人工智能在电缆沟代运维系统开发中的应用分析

贾玉涛，王洪晓，郑才伟

（国网河南省电力公司登封市供电公司，河南 登封 452470）

0 引言

电缆沟由于位于地下，其运行环境较为封闭，存在着空气不够通畅的问题，容易使得电缆线路出现发热情况，进而加快电缆线路的老化速度。如果电缆线路的发热情况较为严重，还会导致电缆发生局部放电的现象，甚至可能导致燃烧事故。为了保证电缆线路的运行稳定，需要对电缆沟进行实时监测，当发现电缆沟内存在异常情况时，则应及时发出预警信息，提醒运维人员及时采取措施加以处理[1]。随着人工智能技术的发展，本文介绍了电缆沟代运维系统的开发及实现技术，对于提高电缆沟的运维技术水平具有一定的价值。

1 电缆沟代运维系统的应用必要性及监测内容

1.1 采用电缆沟代运维系统的必要性

在目前的电缆沟运维中，一般是由电缆线路的运维检修人员携带相应的检测设备，对电缆沟中的电缆设备进行检修。但采取这种电缆运维方式，对故障的定位时间较长，运维效率不高，也会给运维检修人员带来一定的安全风险。为此可以采用电缆沟代运维系统，通过布置在电缆沟中的运维监测终端实时监测电缆沟内的情况[2]，实现对电缆沟内不同区域中的环境数据采集，并通过无线通信技术进行传输。此外应用电缆沟代运维装置，可以实现对电缆沟内的环境温湿度、有毒气体、易燃气体、火灾、水位等信息的实时在线监测。一旦发现某个指标出现异常，可以及时发出告警，电缆沟的运维人员即可快速采取措施，在最大程度上降低电缆线路发生故障的概率。同时该电缆沟代运维装置的运行功耗较低，具备视频分析功能，可以有效实现电缆沟的智能巡检，减轻人员巡检劳动强度。

1.2 电缆沟代运维系统的监测内容

对于电缆沟代运维系统的监测内容，包括电缆沟温度监测、火灾预警、局部放电监测、气体监测、水位监测以及防盗监测等。首先对于温度监测，由于电缆线路的中间接头在制作过程中连接不紧，导致电缆线路的接触电阻较大。电缆线路在长期运行过程中容易发热，故应加强对电缆的温度监测、火灾预警及局部放电监测。其次如果电缆线路长期浸泡在水中，尤其是在污水中，则会加快电缆线路的老化。并且电缆线路遇水，也容易出现局部放电的情况，导致电缆线路被击穿。

2 电缆沟代运维系统的开发

2.1 电缆沟代运维系统的结构

在开发电缆沟代运维系统之前，需要先规划好电缆沟代运维系统的整体结构。在电缆沟代运维系统的组成结构中，一是安装在电缆沟内的监测终端设备，在这一设备中采用了环境传感器，包括温度采集传感器、湿度采集传感器、局放传感器、红外入侵检测传感器、水位传感器以及气体传感器等，实现对电缆沟运行环境的全方位多角度在线监测。二是智能网关，能够发挥通信协议转换的作用，实现电缆沟现场智能监测终端和远程服务器之间的数据通信和交互，并且各个智能网关之间可以自行开展网络通信组网[3]。三是远程服务器及客户端系统，通过客户端，可以实时展示电缆沟的运行状态，包括预警信息及故障点的具体位置等，从而高效对电缆沟进行监管，图1为电缆沟代运维系统的结构。

图1 电缆沟代运维系统的结构

其中温度传感器应能够采集电缆沟的环境温度以及电缆线路的运行温度等，这样能够评估电缆线路发生火灾的风险，也能够用来判断电缆沟中的通风情况是否良好。但电缆沟内是否发生了火灾，还需要结合气体传感器所采集到的数据，如电缆沟内的一氧化碳气体含量较高，则代运维系统需要发出火灾预警信息。对于水位传感器，当监测到电缆沟内的水位较高时，则说明电缆线路存在着较大的浸泡或者具备放电风险，需要及时采取措施，从而防患于未然，保证电缆线路的运行安全。通过对上述电缆线路各个运行物理量的监测，基本可以实现全方位保障电缆线路安全稳定运行的目的。

2.2 电缆沟代运维系统中的通信机制

电缆沟代运维系统中传感器所采集到的数据信息，需要借助通信传输系统，才能够达到远程服务器中。加强电缆沟代运维系统中通信系统的设计，是保证电缆沟代运维系统实际应用性能的关键。在电缆沟代运维系统中，由于不同类型的传感器设备的数据接口类型不同，需要利用智能网关发挥通信协议转换的作用，从而实现数据信息的转换及共享。通信机制是构建电缆沟代运维系统的重要支撑技术，图2为电缆沟代运维系统中的通信传输系统。

图2 电缆沟代运维系统中的通信传输系统

从上图2的电缆沟代运维系统中的通信传输系统中可以看出，传感器所采集到的数据信息通过终端节点统一传输到路由节点，并经过协调器节点再将数据转发到远程控制中心中的服务器。经过服务器的分析和处理，就可以发出相关的电缆沟运行状态的预警信息。同时由于所采用到的是无线通信技术，故在通信的过程中，还应注意网络信息的安全防护，保证不出现信息数据泄露的情况。可以配置类似于防火墙等网络安全防护设备，限制非法的网络访问行为。

上述通信传输系统在应用的过程中，应合理选择和通信传输频率，其和通信传输距离密切相关。如果所选的通信频率较高，则可以设置的传输距离就较大。上述终端节点、路由节点以及协调节点，需要进行合理的布局设计，才能够在保证通信系统运行畅通的前提下，降低电缆沟代运维系统的建设成本[4]。为此可以采用人工智能技术进行优化布局，以下进行详细的分析和介绍[4]。

3 人工智能技术在电缆沟代运维系统中的应用

3.1 人工智能遗传神经网络技术在优化监控终端布局中的应用

由于电缆沟的实际长度较长，为了能够对电缆沟全程进行监测，需要布置较多的监测终端，如何对众多的电缆沟监测终端设备进行优化布局，是构建电缆沟代运维系统中的关键技术。人工智能遗传神经网络技术的算法基础是神经科学，能够通过模拟人脑的思维模式，对数据信息进行综合处理和分析，广泛用于优化计算领域中。应用神经网络进行优化计算时，需要经过多次迭代计算，才能够得到最终的优化计算结果。同时还应设置合理的收敛指标，保证在迭代计算的过程中，既不会出现迭代次数过多的情况，也不会出现因为迭代次数较少，导致所得到的解不是最优解的情况。电缆沟监测终端经过遗传神经网络算法的优化之后，一般是每隔十五米的距离就设置一个监测终端点，这样既能够满足监测应用的要求，也不会显得终端设置冗余。同时这样还能够充分发挥协调器节点的作用，在实际应用中也取得了较好的效果。如果所设置的监测终端节点过多，则会增加电缆沟代运维系统的投资成本，故通过优化监控终端，也能够取得较高的经济效益。

3.2 人工智能技术在电缆沟监测预警中的应用

利用人工智能技术，可以判断出电缆沟的异常运行情况。首先可以在局放传感器中采用神经网络技术，对电缆线路中的微小放电电流进行采集捕捉，当放电电流值超过了所设定的阈值，则说明该电缆线路可能发生了漏电情况，从而避免电缆线路发生导电事故。其次利用人工智能中的温度成像技术，对电缆沟内的温度异常点进行辨识，实现电缆沟内温度信息的可视化分析，当满足温度异常判据时，则发出火灾预警信息。同时利用温度成像技术，能够对电缆沟内是否出现了入侵情况进行探测，从而可以对电缆沟的非法入侵及时采取主动防御技术措施。但以加强对物体辨识算法的设计，保证电缆沟代运维装置不会出现误发告警的情况。同时通过采用电缆沟代运维系统，能够实现对电缆沟的精准运维和故障的灵活定位[6]。由于电缆沟的异常运行信息发布较为及时，故能够降低电缆线路发生事故的概率，提升电缆线路运行的安全性，在电缆沟的运维中具有较高的工程实际应用价值。

4 结语

本文系统分析了电缆沟代运维系统的实现原理，以及人工智能在电缆沟代运维系统开发中的应用。通过采用电缆沟代运维装置，可以有效降低电力企业在电缆线路运维中所投入的成本，同时在技术发展上也解决了电缆沟井中非法入侵及时告警的技术难题，可以在实际的电缆线路运维中加以应用。