电缆管孔封堵智能型可充气囊的开发及应用

纪陈云 夏扬

摘要：在电力系统中，采用电缆线路可以降低线路发生故障的概率，提高供电可靠性，同时也有助于城市的美观。但电缆线路在敷设的过程中，需要对电缆管孔进行封堵，以保证电缆线路运行的安全性，提高电缆线路的无故障运行时间。本文系统地分析了电缆管孔封堵智能型可充气囊的开发技术，并介绍了电缆管孔封堵智能型可充气囊在实际应用中的物联网监测技术，对于提高电缆线路运行的可靠性具有一定的价值。

关键词：电缆管孔  封堵  智能型  可充气囊

Development and Application of Intelligent Inflatable Bag for Cable Pipe Hole Plugging

JI Chenyun  XIA Yang

（State Grid Anhui Electric Power Co. ， Ltd.， Chizhou Power Supply Company， Chizhou， Anhui Province， 247100 China）

Abstract： In Electric Power System， the use of cable lines can reduce the probability of line failure， improve the reliability of power supply， but also contribute to the city’s beauty. But in the process of laying the cable line， it is necessary to plug the cable tube hole to ensure the security of the cable line. In this paper， the development technology of the intelligent inflatable bag for cable duct plugging is analyzed， and the monitoring technology of the Internet of things for the practical application of the intelligent inflatable bag is introduced.

Key Words： Cable Tube Hole; Plugging; Intelligent type; Inflatable bag

随着城市的发展，在市政地下分布了多种不同的管道系统，相互之间交错层叠，现场运行工况较为复杂，其中电缆线路也是处于市政地下管道系统中。在电缆线路管孔的维护过程中，需要做到防水、防火、防泥沙进入电缆管孔、防老鼠等小动物进入或啃咬电缆线路等。一旦有小动物入侵到电缆管孔中，将会破坏电缆线路的绝缘系统，容易出现电缆线路放电接地的事故。为了实现上述目标，需要对电缆管孔采用相应的技术措施加以封堵，如可采用可充气囊来对电缆管孔进行封堵，以下进行具体的分析和介绍。本文主要阐释电缆管孔封堵智能型可充气囊，可以在实际的电缆管孔封堵中加以推广应用。

1 电缆管孔封堵技术

目前，电缆管孔封堵技术中可以采用的措施较多，应用较为普遍的措施包括在电缆管孔堆砌防火泥，这种管孔封堵方式在成本上较为低廉且电缆管孔的封堵人员施工也较为方便。但是这种封堵方式也存在着不足之处，例如，后期如果需要拆除则较为困难，并且容易出现坍塌导致封堵效果不佳等问题;如果出现了堵塞情况，还可能会导致电缆管孔报废等一系列问题。

另外，在实际的封堵中，也可以采用性能经过改良的软木材料进行封堵，但软木材料在实际的应用中，封堵效果和封堵人员的技术水平直接相关，存在着较大的不确定性[1]。并且如果需要对已经被封堵的电缆管孔重新启动时，则之前的封堵材料就需要将被破坏性的地方加以拆除，无法实现封堵材料的重复利用，对资源也是一种浪费。由于上述电缆管孔封堵技术措施都存在着一定的不足之处，需要采取更为实用的方法，有效实现对电缆管孔的封堵。为此有必要开发能够实现封堵材料重复利用、密封性好、施工安装及检修拆除时方便的电缆管孔封堵材料，下文详细介绍电缆管孔封堵智能型可充气囊技术。

2 电缆管孔封堵智能型可充气囊的开发

2.1 电缆管孔封堵智能型可充气囊开发关键点

在开发电缆管孔封堵智能型可充气囊的过程中，需要使得该可充气囊能够满足电缆及空管口等两种不同的封堵要求，以便丰富智能型可充气囊的应用场景。同时，在进行智能型可充气囊的结构设计时，可以采用可裁剪、防噬咬的可充气囊封边设计，可以就可以根据实际的电缆封堵管孔的形状进行裁剪调节。同时，由于电缆线路一般位于地下，容易受到老鼠等小动物的啃咬破坏，故在可充气囊的结构设计时，采用防噬咬的功能设计具有较强的必要性[2]。再者，在可充气囊的结构设计中，应保证可充气囊在安装过程中较为方便，不给安装人员增加难度，提高电缆管孔封堵智能型可充气囊的实际应用价值。

2.2 电缆管孔封堵智能型可充气囊的材质

可充气囊由于是用来封堵电缆及空管口，应用场合的条件相对恶劣，故为了提高可充气囊的实际使用寿命，在智能型可充气囊的材质选择上应加强把关，选择经久耐用，同时性能良好的材质。经过反复多次对比，可以采用纳米材料作为电缆管孔封堵智能型可充气囊的材质，这样可以有效防止电缆管孔封堵智能型可充气囊出现充爆的情况发生，同时也可以解决可充气囊材质的问题[3]。纳米材料的研究時间较长，在实际中也已经应用中多个不同的领域中，是材料领域中一个较大的技术突破。纳米材料的结构较为特殊，颗粒较小，通过改变材料的配方，优化材料的应用性能，将纳米材料作为电缆管孔封堵智能型可充气囊的材质较为合适。

3 电缆管孔封堵智能型可充气囊的应用

3.1 物联网监测技术在智能型可充气囊中的应用

由于电缆管孔封堵智能型可充气囊的应用场景和电缆一样，随着应用时间的变长，可能会遭受到外力破坏，故对可充气囊采用智能化技术进行状态监测具有较强的必要性。由于物联网技术在数据采集和智能感知方面的性能较为出色，故可以采用物联网技术实现各个电缆管孔封堵智能型可充气囊之间的网络通信组网，物联网技术在实际应用过程中的基本架构如图1所示。通过通信网络，将各个可充气囊的运行状态数据信息传输到监控平台，实现对可充气囊的气压状态的集中统一监测，当发现可充气囊中的气压存在异常情况时，可以及时发出相关的预警信息，并通知可充气囊的运维人员及时处理，从而及时恢复电缆管道的正常封堵状态。

从图1可以看出，物联网监测技术在实际应用时，首先，通过感知层去采集电缆管孔封堵可充气囊运行状态的相关数据信息;其次，再通过通信传输系统，将数据发送到控制层，进一步对采集到的数据信息进行处理;最后，可以通过控制层，对数据进行计算，得出具体的电缆管孔封堵可充气囊的运行状态[4]。另外，由于电缆管孔封堵可充气囊的地理位置较为分散，为了实现可充气囊运行数据信息的采集和处理，还需要结合边缘网关技术，将数据在边缘端经过通信协议转换和数据缓存等处理之后，再通过物联网进行进一步的分析和计算[5-6]。经过边缘网关技术的处理，也能够将各个监测终端实现通信上的连接。

3.2 可充气囊物联网监测中的通信技术

在物联网可充气囊监测系统中，为了实现数据信息的高效传输和有效处理，在构建系统时所采用到的通信协议起着关键作用。一般在物联网通信系统中，都是采用紫峰ZigBee通信协议，这一通信协议的应用性能稳定、适应性强，能够对地理分布位置较为分散的电缆管孔可充气囊进行状态实时监测。一旦监测出电缆管孔可充气囊出现了气压不足等异常运行状态信息时，可以通过系统的分析和计算，并及时发出告警信息，并通过物联网通信系统传输给相应运维人员，ZigBee通信协议栈的基本结构如图2所示。

从图2中的通信协议结构图中可以看出，采用该通信协议在实际的数据传输及处理中，可以分为物理层、媒体介入控制层、网络层及应用层等。数据信息在每个层次下的通信，都需要遵循相应的通信规约，保证数据信息能够实现可靠地传输。在物理层可以布置多个传感器，并将数据以串口通信的方式传输到ZigBee中的路由节点和协调节点，达到数据传输和处理的目的。对于路由节点和协调节点的布局和数量的分配，可以通过人工智能神经网络算法进行优化计算，达到在保证对电缆管孔可充气囊运行状态监测效果的同时，降低路由节点和协调节点的使用数量，这样也就降低了构建物联网可充气囊监测系统的成本，提高了系統建设的经济性。

通过在物联网监测技术在智能型可充气囊运用物联网监测技术，可以有效解决可充气囊在运行过程中存在的气囊漏气、泄压、维护麻烦及气囊密封失效等一系列问题，有效保证了电缆管孔封堵的有效性。此外，由于物联网在通信的过程中采用的是无线通信技术，故在应用的过程中，应注意保证数据信息的网络安全，保证不发生信息泄露事件。同时，也应防范网络通信系统遭受到干扰或者是外界的非法入侵及非法访问，维护物联网通信监测系统的运行安全稳定。

4 结语

随着材料技术的发展，将可充气囊这一材料应用在电缆管孔的封堵上，在实际应用中取得了较好的应用效果。同时，借助物联网技术，也能够很好地实现对智能型可充气囊的状态监测，更好地守护着可充气囊的安全运行。本文主要分析的电缆管孔封堵智能型可充气囊，对于提高电缆管道系统的智能化运维及检修技术水平具有较高的实际应用价值。

参考文献

[1] 周华健，钟志华，胡满江.新型管式安全气囊设计与防护效果分析[J].Engineering，2018，4（2）：273-287.

[2] 代显忠，杞海燕，尹洪朗，等.一种新型电缆穿线管及端子箱电缆孔洞封堵装置[J].通讯世界，2017（22）：294-295.

[3] 廖强.高压电缆管沟结构力学行为与安全监测指标试验研究[D].广州：华南理工大学，2020.

[4] 乔佳胤.多层建筑电气火灾致因及房屋功能恢复的关键问题研究[D].包头：内蒙古科技大学，2020.

[5]倪立强.基于i-vector的语种识别系统设计与实现[D].北京：北京邮电大学，2021.

[6]尚关卿.面向智能制造车间的数控机床边缘端服务平台技术研究[D].南京：南京航空航天大学，2020.

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