CN112564737B - 一种线缆检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线缆检测系统。所述线缆包括金属包带和包覆所述金属包带的绝缘层，所述线缆检测系统包括：至少一个电子标签、至少一个第一线缆耦合单元及至少一个检测单元；所述线缆检测系统还包括至少一个读写器及至少一个第二线缆耦合单元，通过读写器发送射频交流信号经第二线缆耦合单元耦合进线缆金属包带，电子标签通过耦合进金属包带的交流信号利用第一线缆耦合单元获取工作能量，从而实现地埋情况下线缆的参数信息采集，通过采集的信息提前预警线缆异常，降低线缆损害概率，提高工作效率。

Description

一种线缆检测系统

技术领域

本发明实施例涉及无源射频识别技术，尤其涉及一种线缆检测系统。

背景技术

特高压输电目的是进一步提高输电能力，而输电线缆的监测同时也是保障输电能力的重要一部分，存在问题可以更快发现异常，提高输电异常处理效率，保障输电安全。

在特高压输电领域，采用高架输电，特殊地段会采用地埋式高压输电，高架方案会沿线设置一些摄像监测、传感器监测，实现输电线缆异常位置确认。线缆检测在特殊环境(如地埋情况)中使用常规传感器会影响其工作性能，不能准确反映线缆情况。

发明内容

本发明提供一种线缆检测系统，实现应用在地埋情况下线缆的参数信息采集，通过采集的信息提前预警线缆异常，降低线缆损害概率，提高工作效率。

本发明实施例提供的一种线缆检测系统，所述线缆包括金属包带和包覆所述金属包带的绝缘层，所述线缆检测系统包括：

至少一个电子标签、至少一个第一线缆耦合单元及至少一个检测单元；所述至少一个电子标签与所述至少一个第一线缆耦合单元一一对应电连接，所述至少一个电子标签与所述至少一个检测单元一一对应电连接；所述检测单元用于检测所述线缆的参数信息；

所述第一线缆耦合单元与所述线缆固定连接，用于将所述金属包带上的交流信号耦合至所述电子标签；

所述线缆检测系统还包括至少一个读写器及至少一个第二线缆耦合单元，所述至少一个读写器与所述至少一个第二线缆耦合单元一一对应电连接；

所述第二线缆耦合单元与所述线缆固定连接，用于在所述金属包带上产生所述交流信号。

可选的，所述第一线缆耦合单元包括第一金属构件和第二金属构件；和/或，

所述第二线缆耦合单元包括第三金属构件和第四金属构件。

可选的，所述读写器用于发送调制信号，并检测所述电子标签的反射信号；

所述电子标签的检测单元，用于进行所载部位线缆的温度采样。

可选的，所述电子标签被配置有所述读写器可识别的唯一特征码。

可选的，所述电子标签每隔第一固定预设距离固定于所述线缆；所述读写器每隔第二固定预设距离进行安装设置。

可选的，还包括第三线缆耦合单元；所述第三线缆耦合单元与所述线缆固定连接，用于所述金属包带上的交流信号远距离耦合中继。

可选的，所述第三线缆耦合单元包括两个金属构件。

可选的，所述读写器与对应的所述第二线缆耦合单元之间包括功分器和第一移相器；所述第二线缆耦合单元包括第三金属构件和第四金属构件；

其中，所述功分器的输入端与所述读写器电连接，所述功分器的第一输入端通过所述第一移相器与所述第三金属构件电连接，所述功分器的第二输出端与所述第四金属构件电连接。

可选的，所述读写器与所述功分器输入端之间电连接有第二移相器。

可选的，所述电子标签与第一线缆耦合单元之间电连接有阻抗匹配单元。

本发明实施例提供的线缆检测系统通过读写器发送射频交流信号经第二线缆耦合单元耦合进线缆金属包带，电子标签通过耦合进金属包带的交流信号利用第一线缆耦合单元获取工作能量，从而实现地埋情况下线缆的参数信息采集，通过采集的信息提前预警线缆异常，降低线缆损害概率，提高工作效率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种线缆检测系统结构示意图；

图2为本发明实施例提供一种线缆结构示意图；

图3为本发明实施例提供的测距基本原理图；

图4为本发明实施例提供的一种线缆耦合单元结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种读写器系统结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种电子标签系统结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

本发明实施例提供了一种线缆检测系统，图1为本发明实施例提供的一种线缆检测系统结构示意图，图2为本发明实施例提供一种线缆结构示意图，参考图1和图2，，线缆150包括金属包带220和包覆金属包带的绝缘层210，线缆检测系统包括：

至少一个电子标签140、至少一个第一线缆耦合单元130及至少一个检测单元；至少一个电子标签140与至少一个第一线缆耦合单元130一一对应电连接，至少一个电子标签140与至少一个检测单元一一对应电连接；检测单元用于检测线缆的参数信息；

第一线缆耦合单元130与线缆150固定连接，用于将金属包带上的交流信号耦合至电子标签；

线缆检测系统还包括至少一个读写器120及至少一个第二线缆耦合单元110，至少一个读写器120与至少一个第二线缆耦合单元110一一对应电连接；

第二线缆耦合单元110与线缆150固定连接，用于在金属包带上产生交流信号。

具体的，线缆150是放置在一根管道内，在管道井内设置有超频射频识别的读写器120，读写器120将射频交流信号传递到线缆上向两侧传递，读写器150与第二线缆耦合单元110电连接，其中，第二线缆耦合单元110固定在线缆150上，第二线缆耦合单元110用于将射频交流信号耦合进线缆的金属包带220中产生交流信号。检测单元置于电子标签140内部，电子标签140与第一线缆耦合单元130电连接，其中，第一线缆耦合单元130固定在线缆150上，第一线缆耦合单元130接收沿着线缆金属包带220传递过来的交流信号，转化成电子标签工作的电能。电子标签140的检测单元检测线缆的参数信息，其中线缆150的参数信息包括线缆温度信息等。并将检测的参数信息沿线缆150发送至读写器120。

本发明实施例提供的线缆检测系统通过读写器发送射频信号经第二线缆耦合单元耦合进线缆金属包带，电子标签通过耦合进金属包带的交流信号利用第一线缆耦合单元获取能量，从而实现地埋情况下线缆的参数信息采集，通过采集的信息提前预警线缆异常，降低线缆损害概率，提高工作效率。

参考图1，可选的，第一线缆耦合单130包括第一金属构件131和第二金属构件132；和/或，第二线缆耦合单元110包括第三金属构件111和第四金属构件112。

具体的，金属构件可以是金属片，也可以是金属固定在线缆上。在管道井内的读写器120发送的射频交流信号沿线缆150的金属包带向两侧传递，将第三金属构件111与第四金属构件112置于读写器120两端，读写器120发射的射频交流信号在第三金属构件111与第四金属构件112产生交流电压差，在第三金属构件111与第四金属构件112下的金属包带上传输实现两端方向的射频交流信号耦合进线缆的金属包带。电子标签140置于第一金属构件131与第二金属构件132之间，利用耦合进线缆金属包带的交流电压差，通过第一金属构件131与第二金属构件132获取金属包带的交流电压差，用于提供电子标签的工作电能。

可选的，读写器120用于发送调制信号，并检测电子标签140的反射信号。

电子标签140，用于进行所载部位线缆的温度采样。

具体的，电子标签140内的检测单元通过第一线缆耦合单元130获取工作电能后，以负载调制的形式对所载线缆150进行温度检测，并将检测信息信号发送至读写器120，实现电子标签140所载线缆150温度测量。

读写器120在发送射频交流信号提供电子标签的能量信号之外，还发射特定调制载波信号，电子标签140将特定调制载波信号反射给读写器120，读写器120测试不同时间的反射信号。在线缆150没有出现故障时，记录反射信号作为对比信号，当某段线缆出现故障，将会引起反射信号的变化，通过分析发射特定调制载波信号和反射信号序列的时间差和相位差，能够推断出故障的线缆150位置与读写器140的距离，从而实现故障位置的快速定位。图3为本发明实施例提供的测距基本原理图，参考图3，线缆150径向速度为0，不存在多普勒频移，因此反射信号在频率时间轴没有频移而只是在时间上延后。由此便可求出距离目标的距离

c为调制载波信号传播速度，Δt为调制载波信号与反射信号相位序列时间差。

进一步的，固定位置的电子标签检测单元的反射信号在线缆150正常时的反射信号相位基本是稳定不变的，当电子标签140与读写器120之间的线缆出现故障，但没有断开的情况下，例如表皮破损，将会得到电子标签检测单元的反射信号与对比信号的相位差异，进而分析线缆故障位置反射信号相位未变化与反射信号相位有变化的两个电子标签140之间的距离。当线缆某处出现断裂，断裂之后的线缆电子标签140将不能被接收到反射信号，而判断最后能接收到的电子标签140位置和其相邻的不再被接收到的电子标签140之间的线缆出现了断裂故障。

可选的，电子标签140被配置有读写器120可识别的唯一特征码。

具体的，不同的电子标签140具有可识别的唯一的特征码，该电子标签140的位置信息设置时进行记录，因此在接收到特征码和温度信息后读写器120就可以获取不同位置线缆150的温度信息。

可选的，电子标签140每隔第一固定预设距离固定于线缆150；读写器120每隔第二固定预设距离进行安装设置。

具体的，线缆150放置在管道内，每隔第二固定距离设置一个管道井，在管道井内设置有读写器120，根据实际工程需要设置第二固定距离，实现读写器120信号远距离中继，同时也便于为了便于管道内设备的维护。同时电子标签140每隔第一固定预设距离固定于线缆150，可以获知每个电子标签140在线缆150的相应位置，方便检测信息与电子标签140匹配，可以实现线缆150故障位置定位。

图4为本发明实施例提供的一种线缆耦合单元结构示意图，参考图4，基于上述实施例，可选的，还包括第三线缆耦合单元310；

第三线缆耦合单元310与线缆固定连接，用于金属包带上的交流信号远距离耦合中继。

可选的，第三线缆耦合单元310包括第五金属构件311和第六金属构件312。

具体的，第五金属构件311和第六金属构件312在线缆上固定，两个金属构件的距离为D，金属构件可以是金属片，也可以是金属固定在线缆上。由于线缆包括金属包带和包覆金属包带的绝缘层，第五金属构件311和第六金属构件312为第三线缆耦合单元310即线缆的信号耦合单元。距离D与第五金属构件311和第六金属构件312的电压信号相位差相关。示例性的，读写器发射的射频交流信号半波长为第五金属构件311和第六金属构件312的距离D，此时的距离第三线缆耦合单元310的交流电压差最大并且刚好相反，进而使第五金属构件311和第六金属构件312在线缆的金属包带上的电容耦合电压相反。进而在金属包带形成交流电压差，因而交流信号在第五金属构件311和第六金属构件312下的金属包带上传输。电子标签基于此也可以通过第一线缆耦合单元获取较大的自身的工作电能。随着读写器发射的射频交流信号的相位变化，金属包带的感应交流信号会沿着金属包带传播。根据工程需要可以采用第三线缆耦合单元310的重复结构，实现远距离信号的衰减补偿。

可选的，第一线缆耦合单元、第二线缆耦合单元和第三线缆耦合单元对应的金属构件，材料与距离采用相同规格。可以提升各结构之间耦合单元的互用，节约制作成本，提高安装效率。

图5为本发明实施例提供的一种读写器系统结构示意图，参考图5，基于上述实施例，可选的，读写器510与对应的第二线缆耦合单元之间包括功分器530和第一移相器540；所述第二线缆耦合单元包括第三金属构件和第四金属构件；

其中，所述功分器530的输入端与所述读写器510电连接，所述功分器530的第一输入端通过第一移相器540与第三金属构件电连接，所述功分器530的第二输出端与第四金属构件580电连接。

可选的，读写器510与功分器530输入端之间电连接有第二移相器520。

具体的，读写器510输出端与功分器530输入端电连接，功分器530用于相位补偿，其中一路信号上连接第一移相器540，而后是阻抗匹配单元550，再后连接第三金属构件570。另一路信号连接阻抗匹配单元550，在连接第四金属构件580。其中，第一移相器540是为了不同管道井内的读写器510发射信号相位同相正叠加；阻抗匹配单元550，对负载阻抗与源内部阻抗进行匹配适配,以得到最大功率输出。读写器510与功分器530之间再连接一个第二移相器520，第二移相器520同样为了不同管道井内的读写器510发射信号相位调整使其正叠加。这样读写器系统就可以任意的控制发送信号的相位，使特定调制信号和射频信号沿着线缆传输。不同长度的同走线缆信号相位延迟不同，移相器可以是不同长度的同轴电缆线替代，简单且便宜。

图6为本发明实施例提供的一种电子标签系统结构示意图，参考图6，可选的，电子标签610与第一线缆耦合单元之间电连接有阻抗匹配单元620。

具体的，电子标签610内置检测单元，电子标签610端口连接阻抗匹配单元620，连接第一金属构件630和第二金属构件640，其中第一金属构件630与第二金属构件640之间的距离可以为读写器发送射频信号的半波长，第一金属构件630与第二金属构件640之间的电压是相反的，进而电子标签接收到的电压最大，进而电子标签获得自身工作电能，通过负载调制将所载线缆的温度信息传递给读写器。读写器根据具有唯一特征码的电子标签的温度信息，从而获取了不同位置的电缆的温度信息。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种线缆检测系统，所述线缆包括金属包带和包覆所述金属包带的绝缘层，其特征在于，所述线缆检测系统包括：

至少一个电子标签、至少一个第一线缆耦合单元及至少一个检测单元；所述至少一个电子标签与所述至少一个第一线缆耦合单元一一对应电连接，所述检测单元置于所述电子标签内部，所述电子标签与所述第一线缆耦合单元电连接；所述检测单元用于检测所述线缆的参数信息，并将检测的所述参数信息沿所述线缆发送至读写器；所述电子标签用于通过耦合进金属包带的交流信号利用第一线缆耦合单元获取能量；

所述第一线缆耦合单元与所述线缆固定连接，用于将所述金属包带上的交流信号耦合至所述电子标签；

所述线缆检测系统还包括至少一个读写器及至少一个第二线缆耦合单元，所述至少一个读写器与所述至少一个第二线缆耦合单元一一对应电连接；

所述第二线缆耦合单元与所述线缆固定连接，用于将射频交流信号耦合进所述线缆的金属包带中以产生交流信号；

所述读写器用于将所述射频交流信号传递到所述线缆上向两侧传递，并发送所述射频交流信号经所述第二线缆耦合单元耦合进线缆金属包带。

2.根据权利要求1所述的一种线缆检测系统，其特征在于，

所述第一线缆耦合单元包括第一金属构件和第二金属构件；和/或，

所述第二线缆耦合单元包括第三金属构件和第四金属构件。

3.根据权利要求1所述的一种线缆检测系统，其特征在于，

所述读写器用于发送调制信号，并检测所述电子标签的反射信号；

所述电子标签的检测单元，用于进行所载部位线缆的温度采样。

4.根据权利要求1所述的一种线缆检测系统，其特征在于，

所述电子标签被配置有所述读写器可识别的唯一特征码。

5.根据权利要求1所述的一种线缆检测系统，其特征在于，所述电子标签每隔第一固定预设距离固定于所述线缆；所述读写器每隔第二固定预设距离进行安装设置。

6.根据权利要求1所述的一种线缆检测系统，其特征在于，还包括第三线缆耦合单元；

所述第三线缆耦合单元与所述线缆固定连接，用于所述金属包带上的交流信号远距离耦合中继。

7.根据权利要求6所述的一种线缆检测系统，其特征在于，所述第三线缆耦合单元包括第五金属构件和第六金属构件。

8.根据权利要求2所述的一种线缆检测系统，其特征在于，所述读写器与对应的所述第二线缆耦合单元之间包括功分器和第一移相器；所述第二线缆耦合单元包括第三金属构件和第四金属构件；其中，所述功分器的输入端与所述读写器电连接，所述功分器的第一输入端通过所述第一移相器与所述第三金属构件电连接，所述功分器的第二输出端与所述第四金属构件电连接；

所述功分器用于相位补偿；

所述第一移相器用于使不同管道井内的所述读写器的发射信号相位同相正叠加。

9.根据权利要求8所述的一种线缆检测系统，其特征在于，所述读写器与所述功分器输入端之间电连接有第二移相器；

所述第二移相器用于调整不同管道井内的所述读写器的发射信号相位使其正叠加。

10.根据权利要求1所述的一种线缆检测系统，其特征在于，所述电子标签与第一线缆耦合单元之间电连接有阻抗匹配单元。

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