基于智能化监测与大数据分析的地下综合管廊运维管理研究

中图分类号：TM73

1.引言

1.1 研究背景与意义

随着智能化技术的快速发展，电力系统正在向更高效、更智能的方向转型。地下综合管廊和畜禽养殖业作为两个典型的应用领域，其电力系统面临诸多挑战。地下管廊环境复杂，湿度、水侵、温度波动等因素影响电力系统的稳定性与安全性；而畜禽养殖业则受到高湿度、腐蚀性气体和设备负荷波动的困扰。为了提升电力系统的管理效率与稳定性，基于智能监测与大数据分析的电力管理方案显得尤为重要。这些智能电力解决方案能够有效优化电力供应、提高能源效率、确保电力系统的安全与可靠运行，进而推动相关行业的智能化与可持续发展。因此，研究智能电力管理方案，解决现有电力系统中的关键问题，具有重要的理论意义与实际价值。

1.2 研究目标与结构

本研究的目标是提出一种基于智能监测和大数据分析的地下综合管廊与畜禽养殖电力系统运维管理方案。通过智能化的电力管理系统，解决电力系统中的环境适应性差、电力需求波动和设备维护难题。本文结构首先分析电力系统面临的主要挑战，然后提出智能化电力解决方案，最后展示技术应用的效果与贡献。

2.畜禽养殖电力问题

2.1 环境挑战（湿度、腐蚀、污垢等）

畜禽养殖业的电力设施面临着严峻的环境挑战。首先，养殖场内的高湿度是对电力设备的一大考验。由于养殖场通常通风不畅，再加上动物的排泄物和饲料中水分的蒸发，空气中的湿度较高，这使得电力设施特别容易遭受腐蚀，特别是配电柜和其他电气设备中的金属部件。腐蚀不仅会影响设备的稳定性，还可能导致短路、设备故障等问题，从而中断电力供应，影响养殖生产。同时，养殖环境中常存在氨气等腐蚀性气体，进一步加剧了腐蚀的程度，缩短了电力设备的使用寿命。因此，在设计电力设备时，必须选用防腐蚀和防潮材料，并加强设备的密封性，以应对这些环境挑战。此外，养殖场内的污垢和粉尘也是电力设施运行的一大隐患。饲料粉尘、动物毛发和污物的积聚会影响设备的通风散热，特别是对于电力配电柜等设备，其通风散热系统如果被堵塞，会导致设备过热，进而影响其正常运作。为了确保设备的正常运行，配电设备需采用防尘设计，并定期进行清洁和维护，以保证其高效散热和安全运行。[1]

2.2 电力需求波动与负荷变化

畜禽养殖场的电力需求通常具有较大的波动性，主要由自动化设备和环境控制系统的运行需求决定。随着自动化技术的不断发展，养殖场中的各类电力设备，如通风风机、加热设备、照明系统等，其负荷变化频繁。冬季时，加热设备的负荷增加，而夏季则主要依赖通风风机，电力负荷随季节变化和养殖场的生产需求变化而波动。此外，部分养殖设备的启动和停止也会带来瞬时负荷波动，因此配电系统需要具备良好的负载管理和动态调节能力，以应对这些负荷波动。智能负荷调度系统可以帮助根据实时需求调整电力供应，优化电力分配，避免电力浪费，提升能源使用效率。电力系统需要能够适应这些变化，提供稳定的电力供应，保障自动化设备和环境控制系统的顺畅运行。

2.3 自动化控制与应急响应需求

随着智能化技术的不断发展，畜禽养殖业越来越依赖自动化控制系统，这些系统负责调节和监控养殖环境的温度、湿度、光照等关键因素。然而，这些自动化系统对电力供应的依赖性非常高，因此，电力系统需要具备更高的自动化和实时监控能力，以确保系统的稳定运行。任何电力中断或设备故障，都可能对养殖环境产生严重影响，进而影响动物健康和生产效率。因此，养殖场的电力系统必须具备应急响应机制，能够在电力中断时快速切换到备用电源，如 UPS 系统或备用发电机，确保关键设备和系统能够持续运行，避免电力故障造成的经济损失。除了传统的应急响应外，现代化的电力系统还应具备远程监控和诊断能力，允许管理人员在远程实时监控电力设施的运行状态，提前发现潜在问题，及时进行处理，确保电力系统的持续稳定运行。

3.地下管廊电力问题

3.1 环境适应性问题（湿度、水侵等）

地下管廊通常存在较高的湿度和水侵入风险，这对电力设备构成了严峻挑战。湿气会导致设备外壳、接触点及电气元件的腐蚀，从而影响设备的稳定性与使用寿命。水侵入则可能引起电气短路或其他电力事故，危及整个系统的运行。因此，电力设备必须具备较强的防水防潮性能。为应对这些问题，配电柜和其他电力设备的设计应采用高防护等级的材料（如 IP65 以上），并且在设备外壳和接触点处采用密封措施，以防水分渗透。此外，管廊内的排水系统和通风设计应确保空气流通和湿气的有效排除，从而减少环境对电力设备的负面影响。[2]

3.2 防火安全与电力稳定性问题

地下管廊的电力系统面临着较高的防火风险，尤其是在空间狭小的环境中，一旦发生火灾，火势扩展迅速，且救援相对困难。电力设备，尤其是配电柜及其内部电气元件，若发生故障或因外部因素引起火灾，可能导致设备毁坏、人员伤亡及大范围的供电中断。因此，配电系统必须具有较高的防火安全性。配电柜的设计应选用耐高温和防火材料，并配备火灾探测器和自动灭火系统。此外，电力系统应具备良好的负荷管理和保护机制，确保电流波动不至于引发设备过载和故障，从而提升电力系统的稳定性和可靠性。

3.3 空间限制与设备维护难题

地下管廊的空间通常较为狭小，设备安装和维护工作受到很大制约。配电柜和其他电力设备的布置需要充分考虑空间限制，避免设备过于密集，影响通风、散热和后期检修。为了应对这些挑战，配电柜的设计应尽量采用模块化、紧凑型结构，使设备在有限空间内能灵活布置，并便于维护。设备的布局应简洁明了，便于操作人员进行定期检查、清洁和部件更换。此外，地下管廊内的设备应具备自诊断和远程监控功能，通过实时监测系统，及时发现潜在问题并进行预警，从而减少人工巡检的工作量，提高维护效率和系统可靠性。

4.智能电力解决方案创新

4.1 畜禽养殖电力系统的智能设计与管理

畜禽养殖电力系统的智能化设计应充分考虑环境挑战如湿气、腐蚀以及负荷波动问题。为应对养殖场环境中的腐蚀性气体和高湿度，配电设备需采用防潮、防腐蚀的高防护等级材料。同时，养殖场内设备负荷波动较大，智能负荷调节系统能够根据实时电力需求自动调度电力，确保电力供应稳定且高效。此外，结合能源管理系统（EMS），通过数据分析优化电力消耗，减少浪费并提升能源效率。自动化控制技术也能实时监控温湿度和其他环境因素，通过物联网（IoT）与云计算平台管理设备，确保电力系统的稳定性和应急响应能力。

4.2 地下管廊电力系统的高效设计与安全保障

地下管廊电力系统的设计必须应对湿度、水侵入等环境问题，采用 IP65 等高防护等级的防水配电柜，确保设备在恶劣环境下运行。同时，温度波动较大的地下环境要求配电柜配备高效的散热系统以维持设备稳定工作。为了提高安全性，配电柜应使用防火材料并配备火灾探测与自动灭火系统。电气设备的设计必须符合严格的安全规范，配备漏电保护器等保护装置。此外，针对管廊空间有限的问题，配电设备应采用模块化设计，便于安装和维护。智能负荷管理系统和实时监控能够确保电力负荷的合理分配，并及时预警潜在问题，提升电力系统的可靠性与安全性。

参考文献

[1]刘莫尘,邵明汝,曹彦博,等.大规模畜禽养殖对电力系统的影响[J].装备制造技术,2016(02):45-46,75.

[2]赵传礼.智慧城市地下综合管廊施工技术探讨[J].新城建科技,2024,33(12):138-140.

[3]程璜鑫.基于生命周期理论的畜禽养殖跨介质污染防治技术评估[D].中国地质大学(北京),2013.

作者简介：贾静（1982—），女，汉族，陕西汉中人，本科学历，研究方向为物联网技术。