CN108924496A - 一种电缆敷设状态监测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电缆敷设状态监测系统，包括：电缆、旋转连接器、复合钢缆、电子舱和监测系统；旋转连接器一端连接有电缆，另一端连接有复合钢缆；其中，旋转连接器上安装有拉力传感器；拉力传感器与电子舱电连接；电子舱上安装有视频传感器、陀螺仪和GPS模块；且电子舱将拉力传感器、视频传感器、陀螺仪和GPS模块监测到的信息通过复合钢缆发送至监测系统。本发明公开的电缆敷设状态监测系统结合了成像技术、微电子测量技术和陀螺仪导航技术，实时监测电缆敷设过程中管道内的环境和缆芯受力状态，同时实现对电缆敷设的实际路径的描绘。

Description

一种电缆敷设状态监测系统
技术领域
本发明涉及电缆敷设状态监测技术领域，更具体的说是涉及一种电缆敷设状态监测系统。
背景技术
在电缆敷设过程中，由于敷设好的排管长时间搁置等原因，管道内会出现堵塞、管道错位等许多的异常现象。尽管目前通常在电缆敷设之前采用人力牵引塑料通棒来疏通排管，但仍会在排管中形成相应的堵塞物，使牵引电缆敷设的力增加，当力过大时会导致导体线芯和绝缘之间受损，降低电缆的使用寿命。同时管道内残存的残渣，也会造成电缆在敷设过程中电缆护套的磨损，导致造成电缆使用寿命的下降。因此，对电缆敷设状态监测对于确保电缆可靠运行具有重要意义。
因此，如何实现对电缆敷设状态的有效监测是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种电缆敷设状态监测系统，结合了成像技术、微电子测量技术和陀螺仪导航技术，能够实时监测电缆敷设过程中管道内的环境和缆芯受力状态，同时实现对电缆敷设的实际路径的描绘。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种电缆敷设状态监测系统，包括：电缆、旋转连接器、复合钢缆、电子舱和监测系统；
所述旋转连接器一端连接有所述电缆，另一端连接有所述复合钢缆；其中，所述旋转连接器上安装有拉力传感器；所述拉力传感器与所述电子舱电连接；
所述电子舱上安装有视频传感器、陀螺仪和GPS模块；且所述电子舱将所述拉力传感器、所述视频传感器、所述陀螺仪和所述GPS模块监测到的信息通过所述复合钢缆发送至所述监测系统。
优选的，还包括：与所述监测系统无线连接的远程监测装置。
优选的，所述复合钢缆包括：位于中心处的光纤，所述光纤外部围设有屏蔽层；所述屏蔽层外周设置有多个导体部，每个所述导体部外围由内向外依次包括导体、绝缘层、填充层和保护层；所述导体部外围由内向外依次包裹填充层、护层和钢丝层。
优选的，所述旋转连接器包括：旋转部、固定部、所述拉力传感器、所述电子舱和牵引部；
所述旋转部与所述固定部旋转连接；
所述拉力传感器位于所述固定部和所述电子舱之间；其中，所述拉力传感器通过出线端子与所述电子舱电连接；
所述固定部与所述拉力传感器的内螺纹连接；所述拉力传感器与所述电子舱相连；
所述电子舱与所述牵引部连接；所述牵引部连接所述复合钢缆，所述旋转部连接所述电缆；其中，所述电子舱通过信号出线端与所述复合钢缆连接。
优选的，所述拉力传感器与所述电子舱之间设置有轴向密封线圈。
优选的，所述拉力传感器通过连接螺钉与所述电子舱连接。
优选的，所述电子舱通过连接螺钉与所述牵引部连接。
优选的，所述电子舱与所述牵引部连接处安装有视频传感器。
优选的，所述视频传感器包括：摄像头。
优选的，所述电子舱还包括：透气旋塞和温度传感器；所述透气旋塞和所述温度传感器均设置于与所述牵引部连接的电子舱端面上，且所述温度传感器与所述监测终端电连接。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种电缆敷设状态监测系统，利用拉力传感器实现对电缆牵引过程中拉力的测量；利用视频传感器实现对电缆牵引过程中管道环境的摄像和录制，实现对管道管径的分析，实现了对电缆敷设过程中电缆管道环境和缆芯受力状态的监测，防止因牵引力过大导致电缆导电线芯、主绝缘的损伤以及管道残渣对电缆护套的损伤，从而确保电缆敷设安全。利用陀螺仪技术实现对电缆牵引过程中角位移、速度、加速度等参数的测量，实现对电缆牵引轨迹的记录，从而使运维人员能够清楚的了解到管道的位置信息。
此外，本发明将原来的钢缆、电源和信号线集成在一起，实现对电缆牵引的同时，完成对系统的供电和数据的传送。还可以通过远程监测装置，例如：手机实现对监测系统进行监管、查看，使项目管理人员能够实现对现场施工状态的远程监控。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的电缆敷设状态监测系统的示意图；
图2附图为本发明提供的复合钢缆的结构示意图；
图3附图为本发明提供的旋转连接器的结构示意图；
图4附图为本发明提供的拉力传感器端面示意图；
图5附图为本发明提供的电子舱端面的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，图本发明实施例公开了一种电缆敷设状态监测系统，包括：电缆1、旋转连接器2、复合钢缆3、电子舱24和监测系统5；
旋转连接器2一端连接有电缆1，另一端连接有复合钢缆3；其中，旋转连接器2上安装有拉力传感器23；拉力传感器23与电子舱24电连接；
电子舱24上安装有视频传感器241、陀螺仪和GPS模块；且电子舱24将拉力传感器23、视频传感器241、陀螺仪和GPS模块监测到的信息通过复合钢缆3发送至监测系统5。
本发明提供的电缆敷设状态监测系统具有如下功能：
1、根据拉力传感器的结构，设计带有拉力传感器的旋转连接器，实现对0-10T范围的测试；
2、将现有的钢缆、电源线和信号线集成在一起，实现对电缆牵引的同时完成对系统的供电和数据的传送；
3、利用CCD成像技术和拉力监测技术，实现对电缆敷设过程中电缆管道环境和缆芯受力状态的监测，防止因牵引力过大导致电缆损伤以及管道残渣对电缆护套的损伤，从而确保电缆敷设的安全。
4、利用陀螺仪技术，实现对电缆敷设过程中运动参数的测量，通过对测量的数据的处理实现对电缆敷设路径的绘制。
监测终端将上述测量信息通过光纤通信模块上传至监测系统，例如：可以是上位机，上位机通过对检测数据的处理，实现对拉力的分析、视频信号的录制，并结合GPS定位技术，利用陀螺仪所测量的角位移、速度、加速度等参数，实现对电缆牵引轨迹的记录，从而使运维人员能够清楚的了解到管道的位置信息。
为了进一步优化上述技术方案，还包括：与监测系统5无线连接的远程监测装置6。
具体的，远程监测装置可以是手机、平板电脑等，通过4G网络可与监测系统进行连接，使项目管理人员能够实现对现场施工状态的远程监控，及时了解和掌握施工状态，从而确保电缆敷设的可靠安全。
参见附图2，复合钢缆3包括：位于中心处的光纤31，光纤31外部围设有屏蔽层32；屏蔽层32外周设置有多个导体部，每个导体部外围由内向外依次包括导体33、绝缘层34、填充层35和保护层36；导体部外围由内向外依次包裹填充层35、护层37和钢丝层38。
本发明提供的复合钢缆将钢缆、电源线和信号线集成在一起，实现对电缆牵引的同时完成对系统的供电和数据的传送。
其中，钢丝层由钢丝组成，主要承受拉力，实现对电缆的牵引；导体主要用于对监测单元提供电源；绝缘层主要实现导体和其他层的隔离，确保导体可靠供电；光纤主要用于信号的通信，实现将监测信号上传至电脑，从而确保对管道环境和拉力的监测；护层主要用于承受径向压力，保护光纤和导体免受挤压，导致供电线路和光纤通道的在径向压力作用下损伤；填充层主要用于填充材料，防止水进入；屏蔽层主要用于防止电源线路对信号线的干扰，确保监测信号可靠传送。
参见图3-5，旋转连接器2包括：旋转部21、固定部22、拉力传感器23、电子舱24和牵引部25；
旋转部21与固定部22旋转连接；
拉力传感器23位于固定部21和电子舱24之间；其中，拉力传感器23通过出线端子26与电子舱24电连接；
固定部22与拉力传感器23的内螺纹27连接；拉力传感器23与电子舱24相连；
电子舱24与牵引部25连接；牵引部25连接复合钢缆3，旋转部21连接电缆1；其中，电子舱24通过信号出线端240与复合钢缆3连接。
利用本发明提供的旋转连接器的旋转部在牵引电缆时释放钢丝绳的扭劲，同时通过拉力传感器的测量，实现了对旋转连接器拉伸过程中拉力的测试。在应用过程中，电子舱的牵引部和电缆相连，承受拉力的钢丝绳或复合钢缆通过与旋转连接器相连，从而实现对电缆牵引过程中拉力的测量，同时满足当前电缆敷设过程中释放扭力的要求。
本发明提供的旋转拉力传感器不仅克服了钢丝绳上安装拉力传感器困难的问题，还实现了系统的一体化，提高了系统应用的可靠性，具有很高的工程应用价值。
此外，还需要说明的是，出线端子26用于向电子舱传输拉力传感器测量到的信号，而信号出线端240用于向监测系统5传输拉力传感器23、视频传感器241、陀螺仪和GPS模块监测到的信息。
为了进一步优化上述技术方案，拉力传感器23与电子舱24之间设置有轴向密封线圈28。
为了进一步优化上述技术方案，拉力传感器23通过连接螺钉29与电子舱24连接。
为了进一步优化上述技术方案，电子舱24通过连接螺钉29与牵引部25连接。
固定部通过连接螺钉和电子舱相连，固定部与拉力传感器的内螺纹连接；整个系统利用拉力传感器和电子舱相连的螺钉、拉力传感器的内螺纹承受相应的拉力，从而使整个系统在电缆牵引过程中承受足够的拉力。
为了进一步优化上述技术方案，电子舱24与牵引部25连接处安装有视频传感器241。
为了进一步优化上述技术方案，视频传感器241包括：摄像头。
为了进一步优化上述技术方案，电子舱24还包括：透气旋塞242和温度传感器243；透气旋塞242和温度传感器243均设置于与牵引部25连接的电子舱24端面上，且温度传感器243与监测终端4电连接。摄像头和温度传感器主要用于检测管道环境和环境参数。通过对环境参数进行检测，能够防止系统运行温度过高，保证系统运行的安全性。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种电缆敷设状态监测系统，其特征在于，包括：电缆(1)、旋转连接器(2)、复合钢缆(3)、电子舱(24)和监测系统(5)；
所述旋转连接器(2)一端连接有所述电缆(1)，另一端连接有所述复合钢缆(3)；其中，所述旋转连接器(2)上安装有拉力传感器(23)；所述拉力传感器(23)与所述电子舱(24)电连接；
所述电子舱(24)上安装有视频传感器(241)、陀螺仪和GPS模块；且所述电子舱(24)将所述拉力传感器(23)、所述视频传感器(241)、所述陀螺仪和所述GPS模块监测到的信息通过所述复合钢缆(3)发送至所述监测系统(5)。
2.根据权利要求1所述的一种电缆敷设状态监测系统，其特征在于，还包括：与所述监测系统(5)无线连接的远程监测装置(6)。
3.根据权利要求1所述的一种电缆敷设状态监测系统，其特征在于，所述复合钢缆(3)包括：位于中心处的光纤(31)，所述光纤(31)外部围设有屏蔽层(32)；所述屏蔽层(32)外周设置有多个导体部，每个所述导体部外围由内向外依次包括导体(33)、绝缘层(34)、填充层(35)和保护层(36)；所述导体部外围由内向外依次包裹填充层(35)、护层(37)和钢丝层(38)。
4.根据权利要求1所述的一种电缆敷设状态监测系统，其特征在于，所述旋转连接器(2)包括：旋转部(21)、固定部(22)、所述拉力传感器(23)、所述电子舱(24)和牵引部(25)；
所述旋转部(21)与所述固定部(22)旋转连接；
所述拉力传感器(23)位于所述固定部(21)和所述电子舱(24)之间；其中，所述拉力传感器(23)通过出线端子(26)与所述电子舱(24)电连接；
所述固定部(22)与所述拉力传感器(23)的内螺纹(27)连接；所述拉力传感器(23)与所述电子舱(24)相连；
所述电子舱(24)与所述牵引部(25)连接；所述牵引部(25)连接所述复合钢缆(3)，所述旋转部(21)连接所述电缆(1)；其中，所述电子舱(24)通过信号出线端(240)与所述复合钢缆(3)连接。
5.根据权利要求4所述的一种电缆敷设状态监测系统，其特征在于，所述拉力传感器(23)与所述电子舱(24)之间设置有轴向密封线圈(28)。
6.根据权利要求4所述的一种电缆敷设状态监测系统，其特征在于，所述拉力传感器(23)通过连接螺钉(29)与所述电子舱(24)连接。
7.根据权利要求4所述的一种电缆敷设状态监测系统，其特征在于，所述电子舱(24)通过连接螺钉(29)与所述牵引部(25)连接。
8.根据权利要求4所述的一种电缆敷设状态监测系统，其特征在于，所述电子舱(24)与所述牵引部(25)连接处安装有视频传感器(241)。
9.根据权利要求8所述的一种电缆敷设状态监测系统，其特征在于，所述视频传感器(241)包括：摄像头。
10.根据权利要求4所述的一种电缆敷设状态监测系统，其特征在于，所述电子舱(24)还包括：透气旋塞(242)和温度传感器(243)；所述透气旋塞(242)和所述温度传感器(243)均设置于与所述牵引部(25)连接的电子舱(24)端面上，且所述温度传感器(243)与所述监测终端(4)电连接。
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