CN104459761B - 采用超声波回馈定位的防误挖地下电缆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力技术领域。采用超声波回馈定位的防误挖地下电缆，包括一埋设在地下的电缆主体，电缆主体径向上套设有一自发电的超声波定位装置，超声波定位装置包括一通讯模块、一微型处理器系统、一用于存储电缆位置与参数信息的存储模块，通讯模块连接微型处理器系统，微型处理器系统连接存储模块；通讯模块包括一超声波发射装置、一与超声波发射装置相匹配的超声波接收装置；存储模块存储有位置与参数信息相关的身份识别编码。本发明在电缆主体上安装一种不需要电源供电的超声波定位装置。检测时，仅仅需要用手持设备扫描，即可获知施工位置是否有先前埋人地下的电缆。如果有，可以精确提供位置和电缆信息。以便于施工。

Description

采用超声波回馈定位的防误挖地下电缆

技术领域

本发明涉及电力技术领域，具体涉及地下电缆。

背景技术

埋入地下的电缆，因为不可见，所以在进行挖掘时，会造成误挖。有些时候因为误挖造成的经济损失极大。

发明内容

本发明的目的在于提供采用超声波回馈定位的防误挖地下电缆，以解决上述技术问题中的至少一个。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

采用超声波回馈定位的防误挖地下电缆，包括一埋设在地下的电缆主体，其特征在于，所述电缆主体径向上套设有一自发电的超声波定位装置，所述超声波定位装置包括一通讯模块、一微型处理器系统、一用于存储电缆位置与参数信息的存储模块，所述通讯模块连接所述微型处理器系统，所述微型处理器系统连接所述存储模块；

所述通讯模块包括一超声波发射装置、一与所述超声波发射装置相匹配的超声波接收装置；

所述存储模块存储有位置与参数信息相关的身份识别编码。

本发明在电缆主体上安装一种不需要电源供电的超声波定位装置。检测时，仅仅需要用与所述通讯模块配对的手持设备扫描，即可获知施工位置是否有先前埋人地下的电缆。如果有，可以精确提供位置和电缆信息。以便于施工。

所述身份识别编码包括一电缆主体排布情况的图形编码；

所述超声波定位装置通过所述通讯模块与一手持设备进行信息交互，获知电缆主体的排布情况。

所述图形编码可以是一二维码。本发明通过将图形编码为一二维码，防止他人随意篡改，通过通讯模块将图形编码传输至手持设备上。

所述手持设备上设有一显示屏，所述手持设备上设有一用于分析接收到的图形编码的二维码分析单元，二维码分析单元连接一信号处理单元，所述信号处理单元连接所述显示屏，通过显示屏显示电缆主体的排布情况。

所述显示屏外附有一透明的手写输入模块，所述手写输入模块呈板状；所述手写输入模块连接信号处理模块，所述信号处理模块连接所述显示屏。

本发明通过手持设备与超声波定位装置进行通讯，通过手写输入模块进行身份识别编码的设定，用于超声波定位装置的首次安装情况下。

所述超声波定位装置设有一电源模块，所述电源模块包括一电压互感器，所述电压互感器包括一磁芯，所述磁芯上绕设有感应线圈，所述磁芯中部设有穿线孔，所述电缆主体穿过所述穿线孔；

所述感应线圈连接一整流稳压系统，所述整流稳压系统设有具有升压功能的电源管理模块；所述电源管理模块的电能输出端连接所述微型处理器系统。

采用自发电，从而实现无源性，只需将电压互感器装在电缆主体上，电压互感器就可以产生感应电流，用于超声波定位装置工作所需的用电，通过设有整流稳压系统以保证电压值足够高，且稳定。当所述电缆主体通电后，所述电压互感器的感应线圈感应到电能，并将电能传递给整流稳压系统。

所述通讯模块还包括以无线电信号为通讯介质的无线电通讯模块，所述无线电信号是光波信号或者电磁波信号。

本发明将通讯模块，设置为超声波信号与无线电信号两种不同的通讯介质共同通讯，从而适宜不同环境，不同距离的通讯情况，提高了信号传输的稳定性，当多种通讯模块中任意一种通讯模块发生故障，仍能保证信号的正常传输。

以所述电压互感器作为检测所述电缆主体导通状态的电压传感器，所述电压互感器内设有一电压传感元件，所述电压传感元件的信号输入端连接所述感应线圈的信号输出端；

所述超声波定位装置通过所述通讯模块连接一监控主机；

所述电压互感器检测到电缆主体不导通时，所述超声波定位装置被触发，向外发送含有身份识别编码的超声波信号，相邻近的超声波定位装置收到身份识别编码，对身份识别编码进行加一形成新的数据，然后再次发出，下一个接收到数据的超声波定位装置加一后再次发出，直至被监控主机接收。

本发明通过这种接力式传递的方式，从而进一步提高了参数信号的传输距离，本发明通过实时检测电缆主体的导通情况，防止误挖地下电缆，当电缆主体因误挖而导致线路断开后，通过超声波通讯的方式，发送给监控主机，便于故障的及时处理，通过超声波信号内含有身份识别编码便于对事故发生点进行定位。

相邻的所述超声波定位装置的间距相等。

根据被执行加法的次数，确定首次受触发的超声波定位装置与监控主机间的距离。进而实现精确位置判断。各个超声波定位装置不必各自编写身份识别编码，安装时各个超声波定位装置完全等价，无需分别。大大降低了施工难度。所述超声波定位装置内存有的特征数据也一致。

所述身份识别编码包括一静态数据部、一动态数据部，静态数据部用于标识电缆主体，动态数据部用于身份识别编码在传送过程中的数据叠加。

静态数据部通过手持设备进行数据的设定，在设定时表明电缆主体的位置与属性。动态数据部的默认启示项为1。相邻的超声波定位装置进行接力式通讯后，主机服务器可以收到多个身份识别编码，通过动态数据部可以知晓传送的距离。

所述存储模块包括一射频标签，所述射频标签连接至少两个天线，所述射频标签连接一射频信号处理系统，所述射频信号处理系统连接所述微型处理器系统；

所述通讯模块包括一无线电发射接收控制模块，所述通讯模块通过所述无线电发射接收控制模块连接所述微型处理器系统，所述无线电发射接收控制模块连接所述天线。

通过无线电发射控制模块选择用于发射无线电信号的所述天线，进而实现选择无线电信号的发射方向。实现无线电信号发射方向的可控性。通过无线电发射控制模块选择无线电信号的发射方向朝向最近的监控主机。

所述微型处理器系统连接一时钟模块；

所述微型处理器系统根据时钟模块获得的发送信号接收信号的响应时间，确定相邻的超声波定位装置的距离，并确定所述超声波定位装置传输信号到监控主机的距离；

所述微型处理器系统将获得的距离信号进行分析，得到信号传输的最快方向，以最快方向为默认方向，所述微型处理器系统传输信号给所述无线电发射接收控制模块选择所需的天线进行信号的收发。

本发明通过设有无线电发射接收控制模块，防止了通讯模块的发散型的传输信号，无定向性，本发明通过无线电发射接收控制模块与时钟模块，通过首次发送接收响应后，确定传输方向，后续传输的过程中，可以一直延用这个方向，定向性高，便于提高响应速度。

所述电源管理模块还连接一压电陶瓷片的电能输出端，所述压电陶瓷片的机械能感应面为地面，通过压电陶瓷片接收汽车行驶过程中对地面产生的纵波振动而产生电压；所述电源管理模块内设有一储能模块，通过电源管理模块内的储能模块进行储能。

所述压电陶瓷片的机械能感应面上方设有一透明铁电陶瓷层，以所述透明铁电陶瓷层为一电控膜层，所述微型处理器系统连接所述电控膜层。

透明铁电陶瓷层作为一电控膜层，通过微型处理器系统调控电控膜层的显色情况，所述电控膜层的不同显色情况表示电缆主体的通断情况。便于工作人员进行勘察维护。

所述透明铁电陶瓷层位于所述超声波定位装置的上方。或者所述透明铁电陶瓷层距离所述超声波定位装置不大于5m。便于定位。

所述磁芯分为两段，两段磁芯可分合，两段磁芯上分别缠绕有所述感应线圈，两段磁芯通过固定装置固定成一闭合的磁芯。两段磁芯分开，电缆主体扣入磁芯中。两段磁芯通过固定装置固定成一闭合的磁芯。安装本发明时，将磁芯分为两段后，将电缆主体扣在磁芯中，然后通过固定装置闭合固定。此种安装方法安装简便，可以不用拆开电缆主体，直接将电压互感器扣在电缆主体上即可。

所述磁芯上设有一开口，所述开口处的磁芯上设有一连接件，所述连接件的长度不小于开口的宽度。以便挡住开口。

所述连接件采用导磁材料制成。所述连接件的一端与所述磁芯转动连接，所述连接件的另一端与所述磁芯可拆卸连接。本发明通过转动所述连接件，从而实现磁芯开口处的导通与闭合，打开连接件，所述电缆主体扣入磁芯中。关闭连接件，使磁芯闭合，阻止电缆主体掉出磁芯。此种安装方法安装简便，可以不用拆开电缆主体，直接将电压互感器扣在电缆主体上即可。

附图说明

图1为本发明的部分电路框图；

图2为本发明的磁芯的一种结构示意图；

图3为本发明的磁芯的另一种结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。

参照图1、图2、图3，采用超声波回馈定位的防误挖地下电缆，包括一埋设在地下的电缆主体，电缆主体径向上套设有一自发电的超声波定位装置，超声波定位装置包括一通讯模块9、一微型处理器系统8、一用于存储电缆位置与参数信息的存储模块6，通讯模块9连接微型处理器系统8，微型处理器系统8连接存储模块6；通讯模块9包括一超声波发射装置、一与超声波发射装置相匹配的超声波接收装置；存储模块6存储有位置与参数信息相关的身份识别编码。本发明在电缆主体上安装一种不需要电源供电的超声波定位装置。检测时，仅仅需要用手持设备扫描，即可获知施工位置是否有先前埋人地下的电缆。如果有，可以精确提供位置和电缆信息。以便于施工。

身份识别编码包括一电缆主体排布情况的图形编码；超声波定位装置通过通讯模块9与一手持设备进行信息交互，获知电缆主体的排布情况。图形编码可以是一二维码。本发明通过将图形编码为一二维码，防止他人随意篡改，通过通讯模块将图形编码传输至手持设备上。手持设备上设有一显示屏，手持设备上设有一用于分析接收到的图形编码的二维码分析单元，二维码分析单元连接一信号处理单元，信号处理单元连接显示屏，通过显示屏显示电缆主体的排布情况。

超声波定位装置设有一电源模块，电源模块包括一电压互感器5，电压互感器5包括一磁芯，磁芯上绕设有感应线圈，磁芯中部设有穿线孔，电缆主体穿过穿线孔；感应线圈连接一整流稳压系统，整流稳压系统设有具有升压功能的电源管理模块；电源管理模块的电能输出端连接微型处理器系统8。采用自发电，从而实现无源性，只需将电压互感器5装在电缆主体上，电压互感器5就可以产生感应电流，用于超声波定位装置工作所需的用电，通过设有整流稳压系统以保证电压值足够高，且稳定。当电缆主体通电后，电压互感器5的感应线圈感应到电能，并将电能传递给整流稳压系统。通讯模块9还包括以无线电信号为通讯介质的无线电通讯模块9，无线电信号是光波信号或者电磁波信号。本发明将通讯模块9，设置为超声波信号与无线电信号两种不同的通讯介质共同通讯，从而适宜不同环境，不同距离的通讯情况，提高了信号传输的稳定性，当多种通讯模块9中任意一种通讯模块9发生故障，仍能保证信号的正常传输。

以电压互感器5作为检测电缆主体导通状态的电压传感器，电压互感器5内设有一电压传感元件，电压传感元件的信号输入端连接感应线圈的信号输出端；超声波定位装置通过通讯模块9连接一监控主机；电压互感器5检测到电缆主体不导通时，超声波定位装置被触发，向外发送含有身份识别编码的超声波信号，相邻近的超声波定位装置收到身份识别编码，对身份识别编码进行加一形成新的数据，然后再次发出，下一个接收到数据的超声波定位装置加一后再次发出，直至被监控主机接收。本发明通过这种接力式传递的方式，从而进一步提高了参数信号的传输距离，本发明通过实时检测电缆主体的导通情况，防止误挖地下电缆，当电缆主体因误挖而导致线路断开后，通过超声波通讯的方式，发送给监控主机，便于故障的及时处理，通过超声波信号内含有身份识别编码便于对事故发生点进行定位。

相邻的超声波定位装置的间距相等。根据被执行加法的次数，确定首次受触发的超声波定位装置与监控主机间的距离。进而实现精确位置判断。各个超声波定位装置不必各自编写身份识别编码，安装时各个超声波定位装置完全等价，无需分别。大大降低了施工难度。超声波定位装置内存有的特征数据也一致。

身份识别编码包括一静态数据部、一动态数据部，静态数据部用于标识电缆主体，动态数据部用于身份识别编码在传送过程中的数据叠加。

存储模块6包括一射频标签，射频标签连接至少两个天线，射频标签连接一射频信号处理系统，射频信号处理系统连接微型处理器系统8；通讯模块9包括一无线电发射接收控制模块；通讯模块通过无线电发射接收控制模块连接微型处理器系统，微型处理器系统8连接无线电发射接收控制模块，无线电发射接收控制模块连接天线。通过无线电发射控制模块选择用于发射无线电信号的天线，进而实现选择无线电信号的发射方向。实现无线电信号发射方向的可控性。通过无线电发射控制模块选择无线电信号的发射方向朝向最近的监控主机。

微型处理器系统8连接一时钟模块7；微型处理器系统8根据时钟模块7获得的发送信号接收信号的响应时间，确定相邻的超声波定位装置的距离，并确定超声波定位装置传输信号到监控主机的距离；微型处理器系统8将获得的距离信号进行分析，得到信号传输的最快方向，以最快方向为默认方向，微型处理器系统8传输信号给无线电发射接收控制模块选择所需的天线进行信号的收发。本发明通过设有无线电发射接收控制模块，防止了通讯模块9的发散型的传输信号，无定向性，本发明通过无线电发射接收控制模块与时钟模块7，通过首次发送接收响应后，确定传输方向，后续传输的过程中，可以一直延用这个方向，定向性高，便于提高响应速度。

电源管理模块还连接一压电陶瓷片的电能输出端，压电陶瓷片的机械能感应面为地面，通过压电陶瓷片接收汽车行驶过程中对地面产生的纵波振动而产生电压；电源管理模块内设有一储能模块，通过电源管理模块内的储能模块进行储能。压电陶瓷片的机械能感应面上方设有一透明铁电陶瓷层，以透明铁电陶瓷层为一电控膜层，微型处理器系统8连接电控膜层。透明铁电陶瓷层作为一电控膜层，通过微型处理器系统8调控电控膜层的显色情况，电控膜层的不同显色情况表示电缆主体的通断情况。便于工作人员进行勘察维护。透明铁电陶瓷层位于超声波定位装置的上方。或者透明铁电陶瓷层距离超声波定位装置不大于5m。便于定位。

监控主机设有一静态数据库，静态数据库内存储有超声波定位装置的正常情况下的信息；监控主机内还设有一动态数据库，动态数据库实时更新接收到的超声波定位装置发送的信息。本发明通过将监控主机内设有一动、静态数据库，从而便于工作人员了解各个检测点处的超声波定位装置的工作状态，便于工作人员进行汇总，根据数据库中存有的信息，判断工作状态是否正常。

参见图2、图3，磁芯21分为两段，两段磁芯21可分合，两段磁芯21上分别缠绕有感应线圈，两段磁芯21通过固定装置固定成一闭合的磁芯21。两段磁芯21分开，电缆主体扣入磁芯21中。两段磁芯21通过固定装置固定成一闭合的磁芯21。安装本发明时，将磁芯21分为两段后，将电缆主体扣在磁芯21中，然后通过固定装置闭合固定。此种安装方法安装简便，可以不用拆开电缆主体，直接将电压互感器扣在电缆主体上即可。磁芯21上设有一开口，开口处的磁芯21上设有一连接件22，连接件22的长度不小于开口的宽度。以便挡住开口。连接件22采用导磁材料制成。连接件22的一端与磁芯21转动连接，连接件22的另一端与磁芯21可拆卸连接。本发明通过转动连接件22，从而实现磁芯21开口处的导通与闭合，打开连接件22，电缆主体扣入磁芯21中。关闭连接件22，使磁芯21闭合，阻止电缆主体掉出磁芯21。此种安装方法安装简便，可以不用拆开电缆主体，直接将电压互感器扣在电缆主体上即可。

在电缆主体上磁芯的套设处径向上从内之外依次设有线芯、焊接用材料、包裹层；线芯断裂时，焊接用材料熔融连接线芯断裂处。在电缆主体套设磁芯的地方电缆主体容易断裂，由于埋设在地下，电缆主体一经断裂，不便于修复。本发明在线芯设置修复材料包，断裂后，断裂处的电阻加大，因电阻的加大导致发热升温，从而熔融焊接用材料，对断裂处进行连接修复。维持电力供应，或者信号通信。包裹层的外壁设有一冷却层。冷却层外还设有一外保护层，外保护层与包裹层围成一中空腔体，以中空腔体为冷却层，冷却层是一采用气体冷却的气态冷却层。冷却层是一采用液体冷却的液体冷却层。外保护层上设有两个冷却介质输送端口，其中一个为进口，另一个为出口，冷却介质输送端口的一端与冷却层导通，冷却介质输送端口的另一端连接一制冷装置。冷却介质输送端口上设有一电磁阀，包裹层内嵌有一温度传感器，温度传感器无线通讯连接微型处理器系统，微型处理器系统连接制冷装置与电磁阀。本发明通过在包裹层外设有一冷却层，从而当温度传感器检测到包裹层的温度超过规定范围时，制冷装置开启，进行制冷，电磁阀导通进行制冷介质的输送。便于将熔融的焊接用材料冷却固定。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.采用超声波回馈定位的防误挖地下电缆，包括一埋设在地下的电缆主体，其特征在于，所述电缆主体径向上套设有一自发电的超声波定位装置，所述超声波定位装置包括一通讯模块、一微型处理器系统、一用于存储电缆位置与参数信息的存储模块，所述通讯模块连接所述微型处理器系统，所述微型处理器系统连接所述存储模块；

所述通讯模块包括一超声波发射装置、一与所述超声波发射装置相匹配的超声波接收装置；

所述存储模块存储有位置与参数信息相关的身份识别编码；

所述超声波定位装置设有一电源模块，所述电源模块包括一电压互感器，所述电压互感器包括一磁芯，所述磁芯上绕设有感应线圈，所述磁芯中部设有穿线孔，所述电缆主体穿过所述穿线孔；

所述感应线圈连接一整流稳压系统，所述整流稳压系统设有具有升压功能的电源管理模块；所述电源管理模块的电能输出端连接所述微型处理器系统；

以所述电压互感器作为检测所述电缆主体导通状态的电压传感器，所述电压互感器内设有一电压传感元件，所述电压传感元件的信号输入端连接所述感应线圈的信号输出端；

所述超声波定位装置通过所述通讯模块连接一监控主机；

所述电压互感器检测到电缆主体不导通时，所述超声波定位装置被触发，向外发送含有身份识别编码的超声波信号，相邻近的超声波定位装置收到身份识别编码，对身份识别编码进行加一形成新的数据，然后再次发出，下一个接收到数据的超声波定位装置加一后再次发出，直至被监控主机接收。

2.根据权利要求1所述的采用超声波回馈定位的防误挖地下电缆，其特征在于：所述身份识别编码包括一电缆主体排布情况的图形编码；

所述超声波定位装置通过所述通讯模块与一手持设备进行信息交互，获知电缆主体的排布情况；

所述图形编码是一二维码，所述手持设备上设有一显示屏，所述手持设备上设有一用于分析接收到的图形编码的二维码分析单元，所述二维码分析单元连接一信号处理单元，所述信号处理单元连接所述显示屏，通过显示屏显示电缆主体的排布情况。

3.根据权利要求1所述的采用超声波回馈定位的防误挖地下电缆，其特征在于：所述电源管理模块还连接一压电陶瓷片的电能输出端，所述压电陶瓷片的机械能感应面为地面，通过压电陶瓷片接收汽车行驶过程中对地面产生的纵波振动而产生电压；所述电源管理模块内设有一储能模块，通过电源管理模块内的储能模块进行储能。

4.根据权利要求3所述的采用超声波回馈定位的防误挖地下电缆，其特征在于：所述压电陶瓷片的机械能感应面上方设有一透明铁电陶瓷层，以所述透明铁电陶瓷层为一电控膜层，所述微型处理器系统连接所述电控膜层。

5.根据权利要求1所述的采用超声波回馈定位的防误挖地下电缆，其特征在于：所述身份识别编码包括一静态数据部、一动态数据部，静态数据部用于标识电缆主体，动态数据部用于身份识别编码在传送过程中的数据叠加。

6.根据权利要求1所述的采用超声波回馈定位的防误挖地下电缆，其特征在于：所述存储模块包括一射频标签，所述射频标签连接至少两个天线，所述射频标签连接一射频信号处理系统，所述射频信号处理系统连接所述微型处理器系统；

所述通讯模块包括一无线电发射接收控制模块，所述通讯模块通过所述无线电发射接收控制模块连接所述微型处理器系统，所述无线电发射接收控制模块连接所述天线。

7.根据权利要求6所述的采用超声波回馈定位的防误挖地下电缆，其特征在于：所述超声波定位装置通过所述通讯模块连接一监控主机；

所述微型处理器系统连接一时钟模块，所述微型处理器系统根据时钟模块获得的发送信号接收信号的响应时间，确定相邻的超声波定位装置的距离，并确定所述超声波定位装置传输信号到监控主机的距离。

8.根据权利要求1所述的采用超声波回馈定位的防误挖地下电缆，其特征在于：所述磁芯分为两段，两段磁芯可分合，两段磁芯上分别缠绕有所述感应线圈，两段磁芯通过固定装置固定成一闭合的磁芯；

两段磁芯分开，电缆主体扣入磁芯中，两段磁芯通过固定装置固定成一闭合的磁芯。