CN107615086B - 用于诊断电导体承载系统的完整性的系统、方法和装置 - Google Patents

Abstract

本文中描述了一种用于诊断电导体承载系统的完整性的系统。所述系统可以包括电导体承载网络，所述电导体承载网络具有相互机械联接的许多个电导体承载装置，其中，所述多个电导体承载网络的至少一部分由导电材料制成。所述系统还包括联接至所述电导体承载网络的许多个传感器模块。所述系统还可以包括通信联接至所述传感器模块的控制单元。所述传感器模块可以测量所述电导体承载网络的所述电导体承载装置中的至少一个阻抗。

Description

用于诊断电导体承载系统的完整性的系统、方法和装置

技术领域

本公开一般涉及承载电导体的网络，并且更具体地涉及用于诊断电导体承载系统或装置的完整性的系统、方法和装置。

背景技术

许多商业和工业设施具有分配电力的管道系统。这些管道系统电联接至地(例如大地)。这些管道系统保持有效以及良好的接地连接，这对安全是很重要的。这些系统还可以或者替代性包括承载电导体的其它装置。这些其它装置可以包括但不局限于电缆密封套、铠装电缆和电连接器。安装在严峻和危险位置的系统易于受到腐蚀、振动和/或其它因素的影响，导致系统例如在接地连续性方面的劣化。在这种情况下，如果管道接地电路受损，则可能出现明显的火花、短路事件或其它不利的电条件，导致潜在的灾难性后果。

发明内容

通常，在一方面，本公开涉及一种用于诊断电导体承载系统的完整性的系统。所述系统可以包括电导体承载网络，所述电导体承载网络具有相互机械联接的许多个电导体承载装置，其中，所述电导体承载装置的至少一部分由导电材料制成。所述系统还包括联接至所述电导体承载网络的许多个传感器模块。所述系统还可以包括通信联接至传感器模块的控制单元。所述传感器模块可以测量所述电导体承载网络的所述电导体承载装置中的至少一个阻抗。

在另一方面，本公开一般可以涉及一种传感器模块。所述传感器模块可以包括被配置成联接至电导体承载网络的区段的主体。所述传感器模块还可以包括设置在所述主体内的传感器，其中，所述传感器被配置成测量与所述电导体承载网络中的所述区段邻近的电导体承载装置中的阻抗。所述传感器模块还可以包括通信联接至所述传感器的通信装置。

在又一方面，本公开一般可以涉及一种用于评估电导体承载网络的接地状态的方法。所述方法可以包括；将许多个传感器装置联接至所述电导体承载网络，其中，每个传感器装置测量所述电导体承载网络的一部分中的至少一个阻抗。所述方法还可以包括采集由所述多个传感器装置获取的许多个测量值。所述方法还可以包括将所述测量值与至少一个阈值进行比较。所述方法还可以包括当所述多个测量值中的至少一个超过所述至少一个阈值时，识别所述电导体承载网络中的目标区，其中，所述目标区包括不利的电条件。

通过以下的描述和所附的权利要求，这些和其它方面、目标、特征和实施例将变得显然。

附图说明

附图只图示示例性实施例，因此不认为是范围的限制，原因是示例性实施例可以容许有其它等同的有效实施例。图中示出的元件和特征不一定是成比例的，而是将重点放在清楚地图示示例性实施例的原理。另外，某些尺寸或位置可以被放大以帮助可视地传达这些原理。在附图中，附图标记指相似或相应但不一定相同的元件。

图1示出根据一些示例性实施例的电导体承载系统的图。

图2示出根据一些示例性实施例的另一电导体承载系统的图。

图3A和图3B示出根据一些示例性实施例的传感器模块。

图4示出根据一些示例性实施例的另一传感器模块。

图5示出根据一些示例性实施例用于评估电导体承载系统的接地状态的方法的流程图。

图6示出根据一个或多个示例性实施例的计算装置。

具体实施方式

通常，示例性实施例提供用于诊断承载电导体的系统和/或装置的完整性的系统、方法和装置。用于诊断承载电导体的系统和/或装置的完整性的示例性系统、方法和装置提供许多好处。这些好处可以包括但不限于安装简便、操作简便、一些或全部系统的便携式性、承载(容置)电导体的系统或装置的接地问题的指示、提供漏水的通知、提供健康问题的通知以及查明容置电导体的系统或装置中的特定的问题区域。

示例性实施例可以用来检测电导体承载系统中的腐蚀和/或松动的连接。检测这些条件可能导致不可避免一个或多个不利的后果。不利的后果可能是对电导体承载系统有直接影响(例如由将系统的一部分隔离的不适当的接地引起的对用户的电击风险，由管道的分离造成的对电导体的损坏)或某种其它的不利影响(例如造成食品饮料工厂的污染的管道中的腐蚀)的事件或条件。换言之，示例性实施例可以用来检测直接或间接地由电导体承载系统的问题(例如腐蚀、振动)造成的一个或多个不利条件的出现或出现的可能性。

本文中讨论的示例性实施例可以针对容置电导体并在任何类型的应用(例如PV太阳能系统、发电控制系统、支路管理和保护)中使用的系统或装置。用户可以是与这些系统或装置交互的任何人。用户的示例可以包括但不限于工程师、电气技师、仪表和控制技师、机械师、操作员、顾问、承包商和制造商代表。

本文中描述的用于诊断电导体承载系统(或其部件)的完整性的系统、方法和装置可以由一种或多种许多适当的材料制成，以允许电导体承载系统满足某些标准和/或规定，同时在电导体承载系统包括用于诊断电导体承载系统的完整性的示例性装置(例如感测模块)可能暴露到的一个或多个条件下还保持耐久性。这些材料的示例可以包括但不限于铝、不锈钢、玻璃纤维、玻璃、塑料、陶瓷和橡胶。

本文中描述的示例性感测模块或其部分可以由单件(如由模制、注模、压铸或挤压工艺)制成。此外或者替代性地，示例性感测模块或其部分可以由相互机械联接的多个部分制成。在这种情况下，多个部分可以使用许多联接方法中的一个或多个相互机械联接，这些方法包括但不限于环氧树脂、焊接、紧固装置、压配合、配合螺纹和槽配合。相互机械联接的一个或多个部分可以以许多方式中的一个或多个相互联接，这些方式包括但不限于固定方式、铰链、可移除、可滑动和螺纹方式。

本文中描述的部件和/或特征可以包括描述为联接、安装、紧固、固定或其它类似术语的元件。这些术语只表示将部件或装置内的各个元件和/或特征相区分，不旨在限制该特定的元件和/或特征的能力或功能。例如，描述为“联接特征”的一个特征可以联接、安装、固定、紧固和/或执行除了只是联接之外的其它功能。

如本文中描述的联接特征(包括互补性联接特征)可以允许示例性电导体承载系统的一个或多个部件和/或部分(例如感测模块、控制单元)直接或间接地与电导体承载系统的另一部分(例如导管、电外壳)机械联接。联接特征可以包括但不限于铰链、孔、凹槽区、突起、夹子、槽、弹簧夹、蝶片、凹陷和匹配螺纹的一部分。示例性电导体承载系统的一个部件或一部分可以通过直接使用一个或多个联接特征联接至电导体承载系统的另一部件或部分。

此外或者替代性地，示例性电导体承载系统的一个部件或一部分可以使用与设置在电导体承载系统的一个部件或一部分上的一个或多个联接特征交互的一个或多个独立装置联接至电导体承载系统的另一部件或部分。这些装置的示例可以包括但不限于销、铰链、紧固装置(例如螺栓、螺纹、铆钉)和弹簧。本文中描述的一个联接特征可以与本文中描述的一个或多个其它联接特征相同或不同。本文中描述的互补联接特征可以是直接或间接地与另一联接特征机械联接的联接特征。

而且，如果描述了一个图的部件，但在该图中该部件没有被明确地示出或标记，则用于另一图中的相应部件的标记可以推断为该部件。相反，如果图中的部件被标记但没有描述，则这个部件的描述可以基本上与另一图中的相应部件的描述相同。本文中的各个图中的各个部件的编号方案使得每个部件是三位数字，其它图中的相应部件具有相同的后两位数。

在示出用于诊断电导体承载系统的完整性的系统、方法和装置的示例性实施例的前述图中，示出的一个或多个部件可以省略、重复和/或替代。相应地，用于诊断电导体承载系统的完整性的系统、方法和装置的示例性实施例不应当认为局限于在任何图中示出的部件的特定排列。例如，在一个或多个图中示出的或参照一个实施例描述的特征可以适用于与不同的图或描述关联的另一实施例。

如本文中定义的，电导体承载系统包括一个或多个电导体承载装置。电导体承载装置是任何类型的柜或外壳，其内部设置一个或多个电导体。电导体是一段导电材料，其从电导体的一端将电力、控制、通信和/或接地信号传送到电导体的另一端。在一些情况下，电导体在操作时可以产生热。

电导体承载装置的示例可以包括但不限于电连接器、电外壳、铠装电缆的铠装、电缆密封套、电缆槽、接线盒、

出线盒、电动机控制中心、断路器柜、电壳体、导管或网络、控制板、指示板和控制柜。(Condulet是在特拉华州注册的Cooper技术公司的注册商标，公司位于休斯顿TX 77002的Travis Street 600号)。在一些示例性实施例中，电导体承载装置由一个或多个导电材料制成。在一些情况下，电导体承载系统中的一个或多个电导体承载装置不一定或者不设计成具有设置于其中的电导体。出于本申请的目的，通过设计或者通过用户的选择，电导体承载装置中可以不设置任何电导体。

在一些示例性实施例中，电导体承载系统(例如管道系统)服从于满足某些标准和/或要求。例如，国家电气规程(NEC)、水下实验室(UL)、美国国家标准委员会(ANSI)、美国电气制造商协会(NEMA)、国际电工技术委员会(IEC)和电气电子工程师协会(IEEE)制定了关于电外壳、布线和电连接的标准。例如，ANSI/NEMA FB1是适用于装配件、用于管道的铸造金属盒和管道主体、电气金属管件和电缆的标准。在需要时，本文中描述的示例性实施例的使用满足(和/或允许相应的装置满足)这些标准。

在一些应用中，特定于该应用的附加标准可以适用于本文中描述的系统。例如，电导体承载系统可以位于危险和/或海洋环境中。可以在其中使用示例性实施例的危险位置的示例可以包括但不限于飞机库、钻机(对于石油、天然气或水)、生产钻探平台(对于石油和天然气)、精炼厂、化工厂、电厂、采矿作业、废水处理厂和钢厂。危险环境可以包括防爆环境，这要求电导体承载系统的一些部分满足一个或多个要求，包括但不限于具有某些容差和配置的火焰路径。

如上文陈述的，电导体承载系统(并且更具体地电导体承载系统的电导体承载网络)保持有效和坚固的接地连接，这对安全是很重要的。不管环境如何，尤其是在某些危险环境(例如高振动、腐蚀性环境)中，电导体承载系统的接地连接可能随时间变化老化和劣化。当这种老化和劣化出现超过特定程度时，系统中可能失去接地连续性，这可能隔离在相接地条件的电路，落到设计成保护电路的保护方案(例如继电器、断路器)之外。结果，可能出现不利的电条件(例如电击风险、过电流条件)，导致设备损失和/或威胁人员的安全。

示例性实施例被设计成识别电导体承载系统的接地连接的老化和劣化。此外，示例性实施例可以给用户提供接地连接的老化和劣化出现在电导体承载系统中的特定位置。这可以使维护简便，并在不利电条件出现之前校正电导体承载系统的接地连接的问题。示例性实施例还可以基于由传感器随时间进行的多个测量，提供对电导体承载系统中的接地连接的老化和劣化的早期检测。同样，如上面指出的，示例性实施例可以检测可能导致与电系统或对这些电系统馈电的电导体不直接相关的不利条件(例如污染风险)的条件。示例性传感器模块可以相对于电导体承载系统永久性保持就位，或者传感器模块可以是便携式的并可由用户配置。在后一种情况下，一组传感器模块可以用来监测和诊断许多电导体承载系统或大型电导体承载系统的多个部分。

将参照附图在下面更加全面地描述用于诊断电导体承载系统完整性的系统、方法和装置的示例性实施例，附图中示出用于诊断电导体承载系统完整性的系统、方法和装置的示例性实施例。然而，用于诊断电导体承载系统完整性的系统、方法和装置可以以不同的形式体现，不应当解读为局限于本文中描述的示例性实施例。而是，提供这些示例性实施例，使得本公开是彻底全面的，将向本领域技术人员全面传达用于诊断电导体承载系统完整性的系统、方法和装置的范围。相似但不一定相同，为了一致性，在各幅图中的元件(有时也称作部件)由相同的附图标记表示。

诸如“第一”、“第二”、“上”、“下”、“侧”、“宽度”、“长度”、“内”、“外”、“左”和“右”的术语只用来将一个部件(或部件的一部分或部件的状态)与另一部件相互区分。这些术语不旨在表示优选或特定的方向，不旨在限制用于诊断电导体承载系统完整性的系统、方法和装置的实施例。在下面对示例性实施例的详细描述中，陈述各种特定的细节以便提供对本发明的更加彻底的理解。然而，对本领域技术人员显然没有这些特定的细节也可以实践本发明。在其它实例中，众所周知的特征没有详细描述以避免不必要地使描述变得复杂。

图1示出根据一些示例性实施例电导体承载系统100的图。图1的系统100包括电导体承载网络110、许多示例性传感器模块120和控制单元190。电导体承载网络110可以包括多个电导体承载装置，在此示例中，是导管112(更一般地还称作管道)和电连接器114。在此情况下，导管112可以联接至至少一个相邻的导管112和/或任何其它适当的电外壳114。在另一示例中，可以用一个或多个许多个其它电导体承载装置，诸如铠装电缆代替一个或多个导管112，可以用一个或多个许多个其它电导体承载装置诸如电缆密封套代替一个或多个电外壳114。

每个导管112的形状可以是管状的，具有形成空腔的壁，空腔横跨导管112的长度。导管112可以是许多种材料中的任何一种，包括但不限于金属、塑料、纤维、复合材料和粘土。此外，或者替代性地，导管112可以是刚性的或柔性的。当导管112由导电材料制成时，一些标准设置实体(例如NEC)可能要求穿过导管112到地(例如大地)的永久和连续路径。

一个或多个电缆可以穿过并设置在电导体承载装置诸如导管112的空腔内。如本文中定义的，电缆可以用来传导电力(例如高压)和/或控制(例如低压)信号。通过电缆流动的电力可以是交流电或直流电。每条电缆可以从电缆的一端向另一端传送电压和/或电流。每条电缆可以具有设置于其内的一个或多个电导体。在一些情况下，电缆可以包括地或中性导体，电流或电压不通过地或中性导体流动(或者是可忽略的)。电缆内的每个电导体可以是任何适当大小(例如12美国线规(AWG))并且由一种或多种许多种材料(例如铜、铝)制成。每条电缆可以敷涂由任何适当材料(例如橡胶、塑料)制成的绝缘体，以使电导体与电缆中的任何其它导体电绝缘。

在一些示例性实施例中，除了导管112之外，电导体承载系统110还包括一个或多个其它类型的电导体承载装置，诸如电外壳114。在这种情况下，电外壳114可以包括盖子。当电外壳114的盖子被移除时，可以接近设置在电外壳114内的电缆和/或其它电设备。例如，移除电外壳114的盖子可以允许电缆穿过机械联接至电外壳114的导管112。

导管112可以机械联接至另一导管112和/或电外壳114。具体地，导管112的一端可以联接至另一导管112和/或电外壳114，导管112的另一端可以联接至另一导管112和/或电外壳114。结果，导管112的每一端可以包括许多个联接特征中与设置在电导体承载网络110的相邻部件(例如另一导管112、电外壳114)上的联接特征互补的一个或多个联接特征。

通常，导管112的每一端具有设置于其上的配合螺纹。例如，导管112的一端可以具有设置在导管112的外表面上的配合螺纹，导管112的另一端可以具有设置在导管112的内表面上的配合螺纹。类似地，在这种情况下，电外壳114可以具有被配置成与联接至电外壳114的导管112的配合螺纹互补的配合螺纹。

如上面提到的，图1的电导体承载系统100包括许多个示例性传感器120。在这种情况下，电导体承载系统100包括传感器模块120A、传感器模块120B、传感器模块120C、传感器模块120D、传感器模块120E、传感器模块120F、传感器模块120G和传感器模块120H。每个示例性传感器模块120在电电导体承载网络110中的不同点联接至电导体承载网络110。换种方式讲，每个传感器模块120联接至电导体承载网络110的不同的部件(例如另一导管112、电外壳114)。传感器模块120可以以许多种方式中的一种或多种方式联接至电导体承载网络110的一部分，包括但不限于机械方式、电方式、直接方式、间接方式和通信方式。

传感器模块120可以以许多方式中的任何一种方式联接至电导体承载网络110的部件。例如，传感器模块120可以夹在导管112或电外壳114的外表面上。举另一示例，如下面的图3A和图3B中所示的，传感器模块120可以与电外壳114一起集成在电导体承载网络110中。再举一示例，传感器模块120可以位于电导体承载网络110的部件的空腔内。再举一示例，传感器模块120可以包括与导管112的联接特征互补的联接特征。

示例性传感器模块120可以使用电力来操作(例如测量阻抗、发送通信)。电力可以由许多个电源中的任何一个提供，包括但不限于能量储存装置(例如电池)、建筑物的馈线、设置在电导体承载网络110的一个或多个部件(例如导管112、电外壳114)内的电缆和独立发电源(例如光伏板、热交换器)。示例性传感器模块的细节在下面参照图3A-4提供。

多个传感器模块120可以分布在整个电导体承载网络110中，并且可以识别电导体承载网络110内的许多个目标区111中的一个或多个目标区。目标区111可以是电导体承载网络110的某个区域，在该区域中，正出现不利的电条件，和/或基于电导体承载网络110的接地连接的老化和劣化，不利的电条件将有可能出现。在这种情况下，在电导体承载网络110中分布有八个传感器模块120。

每个传感器模块120可以测量位于传感器模块120附近的电导体承载网络110的一部分的一个或多个方面。能够由传感器模块120测量的电导体承载网络110的一个方面的示例可以包括但不限于阻抗、温度和振动。一些方面(例如阻抗)取决于与传感器模块120相邻的电导体承载网络110的一部分的某些特性(例如导管112中的导电材料)，而其它方面(例如振动)则与邻近传感器模块120的电导体承载网络110的一部分的特性无关。

示例性传感器模块120也可以包括许多其它特征中的一个或多个。例如，传感器模块120可以包括操作一些或全部传感器模块120的一个或多个固态部件(例如硬件处理器、集成电路)。举另一示例，传感器模块120可以是自校准的。结果，传感器模块120基本上可以在长时间内免于维护，传感器模块120可以在传感器模块120开始故障或不能工作时，通过控制单元190给用户提供指示。而且，当传感器模块120正在自校准时，传感器模块120可以从一个电导体承载网络移动到另一电导体承载网络，并提供每个位置的准确测量值。

再举另一示例，传感器模块120可以具有通信能力。在这种情况下，电导体承载网络110中的传感器模块120可以与控制单元190和/或一个或多个其它传感器模块120(向其发送数据和/或从其接收数据)通信。传感器模块120还可以存储某个时间段的数据(例如传感器测量值)。

在一些示例性实施例中，电导体承载网络100的控制单元190与一些或全部传感器模块120通信。控制单元190和传感器模块120之间的通信可以使用有线或无线技术执行。有线技术可以包括但不限于专用电缆，以及使用设置在电导体承载网络中的现有电缆。无线技术可以包括但不限于可见光通信(也称作VLC)、HART、无线HART、ISA 100和Wi-Fi。

控制单元190可以将数据(例如指令)发送至一个或多个传感器模块120。控制单元190可以发送的这些数据的示例包括但不限于进行测量，发送测量的结果，接通，进入休眠模式和关断。此外，控制单元190可以从一个或多个传感器模块120接收数据。控制单元190可以接收的这些数据的示例包括但不限于测量的结果和传感器模块120的状态的指示。

在一些示例性实施例中，控制单元190从电导体承载网络100中的传感器模块120采集数据(例如测量值)，并运行公式和/或算法来识别一个或多个目标区(例如目标区111)，如果存在目标区，则不利的电条件存在或者可能在未来存在。控制单元190要有效地解释从传感器模块120接收的数据，则控制单元190可以使用其它数据(例如由用户或传感器模块120提供的)。这些其它数据可以包括但不限于电导体承载网络110的配置，电导体承载网络100中各种导管112的特性(例如材料、壁厚、内径)，阈值(例如可接受和不可接受阻抗值)、电导体承载网络110中感测装置120的位置，感测装置120的特性(例如型号、制造商、传感器类型)和感测装置120中传感器的特性(例如用于阻抗测试的信号的频率，发送的信号的幅值，接收的信号的幅值)。这些数据可以存储在控制单元190中的存储器中，或者存储在与控制单元190通信联接的单独的模块或装置中。

而且，控制单元190可以任意地考虑其它数据，解释由传感器模块120获取的测量值。由控制单元190进行的测量数据的解释可以基于这些测量的阈值。而且，由控制单元190进行的测量数据的解释可以基于在单个时间点(瞬时确定)获取的一个或多个测量值或者基于在一段时间上获取的多个测量值。瞬时确定使用的阈值可以与随时间进行的确定使用的阈值相同或者不同。

在一些示例性实施例中，控制单元190可以使用有线和/或无线技术与用户和/或用户系统(例如计算机、平板电脑、移动电话、控制室)通信。因此，控制单元190可以从用户和/或用户系统接收数据(例如指令，对数据的请求)。控制单元190可以从用户接收的这些数据的示例包括但不限于对传感器120进行测量的请求，请求测量的结果，接通，进入休眠模式和关断。

控制单元190可以具有允许用户直接地与控制单元190交互的用户界面(例如图形用户界面、显示器、按钮、键盘、开关)。此外，或者替代性地，控制单元190可以使用有线或无线技术使用许多通信协议或方法(例如互联网、局域网、广域网、以态网电缆、电话线、同轴电缆、光纤网络)中的任何一种与用户系统通信。类似的，控制单元190可以使用这些通信协议或方法与一个或多个传感器模块120通信。

此外，控制单元190可以将数据发送至用户和/或用户系统。控制单元190能够发送的这些数据的示例可以包括但不限于一个或多个传感器模块120的测量值，这些测量值的解释(例如电导体承载网络110的安全或不安全条件，紧急问题的指示，电导体承载网络110的接地健康状态的指示，故障条件的位置)和传感器模块120的状态。

在一些示例性实施例中，控制单元190确定电导体承载系统100的传感器模块120应当被设置在电导体承载网络110中的哪个位置，以便更优化地监测电导体承载网络110。这种确定可以基于关于电导体承载系统100的数据(例如电导体承载网络110的配置、传感器模块120的数目、传感器模块120的能力)进行。在这种情况下，控制单元190可以将其对传感器模块120的优化配置的确定传送至用户，使得用户能够相应地设置传感器模块120。

用于电导体承载系统100的控制单元190还可以与另一电导体承载系统100的另一控制单元190通信。例如，大型电导体承载系统可以被分成多个较小的电导体承载系统，其中，这些较小的电导体承载系统中的每一个可以包括定义的电导体承载网络、控制单元和多个传感器装置。在这种情况下，这些较小电导体承载系统之一的控制单元可以充当用于该电导体承载系统的控制单元，以及用于其它较小电导体承载系统的其它控制单元的控制单元。

示例性控制单元190可以使用电力操作(例如发送通信、接收数据、解释数据、报告结果、发送通知)。电力可以由许多电源中的任何一个提供，包括但不限于能量储存装置(例如电池)、建筑物的馈线、设置在电导体承载网络110的一个或多个部件(例如导管112、电外壳114)内的电缆和独立的发电源(例如光伏板、热交换器、压电能量采集器)。

图2示出根据一些示例性实施例的另一电导体承载系统200的图。除了以下描述的之外，图2的电导体承载系统200基本上与图1的电导体承载系统100相同。参照图1和图2，电导体承载系统200具有联接至电导体承载网络210并分布于其中的十个传感器模块220(传感器模块220A、传感器模块220B、传感器模块220C、传感器模块220D、传感器模块220E、传感器模块220F、传感器模块220G、传感器模块220H、传感器模块220I和传感器模块220J)。

电导体承载网络210的各部分由四个不同的安装结构213(例如支架)支撑。这些安装结构213可以提供结构连续性，并支撑电导体承载网络210。此外或者替代性地，每个安装结构213可以为电导体承载网络210提供接地连续性。电导体承载网络210的系统地215也示于图2中。在这种情况下控制单元290是移动装置(例如移动电话)，其与电导体承载网络210离得较远，并与传感器模块220无线通信。尽管在图2中没有明确示出，但电外壳(诸如图1的电外壳114)可以位于电导体承载网络210中的许多位置中的任何一个位置，在该装置，接合了两个或更多个导管212(或其它电导体承载装置)。

图3A和图3B示出根据一些示例性实施例包括传感器模块320的电导体承载系统300的一部分。在一些示例性实施例中，传感器模块320包括许多特征和/或部件中的一个或多个。例如，如图3A和图3B所示，传感器模块320可以包括主体321、一个或多个传感器(例如传感器373)、状态指示器323、天线322、印刷电路板325和电源转换组件353。主体321可以具有形成空腔352的至少一个壁，空腔352内可以设置传感器模块320的一个或多个其它部件。主体321可以形成密闭的空腔352。替代性地，如图3A和图3B所示，主体321可以形成开放的空腔352。

主体321可以包括允许主体321直接地或者间接地联接至电外壳314的一个或多个联接特征371。例如，在这种情况下，联接特征371是穿过主体321的一部分的孔。联接特征371可以与设置在电外壳314中的相应的联接特征379对齐。在此示例中，设置在电外壳314中的相应的联接特征379也是穿过电外壳314的壁的至少一部分的孔。在这种情况下，一个或多个紧固装置(例如螺丝、螺栓)可以越过传感器模块320的主体321的联接特征371和电外壳314的相应的联接特征379，以将传感器模块320联接至电外壳314。

如上文讨论的，电外壳314的盖子(图3A和图3B中没有示出)可以是可移除的，以允许用户接近电导体承载系统300的一个或多个部件(例如电缆302)。在一些示例性实施例中，传感器模块320的主体321的形状、大小和/或配置(例如联接特征371的设置和类型)可以基本上与用于电外壳314的盖子的相应的特征相同。以此方式，传感器模块320可以取代电外壳314的可移除盖。

而且，当感测模块320与电外壳断开时，用户可以接近传感器模块320的一个或多个部件(例如印刷电路板325、电源转换组件353)。在一些情况下，当电外壳314的原来的盖子保持就位时，传感器模块320可以设置在电外壳314的空腔内部。以此方式，当电外壳314的原来的盖子被移除时，传感器模块320的一个或多个部件可以由用户接近。

在任何一种情况下，当电外壳314位于某些环境(例如危险环境)中，传感器模块320的现有的盖子或主体321可以被设计以符合在这种情况中的电外壳的工业标准。例如，在传感器模块320的主体321和电外壳314之间具有某些容差的火焰路径可以允许电外壳314根据NEMA标准被分类为防爆。

天线322可以是允许传感器模块320与另一传感器模块320和/或控制单元(例如控制单元290)通信的通信传输装置。天线322可以设置在相对于传感器模块320的主体321的许多位置中的任何一个和/或具有许多配置(例如形状、大小)中的任何一个。例如，如图3A和图3B所示，天线322可以是直线的，以相对于主体321的上表面基本垂直的角度从传感器模块320的主体321的上表面向外突出。在一些示例性实施例中，天线322可以具有适合天线322有效地发送和接收信号的任何取向(例如以非法线角从主体321突出)、形状和大小。天线322可以被认为是通信联接至传感器模块320的传感器373的通信装置或者可以是其一部分。

在一些示例性实施例中，传感器模块320还包括一个或多个指示器装置323。这些指示器装置323可以包括但不限于指示灯、扬声器和显示器。指示器装置323可以设置在传感器模块320上或内部的任何点。例如，如图3A和图3B中所示，指示器装置323可以是设置在传感器模块320的主体321的上表面上的指示灯。当状态指示器323是光源时，状态指示器可以使用VLC与另一传感器模块320和/或控制单元190通信。

指示装置323可以基于由传感器模块320的传感器373进行的测量，将关于与传感器模块320和/或电导体承载网络310有关的问题的通知提供至用户。例如，图3A和图3B的指示器装置323可以在传感器模块320的传感器373测量电导体承载网络310的导管312(或其它电导体承载装置)中的阻抗落到可接受阻抗值范围之外时激活(例如闪红灯)。举另一示例，指示器装置323可以在传感器模块320的传感器373测量电导体承载网络310的导管312中的阻抗落在可接受阻抗值范围的上端时激活(例如闪黄灯)。

在一些示例性实施例中，传感器模块320的电源转换组件353可以充当传感器模块的其它部件的电源。在这种情况下，电源转换组件353可以接收电力，并将电力转换成由传感器模块320的其它部件使用的类型和水平的电力。电源转换组件353可以包括以下的一个或多个：许多电源转换装置中的任何一个，包括但不限于变压器、电感器、转换器和逆变器。例如，在这种情况下，电源转换组件353包括设置在电缆302(或电缆302的导体)周围(或附近)的电感器326。

当电力流过设置电感器326的电缆302附近时，电感器326感应功率，并通过电源转换组件353的一个或多个导体327发送感应的功率。感应功率可以是可以用来操作传感器模块320的一个或多个其它部件(例如指示装置323、传感器373、硬件处理器)的类型和数量。此外或者替代性地，电源转换组件353可以包括一个或多个许多个其它部件，包括但不限于变压器、电阻器、电容器、二极管和集成电路。如下面描述的，这些个其它部件可以设置在电路板325上。

在一些示例性实施例中，传感器模块320包括一个或多个传感器373，其中，每个传感器373测量影响电导体承载网络310的至少一个参数。例如，如图3A和图3B所示，传感器模块320包括传感器373。传感器373能够测量的参数的示例包括但不限于电导体承载网络的一部分中的阻抗、振动、水分和温度。在这种情况下，传感器模块320的传感器373测量与电外壳314相邻(因此邻近传感器模块320)的导管312中的阻抗。

传感器373可以设置在传感器模块320的主体321上或附近的任何位置。在这种情况下，传感器373设置在电路板325上(除了其它名称，也称作布线板、印刷电路板、PCB、印刷布线板和PWB)。传感器373相对于传感器模块320的主体321的位置可以基于许多个因素中的一个或多个变化，这些因素包括但不限于由传感器373测量的参数，电源转换组件353的配置，传感器373的大小和/或形状以及主体321相对于电导体承载网络310的位置。

在这种情况下，传感器373在设置在电路板325上时，电联接至传感器模块320的主体321，其中，主体321由导电材料制成。而且，电外壳314和相邻的导管312也由导电材料制成。由于在这种情况下传感器373被配置成测量电导体承载网络310中的阻抗，传感器373包括信号发生器(可以是定向的)和信号接收器(其可以是定向的)，使得电外壳314、一个或多个导管312和/或电导体承载网络310的一些其它部件的阻抗能够被测量。

电路板325可以包括允许传感器模块320操作的一个或多个部件。这些个其它部件的示例可以包括但不限于电源转换组件353的一个或多个部件，硬件处理器，现场可编程门阵列(FPGA)，传感器373的一个或多个部分，电导体，端子块，跳线和允许电路板325联接至电导体承载网络310的主体321和/或一部分(例如电外壳314)的一个或多个联接特征(例如孔)。

电外壳314可以包括允许电外壳314联接至电导体承载网络310的另一部件(在这种情况下是导管312)的一个或多个联接特征318。例如，在这种情况下，电外壳314的每一端包括联接特征318，联接特征为设置在电外壳314的内表面上的匹配螺纹。这些匹配螺纹可以被配置成与设置在导管312的外表面上的联接特征317(在这种情况下也是匹配螺纹)互补。

图4示出根据一些示例性实施例包括另一传感器模块420的电导体承载系统400(本文也称为电导体承载网络)的一部分。除了下面描述的之外，图4的传感器模块420基本上与图3A和图3B的传感器模块320相同。例如，图4的传感器模块420包括与图3A和3B的天线322和指示器装置323基本类似的天线422和指示器装置423。参照图1-4，传感器模块420不是电外壳的一部分，所以主体421形成完全封闭的空腔452。在由图4的主体421形成的空腔452内是电路板425、安装在电路板425上的两个传感器(传感器473A和传感器473B)和安装在电路板425上的电源转换组件453。

传感器模块420可以具有其自己的电源480。在这种情况下，电源480是设置在主体421的上外表面上并安装在支撑件482上的光伏太阳能板481，支撑件482也附连到主体421。设置在空腔452内部的电源转换组件453电联接至电源480，以提供传感器模块420的一个或多个其它部件所需的电力的类型和量。传感器模块420可以通过联接特征488被固定到电导体承载网络410。在这种情况下，联接特征488是设置在导管412周围并紧固在导管412上的夹子。联接特征488可以是传感器模块420的一部分或者是与传感器模块420分开的装置。

图5示出用于评估电导体承载网络的接地状态的方法500的流程图。尽管按顺序呈现和描述此流程图中的各个步骤，但本领域技术人员会认识到一些或全部步骤可以以不同的次序执行，可以被组合或省略，一些或所有的步骤可以并行地执行。而且，在一个或多个示例性实施例中，下文描述的一个或多个步骤可以被省略、重复和/或以不同的次序执行。

此外，本领域技术人员会认识到执行此方法可以包括图5中没有示出的附加步骤。相应地，这些步骤的特定排列不应当解读为限制范围。而且，例如在下面的图6中描述的，特定的计算装置可以用来执行在下面的一些示例性实施例中描述的方法500的一个或多个步骤。

现在再次参照1-5，示例性方法500开始于START(开始)步骤，并前进到步骤502，在502，许多个传感器装置(例如传感器装置120、传感器装置320)联接至电导体承载网络110。每个传感器装置320可以测量与电导体承载网络110有关的一个或多个参数。例如，传感器装置320(或更具体地传感器装置320的传感器373)可以测量电导体承载网络110的一部分中的至少一个阻抗。举另一示例，传感器装置320可以测量电导体承载网络110的一部分中的至少一个振动。传感器装置320可以使用直接或间接地从电源接收的电力操作。

在步骤504，采集由传感器装置120进行的许多个测量值。在一些示例性实施例中，测量值由控制单元190采集。测量值可以由控制单元190使用有线和/或无线技术从传感器装置120采集。测量值可以由控制单元190连续地、周期性地、基于某事件的出现(例如当进行测量时)和/或基于某些其它因素采集。

在步骤506，将测量值与至少一个阈值比较。在一些示例性实施例中，由控制单元190将测量值与至少一个阈值比较。这些阈值可以存储在存储库或某个其它形式的存储器中。阈值可以用于瞬时测量值以及用于在一段时间上获取的指示趋势的测量值。阈值代表相对于一些或所有电导体承载网络110的接地状态被认为是安全和可接受的最大或最小测量值。阈值可以是相对于由传感器装置120获取的测量值的相同的测量单位(例如阻抗)或不同的测量单位。

在步骤508，识别电导体承载网络110中的目标区111。目标区111可以是包括不利的电条件的电导体承载网络110的一部分。当至少一个测量值超过阈值时，可以识别目标区111。目标区111可以由控制单元190基于由传感器装置120获取的测量值识别。当完成步骤508时，过程可以前进到END(结束)步骤。替代性地，当完成步骤508时，过程可以返回步骤504(或方法500中的某个其它步骤)，并以基本连续的循环重复。换言之，图5的方法500可以在某个时间段中基本连续地执行。

图6图解说明计算装置600的一个实施例，计算装置600实现本文中描述的一个或多个各种技术，并整体或部分上代表在本文中关于一些示例性实施例描述的元件。计算装置600是计算装置的一个示例，并不旨在暗示对计算装置和/或其可能的架构的使用范围或功能的任何限制。计算装置600不应当解读为关于在示例性计算装置600中图示的部件的任何一个或组合有任何依从性或要求。

计算装置600包括一个或多个处理器或处理单元602、一个或多个存储器/存储部件604、一个或多个输入/输出(I/O)装置606和允许各个部件和装置相互通信的总线608。总线608代表一个或多个几种类型的总线结构中的任何一个，包括存储器总线或存储器控制器、外围总线、加速图形端口和使用各种总线架构中的任何一种的处理器或本地总线。总线608包括有线和/或无线总线。

存储器/存储部件604代表一个或多个计算机存储介质。存储器/存储部件604包括易失性介质(诸如随机存取存储器(RAM))和/或非易失性介质(诸如只读存储器(ROM)、闪存、光盘、磁盘等等)。存储器/存储部件604包括固定介质(例如RAM、ROM、固定硬盘等)以及可移动介质(例如闪存驱动器、可移动硬盘、光盘等等)。

一个或多个I/O装置606允许客户、实体或其它用户将命令和信息输入至计算装置600，还允许信息呈现给客户、实体或其它用户和/或其它部件或装置。输入装置的示例包括但不限于键盘、光标控制装置(例如鼠标)、麦克风、触摸屏和扫描器。输出装置的示例包括但不限于显示装置(例如监视器或投影仪)、扬声器、打印机和网卡。

在软件或程序模块的通用背景下在本文中描述了各种技术。通常，软件包括例程、程序、对象、部件、数据结构及执行特定任务或执行特定的抽象数据类型的软件。这些模块和技术的实现存储在某种形式的计算机可读介质上或者通过其传输。计算机可读介质是任何可用的非瞬态介质或可由计算装置访问的非瞬态介质。作为示例，并不是限制，计算机可读介质包括“计算机存储介质”。

“计算机存储介质”和“计算机可读介质”包括以用于信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据)存储的任何方法或技术实现的易失性和非易失性，移动和不可移动介质。计算机存储介质包括但不限于计算机可记录介质，诸如RAM、ROM、EPROM、闪存或其它存储器技术、CD-ROM、光盘(DVD)或其它光存储、磁带盒、磁带、磁盘存储或其它磁存储装置，或用来存储期望的信息并可由计算机访问的任何其它介质。

根据一些示例性实施例，计算机装置600通过网络接口连接(未示出)连接至网络(未示出)(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)，诸如互联网，或任何其它类似类型的网络)。本领域技术人员会认识到存在许多不同类型的计算机系统(例如桌面计算机、膝上型计算机、个人媒体装置、移动装置，诸如移动电话或个人数字助理或能够执行计算机可读指令的任何其它计算系统)，在其它示例性实施例中，前述的输入和输出装置采用现在已知或以后开发的其它形式。通常讲，计算系统600至少包括实践一个或多个实施例所需的最小处理、输入和/或输出装置。

而且，本领域技术人员会认识到在一些示例性实施例中，前述计算装置600的一个或多个元件位于远程位置，并通过网络连接至其它元件。而且，一个或多个实施例在具有一个或多个节点的分布式系统上实现，其中，每个实现部分(例如传感器模块120A、控制单元190)位于分布式系统内的不同节点上。在一个或多个实施例中，节点对应于计算机系统。替代性地，在一些示例性实施例中，节点对应于具有关联的物理存储器的处理器。在一些示例性实施例中，节点替代性地对应于具有共享存储器和/或资源的处理器。

示例性实施例提供了对电导体承载系统完整性，特别是关于接地状态进行诊断。具体地，一些示例性实施例允许许多传感器模块联接至并分布在电导体承载系统的电导体承载网络中。用于诊断电导体承载系统完整性的示例性系统、方法和装置关于电导体承载网络可以是永久性的或暂时的装置。示例性实施例可以通过测量管道网络中的阻抗、由电导体承载系统经历的振动和/或可能影响电导体承载网络的接地状态的任何其它适当参数，评估或诊断电导体承载系统的完整性。

示例性实施例可以基于由传感器装置进行的单个测量和/或随时间进行的一系列测量评估电导体承载系统。示例性实施例可以允许电导体承载网络的一个或多个部件(例如电外壳)符合可应用标准(例如NEMA 7外壳)和/或规定。示例性实施例可以容易地安装并由用户维护。示例性传感器模块可以是自校准的。示例性传感器装置可以在具有一个或多个电导体承载网络的设施周围移动，或者从具有电导体承载网络的一个设施移动到具有管道网络的另一设施。示例性实施例可以识别不利电条件正出现或者在不远的未来可能出现的电导体承载网络内的目标区。

在本文中尽管参照示例性实施例对实施例进行了描述，但本领域技术人员应当理解各种修改正好在本公开的范围和精神内。本领域技术人员会认识到本文中描述的示例性实施例不局限于任何具体讨论的应用，并且本文中描述的实施例是示意性的不是限制性的。通过示例性实施例的描述，其中所示的元件的等同对本领域技术人员是容易想到的，使用本公开构造其它实施例的方式对本领域的实践者是容易想到的。因此，示例性实施例的范围不受本文中的限制。

Claims (35)

1.一种用于诊断导管网络的接地完整性的系统，所述系统包括：

所述导管网络，所述导管网络包括相互机械联接的多个导管，其中，所述多个导管由导电材料制成；

多个传感器模块，所述多个传感器模块联接至所述导管网络并且分布在整个导管网络中；以及

控制单元，所述控制单元通信联接至所述多个传感器模块；

其中，所述多个传感器模块的每一个获取所述导管网络的多个位置中的一位置处的所述多个导管中的至少一个阻抗的测量值，

其中，所述控制单元使用所述多个传感器模块在所述多个位置处获取的所述测量值识别所述导管网络内接地完整性老化的目标区，

其中，所述至少一个阻抗的所述测量值指示导管的接地完整性。

2.根据权利要求1所述的系统，还包括：

至少一个电缆，所述至少一个电缆设置在所述多个导管内，其中，所述多个传感器模块基于通过所述至少一个电缆流动的电力操作。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述多个传感器模块的第一传感器模块包括设置在所述至少一个电缆附近的电感器，其中，所述电感器将所述电力提供至所述第一传感器模块。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述导管网络包括可移除盖，其中，当从所述导管网络移除所述可移除盖时，所述第一传感器模块是可接近的。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述第一传感器模块取代所述可移除盖。

6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述可移除盖是所述导管网络的现有外壳的一部分。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个传感器模块的至少一个使用无线技术通信联接至所述控制单元。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个传感器模块获取一段时间上所述多个导管中的至少一个阻抗的测量值。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述多个测量值指示所述导管网络的所述目标区中的腐蚀，其中，所述目标区被具体地识别在所述导管网络内。

10.根据权利要求8所述的系统，其中，所述多个测量值指示所述导管网络的所述目标区中的故障接地连接。

11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个传感器模块的至少一个是自校准的。

12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个传感器模块可由用户在所述导管网络和另一导管网络之间移动。

13.根据权利要求1所述的系统，其中，所述导管网络位于危险环境中。

14.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制单元通信联接至另一导管网络中的另外多个传感器模块使用的附加控制单元。

15.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个传感器模块的至少一个缠绕在所述导管网络的导管上。

16.一种传感器模块，包括：

主体，所述主体被配置成联接至导管网络的区段；

传感器，所述传感器设置在所述主体内，其中，所述传感器被配置成获取所述导管网络中的位置处多个导管中的至少一个阻抗的测量值；以及

通信装置，所述通信装置通信联接至所述传感器，其中，所述通信装置被配置成联接至控制单元，其中，所述控制单元使用所述传感器获取的所述位置处的所述测量值识别所述导管网络内接地完整性老化的目标区，

其中，所述至少一个阻抗的所述测量值指示导管的接地完整性。

17.根据权利要求16所述的传感器模块，其中，所述主体取代所述导管网络的外壳的盖子。

18.根据权利要求16所述的传感器模块，还包括：

指示装置，所述指示装置被配置成在所述传感器测量落在可接受阻抗值范围之外的阻抗时激活。

19.根据权利要求16所述的传感器模块，其中，所述通信装置包括无线能力。

20.根据权利要求16所述的传感器模块，其中，所述传感器是多个传感器模块的多个传感器之一，所述多个传感器获取多个其他位置处的多个导管中的至少一个阻抗的多个其他测量值。

21.根据权利要求16所述的传感器模块，还包括：

电感器，其被配置成设置在至少一个电缆附近，所述至少一个电缆设置在所述导管网络内，其中，所述电感器将电力提供给所述传感器模块。

22.根据权利要求21所述的传感器模块，其中，所述导管网络包括可移除盖，其中，当从所述导管网络移除所述可移除盖时，所述传感器是可接近的。

23.根据权利要求22所述的传感器模块，其中，所述主体取代所述可移除盖。

24.根据权利要求22所述的传感器模块，其中，所述可移除盖是所述导管网络的现有外壳的一部分。

25.根据权利要求16所述的传感器模块，其中，所述通信装置使用无线技术通信联接至所述控制单元。

26.根据权利要求16所述的传感器模块，其中，所述传感器获取一段时间上所述多个导管中的至少一个阻抗的测量值。

27.根据权利要求16所述的传感器模块，其中，所述传感器是自校准的。

28.根据权利要求16所述的传感器模块，还包括：

联接至所述主体的联接特征，其中，所述联接特征还被配置成联接至所述导管网络。

29.根据权利要求28所述的传感器模块，其中，所述联接特征包括被配置成布置在所述导管网络中的导管附近的夹子。

30.一种用于评估导管网络的接地状态的方法，所述方法包括；

将多个传感器装置联接至所述导管网络，其中，所述多个传感器装置的每个传感器装置获取所述导管网络的位置处的至少一个阻抗的测量值；

由通信联接至所述多个传感器装置的控制单元采集由所述多个传感器装置获取的所述测量值；

将所述测量值与至少一个阈值进行比较；以及

当所述测量值中的至少一个超过所述至少一个阈值时，识别所述导管网络内接地完整性老化的目标区，

其中，所述至少一个阻抗的所述测量值指示导管的接地完整性。

31.根据权利要求30所述的方法，其中，所述导管网络位于危险环境中。

32.根据权利要求30所述的方法，其中，所述导管网络包括多个导管，其中，所述多个导管没有非导电材料。

33.根据权利要求30所述的方法，还包括：

将至少一个振动传感器装置联接至所述导管网络，其中，所述至少一个振动传感器装置测量所述导管网络中的所述位置处的振动；以及

由通信联接至所述至少一个振动传感器装置的所述控制单元基于所述至少一个振动传感器装置测量的所述振动评估所述导管网络的接地完整性老化的原因。

34.根据权利要求30所述的方法，其中，所述控制单元是用户系统的一部分。

35.根据权利要求30所述的方法，其中，所述控制单元确定所述多个传感器装置位于所述导管网络中的哪个位置。

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