基于電子標識及天地圖的配電網(wǎng)10kV電纜管理的研究

廣東電網(wǎng)有限責任公司江門新會供電局　馮志堅

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基于電子標識及天地圖的配電網(wǎng)10kV電纜管理的研究

廣東電網(wǎng)有限責任公司江門新會供電局馮志堅

【摘要】針對城市配電網(wǎng)地下10kV電纜走向不明問題，通過為電纜安裝電子標識器，重新標識電纜走向，利用非接觸式讀寫裝置實現(xiàn)對電纜的現(xiàn)場快速定位。根據(jù)現(xiàn)場收集的電纜路徑數(shù)據(jù)在天地圖基礎上繪制電纜路徑圖，建立城市地下電纜管線管理系統(tǒng)，達到電纜管線的信息化管理的目的。

【關鍵詞】電子標識；天地圖；電纜

0　引言

城市地區(qū)早期敷設的地下10kV電纜由于電纜本體缺乏有效標識，加上多年來市政道路和城區(qū)改造，容易出現(xiàn)電纜路徑走向不明，電纜中間接頭位置不明確的問題，為電纜的運行維護，故障排查帶來很大的困難。利用電子標簽及非接觸式讀寫技術進行電纜路徑標識和現(xiàn)場識別，通過電子地圖建立電纜路徑管理系統(tǒng)，能有效提升電纜的管理效果。

1　配電網(wǎng)地下10kV電纜路徑探測與定位

在進行電子標識安裝和系統(tǒng)建立前，需要摸清地下電纜管線現(xiàn)狀，對現(xiàn)有電纜線路進行路徑探測和定位。電纜探測使用地下管線定位儀進行，其利用的是電磁法探測原理：將發(fā)射機的交變低頻(577Hz或33KHz)一次場源信號在頂管沿線進行分布，并在其周圍空間產(chǎn)生交變的電磁場，探測人員在地面上用探測儀追蹤該信號，從而探測出管線的路徑及深度。這種方法的具有信號強，定位、定深精度高，易分辨臨近管線的特點。探測到電纜路徑后，再通過電纜相別識別儀，對同溝電纜線路進行回路識別。對準確識別后的電纜本體，粘貼電纜標識牌以標識電纜回路信息。

2　電子標識系統(tǒng)的構建

電子標識系統(tǒng)(EMS)是基于無線射頻即RFID技術構建，由一組接收/發(fā)射信號的非接觸式讀寫裝置和電子信息標識器組成。電子信息標識器內(nèi)部設置一個無源電路，由于記錄和反饋標識器信息。標識器本體無需工作電源，外殼采用防腐合成非導電材料制成，達到防潮防腐抗沖擊的效果。電子標識器分為三種：電子標識球、電子標識樁和電子標簽，可用于標識電纜通道(電子標識球、標識樁)和電纜本體(電子標簽)。

非接觸式讀寫裝置是一個電磁波發(fā)生接收裝置，用于對電子標識器進行讀寫操作。其工作原理是，讀寫裝置發(fā)出一定頻率的電磁波信號(激勵信號)，當靠近標識器時，標識器內(nèi)無源電路感應激勵信號后，產(chǎn)生感應電流，標識器內(nèi)電路開始工作，并以電磁波方式反饋電子標簽信息(回波信號)，回波信號由讀寫裝置接收。通過調(diào)制讀寫裝置和電子標識產(chǎn)生的電磁波的波長、頻率、幅值等參數(shù)，可以實現(xiàn)電子標識器的非接觸式讀寫操作[1]。

電子標識讀(見圖1)寫器根據(jù)電子標識回波信號的返回時間和方向，可以計算出讀寫器與電子標識之間的距離和角度關系，可以實現(xiàn)對標識器的定位。由于標識器是沿電纜方向安裝設置，因此跟蹤標識器的位置即可實現(xiàn)電纜的路徑的現(xiàn)場跟蹤定位。

3　電子標識的安裝

在完成電纜路徑探測后，在電纜溝道路徑上，安裝電子標識球和電子標識樁，以標識電纜溝路徑。電子標識球用于安裝到電纜溝內(nèi)，若電纜通過電纜溝敷設，電纜溝可以打開的情況下，可以在電纜溝內(nèi)安裝電子標識球。若電纜為直埋電纜或者電纜溝無法打開時，則在電纜路徑上方安裝電子標識樁。安裝的電子標識器內(nèi)存儲的數(shù)據(jù)包括業(yè)主單位、線路名稱、電壓等級、距離電纜溝底深度以及設備描述5項。

圖1　電子標識讀寫原理示意圖

電子標識球和標識樁的裝設標準為：電纜直線段每20米裝設一個標識器；電纜中間接頭，電纜轉(zhuǎn)彎起點、終點及轉(zhuǎn)彎半徑頂點位置裝設標識器。若轉(zhuǎn)彎半徑過大，可每隔0.3 米裝設1個標識器以便更精確定位。地下電纜與其他地下設施和管線交越處，與建筑物的交越處的起點及終點，電纜橫過道路、河流的兩端，裝設標識器。直埋電纜的盤留區(qū)；電纜保護管道的兩端；非開挖敷設的地下管線的兩端安裝標識器[2]。

由于存在多條電纜共溝敷設的情況，因此還需要為電纜溝內(nèi)的多條電纜安裝電子標簽，以區(qū)分不同的電纜。電子標簽記錄電纜本體、電纜中間接頭屬性信息，包括設備生產(chǎn)廠家、安裝日期、安裝人員等生產(chǎn)信息，也可以根據(jù)實際需要進行調(diào)整。

4　地下管線綜合管理系統(tǒng)的構建

電纜完成現(xiàn)場探測和電子標識安裝后，所形成的電纜基礎數(shù)據(jù)量龐大，需要設計一個可視化信息系統(tǒng)進行管理。管理系統(tǒng)使用B/S模式構建，用戶通過瀏覽器即可訪問使用。系統(tǒng)包含電纜數(shù)據(jù)管理模塊和電纜可視化展示模塊兩大部分。

(1)電纜數(shù)據(jù)管理模塊構建

電纜數(shù)據(jù)管理模塊用于存儲電纜線路、電纜通道、電子標識器三類數(shù)據(jù)。管理模塊由底層數(shù)據(jù)庫，中間控制層和數(shù)據(jù)展示層三個層次構成。底層數(shù)據(jù)庫采用Oracle構建，中間控制層使用JAVA編寫，通過函數(shù)封包SQL數(shù)據(jù)庫查詢指令，為生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫查詢功能。數(shù)據(jù)展示層使用PHP編寫，使用網(wǎng)頁形式進行展示，展示層通過表格方式，提供用于需要的數(shù)據(jù)，并提供搜索篩選等基礎功能。

(2)電纜可視化展示模塊

電纜可視化展示模塊以天地圖作為底圖進行構建。天地圖是2010年由國家測繪局發(fā)布的自主電子地圖，是目前國內(nèi)數(shù)據(jù)資源最全的地理信息服務系統(tǒng)[3]。在天地圖基礎上，采用分層分色方式，顯示多項內(nèi)容。首先是顯示內(nèi)容分層，系統(tǒng)建立5個顯示層次。第一層是地圖層，用于顯示天地圖地圖數(shù)據(jù)；第二層為電纜通道層，用于繪制和顯示電纜通道走向；第三層是電纜線路層，繪制和顯示每條電纜的走向；第四層標識器層，繪制和顯示已安裝的電子標識器信息；第五層是建筑物層，用于繪制和顯示相關地面建筑物信息，如變電站，配電站等。通過分層展示方式，用戶可以根據(jù)需要靈活選擇需要顯示的內(nèi)容，提高顯示針對性。為提升圖形辨識度，優(yōu)化用戶體驗，系統(tǒng)上的電纜將根據(jù)敷設形式的不同，以不同的顏色和線型進行繪制，如圖2所示，使電纜圖形顯示更加清晰明了。

圖2　電纜路徑和電子表示器在天地圖上顯示

(3)數(shù)據(jù)錄入和路徑生成

通過excel導入模板，用戶可以把電纜現(xiàn)場定位得到的節(jié)點坐標數(shù)據(jù)，標識器坐標和屬性數(shù)據(jù)批量導入系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)庫中。數(shù)據(jù)導入后，電纜數(shù)據(jù)管理模塊可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的分類查詢。電纜可視化展示模塊可根據(jù)電纜節(jié)點坐標信息，電纜信息，電子標識器坐標和屬性數(shù)據(jù)，在天地圖地圖上繪制出電纜走向和標識器圖標，達到顯示電纜走向的目標。

5　應用效果

電纜現(xiàn)場標識和地下管線綜合管理系統(tǒng)的建立可有效提高配電網(wǎng)地下電纜管理效率。(1)實現(xiàn)地下電纜準確快速現(xiàn)場定位。配電網(wǎng)運行人員使用手持電子標識讀寫裝置，在無需打開電纜溝蓋板情況下，在電纜通道上方臨近位置即可讀取地下電纜溝內(nèi)電子標識球和電纜上電子標簽的信息，獲取通道內(nèi)每條電纜的詳細信息，并能按照讀寫器上的方向指示，進行電纜路徑跟蹤，實現(xiàn)電纜的快速定位。該電纜現(xiàn)場定位方法，能有效提高電纜故障點定位速度，縮短電纜故障處理時間。(2)電纜信息的高效管理。通過地下管線綜合管理系統(tǒng)內(nèi)的電纜走向沿布圖，可以直觀快速的掌握全區(qū)地下電纜的分布情況，為電力線路規(guī)劃、地下管道和路面施工管理提供準確有效的數(shù)據(jù)支持。系統(tǒng)記錄電子標識的位置以及現(xiàn)場的安裝照片及周邊環(huán)境情況，使運行管理人員足不出戶即可掌握電纜沿線的情況，對標識器的維護，電纜維護提高有力的支持。

6　結束語

通過電纜路徑測量和電纜識別，在電纜路徑沿線安裝電子標識器，地下管線綜合管理系統(tǒng)，實現(xiàn)電纜現(xiàn)場的快速定位，實現(xiàn)電纜數(shù)據(jù)的信息化管理，解決了以往城市地下缺乏標識，電纜路徑不明的問題，達到縮短電纜故障點定位時間，提高地下管理效率的目的。

參考文獻

[1]白紅墻.無線射頻技術在物流系統(tǒng)中的應用[J].人工智能與識別技術.2011(10).

[2]蘇國勝,吳彬基.無線射頻技術在電纜管理中的應用研究[J].企業(yè)技術開發(fā).2014(33).

[3]邱海光.天地圖在地震信息發(fā)布中的應用[J].微型機與應用.2012(31).

馮志堅（1984-），男，廣東江門人，碩士，研究方向：配電網(wǎng)自動化。

作者簡介：