CN112305620A - 一种电缆寻线识别装置及寻线方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电缆寻线识别装置及寻线方法，装置包括：信号发生器，包括：一信号产生电路，用于产生报文信号和设定高频信号；一信号合成电路，用于对报文信号和设定高频信号进行转换，以得到高频率载频调制信号；非直接接触式耦合线夹，与信号发生器信号连接；信号探测器，包括：一信号接收天线，用于接收高频率载频调制信号；一检波/解调模块，包括检波模块和解调模块，检波模块用于获取高频率载频调制信号的检测值，解调模块用于对高频率载频调制信号进行解调，获取解调报文；由信号探测器在不同位置探测获取到高频率载频调制信号的检测值和解调报文，进而判定待识别电缆的走向。

Description

一种电缆寻线识别装置及寻线方法

技术领域

本发明涉及一种电缆寻线识别装置及寻线方法，属于电缆寻线技术领域。

背景技术

随着计算机通信技术的快速发展，自动化技术在变电站中的运用变得越来越广泛，在保证系统设备安全运行的前提下，也提高了变电运维整体的管理水平。为了减轻变电站运维人员的劳动强度，达到无人值守的控制水平，变电站的自动化设备在不断改造和升级。但是随着变电站设备的不断改造和更换，原有二次控制电缆因施工时未悬挂标识牌或其他原因导致标识牌无法识别的情况时有发生，这些二次控制电缆的走向和末端通过施工图纸已无法确定。

目前市场上虽有寻线仪售卖，但这些寻线仪通常以音频或磁场来定位线路，感应距离很近，而一般预埋二次电缆均敷设于电缆沟内，干扰大、预埋深，揭盖板测量工作量较大，难以应用普通寻线仪来寻找无标识标牌控制电缆走向。

发明内容

基于上述，本发明提供一种电缆寻线识别装置及方法，以解决现有技术无法快速识别敷设于电缆沟内的预埋二次电缆走向的技术问题。

本发明的技术方案是：一种电缆寻线识别装置，其中，所述装置包括：

信号发生器，包括：

一信号产生电路，用于产生报文信号和设定高频信号；

一信号合成电路，用于对所述报文信号和所述设定高频信号进行转换，以得到高频率载频调制信号；

非直接接触式耦合线夹，与所述信号发生器信号连接；

信号探测器，包括：

一信号接收天线，用于接收所述高频率载频调制信号；

一检波/解调模块，包括检波模块和解调模块，所述检波模块用于获取所述高频率载频调制信号的检测值，所述解调模块用于对所述高频率载频调制信号进行解调，获取解调报文；

其中，工作状态下，由所述非直接接触式耦合线夹将所述信号发生器产生的高频率载频调制信号注入到待识别电缆中，由所述信号探测器在不同位置探测获取到所述高频率载频调制信号的检测值和解调报文，进而判定待识别电缆的走向。

在其中一个例子中，所述信号发生器还包括：

一信号调理电路，用于滤除所述高频率载频调制信号中的高频镜像信号。

在其中一个例子中，所述信号发生器还包括：

一信号检测电路，用于检测所述高频率载频调制信号的强度；

其中，所述信号产生电路根据所述信号的强度对产生的设定高频信号的强度进行调整，以确保所述设定高频信号在预定范围内稳幅输出。

在其中一个例子中，所述信号产生电路采用FPGA编码调制模块。

在其中一个例子中，所述检波/解调模块还包括低通滤波器，所述低通滤波器用于对从所述信号接收天线内输出的信号进行外信号去除处理。

在其中一个例子中，所述检波/解调模块还包括放大电路，所述放大电路用于对从所述低通滤波器输出的信号进行放大处理。

在其中一个例子中，所述检波/解调模块还包括本振电路，所述本振电路与所述解调模块信号连接，由所述放大电路输入到所述解调模块的信号，先与所述本振电路产生的本振信号进行混频，然后再完成鉴频、滤波和解调处理。

本发明还提供一种所述电缆寻线识别装置的识别方法，其中，所述方法包括：

首先，由所述信号发生器产生并发出高频率载频调制信号，所述高频率载频调制信号包括报文信号和设定高频信号；

然后，由所述非直接接触式耦合线夹将所述高频率载频调制信号注入到待识别电缆中；

其次，在线缆疑似敷设方向使用所述信号探测器感应接收所述高频率载频调制信号；

最后，根据所述信号探测器处理得到的所述高频率载频调制信号的强弱差异，判定目标线缆的走向。

本发明的有益效果是：采用本装置寻线时，由非直接接触式耦合线夹将信号发生器产生的高频率载频调制信号注入到待识别电缆中，由信号探测器在不同位置探测获取到高频率载频调制信号的检测值和解调报文，进而判定待识别电缆的走向。借助本电缆寻线识别装置，能够快速识别目标控制电缆的走向，提高工作效率，减少劳动力消耗，为检修人员确认路径提供了有力手段。

附图说明

图1为本发明电缆寻线识别装置的结构示意图；

图2为信号发生器的硬件结构图；

图3为信号探测器的硬件结构图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至图3，本发明实施例一种电缆寻线识别装置，包括信号发生器、非直接接触式耦合线夹和信号探测器。

信号发生器包括信号产生电路和信号合成电路，其中，信号产生电路用于产生报文信号和设定高频信号；信号合成电路用于对报文信号和设定高频信号进行转换，以得到高频率载频调制信号。非直接接触式耦合线夹，与信号发生器信号连接，用于将高频率载频调制信号注入到待识别电缆中。信号探测器包括信号接收天线和检波/解调模块，信号接收天线用于接收高频率载频调制信号；检波/解调模块包括检波模块和解调模块，其中检波模块用于获取高频率载频调制信号的检测值，解调模块用于对高频率载频调制信号进行解调，获取解调报文。

工作状态下，由非直接接触式耦合线夹将信号发生器产生的高频率载频调制信号注入到待识别电缆中，由信号探测器在不同位置探测获取到高频率载频调制信号的检测值和解调报文，进而判定待识别电缆的走向。与现有方式相比，本发明能够

本装置中，信号产生电路可以为FPGA编码调制模块，基于xilinx的Spartan系列的可编程逻辑阵列作为主机的编码调制发生模块，内部拥有丰富的逻辑资源和DSP硬核，具有强大的可编程能力，可充分满足寻线所需的高速编码需求，在FPGA内部实现高速载频信号的发生与编码调制的数字化合成。FPGA具有与旋钮进行交互的功能，可通过旋钮设定主机工作模式；另外具备状态指示功能，可对电源、工作状态进行LED显示。

本装置中，信号发生器还包括主控单元，主控单元可以为MCU模块，基于TI的芯片担负起MCU的功能，该处理器处理速度快，内置的A/D、D/A转换，具有丰富的外部资源，具有抗干扰能力强、稳定性高等优点，并且还可以提供外部输出接口，方便进行数据交互处理。

本装置中，信号合成电路可以为模拟信号合成电路。采用进口高速的数模转换芯片，把FPGA生成的数字化信号进行数模转换，获得高频的载频调制信号，该芯片具有转换速率高、合成波形的谐波和杂散指标低等优点。

本装置中，信号发生器还包括信号调理电路，信号调理电路用于滤除高频率载频调制信号中的高频镜像信号。主要包括滤波电路、放大电路以及防护电路，对数模转换之后的信号进行调理，滤除由采样时钟带来的高频镜像，获得较强的信号驱动能力。

本装置中，信号发生器还包括信号检测电路，用于检测高频率载频调制信号的强度；信号产生电路根据信号的强度对产生的设定高频信号的强度进行调整，以确保设定高频信号在预定范围内稳幅输出。信号检测电路是信号发生设备的辅助电路，根据实际的现场要求，通过检波主通道输出信号能力，来判别当前馈网功率，并根据监测值做适当的调整，保证信号在一定范围的稳幅输出。信号检测电路可以是功率检测电路。

本装置中，信号发生器还包括电源电路。主机硬件电路需要电压有±5V、 3.3V、1.8V等，电源电路采用高效锂电池充电管理电路和变换电路，提高了电 源的利用效率。

本装置中，信号探测器还包括主控模块。信号探测器的主控模块采用高效的CPU核心模块，运行速率快，计算效率高，可对数据进行采集、解析、记录、存储以及对指定设备进行功能控制。采用按键的方法进行设备操作，具备丰富的指示方式，可以对输出结果进行显示和蜂鸣报警提示，并对分析结果进行直观的显示。

本装置中，检波/解调模块还包括低通滤波器和放大电路，低通滤波器用于对从信号接收天线内输出的信号进行外信号去除处理，放大电路用于对从低通滤波器输出的信号进行放大处理。

本装置中，检波/解调模块还包括本振电路，本振电路与解调模块信号连接，由放大电路输入到解调模块的信号，先与本振电路产生的本振信号进行混频，然后再完成鉴频、滤波和解调处理。

具体而言，检波/解调模块主要是作为信号的接收、解析、处理、传输通道。在整个传输的过程中，对主机发出的探测信号，通过低通滤波的方法去除干扰信号，再运用运算放大器进行相应的信号放大处理，后面一路信号通过信号解调器进行解调处理，将信号解调的报文传输到主控模块中，另外一路信号通过功率检波器进行检波，得出检测值，并将检测结果传输到主控模块中。主控模块通过解调报文和检测值进行记录、分析和对比，作为后面选取目标电缆的主要判断依据。

本装置中，信号探测器还包括电源模块。电源模块主要是为各个主要的硬件模块提供供电电源。整个电源模块采用大容量的锂电池，利用电压变化的方法，将固定电压转换为适应各种硬件的供电电压，使得设备正常稳定运行。

上述电缆寻线识别装置的寻线方法包括如下步骤：首先，由信号发生器产生并发出高频率载频调制信号，高频率载频调制信号包括报文信号和设定高频信号；然后，由非直接接触式耦合线夹将高频率载频调制信号注入到待识别电缆中；其次，在线缆疑似敷设方向使用信号探测器感应接收高频率载频调制信号；最后，根据信号探测器处理得到的高频率载频调制信号的强弱差异，判定目标线缆的走向。具体而言，在电缆识别过程中，可以不停的移动信号探测器的位置，以此判断信号的强弱差异，进而判定电缆的走向。

本装置中，信号发生器主要实现报文信号产生，编制特定的报文，防止信号探测器检测时检测到虚假信号，同时将产生的高频信号，通过非直接接触式耦合线夹注入到二次电缆中。在信号发生器上采用了差模电感阻波，防止信号在电路板上过度消耗，而在非直接接触式耦合线夹上加装电磁阻波，利用磁电转换以电阻耗能的形式消耗掉入电网的信号。

本装置中，信号探测器主要通过增益天线在不揭开盖板的情况下测试电缆的走向，利用增益天线发出的信号来进行电缆的寻线探测。为了防止干扰信号影响探测结果的准确性，利用选频滤波的方法和特定报文格式的对应性，从而确保信号的准确性。最后，通过报文解析方法对得到的信号和目标信号进行校核，整个检测过程具备良好的人机交互，可以使检测人员简便快捷地判断出正确的目标电缆。

变电站内二次控制电缆布置错综复杂，控制电缆没有标识牌或标识牌不清晰的情况经常存在，在进行变电站综合自动化改造或者直流接地查找以及缺陷处理时，如果遇到无法识别相关控制电缆走向及末端的情况，借助本电缆寻线识别装置，能够快速识别目标控制电缆的走向，提高工作效率，减少劳动力消耗，为检修人员确认路径提供了有力手段。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种电缆寻线识别装置，其中，所述装置包括：

信号发生器，包括：

一信号产生电路，用于产生报文信号和设定高频信号；

一信号合成电路，用于对所述报文信号和所述设定高频信号进行转换，以得到高频率载频调制信号；

非直接接触式耦合线夹，与所述信号发生器信号连接；

信号探测器，包括：

一信号接收天线，用于接收所述高频率载频调制信号；

一检波/解调模块，包括检波模块和解调模块，所述检波模块用于获取所述高频率载频调制信号的检测值，所述解调模块用于对所述高频率载频调制信号进行解调，获取解调报文；

其中，工作状态下，由所述非直接接触式耦合线夹将所述信号发生器产生的高频率载频调制信号注入到待识别电缆中，由所述信号探测器在不同位置探测获取到所述高频率载频调制信号的检测值和解调报文，进而判定待识别电缆的走向。

2.根据权利要求1所述的电缆寻线识别装置，其中，所述信号发生器还包括：一信号调理电路，用于滤除所述高频率载频调制信号中的高频镜像信号。

3.根据权利要求2所述的电缆寻线识别装置，其中，所述信号发生器还包括：一信号检测电路，用于检测所述高频率载频调制信号的强度；

其中，所述信号产生电路根据所述信号的强度对产生的设定高频信号的强度进行调整，以确保所述设定高频信号在预定范围内稳幅输出。

4.根据权利要求1所述的电缆寻线识别装置，其中，所述信号产生电路采用FPGA编码调制模块。

5.根据权利要求1所述的电缆寻线识别装置，其中，所述检波/解调模块还包括低通滤波器，所述低通滤波器用于对从所述信号接收天线内输出的信号进行外信号去除处理。

6.根据权利要求5所述的电缆寻线识别装置，其中，所述检波/解调模块还包括放大电路，所述放大电路用于对从所述低通滤波器输出的信号进行放大处理。

7.根据权利要求6所述的电缆寻线识别装置，其中，所述检波/解调模块还包括本振电路，所述本振电路与所述解调模块信号连接，由所述放大电路输入到所述解调模块的信号，先与所述本振电路产生的本振信号进行混频，然后再完成鉴频、滤波和解调处理。

8.如权利要求1至7任一项所述电缆寻线识别装置的识别方法，其中，所述方法包括：

首先，由所述信号发生器产生并发出高频率载频调制信号，所述高频率载频调制信号包括报文信号和设定高频信号；

然后，由所述非直接接触式耦合线夹将所述高频率载频调制信号注入到待识别电缆中；

其次，在线缆疑似敷设方向使用所述信号探测器感应接收所述高频率载频调制信号；

最后，根据所述信号探测器处理得到的所述高频率载频调制信号的强弱差异，判定目标线缆的走向。

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