CN104833901B - 基于射频技术的海底电缆检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于射频技术的海底电缆检测装置，属于电力安全检测领域，电缆检测装置包括主舱和夹体，夹体固定在主舱下方加紧安置在内设有RFID芯片的电缆线上，主舱内部包括安装有控制器、读取电缆线内RFID芯片信息的读写单元、漏电检测模块、监测电缆先状态的信号监测模块、调整主舱重力的重力调整模块和带动检测装置运动的动力模块。本发明是主要应用于电缆线中已经植入了RFID芯片的电缆线，电缆检测装置中设置了读写单元方便读取电缆线中信息，同时方便记录检测装置在电缆线上的移动距离，解决了现有技术中海底电缆检测器成本高、稳定性差的问题。

Description

基于射频技术的海底电缆检测装置

技术领域

本发明属于电力安全检测领域，具体涉及一种基于射频技术的海底电缆检测装置。

背景技术

海上风电等海上能源的开发推动了海上输电网的形成，高压海底电力电缆具有了越来越广阔的应用空间，主要包括海上风电输电、海上油气平台的供电、海岛联网、沿海国家联网等。作为海上输电网中最重要的设备，海底电缆的安全运行对电力系统非常重要。

由于受到海水的冲刷、侵蚀等因素，容易造成海底电缆的绝缘老化、阻水性能变差，使得海底电缆产生漏电流，从而造成海底电缆在故障点处的温度升高，进而引起更大的故障，譬如:接地短路故障等。海底电缆负载电流的变化，也会使海底电缆的温度产生变化，即海底电缆温度的变化可以反映海底电缆的运行状况，为使海底电缆在安全的温度范围内运行，延长海底电缆使用寿命，有必要对海底电缆健康状况进行日常监控维护。

随着海洋开发利用活动的日益增加，海域内的养殖、渔网、船锚等对海缆运行的影响不容忽视，并且传统方式下，受落锚、抛锚、渔业捕捞、船只拖拽、岸基作业等破坏时无法预警，对事故点的准确定位及肇事船只的确认以及断缆线头打捞困难，影响了事故抢修和损失理赔。因此研究海底电缆健康状况监测的新方法、新手段，对于确保电网安全稳定运行、构建坚强智能电网具有非常重要的意义。

此外，由于海底电缆的工作环境复杂，所需电缆结构很复杂，电缆的标识要进行多次，成本大；同时海底电缆的维修记录工作由于海面情况复杂，检测器回收困难，电缆数据较难及时更新。

发明内容

为了克服现有技术中海底电缆检测器成本高、稳定性差的问题，本发明提供一种基于射频技术的海底电缆检测装置。

本发明的技术方案是：一种基于射频技术的海底电缆检测装置，所述海底电缆装置包括主舱和夹体，夹体固定在主舱下方加紧安置在内设有RFID芯片的电缆线上，主舱内部包括安装有控制器、读取电缆线内RFID芯片信息的读写单元、漏电检测模块、监测电缆先状态的信号监测模块、调整主舱重力的重力调整模块和带动检测装置运动的动力模块，控制器电连接控制夹体，读写单元、漏电检测模块、信号监测模块、重力调整模块和动力模块均连接在控制器上。

所述主舱还包括从主舱中弹出漂浮在水面发出警报信号的浮漂单元，浮漂单元连接在控制器上，控制器输入信息到浮漂单元中。所述浮漂单元中设有微处理器和发出GPS定位信号的无线信号发生装置，无线信号发生装置连接微处理器。所述浮漂单元还包括支撑浮漂单元漂浮在水面上的浮体，浮体的结构为上层结构和下层结构，上层位于水面上方，下层浸没在海水里，上层结构和下层结构固定一起。所述上层结构选用密度小的吸水材料，下层结构选用密度大的材料，上层结构的体积小于下层结构体积的三分之一。所述，上层结构的表面涂有一层溶于水的涂料，涂料厚度在1-3厘米。所述主舱还包括发光单元，发光单元连接控制器，发光单元和控制器中设置的信号发生器协同工作。所述夹体包括卡合爪和连接臂，连接臂的上端固定在主舱下方，连接臂的下端固定连接卡合爪，连接臂内设有电线电连接到主舱内的控制器上。所述卡合爪的边缘部分设有保护电缆线的倾斜坡结构。所述卡合爪的内部安装有多个运动方向沿着电缆线方向的滚轮，排列组合成减少摩擦的滚轮组。

本发明有如下积极效果：本发明是主要应用于电缆线中已经植入了RFID芯片的电缆线，电缆检测装置中设置了读写单元方便读取电缆线中信息，同时方便记录检测装置在电缆线上的移动距离。本发明中设置的检测装置是通过夹体在电缆线上移动，从而检测电缆线的故障问题，沿着电缆线运动，能够及时检测出电缆线的漏电、断线等故障，为了减轻夹体对电缆线的摩擦损伤，本发明在夹体中进行了细节设计，夹体边缘部分设有保护电缆线的倾斜坡结构，夹体卡合爪的内部安装有多个运动方向沿着电缆线方向的滚轮，从而减少对电缆线的摩擦。本发明中为了尽快发出警报信号，还在检测装置中设置了能够弹出主舱漂浮在水面的浮漂单元。

附图说明

图1 是本发明中海底电缆检测装置的工作示意图；

图2 是本发明中海底电缆检测装置的夹体的结构示意图；

图3 是本发明中海底电缆检测装置的夹体的俯视图；

图4 是本发明中海底电缆检测装置的夹体的滚轮结构示意图；

图5 是本发明中海底电缆检测装置的工作示意图；

图6 是本发明中海底电缆检测装置的浮漂单元中浮体结构示意图；

图中，1为主舱，2为夹体，3为电缆线，4为卡合爪，5为连接臂，6为倾斜坡，7为滚轮，8为转轴，9为浮体，10为浮漂单元的无线信号发射装置和微处理器，11为上层结构，12为下层结构，13为涂料层。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

一种基于射频技术的海底电缆检测装置，用于植入了RFID芯片的海底电缆3，海底电缆3植入RFID芯片后，记录电缆的相关信息，可以减少电缆的多次打码工艺，同时维修查找电缆直接通过读取RFID芯片即可，维修后，写入维修信息，方便日后查看，通过读写器进行读取和写入信息，记录、调用数据便捷高效。其工作示意图如图1所示，海底电缆装置包括主舱1和夹体2，夹体2卡合在海底电缆线3上连接固定在主舱1下方，主舱1内安置各个检测器件。夹体2的结构示意图如图2、3和4所示，夹体2结构包括卡合爪4和连接臂5，连接臂5的上端固定在主舱1下方，连接臂5的下端固定连接卡合爪4，卡合爪4通过转轴8连接转动，连接臂5内设有电线电连接到主舱1内部，受主舱1电控制。卡合爪4的边缘部分采用有一定厚度的倾斜坡6结构，有利于夹体2在运动过程中除去电缆表面的海藻或其他障碍物，又为避免夹体磨损电缆3的表层，卡合爪4是由一定厚度的，倾斜坡6也是有一定厚度的，卡合爪4的内部安装多个滚轮7，滚轮7的结构示意图如图4所示，本发明中选用的是由弧度的滚轮，方便安装在半圆形的卡合爪4内，滚轮7的运动方向是电缆方向，组合成滚轮组，本文中优选设置3组滚轮组，更大程度的减小电缆外表层受到的摩擦。

检测装置的结构原理如图5所示，主舱内安装有控制器、读写单元、漏电检测模块、信号监测模块、重力调整模块、动力模块和浮漂单元，控制器电连接控制夹体，控制夹体的卡合和松开，读写单元、漏电检测模块、信号监测模块、重力调整模块和动力模块均连接在控制器上，控制器控制浮漂单元的状态。

读写单元用来读取海底电缆线上的RFID芯片信息，寻找记录故障点，写入RFID芯片信息，方便更改RFID芯片内的信息。漏电检测模块用来检测海底电缆是否漏电，检测到的信号发送到控制器中，信号监测模块中包括温度监测、压力监测、电场监测等监测单元，通过监测电缆线的温度、压力和电场信号，监测信号突变点，输送到控制器中进行阈值分析，得到电缆线是否处于正常状态的初步判断结果。控制器中设有故障点的常用阈值，经过初步比较分析出电缆线的状况，监测数据会保存下来，待到检测装置回收到控制中心时进行数据详细分析。控制器记录电缆线监测信号的同时，和RFID标签中的信息相结合，RFID标签同时能够记录下电缆的距离，距离信息的输入可以在电缆线的安装过程中用读写器写入距离信息，所以控制器中记录的监测点的信息都是有电缆线的定位信息，方便维修检查人员定点寻找。

重力调整模块主要通过调整检测装置的受到的浮力，使得检测装置在水中漂浮在电缆线的上方或下方，避免了夹体一直退拽着主舱运动，减小电缆线受到的摩擦，主舱内设有一个密闭空间的副舱，副舱用于进水排水调整重力，重力调整模块控制副舱的工作，保证主舱受力均衡。动力模块的目的是为了给监测装置提供前进的动能，动力模块安装在主舱的尾端，推动检测装置向前运动。浮漂单元安装在主舱内，主舱内设有多个浮漂单元，浮漂单元内设置有简单的无线信号发生装置，能够发出GPS信号。控制器检测到电缆线有漏电、断线或其他故障情况时，就会发出指令从主舱内弹出浮漂单元，浮漂单元漂浮在水面，发出GPS信号到卫星和过往的船只，通过卫星或过往船只的信号收集和转发，提醒远程控制中心，电缆线出现了故障，需要及时维修。主舱内还设有发光单元，发光单元采用远光穿透性强的可见光，由于光的穿透能力取决于光源的频率，所以本发明中的发光单元采用高频率的光源，当维修人员找到漂浮在水面的浮漂单元时，可以根据水下的发光情况找到检测装置。控制器中还设有信号发生器，当控制器发射出浮漂单元时，控制器中的信号发生器也会发射警报信号，和发光单元一起，有助于维修人员找到检测装置，找到故障点。其中断线故障的确定是由主舱检测到的，出现断线情况时，夹体会失去加持物，漏电检测模块检测不到信号，所以控制器可以判断为电缆线出现断线故障，从而发出警报信号。

本发明中的浮漂单元包括无线信号发射装置和微处理器，微处理器提供信号内容给信号发射装置，信号发射装置发射GPS信号。此外，浮漂单元还包括浮体9，其结构示意图如图6所示，信号发射装置和微处理器10密封安装在浮体9上方，浮漂单元由浮体9支撑漂浮在水面上，浮体9的结构为上下双层，上层结构11接触无线信号发射装置，下层结构12完全浸没在海水里，上层11选用密度小吸水的材料，下层12选用轻质密度大的材料，上层结构11的体积小于下层结构12体积的三分之一。上层结构11的表面涂有一层缓慢溶于水的涂料，涂料的厚度达到1-3厘米构成涂料层13，这样在浮体载着浮漂单元上浮的过程中，上层结构的表面缓慢溶于海水，待到升至水面时，上层结构11也处于海水中材料吸水增加浮体的重量，减缓浮漂单元随水流运动，一定程度上促进了浮漂单元停留在检测装置的上方附近，减小维修人员查找检测装置的范围。而且，浮体单元的上层结构11的体积小于下层结构12的体积的三分之一，不会导致浮漂单元出现下沉的状况。

检测装置工作时，夹体加持在电缆线上，主舱时刻检测电缆线的状态并把检测到的数据进行存储，一旦发现电缆线状态异常，发出警报信号，如果情况严重如漏电、断线等严重情况，主舱弹出浮漂单元到水面，从而发出GPS信号，而水下的控制器也发出警报信号和警报灯光，方便维修人员寻找。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于射频技术的海底电缆检测装置，其特征在于，所述海底电缆检测装置包括主舱和夹体，夹体固定在主舱下方夹紧安置在内设有RFID芯片的电缆线上，主舱内部包括安装有控制器、读取电缆线内RFID芯片信息的读写单元、漏电检测模块、监测电缆先状态的信号监测模块、调整主舱重力的重力调整模块和带动检测装置运动的动力模块，控制器电连接控制夹体，读写单元、漏电检测模块、信号监测模块、重力调整模块和动力模块均连接在控制器上；所述主舱还包括从主舱中弹出漂浮在水面发出警报信号的浮漂单元，浮漂单元连接在控制器上，控制器输入信息到浮漂单元中；所述浮漂单元中设有微处理器和发出GPS定位信号的无线信号发生装置，无线信号发生装置连接微处理器；所述浮漂单元还包括支撑浮漂单元漂浮在水面上的浮体，浮体的结构为上层结构和下层结构，上层位于水面上方，下层浸没在海水里，上层结构和下层结构固定一起；夹体包括卡合爪和连接臂，连接臂的上端固定在主舱下方，连接臂的下端固定连接卡合爪，连接臂内设有电线电连接到主舱内的控制器上；卡合爪的边缘部分设有保护电缆线的倾斜坡结构；倾斜坡是有厚度的，卡合爪的内部安装多个有弧度的滚轮。

2.根据权利要求1所述的基于射频技术的海底电缆检测装置，其特征在于，所述上层结构选用密度小的吸水材料，下层结构选用密度大的材料，上层结构的体积小于下层结构体积的三分之一。

3.根据权利要求1所述的基于射频技术的海底电缆检测装置，其特征在于，所述，上层结构的表面涂有一层溶于水的涂料，涂料厚度在1-3厘米。

4.根据权利要求1所述的基于射频技术的海底电缆检测装置，其特征在于，所述主舱还包括发光单元，发光单元连接控制器，发光单元和控制器中设置的信号发生器协同工作。

5.根据权利要求1所述的基于射频技术的海底电缆检测装置，其特征在于，所述卡合爪的内部安装有多个运动方向沿着电缆线方向的滚轮，排列组合成减少摩擦的滚轮组。