地下管網預警系統和預警裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種地下管網預警系統和預警裝置。
【背景技術】
[0002]本文中，地下管網是指電力電纜、信號電纜、通信光纜，以及自來水管道、燃氣管道等鋪設在地下若干深度的線路或管道。
[0003]地下管網在鋪設完成之后的使用過程中會遇到由于施工、人為破壞等人為外力影響或者其他突發情況，如地震、爆炸、地面塌陷等非人為外力影響而導致的破壞，輕則破壞管網的正常工作，重則導致嚴重的安全事故。因此需要設計行之有效、施工簡便、低成本的預警裝置，防止地下管網遭受外力破壞。
[0004]預警裝置需要實現如下幾個功能:
[0005]籲遇到施工導致的外力時能提前預警，為制止破壞管網的行為提供有效的處置時間。
[0006]?可以對外力所發生的位置進行定位。
[0007]?不影響管網已有系統的工作。
[0008]?裝置發生故障時，不影響其他系統的工作。
[0009]現有技術中，有針對特殊管線的預警裝置，如在燃氣管道上安裝的預警裝置，一般配置有氣體傳感器，用于檢測是否發生氣體泄漏，還設有GPS、GPRS通信模塊，用于定位以及與主控系統的通信。然而，這種方式采用的無線通信技術在地下的應用中效果不佳。而且這種方式是針對氣體、液體泄漏等，并沒有針對外力破壞而提出的具體方案。
【發明內容】
[0010]本發明的目的是提供一種地下管網預警系統及預警裝置，用以解決外力破壞而導致地下管網受損的預警問題。
[0011]為實現上述目的，本發明的方案包括:
[0012]—種地下管網預警系統，包括控制中心，控制中心連接有至少一條預警線路；預警線路用于鋪設在高于地下管網所在深度的土層中；預警線路包括從首節點到尾節點依次串聯的若干通信節點，首節點連接用于發出報警信號的控制中心；相鄰的通信節點之間設有連接電纜，連接電纜通過電連接器連接對應的通信節點，連接電纜至少用于各通信節點與控制中心的通信；電連接器用于在外力影響下切斷其所在位置的連接電纜與對應通信節點之間的連接。
[0013]進一步的，所述預警線路沿對應的地下管網鋪設，各通信節點等距設置。
[0014]進一步的，所述電連接器為摩擦式電連接器、磁性電連接器或者彈性電連接器。
[0015]進一步的，所述連接電纜為用于供電和載波通信的電源線，或者連接電纜包括電源線與通信線。
[0016]進一步的，控制中心通過所述連接電纜向各通信節點單向供電。
[0017]進一步的，所述地下管網預警系統還設有用于連接中繼電源的轉接設備，所述轉接設備連接在連接電纜的電源線上。
[0018]本發明還提供了一種地下管網預警裝置，包括通信節點、連接電纜和電連接器。
[0019]進一步的，所述通信節點、連接電纜和電連接器之間的連接關系是下面三種方式的一種:第一種方式:通信節點與連接電纜分體設置，節點與連接電纜上分別設置對應適配的電連接器；第二種方式:通信節點與一條連接電纜一體設置，連接電纜端頭與通信節點上分別設置對應適配的電連接器；第三種方式:通信節點與兩條連接電纜一體設置，兩條連接電纜端頭分別設置電連接器。
[0020]進一步的，所述電連接器為摩擦式電連接器、磁性電連接器或者彈性電連接器。
[0021]本發明的預警系統方案，“外力影響”是指:在人為或非人為的外力作用下，影響預警線路所在土層，或者直接接觸到預警線路的情況，這些情況都會導致對應位置的電連接器松脫，對應的節點及其之后節點都無法與控制中心通信。控制中心對收到的信號進行分析，可以對受外力破壞處進行定位，通知工作人員進行處理。本發明的方案，能夠很好的解決地下管網的保護；采用有線方式實現通信和供電，能夠有效、準確進行定位；整個系統由多個相同的預警裝置組裝而成，現場裝配方便快捷。
[0022]各通信節點等距設置，非常方便進行定位。
【附圖說明】
[0023]圖1是預警系統實施例1的結構原理圖；
[0024]圖2是預警系統實施例2的結構原理圖；
[0025]圖3是土層應力分析示意圖；
[0026]圖4是預警線路鋪設示意圖；
[0027]圖5、6是兩種連接電纜實施方式示意圖；
[0028]圖7是通信節點結構原理圖；
[0029]圖8、圖9、圖10分別是通信節點、連接電纜和電連接器之間的具體連接關系的三種實施方式示意圖；
[0030]圖11是摩擦式電連接器示意圖；
[0031]圖12是磁力式電連接器示意圖；
[0032]圖13、14是兩種彈性式電連接器示意圖；
[0033]圖15、16、圖17分別是三種中繼供電方式示意圖。
【具體實施方式】
[0034]下面結合附圖對本發明做進一步詳細的說明。
[0035]預警系統實施例1
[0036]一種用于自來水管道的地下管網預警系統，包括控制中心，控制中心連接有兩條預警線路。預警線路用于鋪設在高于地下管網所在深度的土層中；預警線路包括從首節點到尾節點依次串聯的若干通信節點，首節點連接用于發出報警信號的控制中心；相鄰的通信節點之間設有連接電纜，連接電纜通過電連接器連接對應的通信節點，連接電纜用于各通信節點與控制中心的通信，以及由首節點到尾節點方向的單向供電；電連接器用于在外力影響下切斷其所在位置的連接電纜與對應通信節點之間的連接。
[0037]上述通信節點為簡單通信節點，具有基本通信功能，按照設定的協議與主控中心進行通信，以下簡稱節點。如圖7所示為一種節點的實施方式，包括電路模塊和對應的通信線、供電線，其通信線和供電線與節點之間的連接電纜對應連接，從而實現從前一級節點取電，以及通信。其電路模塊可以采用多種結構形式。關于通信方式、電路具體結構等均屬于現有技術，且與本發明的主要構思無關，因此在此不進行過多敘述。
[0038]本發明的基本原理是:
[0039]節點和控制中心進行通信，控制中心接收到所有節點的信號則整個預警線路正常，表明預警線路所在土層沒有受到影響，控制中心認為預警線路下方對應的管網正常。外力在破壞預警線路時，預警線路所在土層時必然受到外力影響，或者預警線路直接受到影響(如被直接接觸)，將導致對應位置的電連接器松脫(電連接器上的應力必須達到一定閾值才會松脫，可以通過實驗確定該閾值，避免自然環境變化產生誤報警)，對應的節點就會從系統中脫離。此時，稱該節點為故障點，故障點及其之后(遠離控制中心的)節點都無法獲得供電，也無法與控制中心通信，而故障點之前的節點不受影響。控制中心對收到的信號進行分析，可以對故障點進行精確的定位，從而對受外力破壞處進行定位。
[0040]下面進行具體說明。
[0041]設地下管網埋設在X毫米深度處，在地上施工導致破壞管網時，會經過預警線路所在土層(即圖3中虛線之間的土層)；在其他外力，如下方發生爆炸，也會影響該土層。該土層受到影響時，或者是預警線路被直接接觸時，都將導致節點松脫。
[0042]因此，預警線路選擇在距離地面y毫米，0<y<x深度處鋪設。在一般情況下，位于該深度的土層不會產生變化，系統不會產生報警信號。在施工時，挖掘到該深度的土層后，系統產生報警信號，此時還需要一段時間才能挖掘到X毫米深度處的管網，從而提供了有效的處置時間。
[0043]本實施例中，各節點等距設置，間距為η米。在s米處出現破壞，則會導致第Hs/η除的結果向下取整)個節點及后續節點通信中斷，控制中心根據檢測到的節點信號(第i個節點之前的節點)和應該檢測但是檢測不到的節點信號(第i個節點及后續節點通信中斷)，可以判斷出具體的破壞外置，并報警提示。
[0044]作為其他實施方式，各節點也不可以不等距設置，此時控制中心需要記錄各節點間距離以便于計算。
[0045]對于一條預警線路來說，應當沿其對應的地下管線/管道鋪設，最好鋪設為直線，也可以沿管線形狀鋪設為折線。如果鋪設為折線，當發現某個節點及其后續節點無信號時，在計算施加外力的位置時，還應考慮到實際鋪設時的彎折情況。如圖4(a)、(b)所示的那樣，如果同樣是5號節點及其后接口無信號，那么考慮彎折時的計算結果與直線時是不同的，具體計算過程十分簡單，在此不進行過多敘述。
[0046]實際上，控制中心可以連接多條預警線路，每條預警線路可以向任意方向鋪設，比如:向前后左右四個方向鋪設預警線路。還可以在同一方向上鋪設多條，比如:在同一方向上鋪設兩條以上預警線路，各預警線路之間留有一定間距，這樣能夠對更大范圍的區域提供預警保護。
[0047]本實施例中的控制中心，具有報警和顯示功能，還可以在控制中心上增加網絡接口，與遠程終端或網絡的通信，實現信息共享。控制中心可以采用嵌入式處理器或者PC等實現，用嵌入式處理器或者PC等實現報警顯示屬于常規技術手段，在此不做贅述。
[0048]施工時:在y毫米深度每隔η米布設一個通信節點。所有節點間用連接電纜連接。連接電纜連接節點時保持緊繃狀態。然后用土覆蓋裝置。報警后，連接電纜斷開或者連接電纜從節點