2023功能型電力電纜工井技術(shù)規(guī)范

功能型電力電纜工井技術(shù)規(guī)范目 次HYPERLINKHYPERLINK前 言 IIIHYPERLINK1 范圍 下列語定適于文件。3.1功能型電力電纜工井功能型電力電纜工井是指通過在傳統(tǒng)電力電纜工井上加裝智能電力井蓋，使傳統(tǒng)電力電纜工井具備多種智能功能。3.2智能電力井蓋智能電力井蓋是指具備出入口管理、工井內(nèi)外部環(huán)境監(jiān)測與入侵預(yù)警等功能的電力井蓋，智能電力井蓋由工井內(nèi)井蓋、無源電子鎖、智能電子鑰匙、智能監(jiān)測模塊、井下氣體檢測模塊和管理平臺六部分組成。3.3工井內(nèi)井蓋工井內(nèi)井蓋是一種采用高強度、輕質(zhì)材料制作的防止人員、設(shè)備墜落入井的工井內(nèi)井蓋，替換電力井原有的內(nèi)井蓋進行安裝。3.4無源電子鎖無源電子鎖是一種機電一體化的電子鎖，內(nèi)置處理芯片和存儲介質(zhì)，可以通過智能電子鑰匙對無源電子鎖進行加密通信及鎖內(nèi)的電機、機械結(jié)構(gòu)進行供電、開啟與關(guān)閉。3.5智能電子鑰匙智能電子鑰匙是用于接收授權(quán)信息，對無源電子鎖供電，與無源電子鎖雙向數(shù)碼驗證，執(zhí)行關(guān)閉鎖，存儲并實時上傳開閉鎖記錄的一種電子設(shè)備。3.6智能監(jiān)測模塊智能監(jiān)測模塊是用于工井內(nèi)外部通訊、工井內(nèi)外環(huán)境及井蓋狀態(tài)狀態(tài)監(jiān)測的電子設(shè)備，包括供電單元、處理與存儲單元、通訊單元和井蓋狀態(tài)監(jiān)測傳感器，具有溫濕度等環(huán)境量和井蓋位移、破損、未授權(quán)開啟報警等智能監(jiān)測與預(yù)警功能。3.7井下氣體檢測模塊井下氣體檢測模塊具有檢測工井內(nèi)有毒有害氣體、易燃易爆氣體、含氧量等環(huán)境氣體參數(shù)檢測功能。3.8管理平臺管理平臺是一套集成了智能電力井蓋臺賬資料、圖形展示、智能電子鑰匙授權(quán)、井蓋開閉操作統(tǒng)計與查詢和工井內(nèi)外部環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測接入、分析與預(yù)警等功能的軟件系統(tǒng)，包括系統(tǒng)平臺與APP應(yīng)用程序。3.9間隙內(nèi)井蓋匹配間隙：內(nèi)井蓋和基座（內(nèi)井圈）之間的空隙?？傞g隙=al+ar，如圖1所示。圖1內(nèi)井蓋匹配間隙鎖舌基座匹配間隙：鎖舌與基座之間的空隙。4 使用條件4.1 海拔高度：≤3000m。4.2 環(huán)境溫度：-20℃~+55℃。4.3 抗地震能力：地面水平加速度0.3g，垂直加速度。4.4 相對濕度：5%~95%。4.5 設(shè)備設(shè)計最大風(fēng)速：35m/s。5 功能及技術(shù)要求5.1 主要功能智能井蓋采用先進的無線通訊技術(shù)，超低功耗電源管理技術(shù)，傳感器技術(shù)，鎖具無源化，將井蓋狀態(tài)，井下環(huán)境（CO,CH4,H2S,O2,溫濕度）狀態(tài)，井蓋的開啟納入到統(tǒng)一的維護管理平臺中，以地圖展示井蓋所處位置的狀態(tài)和報警內(nèi)容。5.2 內(nèi)蓋本體5.2.1 內(nèi)井蓋本體顏色為灰色或綠色，材質(zhì)選用60%的玻璃鋼+40%的樹脂。其他結(jié)構(gòu)部分均采用304不銹鋼加工而成。5.2.2 在正面兩側(cè)各配置一個把手（共2個），在不提拉把手時，把手應(yīng)能自行歸位，方便檢修施工時打開井蓋。5.2.3 在背面應(yīng)安裝至少3個防護支架，以保護鎖具，傳感器及控制等元器件，支架選用高強度材料，高出所保護對象至少10mm。5.2.4 結(jié)構(gòu)尺寸：圓形φ700±2m，蓋面厚度15mm±1mm。5.2.5 承載能力：井蓋軸向承載能力應(yīng)不小于30kN。5.2.6 防護等級：無源智能鎖，智能監(jiān)測模塊需防護部件滿足IP68防護等級要求。5.3 無源智能鎖5.3.1 無源鎖應(yīng)有處理芯片和數(shù)字存儲介質(zhì)，由智能電子鑰匙提供電源，授權(quán)通過后驅(qū)動鎖內(nèi)電機開關(guān)、閉合，與電子鑰匙交換信息采用加密方式。5.3.2 無源鎖和智能電子鑰匙之間的通信協(xié)議采用1-wire的通信方式進行通信，智能電子鑰匙又能對鎖具進行身份識別，又能通過電子鑰匙對鎖具進行供電，開關(guān)無源鎖具。5.3.3 鎖體采用金屬耐腐蝕材料，應(yīng)通過72小時中等鹽霧測試無變化。鹽霧試驗依據(jù)GB101250-2012人造氣氛腐蝕試驗、鹽霧試驗。5.3.4 密封要求：口區(qū)做防水防塵處理、整體性能滿足井蓋鎖IP68防護性要求。5.3.5 間隙配合要求：進行內(nèi)蓋關(guān)閉操作時，在保證鎖舌自由靈活的前提下，鎖舌伸入基座的深度為25±3mm，鎖舌頂部與基座護圈底部距離適當(dāng)，一般不大于5mm。5.3.6 防盜功能：源電子鎖未經(jīng)授權(quán)不可開啟，產(chǎn)品安全等級應(yīng)不低于GA/T73-2015中A級的相關(guān)要求。5.3.7 防入侵功能：單只電子鎖具應(yīng)有唯一的128位加密碼，通過適配加密碼與后臺已授權(quán)的智能電子鑰匙進行通信，并確認授權(quán)后鎖具才能開啟。5.3.8 強度及耐久性：鎖舌設(shè)計、強度應(yīng)符合GA/T73-2015中5.1、5.2的相關(guān)要求，耐久性應(yīng)符合GA.T73-2015中5.4的要求；鎖體機械結(jié)構(gòu)具備防暴力開啟要求；開閉次數(shù)不小于6000次。5.3.9 鎖具的使用溫度應(yīng)滿足-40℃—+80℃，相關(guān)濕度應(yīng)滿足5%-100%RH。5.4 智能電子鑰匙5.4.1 智能電子鑰匙功能要求a) 智能電子鑰匙應(yīng)具備開關(guān)智能無源鎖功能，鑰匙能夠通過后臺授權(quán)，來開鎖和關(guān)鎖；b) 智能電子鑰匙在開啟鎖具的時候，會有自動獲取鎖具的GPS坐標(biāo)位置的功能；c) 鑰匙上需要支持指示燈或蜂鳴器，在開關(guān)鎖異?；蜩€匙異常的時候進行報警。5.4.2 智能電子鑰匙功能要求a) 鑰匙應(yīng)具備SIM卡安裝卡槽、安全加密卡槽、存儲芯片，具備數(shù)據(jù)實時上傳，數(shù)據(jù)上傳通道符合電力行業(yè)相關(guān)通訊安全規(guī)定；b) 在不具備網(wǎng)絡(luò)條件時，應(yīng)保存操作記錄，待聯(lián)網(wǎng)或接入管理平臺后上傳，存儲芯片（加密芯片）可存儲不少于500條的記錄數(shù)據(jù)，包括開鎖時間、鎖具信息、使用人員信息等；c) 鑰匙與鎖的安全加密應(yīng)采用不少于128位的固定密鑰和至少1組隨機會話密鑰，具備防止暴力數(shù)碼破解和偽裝的能力。鑰匙與物聯(lián)網(wǎng)平臺之間的傳輸協(xié)議支持MQTT或COAP。5.4.3 智能電子鑰匙使用權(quán)限由APP進行管理和控制，用戶通過登錄APP實現(xiàn)對人員的識別和分級授權(quán)管理。5.4.4 鑰匙防護要求≥IP67。5.4.5 無源鎖開閉過程中若出現(xiàn)異常，應(yīng)立即將異常信號通過鑰匙的蜂鳴器、指示燈或顯示屏等途徑告知使用者。并具備將智能鎖開合狀態(tài)上報管理平臺功能。5.4.6 鑰匙上應(yīng)有狀態(tài)顯示功能，能夠顯示電池電量信息等信息。并具備將鑰匙的本體運行狀態(tài)上報管理平臺功能。5.4.7 鑰匙抗靜電功能應(yīng)符合GA/T374-2001中的相關(guān)規(guī)定。5.4.8 鑰匙防跌落功能應(yīng)符合GA/T374-2001中的相關(guān)規(guī)定。5.4.9 電池要求：電池充滿狀態(tài)下開關(guān)鎖次數(shù)應(yīng)不少于500次；電池充放電1000次后效率不低于70%。5.4.10 鑰匙單次可授權(quán)開鎖的最大數(shù)量應(yīng)不少于8000個。5.4.11 鑰匙的使用年限應(yīng)大于5年，使用次數(shù)應(yīng)不少于10000次。5.4.12 鑰匙軟件模塊支持遠程更新和維護。5.4.13 鑰匙與鎖的接口使用標(biāo)準(zhǔn)的5521的DC音叉接口，相關(guān)結(jié)構(gòu)圖和尺寸如圖2所示。圖2鑰匙與鎖的接口結(jié)構(gòu)圖5.5 智能監(jiān)測模塊5.5.1 為更好適應(yīng)不同場景需要，無源智能井蓋應(yīng)具備智能監(jiān)測模塊的能力。a) 數(shù)據(jù)上傳功能：具備數(shù)據(jù)上傳和保存功能，應(yīng)能正確記錄動態(tài)數(shù)據(jù)，裝置異常時應(yīng)能正確建立動態(tài)事件標(biāo)示，保證記錄數(shù)據(jù)的安全；b) 井蓋監(jiān)測功能：應(yīng)可監(jiān)測井蓋開、閉和外力沖擊事件，監(jiān)測到的事件應(yīng)可實時上報物聯(lián)網(wǎng)平臺。5.5.2 供電要求：供電單元要求采用電池供電，具備低電壓報警功能，電池使用壽命應(yīng)不小于5年。5.5.3 通訊和安全：工井內(nèi)通訊具備免配置自組網(wǎng)功能，通訊規(guī)約為MQTT或COAP協(xié)議，并符合電力行業(yè)相關(guān)信息通訊安全要求。智能監(jiān)測模塊應(yīng)使用滿足信息安全要求和物聯(lián)網(wǎng)平臺要求的加密芯片，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的加密上傳。5.5.4 功能要求a) 該模塊具備一氧化碳CO、硫化氫H2S、甲烷CH4、氧氣O2這4種氣體的檢測能力；b) 具備狀態(tài)量的自動采集、處理與傳輸功能，采用定時監(jiān)測、突變喚醒監(jiān)測與遠程喚醒監(jiān)測相結(jié)合的監(jiān)測方式，檢測周期可設(shè)置；c) 該模塊檢測頻率應(yīng)按照：任意采樣頻率可調(diào)；不小于1次/天。5.5.5 井下氣體檢測模塊各傳感器精度要求（報警值）a) 一氧化碳檢測濃度應(yīng)在0～500ppm范圍內(nèi)，測量精度應(yīng)≤±15ppm。b) 硫化氫測量應(yīng)在0～100ppm范圍內(nèi)，測量精度應(yīng)≤±5ppm。c) 甲烷測量應(yīng)在0～100%LEL范圍內(nèi)，測量誤差應(yīng)≤±5%LEL。d) 氧氣測量應(yīng)在0-30%范圍內(nèi)，測量精度應(yīng)≤±1%。e) 溫度測量應(yīng)在-20~60℃，測量誤差≤2℃。f) 測量響應(yīng)時間：小于30s。5.5.6 智能監(jiān)測模塊的電源可單獨配置且應(yīng)靈活使用。5.6 管理平臺5.6.1 功能要求管理平臺采用網(wǎng)頁版操作界面并開發(fā)移動終端應(yīng)用程序，具有智能電力井蓋、無源電子鎖和智能電子鑰匙的設(shè)備臺賬、圖形維護與管理，智能電子鑰匙遠程授權(quán)，井蓋開閉操作統(tǒng)計與查詢，工井內(nèi)外部環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測接入、分析與預(yù)警等功能。5.6.2 設(shè)備管理管理智能電子鑰匙、無源電子鎖、井蓋等設(shè)備設(shè)施的統(tǒng)一命名、基礎(chǔ)信息、位置信息和編碼，電子鑰匙和電子鎖在管理平臺上進行設(shè)備臺賬登記和編碼，設(shè)備編碼在公司范圍內(nèi)唯一識別。5.6.3 開鎖授權(quán)對電子鑰匙的開鎖授權(quán)，可配置不同人員使用電子鑰匙開閉的無源電子鎖井蓋的范圍。管理平臺可提供人員用電子鑰匙開鎖的預(yù)授權(quán)和臨時授權(quán)，以及長期授權(quán)和限定時間的授權(quán)等多種模式。5.6.4 開鎖日志使用電子鑰匙進行開閉鎖操作后上傳到管理平臺的動作記錄數(shù)據(jù)，管理平臺可以從人員、鑰匙、鎖等角度分析工作人員使用電子鑰匙開閉井蓋的事件。5.6.5 系統(tǒng)日志對管理平臺上的所有操作，包括用戶登錄、數(shù)據(jù)修改、授權(quán)等操作，會記錄操作日志，包括日期、時間、用戶、執(zhí)行的操作以及修改的數(shù)據(jù)內(nèi)容等。5.6.6 統(tǒng)計分析統(tǒng)計分析設(shè)備數(shù)量、設(shè)備分布、開鎖記錄等相關(guān)數(shù)據(jù)。5.6.7 監(jiān)控預(yù)警監(jiān)控模塊將監(jiān)測單元的數(shù)據(jù)發(fā)送到管理平臺，相關(guān)數(shù)據(jù)會在平臺和移動終端應(yīng)用程序上展示，并通過后臺專家系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，自動發(fā)送預(yù)警信息至相關(guān)人員。5.6.8 數(shù)據(jù)接入和上報從物聯(lián)網(wǎng)平臺接入智能監(jiān)測數(shù)據(jù)，并提供將管理平臺數(shù)據(jù)接入到公司內(nèi)網(wǎng)的管理信息系統(tǒng)功能。5.7 主要性能參數(shù)表主要性能參數(shù)。表A.1 主要性能參數(shù)表技術(shù)參數(shù)名稱主要技術(shù)參數(shù)指標(biāo)備注無源智能鎖主要功能無源智能鎖需要支持128位唯一的加密識別碼能夠通過智能鑰匙進行正常的開關(guān)鎖具通信方式鑰匙和無源智能鎖采用1-wire協(xié)議適用范圍適用電力電纜通道的工井所用的圓形雙層井蓋防護等級不低于IP68防腐等級滿足72小時中性鹽霧試驗設(shè)備質(zhì)量≤30kg（含內(nèi)井蓋和NB監(jiān)控模塊）井蓋承載力井蓋徑向承載能力應(yīng)不小于30kN間隙要求鑄鐵材質(zhì)基座：鎖舌與基座的間隙為53±0.5mm。復(fù)合材質(zhì)基座：鎖舌與基座的間隙為35±0.5mm防盜要求應(yīng)符合GA/T73-2015中5.2.2的要求，無源電子鎖的鎖舌在閉鎖狀態(tài)下承受12000N靜拉力時，爪舌變形不應(yīng)失去鎖定功能供電方式智能鎖端沒有電源，需要通過智能鑰匙進行供電使用環(huán)境溫度-40℃-+80℃相對濕度5%-100%RH整機設(shè)計使用壽命無源電子鎖使用壽命應(yīng)不小于15年，開閉次數(shù)不小于6000次智能電子鑰匙功能能夠正常開關(guān)智能無源鎖鑰匙能夠通過后臺授權(quán)，來開鎖和關(guān)鎖智能電子鑰匙需有通信模塊，可實時上傳開關(guān)鎖日志到服務(wù)器后臺數(shù)據(jù)庫電子鑰匙在開啟鎖具的時候，會自動獲取鎖具的GPS的坐標(biāo)位置鑰匙上需要支持指示燈或蜂鳴器，在開關(guān)鎖異?；蜩€匙異常的時候進行報警天線指標(biāo)GSM主天線各功率等級的TRP的值需要大于20，TIS需要在-95db以上電池容量電子鑰匙的電池容量需要大于400mAh充電時長電池電壓從3.6V充電到4.2V的時間需要小于2小時電池單次充滿連續(xù)供電電池充滿電需要能夠開關(guān)鎖500次以上接口壽命電子鑰匙接口的插拔次數(shù)要做6000次沒有任何損壞或不良整機設(shè)計使用壽命電子鑰匙的使用年限大于5年，使用次數(shù)要大于10000次智能監(jiān)控模塊功能能夠正常檢測井蓋的使用狀態(tài)，異常情況可以報非法開啟能夠正常檢測到井內(nèi)液位的高度能夠正常檢測井內(nèi)的溫濕度能夠正常檢測井內(nèi)的甲烷氣體的值能夠正常檢測井內(nèi)一氧化碳氣體的值能夠正常檢測到井內(nèi)硫化氫氣體的值能夠正常檢測到井內(nèi)含氧量的值能夠正常將檢測數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_使用環(huán)境溫度-40℃-+80℃相對濕度5%-100%RH防護等級IP68防腐等級滿足72小時中性鹽霧試驗氣體測量范圍一氧化碳傳感器的測量范圍0~500PPM甲烷傳感器的測量范圍0%LEL～100%LEL硫化氫測量范圍0ppm～100ppm含氧量測量范圍0~30%氣體測量誤差一氧化碳傳感器的測量誤差應(yīng)≤±15PPM甲烷傳感器的測量誤差應(yīng)≤±5%LEL硫化氫測量誤差應(yīng)≤±5PPM含氧量測量誤差應(yīng)≤±1%整機設(shè)計使用壽命電子鑰匙的使用年限大于5年軟件系統(tǒng)架構(gòu)Nodejs模式通訊協(xié)議https數(shù)據(jù)接收方式電腦系統(tǒng)終端/管理平臺系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲時間2年主要功能需可進行普通鑰匙授權(quán)，查詢已授權(quán)的鑰匙和鎖具信息需可按區(qū)域添加查看工井，錄入查看工井對應(yīng)電子鎖需可按班組查詢所持有電子鑰匙，查詢授權(quán)鎖具，并查詢對應(yīng)電子鑰匙的開閉鎖日志添加和查詢設(shè)備所有人信息可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到指定的IP地址，也可以將數(shù)據(jù)可傳輸?shù)絻?nèi)網(wǎng)系統(tǒng)，在內(nèi)網(wǎng)系統(tǒng)中進行進行數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)具備GPS、北斗定位并GIS地圖顯示功能可進行選擇性推送告警的功能對監(jiān)測的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析和輸出的功能具備單臺、多臺的批量設(shè)置功能支持對設(shè)備各種狀態(tài)監(jiān)測功能查詢專網(wǎng)和公網(wǎng)的切換功能6 試驗檢測6.1 基本安全要求6.2 功耗要求模塊正常工作的功耗應(yīng)滿足電池使用壽命不小于5年的要求。6.3 絕緣性能6.3.1 絕緣電阻模塊各獨立電路與外露的可導(dǎo)電部分之間，以及各獨立電路之間，絕緣電阻的要求見表2。表A.2絕緣電阻要求額定工作電壓Ur絕緣電阻要求Ur≤60V≥100MΩ(用250V兆歐表測量)250V>Ur>60V≥100MΩ(用500V兆歐表測量)注：與二次設(shè)備及外部回路直接連接的接口回路絕緣電阻采用250V>Ur>60V的要求。6.3.2 介質(zhì)強度介質(zhì)強度要求如下：a) 模塊各獨立電路與外露的可導(dǎo)電部分之間，以及各獨立電路之間，應(yīng)能承受頻率為50Hz，歷時1min的工頻耐壓試驗而無擊穿閃絡(luò)及元件損壞現(xiàn)象；b) 工頻耐壓試驗電壓值按表2規(guī)定進行選擇，也可以采用直流試驗電壓，其值應(yīng)為規(guī)定的交流試驗電壓值的1.4倍。表A.3試驗電壓要求額定工作電壓Ur交流試驗電壓有效值Ur≤60V0.5kV250V>Ur>60V2.0kV注：與二次設(shè)備及外部回路直接連接的接口回路試驗電壓采用250V>Ur>60V的要求。6.3.3 沖擊電壓模塊正常工作的功耗應(yīng)滿足電池使用壽命不小于5年的要求。6.4 電磁兼容性能6.4.1 抗擾度要求模塊的抗擾度應(yīng)符合表4的要求。表A.4模塊的抗擾度要求端口試驗項目基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)試驗等級標(biāo)準(zhǔn)要求外殼靜電放電（ESD）射頻電磁場輻射工頻磁場脈沖磁場阻尼振蕩磁場GB/T17626.2—2006GB/T17626.3—2006GB/T17626.8—2006GB/T17626.9—2011GB/T17626.10—19984級3級5級5級5級BAAAA交流電源電壓暫降脈沖群浪涌射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾GB/T17626.11—2008GB/T17626.4—2008GB/T17626.5—2008GB/T17626.6—20083類4級4級3級BBBA直流電源脈沖群浪涌射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾GB/T17626.4—2008GB/T17626.5—2008GB/T17626.6—20084級4級3級BBAI/O信號/控制（包括功能接地端口的連接線）脈沖群射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾GB/T17626.4—2008GB/T17626.6—20084級3級B或AA額定工作電壓Ur絕緣電阻要求Ur≤60V≥100MΩ(用250V兆歐表測量)250V>Ur>60V≥100MΩ(用500V兆歐表測量)注：與二次設(shè)備及外部回路直接連接的接口回路絕緣電阻采用250V>Ur>60V的要求。6.4.2 抗擾度性能判據(jù)性能判據(jù)如下：a) 試驗過程中，在技術(shù)要求限值內(nèi)功能或性能正常，可判定為A級；b) 試驗過程中，功能或性能暫時降低或喪失，但能自行恢復(fù)，可判定為B級。c) 試驗過程中，功能或性能暫時降低或喪失，但需要人工干預(yù)或系統(tǒng)復(fù)位才能恢復(fù)，可判定為C級。d) 試驗過程中，出現(xiàn)設(shè)備（元件）或軟件損壞（存儲數(shù)據(jù)丟失）、功能喪失，性能下降，即使人工干預(yù)或系統(tǒng)復(fù)位也不能恢復(fù)，可判定為D級。6.5 環(huán)境適應(yīng)性能6.5.1 環(huán)境適應(yīng)性能試驗環(huán)境溫度、類別與嚴(yán)酷等級環(huán)境適應(yīng)性能試驗環(huán)境溫度、類別與嚴(yán)酷等級見表5。表A.5考核適用溫度環(huán)境溫度嚴(yán)酷等級低溫溫度高溫溫度-25~+60℃–25℃+70℃-40~+60℃–40℃+70℃6.5.2 低溫模塊應(yīng)能承受GB/T2423.1規(guī)定的低溫試驗，試驗溫度為表4規(guī)定的低溫溫度，試驗時間2h。6.5.3 高溫模塊應(yīng)能承受GB/T2423.2規(guī)定的高溫試驗，試驗溫度為表4規(guī)定的高溫溫度，試驗時間2h。6.5.4 恒定濕熱模塊應(yīng)能承受GB/T2423.3規(guī)定的恒定濕熱試驗。試驗溫度+40℃±2℃，相對濕度（93±3）％，試驗時間為48h。6.5.5 交變濕熱模塊應(yīng)能承受GB/T2423.4規(guī)定的交變濕熱試驗。高溫溫度55℃，循環(huán)次數(shù)2次。6.6 外殼