CN109060185A - 一种带温度及断点感知功能的加热电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种能够定位电缆断裂点并感知电缆温度的智慧加热电缆系统，本电缆系统能够以较低的成本实现断点感知和温度控制功能，并且以模块化进行设计，便于后期维护和管理。

Description

一种带温度及断点感知功能的加热电缆
技术领域
本发明涉及一种智慧电缆，具体涉及一种能够定位电缆断裂点并感知电缆温度的智慧加热电缆。
背景技术
在油气管道电伴热技术中，对电缆的温度监控很有必要。传统技术通过在加热管外加设传感器或经由光纤采集温度信息。在加热管外加装传感器非常不方便、额外施工代价高昂；通过布设光纤来实现分布式的温度传感代价高昂，而且在20-60度工作区间内，光纤采集温度的准确率低于常规的温度传感器。
本发明通过在电缆上等距布置传感器的方式，经由无线模块进行控制，降低了油气管道电伴热技术的施工和维护成本。
发明内容
本发明提出了一种低成本定位断点并能够监控电缆温度的智慧加热电缆。
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种带温度及断点感知功能的加热电缆，由主电缆、伴热系统、控制端和传感器网络构成，其中传感器网络包括电源正、负极线，其特征在于，传感器网络还包括在主电缆上布置的至少1个电缆传感器模块、传感器网络数据线、通信控制模块和通信收发模块：
所述伴热控制系统控制主电缆发热；
所述传感器网络中的电源正、负极线为传感器网络中的各部件供电；
所述传感器模块包括温度采集器和通信收发器，温度采集器用于采集传感器附近的电缆温度，通信收发器用于与通信控制器通信；
所述通信控制模块位于电缆的一个端点上，用于分别与所述传感器模块进行通信；
所述通信收发模块用于把所述通信控制模块收集到的数据发送给控制端，同时将控制端的指令发送给通信控制模块；
所述控制端用于查看电缆状态和控制所述伴热系统。
一种带温度及断点感知功能的加热电缆，其特征在于，还可包含备用通信控制模块，所述备用通信控制模块具有与其匹配的备用通信收发模块：
所述备用通信控制模块位于电缆上与所述通信控制模块的相对一端，所述备用通信控制模块和所述备用通信收发模块功能与所述通信控制模块和通信收发模块功能相同。
一种带温度及断点感知功能的加热电缆，其特征在于：所述通信收发模块和/或备用通信收发模块支持GPRS/3G/4G通信服务。
一种带温度及断点感知功能的加热电缆，其特征在于：所述控制端包含云端服务器和用户浏览器：
所述云端服务器存储电缆系统的历史数据、控制所述伴热系统；
所述用户浏览器与所述云端服务器相连，可以实时查看电缆系统各区段的运行温度，并在有断点的情况下提示故障位置。
一种带温度及断点感知功能的加热电缆，其特征在于：所述云端服务器对外支持API界面和用户浏览器界面。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
1、施工成本低廉；
2、温度数据准确；
3、具有断点感知功能，后期维护成本低廉；
4、模块化设计，可扩展性好。
附图说明
图1为仅包含1个传感器模块的电缆组成示意图。
其中：
1为电缆传感器网络的电源正极线；
2为电缆传感器网络的数据总线；
3为电缆传感器网络的电源负级线；
4为伴热系统主电缆；
5为电缆传感器模块；
6为电缆通信主控制器模块；
7为电缆通信备控制器模块；
8为伴热控制系统；
9为电缆通信主控制器的无线收发器；
10为电缆通信备控制器的无线收发器；
11为伴热管线；
12为伴热电缆和伴热管线的连接端子；
13为云端服务器；
14为用户浏览器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
在生产电缆时，预先在主电缆4上等距设置传感器模块5，传感器模块5由电源正极线1和电源负极线3驱动，通过数据总线2与通信主控制器通信。通信主控制器6与主控制器的无线收发器9连接，并通过无线收发器9与云端服务器13通信；通信备控制器7与备控制器的无线收发器10连接，并通过无线收发器10与云端服务器13通信。云端服务器13收集并存储分布在电缆上的传感器模块5收集到的数据，并结合伴热控制系统8的数据进行计算和分析。用户通过用户浏览器14可查看电缆系统的运行状态、故障提示及断点位置显示。其中，电源正极线1、数据总线2、电源负极线3与主电缆平行部署。
优选的，在部署完上述内容后，对电缆进行封装，使带有上述内容的电缆成为一个整体。也可在普通电缆外侧部署上述内容，但部署成本较高。
在架设电缆系统时，电缆系统沿伴热管线11铺设，伴热管线11一端与伴热控制系统8相连，另一端通过连接端子12与主电缆4相连。
电缆系统工作时，每个传感器模块5被系统分配一个唯一的地址码。系统启动后，通信主控制器6、通信备控制器7和所有传感器模块5同时初始化，之后传感器模块5监听数据总线2，通信备控制器7在汇报开机状态后进入休眠状态。通信主控制器6每隔时间t发送一次温度轮询指令。其中t＝T/n，T为传感器模块5的采样周期，n为电缆上设置的传感器数量。当传感器模块5收到与自身地址码相同的轮询指令后，向通信主控制器发送温度数据。当通信主控制器6收集到一定数量的温度数据后，启动无线收发器9，将数据传送给云端服务器。
云端服务器13对收集到的数据信号进行分析判断。若所有传感器模块5返回的数据均有效，则表明电缆系统运行正常；若只有某一传感器模块5返回的数据无效，则表明返回该无效数据的传感器模块发生故障；若从某一传感器模块5开始，其后的所有传感器模块5返回的数据均无效，则表明传回正常数据的传感器模块5之后的电缆发生断裂。在进行完数据收集和情况判定之后，云端服务器13存储分析判断的结果，并根据判断的结果向用户浏览器14发送报警信息。
同时，用户也能通过用户浏览器14读取云端服务器13中存储的数据和分析判断结果，查看电缆系统的运行情况。用户也能通过用户浏览器14向云端服务器发出温控指令。云端服务器13将用户发出的指令经由无线收发器9发送至通信主控制器6，由通信主控制器6转发给伴热控制系统8，从而控制主电缆4的伴热工作状态。
当通信主控制器6和与其配套的无线收发器9失灵时，可启用通信备控制器7和与其配套的无线收发器10进行工作，从而提高了电缆系统的可靠性。

Claims (5)

1.一种带温度及断点感知功能的加热电缆，由主电缆、伴热控制系统、控制端和传感器网络构成，其中传感器网络包括电源正、负极线，其特征在于，所述传感器网络还包括在主电缆上布置的至少1个电缆传感器模块、传感器网络数据线、通信控制模块和通信收发模块：
所述伴热控制系统控制主电缆发热；
所述控制端用于控制整个电缆系统；
所述传感器网络中的电源正、负极线为传感器网络中的各部件供电；
所述传感器模块包括温度采集器和通信收发器，温度采集器用于采集传感器附近的电缆温度，通信收发器用于与通信控制器通信；
所述通信控制模块位于电缆的一个端点上，用于分别与所述传感器模块进行通信；
所述通信收发模块用于把所述通信控制模块收集到的数据发送给控制端，同时将控制端的指令发送给通信控制模块；
所述控制端用于查看电缆状态和控制所述伴热系统。
2.根据权利要求1所述的一种带温度及断点感知功能的加热电缆，其特征在于，还可包含备用通信控制模块，所述备用通信控制模块具有与其匹配的备用通信收发模块：
所述备用通信控制模块位于电缆上与所述通信控制模块的相对一端，所述备用通信控制模块和所述备用通信收发模块功能与所述通信控制模块和通信收发模块功能相同。
3.根据权利要求1或2所述的一种带温度及断点感知功能的加热电缆，其特征在于：所述通信收发模块和/或备用通信收发模块支持GPRS/3G/4G通信服务。
4.根据权利要求3所述的一种带温度及断点感知功能的加热电缆，其特征在于：所述控制端包含云端服务器和用户浏览器：
所述云端服务器存储电缆系统的历史数据、控制所述伴热系统；
所述用户浏览器与所述云端服务器相连，可以实时查看电缆系统各区段的运行温度，并在有断点的情况下提示故障位置。
5.根据权利要求4所述的一种带温度及断点感知功能的加热电缆，其特征在于：所述云端服务器对外支持API界面和用户浏览器界面。
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