本发明属于变电站监控技术领域，具体涉及一种变电站电缆沟环境状态监测系统。
背景技术：
电缆沟是敷设电缆的地下专用通道，电缆沟的侧壁焊接承力角钢架并按要求接地，上面盖以盖板，形成地下沟道。
变电站数量众多，而每个变电站的电缆沟数量更多，众多的电缆沟维护需要大量人力物力，且不能完全避免电缆沟内电缆故障发生，而电缆沟发生故障需要运维人员逐个排查，如发生线缆透水的故障，需要人工掀开盖板进行排水，并且发现故障的同时已经造成了损失。
此为现有技术的不足，因此，针对现有技术中的上述缺陷，提供一种变电站电缆沟环境状态监测系统，是非常有必要的。
技术实现要素：
针对现有技术的上述众多电缆沟维护需要大量人力物力，且不能完全避免电缆沟内电缆故障发生的缺陷，本发明提供一种变电站电缆沟环境状态监测系统，以解决上述技术问题。
本发明提供一种变电站电缆沟环境状态监测系统，包括数据采集模块、数据处理模块、数据传输模块以及远端监控模块；
数据处理模块与数据采集模块及数据传输模块均连接，数据传输模块与远端监控模块连接，数据采集模块设置于电缆沟内；数据处理模块还连接有排水装置及消防装置；
数据采集模块包括电缆温度传感器、环境温度传感器、湿度传感器、水位采集单元及烟雾传感器；
电缆温度传感器设置于电缆沟内电缆表面，用于采集电缆实时温度；
环境温度传感器，用于采集电缆沟内环境温度；
湿度传感器，用于采集电缆沟内湿度；
水位采集单元，用于采集电缆沟内积水的数位数据；
烟雾传感器，用于监测电缆沟内气体状况；
数据处理模块将数据采集模块采集的温度数据、湿度数据、水位数据、气体状况以及所在变电站号和电缆沟号打包处理，再通过数据传输模块发送到远端监控模块；
远端监控模块接收各电缆沟的数据处理模块发送的打包数据，解析后对温度数据、湿度数据、水位数据以及气体状况分析监控，并将数据存入数据库模块；
当水位数据超过阈值时，远端监控模块通过数据传输模块向对应电缆沟的数据处理模块发送指令，启动排水装置为对应电缆沟进行排水；
当气体状况、电缆温度及环境温度均超过阈值时，远端监控模块通过数据传输模块向对应电缆沟的数据处理模块发送指令，启动消防装置为对应电缆沟进行喷水。
进一步地，水位采集单元包括采集触点子单元，采集触点子单元连接有开关子单元，开关子单元与数据处理模块和排水装置均连接。
进一步地，采集触点子单元包括第一触点p1、第二触点p2以及第三触点p3，第一触点p1设置在电缆沟侧壁的底部，第三触点p3设置在电缆沟侧壁的上部，第二触点p2设置在第一触点p1与第三触点p3之间的电缆沟侧壁处；
第一触点p1连接有电源vcc，第二触点p2连接有第二电阻r2，第三触点p3连接有第一电阻r1；
开关子单元包括第一三极管q1、第二三极管q2、第一光耦oc1以及第二光耦oc2；第一光耦oc1及第二光耦oc2均包括光敏正极端、光敏负极端、耦合集电端以及耦合发射端；
第一三极管q1的基极与第一电阻r1的另一端连接，第一三极管q1的集电极与电源vcc连接，第一三极管q1的发射极连接有第四电阻r4，第四电阻r4的另一端与第一光耦oc1的光敏正极端连接，第一光耦oc1的光敏负极端及耦合发射端均接地，第一光耦oc1的光敏集电端连接有第五电阻r5，第五电阻r5的另一端与电源vcc连接，第一光耦oc1的光敏集电端还与数据处理模块及排水装置均连接；
第二三极管q2的基极与第二电阻r2的另一端连接，第二三极管q2的集电极与电源vcc连接，第二三极管q2的发射极连接有第三电阻r3，第三电阻r3的另一端与第二光耦oc2的光敏正极端连接，第二光耦oc2的光敏负极端及耦合发射端均接地，第二光耦oc2的光敏集电端连接有第六电阻r6，第六电阻r6的另一端与电源vcc连接，第二光耦oc2的光敏集电端与数据处理模块连接。
进一步地，第一触点p1与电源vcc连接，当电缆沟内进水时，电缆沟内积水电压与电源vcc等电压；
当电缆沟内积水达到第二触点p2处时，第二触点p2带电，第二三极管q2导通，第二光耦oc2向数据处理模块发送电缆沟内有积水的信号，数据处理模块通过数据传输模块通知远端监控模块对应电缆沟内有积水；
当电缆沟内积水达到第三触点p3处时，第三触点p3带电，第一三极管q1导通，第一光耦oc1控制排水装置启动，同时，第一光耦oc1向数据处理模块发送电缆沟内积水达到阈值的信号，数据处理模块通过数据传输模块向远端监控模块发送电缆沟内积水报警信号。
进一步地当电缆沟内积水达到第二触点p2处，但未达到第三触点p3处时，数据处理模块接收远端监控模块的通知，控制排水装置启动，为对应电缆沟进行排水，防止电缆沟内积水超过阈值。
进一步地，排水装置包括排水口，排水口设置在电缆沟底部，排水口通过排水阀连接有排水管，排水管另一端设置于集水井内，且排水管在集水井处设置有排水泵。
进一步地，排水泵包括电机m和电磁继电器t1，电机m与电磁继电器t1的受控端连接，电磁继电器t1的控制端与数据处理模块以及第一光耦oc1的光敏集电端连接。
进一步地，消防装置包括若干消防单元，各消防单元均匀设置在电缆沟顶盖处，每个消防单元均包括干粉灭火器及启动开关；
远端监控模块根据电缆温度传感器及环境温度传感器采集的温度值，烟雾传感器采集的气体状态数据，判断气体状况、电缆温度及环境温度均超过阈值时，通过数据传输模块向对应电缆沟的数据处理模块发送灭火指令，数据处理模块开启启动开关，干粉灭火器进行灭火。
进一步地，数据传输模块采用lora无线传输协议，数据采集模块采集的传感器数据通过lora无线传输协议上传到远端监控模块，远端监控模块的控制命令通过lora无线传输协议下达到对应电缆沟的数据处理模块。
进一步地，远端监控模块定时对数据库模块内数据进行分析，通过分析历史温度数据、湿度数据、水位数据以及气体状况生成历史数据模型，再将实时发送的温度数据、湿度数据、水位数据以及气体状况与历史数据模型进行比对，从而对每个电缆沟内环境状况进行分析预警。
本发明的有益效果在于，
本发明提供的变电站电缆沟环境状态监测系统，通过数据采集模块采集电缆沟内温度、湿度、水位、气体状态数据，自动对电缆沟内环境状态进行监控，并上传到远端监控模块进行数据分析监控，并在发生透水及火灾时，自动进行排水和消防控制，发现故障准确及时，而且节省了人力物力。
此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的系统结构示意图；
图2是本发明的水位采集单元的电路示意图；
图3为本发明的排水装置结构示意图；
图中，1-数据采集模块；1.1-电缆温度传感器；1.2-环境温度传感器；1.3-湿度传感器；1.4-水位采集单元；1.5-烟雾传感器；2-数据处理模块；3-数据传输模块；4-远端监控模块；5-数据库模块；6-排水装置；6.1-排水口；6.2-排水阀；6.3-排水管；7-消防装置；8-电缆沟；9-集水井；10-排水泵；p1-第一触点；p2-第二触点；p3-第三触点；vcc-电源；r1-第一电阻；r2-第二电阻；r3-第三电阻；r4-第四电阻；r5-第五电阻；r6-第六电阻；q1-第一三极管；q2-第二三极管；oc1-第一光耦；oc2-第二光耦；m-电机；t1-电磁继电器。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1：
如图1所示，本发明提供一种变电站电缆沟环境状态监测系统，包括数据采集模块1、数据处理模块2、数据传输模块3以及远端监控模块4；
数据处理模块2与数据采集模块1及数据传输模块3均连接，数据传输模块3与远端监控模块4连接，数据采集模块1设置于电缆沟8内；数据处理模块2还连接有排水装置6及消防装置7；
数据采集模块1包括电缆温度传感器1.1、环境温度传感器1.2、湿度传感器1.3、水位采集单元1.4及烟雾传感器1.5；
电缆温度传感器1.1设置于电缆沟8内电缆表面，用于采集电缆实时温度；
环境温度传感器1.2，用于采集电缆沟8内环境温度；
湿度传感器1.3，用于采集电缆沟8内湿度；
水位采集单元1.4，用于采集电缆沟8内积水的数位数据；
烟雾传感器1.5，用于监测电缆沟8内气体状况；
数据处理模块2将数据采集模块1采集的温度数据、湿度数据、水位数据、气体状况以及所在变电站号和电缆沟号打包处理，再通过数据传输模块3发送到远端监控模块4；
远端监控模块4接收各电缆沟的数据处理模块2发送的打包数据，解析后对温度数据、湿度数据、水位数据以及气体状况分析监控，并将数据存入数据库模块5；
当水位数据超过阈值时，远端监控模块4通过数据传输模块3向对应电缆沟的数据处理模块2发送指令，启动排水装置6为对应电缆沟进行排水；
当气体状况、电缆温度及环境温度均超过阈值时，远端监控模块4通过数据传输模块3向对应电缆沟8的数据处理模块2发送指令，启动消防装置7为对应电缆沟8进行喷水。
在某些实施例中，数据传输模块3采用lora无线传输协议，数据采集模块1采集的传感器数据通过lora无线传输协议上传到远端监控模块4，远端监控模块4的控制命令通过lora无线传输协议下达到对应电缆沟8的数据处理模块2。
在某些实施例中，远端监控模块4定时对数据库模块5内数据进行分析，通过分析历史温度数据、湿度数据、水位数据以及气体状况生成历史数据模型，再将实时发送的温度数据、湿度数据、水位数据以及气体状况与历史数据模型进行比对，从而对每个电缆沟8内环境状况进行分析预警。
实施例2：
与实施例1不同的是水位采集单元1.4包括采集触点子单元，采集触点子单元连接有开关子单元，开关子单元与数据处理模块2和排水装置6均连接；
如图2所示，采集触点子单元包括第一触点p1、第二触点p2以及第三触点p3，第一触点p1设置在电缆沟(8)侧壁的底部，第三触点p3设置在电缆沟8侧壁的上部，第二触点p2设置在第一触点p1与第三触点p3之间的电缆沟8侧壁处；
第一触点p1连接有电源vcc，第二触点p2连接有第二电阻r2，第三触点p3连接有第一电阻r1；
开关子单元包括第一三极管q1、第二三极管q2、第一光耦oc1以及第二光耦oc2；第一光耦oc1及第二光耦oc2均包括光敏正极端、光敏负极端、耦合集电端以及耦合发射端；
第一三极管q1的基极与第一电阻r1的另一端连接，第一三极管q1的集电极与电源vcc连接，第一三极管q1的发射极连接有第四电阻r4，第四电阻r4的另一端与第一光耦oc1的光敏正极端连接，第一光耦oc1的光敏负极端及耦合发射端均接地，第一光耦oc1的光敏集电端连接有第五电阻r5，第五电阻r5的另一端与电源vcc连接，第一光耦oc1的光敏集电端还与数据处理模块2及排水装置6均连接；
第二三极管q2的基极与第二电阻r2的另一端连接，第二三极管q2的集电极与电源vcc连接，第二三极管q2的发射极连接有第三电阻r3，第三电阻r3的另一端与第二光耦oc2的光敏正极端连接，第二光耦oc2的光敏负极端及耦合发射端均接地，第二光耦oc2的光敏集电端连接有第六电阻r6，第六电阻r6的另一端与电源vcc连接，第二光耦oc2的光敏集电端与数据处理模块2连接；
第一触点p1与电源vcc连接，当电缆沟内进水时，电缆沟内积水电压与电源vcc等电压；
当电缆沟内积水达到第二触点p2处时，第二触点p2带电，第二三极管q2导通，第二光耦oc2向数据处理模块2发送电缆沟内有积水的信号，数据处理模块2通过数据传输模块3通知远端监控模块4对应电缆沟内有积水；
当电缆沟内积水达到第三触点p3处时，第三触点p3带电，第一三极管q1导通，第一光耦oc1控制排水装置6启动，同时，第一光耦oc1向数据处理模块2发送电缆沟8内积水达到阈值的信号，数据处理模块2通过数据传输模块3向远端监控模块4发送电缆沟8内积水报警信号。
在某些实施例中，当电缆沟8内积水达到第二触点p2处，但未达到第三触点p3处时，数据处理模块3接收远端监控模块4的通知，控制排水装置6启动，为对应电缆沟8进行排水，防止电缆沟8内积水超过阈值。
如图3所示，在某些实施例中，排水装置6包括排水口6.1，排水口6.1设置在电缆沟8底部，排水口6.1通过排水阀6.2连接有排水管6.3，排水管6.3另一端设置于集水井9内，且排水管6.3在集水井9处设置有排水泵10；
如图2和图3所示，排水泵10包括电机m和电磁继电器t1，电机m与电磁继电器t1的受控端连接，电磁继电器t1的控制端与数据处理模块2以及第一光耦oc1的光敏集电端连接。
在某些实施例中，消防装置7包括若干消防单元，各消防单元均匀设置在电缆沟8顶盖处，每个消防单元均包括干粉灭火器及启动开关；
远端监控模块4根据电缆温度传感器1.1及环境温度传感器1.2采集的温度值，烟雾传感器1.5采集的气体状态数据，判断气体状况、电缆温度及环境温度均超过阈值时，通过数据传输模块3向对应电缆沟8的数据处理模块2发送灭火指令，数据处理模块2开启启动开关，干粉灭火器进行灭火。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
1.一种变电站电缆沟环境状态监测系统，其特征在于，包括数据采集模块(1)、数据处理模块(2)、数据传输模块(3)以及远端监控模块(4)；
数据处理模块(2)与数据采集模块(1)及数据传输模块(3)均连接，数据传输模块(3)与远端监控模块(4)连接，数据采集模块(1)设置于电缆沟(8)内；数据处理模块(2)还连接有排水装置(6)及消防装置(7)；
数据采集模块(1)包括电缆温度传感器(1.1)、环境温度传感器(1.2)、湿度传感器(1.3)、水位采集单元(1.4)及烟雾传感器(1.5)；
电缆温度传感器(1.1)设置于电缆沟(8)内电缆表面，用于采集电缆实时温度；
环境温度传感器(1.2)，用于采集电缆沟(8)内环境温度；
湿度传感器(1.3)，用于采集电缆沟(8)内湿度；
水位采集单元(1.4)，用于采集电缆沟(8)内积水的数位数据；
烟雾传感器(1.5)，用于监测电缆沟(8)内气体状况；
数据处理模块(2)将数据采集模块(1)采集的温度数据、湿度数据、水位数据、气体状况以及所在变电站号和电缆沟号打包处理，再通过数据传输模块(3)发送到远端监控模块(4)；
远端监控模块(4)接收各电缆沟的数据处理模块(2)发送的打包数据，解析后对温度数据、湿度数据、水位数据以及气体状况分析监控，并将数据存入数据库模块(5)；
当水位数据超过阈值时，远端监控模块(4)通过数据传输模块(3)向对应电缆沟的数据处理模块(2)发送指令，启动排水装置(6)为对应电缆沟进行排水；
当气体状况、电缆温度及环境温度均超过阈值时，远端监控模块(4)通过数据传输模块(3)向对应电缆沟(8)的数据处理模块(2)发送指令，启动消防装置(7)为对应电缆沟(8)进行喷水。
2.如权利要求1所述的变电站电缆沟环境状态监测系统，其特征在于，水位采集单元(1.4)包括采集触点子单元，采集触点子单元连接有开关子单元，开关子单元与数据处理模块(2)和排水装置(6)均连接。
3.如权利要求2所述的变电站电缆沟环境状态监测系统，其特征在于，采集触点子单元包括第一触点p1、第二触点p2以及第三触点p3，第一触点p1设置在电缆沟(8)侧壁的底部，第三触点p3设置在电缆沟(8)侧壁的上部，第二触点p2设置在第一触点p1与第三触点p3之间的电缆沟(8)侧壁处；
第一触点p1连接有电源vcc，第二触点p2连接有第二电阻r2，第三触点p3连接有第一电阻r1；
开关子单元包括第一三极管q1、第二三极管q2、第一光耦oc1以及第二光耦oc2；第一光耦oc1及第二光耦oc2均包括光敏正极端、光敏负极端、耦合集电端以及耦合发射端；
第一三极管q1的基极与第一电阻r1的另一端连接，第一三极管q1的集电极与电源vcc连接，第一三极管q1的发射极连接有第四电阻r4，第四电阻r4的另一端与第一光耦oc1的光敏正极端连接，第一光耦oc1的光敏负极端及耦合发射端均接地，第一光耦oc1的光敏集电端连接有第五电阻r5，第五电阻r5的另一端与电源vcc连接，第一光耦oc1的光敏集电端还与数据处理模块(2)及排水装置(6)均连接；
第二三极管q2的基极与第二电阻r2的另一端连接，第二三极管q2的集电极与电源vcc连接，第二三极管q2的发射极连接有第三电阻r3，第三电阻r3的另一端与第二光耦oc2的光敏正极端连接，第二光耦oc2的光敏负极端及耦合发射端均接地，第二光耦oc2的光敏集电端连接有第六电阻r6，第六电阻r6的另一端与电源vcc连接，第二光耦oc2的光敏集电端与数据处理模块(2)连接。
4.如权利要求3所述的变电站电缆沟环境状态监测系统，其特征在于，第一触点p1与电源vcc连接，当电缆沟内进水时，电缆沟内积水电压与电源vcc等电压；
当电缆沟内积水达到第二触点p2处时，第二触点p2带电，第二三极管q2导通，第二光耦oc2向数据处理模块(2)发送电缆沟内有积水的信号，数据处理模块(2)通过数据传输模块(3)通知远端监控模块(4)对应电缆沟内有积水；
当电缆沟内积水达到第三触点p3处时，第三触点p3带电，第一三极管q1导通，第一光耦oc1控制排水装置(6)启动，同时，第一光耦oc1向数据处理模块(2)发送电缆沟(8)内积水达到阈值的信号，数据处理模块(2)通过数据传输模块(3)向远端监控模块(4)发送电缆沟(8)内积水报警信号。
5.如权利要求4所述的变电站电缆沟环境状态监测系统，其特征在于，当电缆沟(8)内积水达到第二触点p2处，但未达到第三触点p3处时，数据处理模块(3)接收远端监控模块(4)的通知，控制排水装置(6)启动，为对应电缆沟(8)进行排水，防止电缆沟(8)内积水超过阈值。
6.如权利要求3所述的变电站电缆沟环境状态监测系统，其特征在于，排水装置(6)包括排水口(6.1)，排水口(6.1)设置在电缆沟(8)底部，排水口(6.1)通过排水阀(6.2)连接有排水管(6.3)，排水管(6.3)另一端设置于集水井(9)内，且排水管(6.3)在集水井(9)处设置有排水泵(10)。
7.如权利要求6所述的变电站电缆沟环境状态监测系统，其特征在于，排水泵(10)包括电机m和电磁继电器t1，电机m与电磁继电器t1的受控端连接，电磁继电器t1的控制端与数据处理模块(2)以及第一光耦oc1的光敏集电端连接。
8.如权利要求1所述的变电站电缆沟环境状态监测系统，其特征在于，消防装置(7)包括若干消防单元，各消防单元均匀设置在电缆沟(8)顶盖处，每个消防单元均包括干粉灭火器及启动开关；
远端监控模块(4)根据电缆温度传感器(1.1)及环境温度传感器(1.2)采集的温度值，烟雾传感器(1.5)采集的气体状态数据，判断气体状况、电缆温度及环境温度均超过阈值时，通过数据传输模块(3)向对应电缆沟(8)的数据处理模块(2)发送灭火指令，数据处理模块(2)开启启动开关，干粉灭火器进行灭火。
9.如权利要求1所述的变电站电缆沟环境状态监测系统，其特征在于，数据传输模块(3)采用lora无线传输协议，数据采集模块(1)采集的传感器数据通过lora无线传输协议上传到远端监控模块(4)，远端监控模块(4)的控制命令通过lora无线传输协议下达到对应电缆沟(8)的数据处理模块(2)。
10.如权利要求1所述的变电站电缆沟环境状态监测系统，其特征在于，远端监控模块(4)定时对数据库模块(5)内数据进行分析，通过分析历史温度数据、湿度数据、水位数据以及气体状况生成历史数据模型，再将实时发送的温度数据、湿度数据、水位数据以及气体状况与历史数据模型进行比对，从而对每个电缆沟(8)内环境状况进行分析预警。
技术总结