一種海底電纜登陸段運行環境測控裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術提供一種海底電纜登陸段運行環境測控裝置，所述測控裝置包括土壤熱阻系數傳感器、土壤水分含量傳感器、現場測控單元、遠程監控主機、土壤參數調節裝置；所述土壤熱阻系數傳感器和土壤水分含量傳感器分別與現場測控單元連接，所述現場測控單元和土壤參數調節裝置分別與遠程監控主機連接。本發明專利技術提供的技術方案可通過監測土壤的溫度、熱阻系數和水分含量，根據監測結果調節土壤水分含量進而調節土壤熱阻系數或直接調節土壤溫度，以達到提高海底電纜登陸段線路散熱能力，提高海底電纜登陸段載流量的目的。

【技術實現步驟摘要】
一種海底電纜登陸段運行環境測控裝置
本專利技術涉及一種測控裝置，具體講涉及一種用于調節海底電纜登陸段土壤溫度和熱阻系數以提高海底電纜登陸段載流量的測控裝置。
技術介紹
按照電纜敷設位置的區別，海底電纜可分為海底段、登陸段和空中段三個部分。在海底電纜登陸段，電纜一般直埋敷設在土壤(包括沙土或其它特殊的回填材料)中。環境溫度和電纜線路附近土壤的熱阻系數是決定電纜線路載流量的重要參數。由于登陸段環境溫度較高，土壤的熱阻系數較大，登陸段電纜的載流量通常大幅度低于海底段和空中段，是海底電纜線路輸送能力的瓶頸。在現有海底電纜工程中，通常采用剝除海纜登陸段鎧裝、在海底電纜登陸段附近敷設冷卻水管、采用特殊回填土置換原有土壤等方式來提高登陸段的載流量。其中，剝除鎧裝的方法涉及到線路的設計和施工，在已有線路上難以實施。敷設冷卻水管和回填的方法在一定程度上能夠改善海底線路的散熱能力，但冷卻水管對設備的要求較高；特殊回填土僅用于電纜周圍的局部區域，且在長期高溫環境作用下，回填土的性質仍可能發生變化。
技術實現思路
為了解決現有技術中所存在的上述不足之處，本專利技術提供一種海底電纜登陸段運行環境測控裝置，該裝置通過監測土壤的溫度、熱阻系數和水分含量，根據監測結果調節土壤水分含量進而調節土壤熱阻系數或直接調節土壤溫度，以達到提高海底電纜登陸段線路散熱能力，增大海底電纜登陸段載流量的目的。本專利技術提供的技術方案是：一種海底電纜登陸段運行環境測控裝置，其改進之處在于：所述測控裝置包括土壤熱阻系數傳感器、土壤水分含量傳感器、現場測控單元、遠程監控主機、土壤參數調節裝置；所述土壤熱阻系數傳感器和土壤水分含量傳感器分別與現場測控單元連接，所述現場測控單元和土壤參數調節裝置分別與遠程監控主機連接。優選的，所述土壤熱阻系數傳感器埋設在登陸段海底電纜附近的土壤中，與現場測控單元連接，用于獲取土壤的熱阻系數。進一步，所述土壤熱阻系數傳感器包括一端開口、另一端密封的中空不銹鋼圓筒，設于所述中空不銹鋼圓筒內部軸線位置的電熱絲，設于所述中空不銹鋼圓筒內的熱電偶和設于所述中空不銹鋼圓筒開口端的防水插頭；所述熱電偶的測溫點焊接在所述中空不銹鋼圓筒的管壁上；所述電熱絲和所述熱電偶分別在所述中空不銹鋼圓筒內部與所述防水插頭相連，所述防水插頭的外側接電源及信號線的一端；所述電源及信號線的另一端與現場測控單元相連，用于給所述電熱絲提供恒定的直流電源，并將所述熱電偶的測量信號傳輸給所述現場測控單元。進一步，所述中空不銹鋼圓筒的密封端呈與所述中空不銹鋼圓筒同軸線的實心圓錐體；所述中空不銹鋼圓筒的軸向長度與徑向直徑的比值大于20；所述中空不銹鋼圓筒內填充有導熱材料，用于使所述中空不銹鋼圓筒、所述電熱絲和所述熱電偶之間相互絕緣。進一步，所述導熱材料的導熱系數大于5W/m·K，與待測土壤的熱容比在0.5-2范圍內。優選的，所述土壤水分含量傳感器埋設在登陸段海底電纜附近的土壤中，與現場測控單元連接，用于獲取土壤的水分含量。進一步，所述土壤水分含量傳感器包括檢測電路，以及分別連接所述檢測電路的電源線、數據線和探針；所述電源線與現場測控單元相連，用于為所述檢測電路提供工作電源；所述數據線與現場測控單元相連，用于將所述檢測電路的測量信號傳輸給所述現場測控單元；所述探針為一對平行分布的條狀金屬電極。優選的，所述現場測控單元置于在登陸段海底電纜線路附近，包括：通訊輸入模塊：連接所述遠程監控主機，用于接收所述遠程監控主機發送的指令，并根據所述指令設置測量參數；直流電源模塊：分別連接所述通訊輸入模塊和信號處理模塊，用于按照所述通訊輸入模塊設置的測量參數產生恒定的直流電源，以為所述信號處理模塊提供工作電源；電源輸出模塊：分別連接所述直流電源模塊、所述土壤熱阻系數傳感器和所述土壤水分含量傳感器，用于將所述直流電源模塊產生的直流電源提供給所述土壤熱阻系數傳感器和所述土壤水分含量傳感器；信號輸入模塊：連接所述土壤熱阻系數傳感器和所述土壤水分含量傳感器，用于接收所述土壤熱阻系數傳感器和所述土壤水分含量傳感器的測量信號；信號處理模塊：連接所述信號輸入模塊，用于根據所述信號輸入模塊接收到的測量信號計算測試區域內的土壤溫度、熱阻系數和含水量；通訊輸出模塊：分別連接所述信號處理模塊和所述遠程監控主機；用于將所述信號處理模塊計算出的土壤溫度、熱阻系數和含水量傳輸至所述遠程監控主機。優選的，所述土壤參數調節裝置為平行于登陸段海底電纜線路布置的冷卻水管或噴水裝置，與遠程監控主機之間通過信號線纜連接，用于根據遠程監控主機的調節指令調節登陸段海底電纜附近土壤的溫度和含水量。優選的，所述遠程監控主機用于接收現場測控單元的測量數據，計算登陸段海底電纜載流量的變化趨勢，并向土壤參數調節裝置發送調節指令。與最接近的技術方案相比，本專利技術具有如下顯著進步：1、本專利技術提供的技術方案以海底電纜線路附近土壤的溫度、熱阻系數、含水量作為監測量，可以靈敏、直觀地反映土壤熱物性和線路載流量的變化趨勢。2、本專利技術提供的土壤熱阻系數傳感器的系統誤差更小，可測量的土壤熱阻系數范圍更廣。3、本專利技術提供的技術方案可根據監測結果，確定登陸段線路中需要重點改善的區域，制定不同的土壤參數調節措施，降低調節成本。附圖說明圖1為本專利技術提供的海底電纜登陸段運行環境測控裝置的結構框圖；圖2為土壤熱阻系數傳感器的結構示意圖；圖3為土壤水分含量傳感器的硬件結構框圖；圖4為現場測控單元的硬件結構框圖；其中：1-土壤熱阻系數傳感器，2-土壤水分含量傳感器，3-現場測控單元，4-遠程監控主機，5-土壤參數調節裝置；6-中空不銹鋼圓筒；7-電熱絲；8-熱電偶；9-導熱材料；10-防水插頭；11-電源及信號線。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術的具體實施方式作進一步的詳細說明。為了徹底了解本專利技術實施例，將在下列的描述中提出詳細的結構。顯然，本專利技術實施例的施行并不限定于本領域的技術人員所熟習的特殊細節。本專利技術的較佳實施例詳細描述如下，然而除了這些詳細描述外，本專利技術還可以具有其他實施方式。本實施例提供一種海底電纜登陸段運行環境測控裝置，該裝置通過監測土壤的溫度、熱阻系數和水分含量，根據監測結果調節土壤水分含量進而調節土壤熱阻系數或直接調節土壤溫度，以達到提高海底電纜登陸段線路散熱能力，增大海底電纜登陸段載流量的目的。本實施例提供的海底電纜登陸段運行環境測控裝置的整體結構如圖1所示：包括土壤熱阻系數傳感器1、土壤水分含量傳感器2、現場測控單元3、遠程監控主機4、土壤參數調節裝置5；所述土壤熱阻系數傳感器1和土壤水分含量傳感器2分別與現場測控單元3連接，所述現場測控單元3和土壤參數調節裝置5分別與遠程監控主機4連接。所述土壤熱阻系數傳感器1埋設在登陸段海底電纜附近的土壤中，一端與現場測控單元3連接，用于獲取土壤的熱阻系數。其結構如圖2所示，包括中空不銹鋼圓筒6，電熱絲7，熱電偶8，導熱材料9，防水插頭10，電源及信號線11。所述土壤熱阻系數傳感器1基于熱線法，其工作原理為：中空不銹鋼圓筒6為一端為實心圓錐體的中空不銹鋼管，電熱絲7位于中空不銹鋼圓筒6內部軸線位置，熱電偶8測溫點焊接在中空不銹鋼圓筒6管壁上，熱電偶8線位于中空不銹鋼圓筒6內部。電熱絲7及熱電偶8在中空不銹鋼本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種海底電纜登陸段運行環境測控裝置，其特征在于：所述測控裝置包括土壤熱阻系數傳感器、土壤水分含量傳感器、現場測控單元、遠程監控主機、土壤參數調節裝置；所述土壤熱阻系數傳感器和土壤水分含量傳感器分別與現場測控單元連接，所述現場測控單元和土壤參數調節裝置分別與遠程監控主機連接。

【技術特征摘要】
1.一種海底電纜登陸段運行環境測控裝置，其特征在于：所述測控裝置包括土壤熱阻系數傳感器、土壤水分含量傳感器、現場測控單元、遠程監控主機、土壤參數調節裝置；所述土壤熱阻系數傳感器和土壤水分含量傳感器分別與現場測控單元連接，所述現場測控單元和土壤參數調節裝置分別與遠程監控主機連接。2.根據權利要求1所述的海底電纜登陸段運行環境測控裝置，其特征在于：所述土壤熱阻系數傳感器埋設在登陸段海底電纜附近的土壤中，與現場測控單元連接，用于獲取土壤的熱阻系數。3.根據權利要求1或2所述的海底電纜登陸段運行環境測控裝置，其特征在于：所述土壤熱阻系數傳感器包括一端開口、另一端密封的中空不銹鋼圓筒，設于所述中空不銹鋼圓筒內部軸線位置的電熱絲，設于所述中空不銹鋼圓筒內的熱電偶和設于所述中空不銹鋼圓筒開口端的防水插頭；所述熱電偶的測溫點焊接在所述中空不銹鋼圓筒的管壁上；所述電熱絲和所述熱電偶分別在所述中空不銹鋼圓筒內部與所述防水插頭相連，所述防水插頭的外側接電源及信號線的一端；所述電源及信號線的另一端與現場測控單元相連，用于給所述電熱絲提供恒定的直流電源，并將所述熱電偶的測量信號傳輸給所述現場測控單元。4.根據權利要求3所述的海底電纜登陸段運行環境測控裝置，其特征在于：所述中空不銹鋼圓筒的密封端呈與所述中空不銹鋼圓筒同軸線的實心圓錐體；所述中空不銹鋼圓筒的軸向長度與徑向直徑的比值大于20；所述中空不銹鋼圓筒內填充有導熱材料，用于使所述中空不銹鋼圓筒、所述電熱絲和所述熱電偶之間相互絕緣。5.根據權利要求4所述的海底電纜登陸段運行環境測控裝置，其特征在于：所述導熱材料的導熱系數大于5W/m·K，與待測土壤的熱容比在0.5-2范圍內。6.根據權利要求1所述的海底電纜登陸段運行環境測控裝置，其特征在于：所述土壤水分含量傳感器埋設在登陸段海底電纜附近的土壤中，與現場測控單元連接，用于獲取土壤的水分含量。7.根據權利要求6所述的海底電纜登陸段運行環境測控裝置，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉松華，樊友兵，趙健康，饒文彬，鄧顯波，李文杰，楊丹，
申請(專利權)人：中國電力科學研究院，國家電網公司，國網浙江省電力公司，
類型：發明
國別省市：北京,11