10kV电缆井便携式探测仪的研制

杨恒勇 李海宁 董铂 武阿林 乔文玮

摘  要：科学技术的不断发展，为现代化电力系统服务功能的及电网基础设施不断完善提供了重要的技术支持，逐渐扩大了电力产业规模。在此形势影响下，结合电缆新建、日常维护的实际发展状况，可知电缆井排查工作效率的高低影响着电力基础设施的正常工作。

关键词：便携式免掀盖10kv电缆井;探测仪;安全隐患;工作效率;应用范围

引言：

为了有效地处理传统电缆井排查作业开展中耗时久、工作量大、风险系数高等问题，应加强便携式免掀盖10kv电缆井探测仪的有效使用，优化这种设备的设计方案，扩大其实际的应用范围，有利于提高电缆井排查工作效率，降低实际操作风险发生的概率，对于电力基础设施相关工作的安全开展具有重要的参考价值。

一、便携式免掀盖10kv电缆井探测仪的主要组成部分

由于传统的电缆井排查工作量大、风险系数高，影响排查工作效率的同时对作业人员的人身安全带来了潜在地威胁，因此，需要加强便携式免掀盖10kv电缆井探测仪的设计与开发，最大限度地满足电缆井安全排查方面的各种要求。 这种探测仪的主要组成结构包括：①照明灯珠选用T6高亮度白光灯珠，白光色温 4000～6000K，通光量600～1000 流明，正常工作电流700mA，工作电压 3.75～5V;②摄像头采用CMOS 高清镜头，自动曝光自动白平衡，图像格式为 YUY2，图形色彩24位，可手动对焦，分辨率 640×480 以上，成像速度<0.8s，畸变指数<2%，物距范围10mm至无限远，帧速 30 帧/s，差值像素可达1200万像素;③探测棒采用准10mm不锈钢万向可定型蛇管，管材采用镀锌处理，外围次用热缩软管防水包封、

二、便携式免掀盖10kv电缆井探测仪设计与开发要点分析

1、开发中所用的软件

基于便携式免掀盖10kv电缆井探测仪设计与开发的需要，探测仪开发中所需的应用服务软件可以在不同的平台上进行正常的运行， 为探测仪服务功能的完善及实际应用范围的扩大带来了重要的保障作用。 这种软件的主要优势在于：①具有优化的人机交互界面，服务效率高;②使用中的可操作性强、操作流程简单，用户可以通过打开探测仪摄像头的方式，实现10kv电缆井检修过程中的自动拍照，实际的应用效果良好。

2、探测仪设计与开发中的关键技术

通过对便携式免掀盖10kv电缆井探测仪组成结构的深入分析，可知这种探测仪的有效设计与开发，对于某些关键技术依赖程度高。 这些关键技术主要包括：（1）优化探测仪的服务功能，确定最佳的尺寸。 在确定探测仪最佳设计尺寸的过程中， 充分地考虑了电缆井检修中孔洞的具体要求;优化探测仪使用中探测头服务功能的过程中，充分地考虑了材料的强度大小及耐压效果; 探测仪照明灯与探测头设计中采用了一体化结构设计方式， 照明灯的亮度可以自动调节，并通过驱动板的保护作用，确保了LED 灯具中灯珠良好的使用寿命;（2）探测棒结构的优化设计。 结合便携式免掀盖10kv电缆井探测仪的结构组成部分及实际的应用范围要求， 在设计探测帮的过程中，利用集成一体化的设计理念，实现了探测棒、照明电池、开关的集成，并结合人体工学原理，增强了把持手柄的耐用性。 同时，通过对各组成结构受力效果的分析，构建出了可靠的电缆井探测结构模型，为探测棒服务功能的完善提供了可靠的保障;（3）上位机程序的有效设计。 在对探测仪的探测头进行独立开发的过程中，充分地考虑了上位机程序的有效设计。通过采取可靠的编程方法，促使开发探测头过程中的上位机程序编写可以实现拍照时间、工井朝向等重要的命名功能，促使探测头使用中可以通过上位机的作用实时了保存拍摄内容。同时，为了满足各种数据高速传输的具体要求，增强了计算机与TYPE-C 技术的连接效果，增强上位机程序编写合理性的同时优化了其服务功能。

3、探测仪设计与开发中的创新要点

相比传统的方法完成电缆井探测作业计划的实际作用效果， 便携式免掀盖10kv电缆井探测仪设计与开发中充分地体现了一些重要的创新要点，完善探测仪服务功能的同时扩大了其实际的应用范围， 最大限度地满足了电力基础设施建设的实际需要。 这些创新要点具体表现在以下方面：（1）这种探测仪使用中省去了掀开电缆井井盖的步骤，通过孔洞对井盖内部环境的有效勘察， 提高电缆井探测效率的同时降低了操作风险。（2）通过对上位机程序的有效設置，实现了平板电脑与TYPE-C 技术的有效连接，不断完善了探测仪使用过程中拍照及、智能命名等功能，也增强了实际的操作便捷性。（3）结合理论验证及实验探索的方式，便携式电缆井探测仪设计与开发中有效地设置了蛇皮套管， 满足了电缆井探测的实际要求。 同时，通过对摄像头焦距、强光电筒的设置与安装，保持了探测仪使用中视距的良好性，增强了电缆井的实际应用效果。

三、便携式免掀盖10kv电缆井探测仪设计与开发中的技术难点分析

1、设计与开发中的探测棒握柄及蛇管选择

作为电缆井探测仪的重要组成部分， 探测棒握柄设计的合理性，关系着探测仪的实际应用效果。 因此，在设计探测棒手柄的过程中，充分地考虑了人体工学原理，并将具有保护功能的 LED 灯珠驱动板及耐用性良好的锂电池设置在手柄内，结合数据线的作用， 实现了探测仪使用摄像头与平板电脑的有效连接。 与此同时，在选择性能可靠的蛇管过程中，技术人员通过对这种构件实际应用效果的多次试验， 采用了抗压强度高、易定型、易收纳等的材料，优化了探测仪使用过程中的服务功能。

2、设计与开发中探测头制作及LED灯珠的散热

控制在具体的设计与开发过程中，为了增强探测仪的适用性，提高探测头使用过程中的抗压强度，便携式免掀盖10kv电缆井探测仪中的探测头材料选用了抗压强度高的铝合金材料， 并确保了材料结构之间的致密性。同时，在优化探测仪服务功能的过程中，为了增强其使用中的照明及拍照效果，设计与开发中充分地考虑了照明灯LED的照明强度及散热效果，有效地设置了铝基板，方便了这种构件的拆除，最大限度地保证了大功率LED灯珠的正常使用。

3、设计与开发中摄像头及应用软件的选择

在选择探测仪摄像头的过程中，重点考虑了这些因素：①结合摄像头驱动板尺寸大小的要求，设计摄像头时其尺寸控制在小于13mm 的范围内; ②某些内窥镜摄像头尺寸最大可达8mm，但是，由于其在某些狭小空间使用中最大的焦距只能达到50mm且无法自动调整，影响了内窥镜摄像头的实际应用效果。 同时，在开发应用服务软件的过程中，充分地考虑了探测仪的实际要求。 这种应用软件使用中人机界面交互效果好、操作性及实用性突出，具有拍照、智能命名等多项功能，为探测仪实际应用范围的扩大打下了坚实的基础。结合以上方面的技术难点， 技术人员在设计与开发便携式免掀盖10kv电缆井探测仪的过程中， 通过运用先进的设计理念及可靠的设计方法，增强了这种探测仪的适用性。 结合其实际的应用效果， 可知这种探测仪填补了国内电缆井的勘察系统的空白，显著提高了勘察工作人员的工作效率，降低企业的成本的同时减轻了人力负担，方便了现场勘查顺利进行。

四、结束语

通过对便携式免掀盖10kv电缆井探测仪相关内容的深入探讨，可知这种设备具有操作方便、作业效率高、安全系数高等优点，在电缆井排查作业开展中具有良好的应用效果，充分地满足现代化电力企业基础设施建设的实际要求。 因 此，需要注重便携式免掀盖10kv电缆井探测仪的有效设计，加大其开发力度，采取可靠的设计方法完善其服务功能，促使作业人员在开展电缆井排查工作的过程中人身安全能够得到必要的保障， 為电力企业未来市场竞争力的不断提高打下坚实的基础，扩大电力系统的服务范围。

参考文献：

[1]吕俊军.便携式电缆检测仪的设计与实现[D].大连理工大学，1999.

[2]章宁，王纬国，宋 冲.便携式机载总线电缆测试仪的设计与实现[C].航空装备维修技术及应用研讨会论文集.2015.

[3]高连波.微波探测仪的便携式电源设计与实现[D].南京理工大学，2014.

[4]伍志强，刘 琳，孙大鹏，等.小型化电缆测试仪的设计[J].价值工程，2013.

作者简介：

杨恒勇（1974-），高级工程师，江苏华能电缆股份有限公司技术副总经理

通讯作者：

乔文玮（1965-），正高级工程师，江苏华能电缆股份有限公司总工程师。