)启用标志:在实际运行中,如果某个终端的监控需要暂时停用,可以通过启用按钮进行控制。

系统实时监控界面用于对终端的实际工作状态进行实时显示,可以通过对应的指示灯了解终端的工作状态,当电缆监控终端有异常报警时,监控中心的实时界面对应的指示灯闪烁报警,并配有报警音响。

3.2.2监控主机

监控主机安装于变电房的电气控制柜内,位于线路首端,主机集成了直流电源与调制设备,可以向各回路实时馈送电力调制信号。监控主机负责对一台电气控制柜下所有的回路实施监控,调制器定时在电力线上发送调制信号,当信号中断且超过设定的时间时,则判断电缆可能发生故障,终端再根据实时的供电情况发送电缆状态异常报警信号。3.2.3监控终端

监控终端安装于供电线路末端灯杆底部的空腔内,集成了各种检测模块及传感器,监控终端实时接收监控主机发送的电力载波监控信号,当载波信号丢失时间大于预设的时间时,监控终端即认为线路出现警情,立即通过监控终端内置的GSM终端模块发送报警短信,从检测到报警信号,到维护人员收到报警短信,时间不大于10I。监控终端中内置了目前首创的低频特定电力调制检测模块,可以实现远距离、抗强干扰载波通信,能极大地提升监控的可靠性,降低误报率。监控模块如图3所示。

3.3系统实施

电缆防盗集中监控系统主要的应用目的是实现对电缆的防盗集中监控,发生警情后,能够及时将信息上报监控中心,通报警情发生的时间、地点。每个电控柜配置一个监控主机,每个主机最多可以监控多达4S条回路,每条回路配置一个监控终端,在系统实施前,应明确3个要素:电控柜的数量、每台电控柜控制的回路数、每条回路的位置及路由信号。安装时,首先安装监控主机,然后依次安装每个回路的监控终端,所有的主机与终端安装完成后,即可进入系统调试及试运行。

4结语

本系统使用现代化智能防盗,对线路进行集中监控,可及时发现危害高速公路隧道机电线路安全的盗割行为并进行报警及阻断,迅速制止盗取行为,利用载波通信技术进行电缆防盗,可保障高速公路隧道机电系统设施的安全有效运转,保障国家财产和人民生命财产安全,最大程度地降低经济损失。