賈玉濤，王洪曉，鄭才偉

（國網(wǎng)河南省電力公司登封市供電公司，河南 登封 452470）

0 引言

電纜溝由于位于地下，其運行環(huán)境較為封閉，存在著空氣不夠通暢的問題，容易使得電纜線路出現(xiàn)發(fā)熱情況，進而加快電纜線路的老化速度。如果電纜線路的發(fā)熱情況較為嚴重，還會導致電纜發(fā)生局部放電的現(xiàn)象，甚至可能導致燃燒事故。為了保證電纜線路的運行穩(wěn)定，需要對電纜溝進行實時監(jiān)測，當發(fā)現(xiàn)電纜溝內(nèi)存在異常情況時，則應及時發(fā)出預警信息，提醒運維人員及時采取措施加以處理[1]。隨著人工智能技術的發(fā)展，本文介紹了電纜溝代運維系統(tǒng)的開發(fā)及實現(xiàn)技術，對于提高電纜溝的運維技術水平具有一定的價值。

1 電纜溝代運維系統(tǒng)的應用必要性及監(jiān)測內(nèi)容

1.1 采用電纜溝代運維系統(tǒng)的必要性

在目前的電纜溝運維中，一般是由電纜線路的運維檢修人員攜帶相應的檢測設備，對電纜溝中的電纜設備進行檢修。但采取這種電纜運維方式，對故障的定位時間較長，運維效率不高，也會給運維檢修人員帶來一定的安全風險。為此可以采用電纜溝代運維系統(tǒng)，通過布置在電纜溝中的運維監(jiān)測終端實時監(jiān)測電纜溝內(nèi)的情況[2]，實現(xiàn)對電纜溝內(nèi)不同區(qū)域中的環(huán)境數(shù)據(jù)采集，并通過無線通信技術進行傳輸。此外應用電纜溝代運維裝置，可以實現(xiàn)對電纜溝內(nèi)的環(huán)境溫濕度、有毒氣體、易燃氣體、火災、水位等信息的實時在線監(jiān)測。一旦發(fā)現(xiàn)某個指標出現(xiàn)異常，可以及時發(fā)出告警，電纜溝的運維人員即可快速采取措施，在最大程度上降低電纜線路發(fā)生故障的概率。同時該電纜溝代運維裝置的運行功耗較低，具備視頻分析功能，可以有效實現(xiàn)電纜溝的智能巡檢，減輕人員巡檢勞動強度。

1.2 電纜溝代運維系統(tǒng)的監(jiān)測內(nèi)容

對于電纜溝代運維系統(tǒng)的監(jiān)測內(nèi)容，包括電纜溝溫度監(jiān)測、火災預警、局部放電監(jiān)測、氣體監(jiān)測、水位監(jiān)測以及防盜監(jiān)測等。首先對于溫度監(jiān)測，由于電纜線路的中間接頭在制作過程中連接不緊，導致電纜線路的接觸電阻較大。電纜線路在長期運行過程中容易發(fā)熱，故應加強對電纜的溫度監(jiān)測、火災預警及局部放電監(jiān)測。其次如果電纜線路長期浸泡在水中，尤其是在污水中，則會加快電纜線路的老化。并且電纜線路遇水，也容易出現(xiàn)局部放電的情況，導致電纜線路被擊穿。

2 電纜溝代運維系統(tǒng)的開發(fā)

2.1 電纜溝代運維系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

在開發(fā)電纜溝代運維系統(tǒng)之前，需要先規(guī)劃好電纜溝代運維系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)。在電纜溝代運維系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)中，一是安裝在電纜溝內(nèi)的監(jiān)測終端設備，在這一設備中采用了環(huán)境傳感器，包括溫度采集傳感器、濕度采集傳感器、局放傳感器、紅外入侵檢測傳感器、水位傳感器以及氣體傳感器等，實現(xiàn)對電纜溝運行環(huán)境的全方位多角度在線監(jiān)測。二是智能網(wǎng)關，能夠發(fā)揮通信協(xié)議轉(zhuǎn)換的作用，實現(xiàn)電纜溝現(xiàn)場智能監(jiān)測終端和遠程服務器之間的數(shù)據(jù)通信和交互，并且各個智能網(wǎng)關之間可以自行開展網(wǎng)絡通信組網(wǎng)[3]。三是遠程服務器及客戶端系統(tǒng)，通過客戶端，可以實時展示電纜溝的運行狀態(tài)，包括預警信息及故障點的具體位置等，從而高效對電纜溝進行監(jiān)管，圖1為電纜溝代運維系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

圖1 電纜溝代運維系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

其中溫度傳感器應能夠采集電纜溝的環(huán)境溫度以及電纜線路的運行溫度等，這樣能夠評估電纜線路發(fā)生火災的風險，也能夠用來判斷電纜溝中的通風情況是否良好。但電纜溝內(nèi)是否發(fā)生了火災，還需要結(jié)合氣體傳感器所采集到的數(shù)據(jù)，如電纜溝內(nèi)的一氧化碳氣體含量較高，則代運維系統(tǒng)需要發(fā)出火災預警信息。對于水位傳感器，當監(jiān)測到電纜溝內(nèi)的水位較高時，則說明電纜線路存在著較大的浸泡或者具備放電風險，需要及時采取措施，從而防患于未然，保證電纜線路的運行安全。通過對上述電纜線路各個運行物理量的監(jiān)測，基本可以實現(xiàn)全方位保障電纜線路安全穩(wěn)定運行的目的。

2.2 電纜溝代運維系統(tǒng)中的通信機制

電纜溝代運維系統(tǒng)中傳感器所采集到的數(shù)據(jù)信息，需要借助通信傳輸系統(tǒng)，才能夠達到遠程服務器中。加強電纜溝代運維系統(tǒng)中通信系統(tǒng)的設計，是保證電纜溝代運維系統(tǒng)實際應用性能的關鍵。在電纜溝代運維系統(tǒng)中，由于不同類型的傳感器設備的數(shù)據(jù)接口類型不同，需要利用智能網(wǎng)關發(fā)揮通信協(xié)議轉(zhuǎn)換的作用，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的轉(zhuǎn)換及共享。通信機制是構(gòu)建電纜溝代運維系統(tǒng)的重要支撐技術，圖2為電纜溝代運維系統(tǒng)中的通信傳輸系統(tǒng)。

圖2 電纜溝代運維系統(tǒng)中的通信傳輸系統(tǒng)

從上圖2的電纜溝代運維系統(tǒng)中的通信傳輸系統(tǒng)中可以看出，傳感器所采集到的數(shù)據(jù)信息通過終端節(jié)點統(tǒng)一傳輸?shù)铰酚晒?jié)點，并經(jīng)過協(xié)調(diào)器節(jié)點再將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到遠程控制中心中的服務器。經(jīng)過服務器的分析和處理，就可以發(fā)出相關的電纜溝運行狀態(tài)的預警信息。同時由于所采用到的是無線通信技術，故在通信的過程中，還應注意網(wǎng)絡信息的安全防護，保證不出現(xiàn)信息數(shù)據(jù)泄露的情況?？梢耘渲妙愃朴诜阑饓Φ染W(wǎng)絡安全防護設備，限制非法的網(wǎng)絡訪問行為。

上述通信傳輸系統(tǒng)在應用的過程中，應合理選擇和通信傳輸頻率，其和通信傳輸距離密切相關。如果所選的通信頻率較高，則可以設置的傳輸距離就較大。上述終端節(jié)點、路由節(jié)點以及協(xié)調(diào)節(jié)點，需要進行合理的布局設計，才能夠在保證通信系統(tǒng)運行暢通的前提下，降低電纜溝代運維系統(tǒng)的建設成本[4]。為此可以采用人工智能技術進行優(yōu)化布局，以下進行詳細的分析和介紹[4]。

3 人工智能技術在電纜溝代運維系統(tǒng)中的應用

3.1 人工智能遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡技術在優(yōu)化監(jiān)控終端布局中的應用

由于電纜溝的實際長度較長，為了能夠?qū)﹄娎|溝全程進行監(jiān)測，需要布置較多的監(jiān)測終端，如何對眾多的電纜溝監(jiān)測終端設備進行優(yōu)化布局，是構(gòu)建電纜溝代運維系統(tǒng)中的關鍵技術。人工智能遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡技術的算法基礎是神經(jīng)科學，能夠通過模擬人腦的思維模式，對數(shù)據(jù)信息進行綜合處理和分析，廣泛用于優(yōu)化計算領域中。應用神經(jīng)網(wǎng)絡進行優(yōu)化計算時，需要經(jīng)過多次迭代計算，才能夠得到最終的優(yōu)化計算結(jié)果。同時還應設置合理的收斂指標，保證在迭代計算的過程中，既不會出現(xiàn)迭代次數(shù)過多的情況，也不會出現(xiàn)因為迭代次數(shù)較少，導致所得到的解不是最優(yōu)解的情況。電纜溝監(jiān)測終端經(jīng)過遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡算法的優(yōu)化之后，一般是每隔十五米的距離就設置一個監(jiān)測終端點，這樣既能夠滿足監(jiān)測應用的要求，也不會顯得終端設置冗余。同時這樣還能夠充分發(fā)揮協(xié)調(diào)器節(jié)點的作用，在實際應用中也取得了較好的效果。如果所設置的監(jiān)測終端節(jié)點過多，則會增加電纜溝代運維系統(tǒng)的投資成本，故通過優(yōu)化監(jiān)控終端，也能夠取得較高的經(jīng)濟效益。

3.2 人工智能技術在電纜溝監(jiān)測預警中的應用

利用人工智能技術，可以判斷出電纜溝的異常運行情況。首先可以在局放傳感器中采用神經(jīng)網(wǎng)絡技術，對電纜線路中的微小放電電流進行采集捕捉，當放電電流值超過了所設定的閾值，則說明該電纜線路可能發(fā)生了漏電情況，從而避免電纜線路發(fā)生導電事故。其次利用人工智能中的溫度成像技術，對電纜溝內(nèi)的溫度異常點進行辨識，實現(xiàn)電纜溝內(nèi)溫度信息的可視化分析，當滿足溫度異常判據(jù)時，則發(fā)出火災預警信息。同時利用溫度成像技術，能夠?qū)﹄娎|溝內(nèi)是否出現(xiàn)了入侵情況進行探測，從而可以對電纜溝的非法入侵及時采取主動防御技術措施。但以加強對物體辨識算法的設計，保證電纜溝代運維裝置不會出現(xiàn)誤發(fā)告警的情況。同時通過采用電纜溝代運維系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對電纜溝的精準運維和故障的靈活定位[6]。由于電纜溝的異常運行信息發(fā)布較為及時，故能夠降低電纜線路發(fā)生事故的概率，提升電纜線路運行的安全性，在電纜溝的運維中具有較高的工程實際應用價值。

4 結(jié)語

本文系統(tǒng)分析了電纜溝代運維系統(tǒng)的實現(xiàn)原理，以及人工智能在電纜溝代運維系統(tǒng)開發(fā)中的應用。通過采用電纜溝代運維裝置，可以有效降低電力企業(yè)在電纜線路運維中所投入的成本，同時在技術發(fā)展上也解決了電纜溝井中非法入侵及時告警的技術難題，可以在實際的電纜線路運維中加以應用。