CN112952660A - 一种基于智能全景感知的多机互联电缆敷设系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于智能全景感知的多机互联电缆敷设系统，包括：多台分别位于不同电缆井内的电缆敷设机，多台电缆敷设机以接力的方式输送电缆；另外还包括信息采集模块和协调控制终端，信息采集模块可以实时采集各个电缆敷设机的工况参数，工况参数通过通信模块传送给协调控制终端，以实现对电缆敷设机工作状态的监控，当信息采集模块采集的工况参数信息不满足预设参数阈值时，协调控制终端通过通信模块将优化后的工况参数发送给需要调整的电缆敷设机，从而保证各个电缆敷设机的协同工作，进而提高电缆敷设质量。

Description

一种基于智能全景感知的多机互联电缆敷设系统

技术领域

本发明涉及电缆敷设技术领域，特别是涉及一种基于智能全景感知的多机互联电缆敷设系统。

背景技术

电缆敷设方式对保证输电的安全性和可靠性至关重要。目前电缆敷设主要采用以绞磨机带动钢丝绳牵引电缆的方式进行管道敷设。

但是随着电缆直径和长度的增加，电缆敷设的阻力会成数量级增长，传统敷设方式容易导致钢丝绳断裂和电缆损伤，从而影响正常工作。而且，当电缆转弯时，会出现电缆磨损和铠装压扁等问题，需要工作人员适时调整，从而增加了劳动强度和施工效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于智能全景感知的多机互联电缆敷设系统，能够在敷设时，对电缆进行监控，从而确保电缆敷设质量。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种基于智能全景感知的多机互联电缆敷设系统，包括：

多台电缆敷设机，多台电缆敷设机分别位于不同的电缆井内，以接力的方式输送电缆；

信息采集模块，所述信息采集模块用于采集所述电缆敷设机的工况参数；

协调控制终端，所述协调控制终端通过通信模块与所述信息采集模块连接，所述协调控制终端用于当所述信息采集模块采集的工况参数信息不满足预设参数阈值时，调整所述电缆敷设机的工况参数。

优选地，所述电缆敷设机包括电缆推送机、升降装置和控制装置，所述电缆推送机用于输送电缆，所述升降装置用于驱动所述电缆推送机升降，以调整所述电缆推送机和电缆敷设管道的相对位置，所述电缆推送机和所述升降装置与所述控制装置无线通讯连接，所述控制装置用于实时监测和控制所述电缆推送机和所述升降装置。

优选地，所述电缆推送机包括履带夹持机构和调距机构，所述履带夹持机构用于夹持电缆，所述调距机构用于调整所述履带夹持机构的夹持间距。

优选地，所述电缆推送机构还包括设置在所述履带式夹持机构前后方的仿形轮。

优选地，所述调距机构包括夹紧电机和夹紧丝杠，所述夹紧电机用于通过所述夹紧丝杠带动所述履带式夹持机构的两条传送带相互靠近或远离。

优选地，所述电缆推送机包括推送电机和齿轮传动机构，所述推送电机用于通过所述齿轮传动机构带动所述传送带转动，以推送电缆。

优选地，所述控制装置包括工况参数检测显示模块和控制模块，所述工况参数检测显示模块用于显示所述电缆敷设机的工况参数，所述控制模块用于接收所述协调控制终端的调控信号，以调整所述电缆敷设机的工况参数。

优选地，所述信息采集模块包括敷设速度传感器、电缆夹紧力传感器和敷设长度传感器。

优选地，所述协调控制终端包括监测显示模块和控制策略模块，所述监测显示模块用于显示各所述电缆敷设机的工况参数，所述控制策略模块用于根据所述电缆敷设机的工况参数，制定调控策略，以调控各所述电缆敷设机。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本发明所提供的一种基于智能全景感知的多机互联电缆敷设系统，包括协调控制终端和多台电缆敷设机。其中电缆敷设机包括电缆推送机、升降装置和控制装置，电缆通过多台电缆敷设机以接力的方式逐步进行敷设，将传统的牵引敷设转变为推送敷设，避免了钢丝绳断裂和磨损等问题；升降装置可以实现对电缆推送机的高度位置调节，能够使得电缆推送位置和电缆管道对齐，从而减少电缆铰拧、护层断裂和表面划伤等问题；控制装置则实现了电缆敷设机的远程监测和就地控制，提高了电缆敷设的效率和自动化水平；而协调控制终端通过分析电缆敷设机的工况参数，可自动制定调控策略，实现对电缆敷设过程的调控，提高了电缆敷设的智能化水平。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种具体实施方式所提供的一种基于智能全景感知的多机互联电缆敷设系统的结构框图；

图2为电缆敷设机的结构示意图；

图3为电缆推送机的结构示意图；

图4为电缆敷设机的控制装置的结构框图；

图5为基于智能全景感知的多机互联电缆敷设系统的协调控制流程图。

具体实施方式

为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种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推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

请参考图1，图1为本发明一种具体实施方式所提供的一种基于智能全景感知的多机互联电缆敷设系统的结构框图。

本发明的一种具体实施方式提供了一种基于智能全景感知的多机互联电缆敷设系统，包括：多台分别位于不同电缆井内的电缆敷设机，多台电缆敷设机以接力的方式输送电缆；另外还包括信息采集模块和协调控制终端，信息采集模块可以实时采集各个电缆敷设机的工况参数，例如信息采集模块可以包括敷设速度传感器、电缆夹紧力传感器和敷设长度传感器，以实现对电缆的夹紧力、敷设速度、敷设长度等信息的监测，工况参数通过通信模块传送给协调控制终端，以实现对电缆敷设机工作状态的监控，当信息采集模块采集的工况参数信息不满足预设参数阈值时，协调控制终端通过通信模块将优化后的工况参数发送给需要调整的电缆敷设机，从而保证各个电缆敷设机的协同工作，进而提高电缆敷设质量。

关于电缆敷设机，请参考图2，具体包括电缆推送机2和升降装置1，电缆推送机2用于输送电缆，升降装置1用于驱动电缆推送机2升降，以调整电缆推送机2和电缆敷设管道的相对位置，电缆推送机2优选以吊装的方式与升降装置1连接。此外电缆敷设机还包括控制装置，控制装置分别与电缆推送机2和升降装置1通过通讯模块进行无线通讯连接，以进行信息交互，从而实现对电缆敷设机多类工况参数的实时监测和就地控制。其中升降装置1优选丝母丝杠机构，具体包括丝母11、丝杠12、槽钢板13、传动轴14、联轴器15、减速器16、直流电机17和车架18，车架18中部设有孔位，车架18上部的两侧各竖直设置一根丝杠12，丝母11与丝杠12连接，传动轴14与丝母11连接，直流电机17与减速器16连接完成动力传动，并通过联轴器15与传动轴14连接，将动力输送至执行部件丝杠12和丝母11，其中减速器16采用单输入双输出减速器为动力传动机构，由于丝母11与槽钢板13连接，槽钢板13与电缆推送机2连接，因此直流电机17工作时，可控制电缆推送机2在竖直方向上的升降，从而完成电缆推送机2的位置调节工作。

需要说明的是，上述升降装置1只是优选的一种结构，除此之外也可选择其它结构形式的升降装置1，具体可根据实际情况进行选择。

对于电缆推送机2，请参考图3，具体包括电缆夹持机构和电缆推送位置调节机构，其中电缆夹持机构优选为履带夹持机构，履带夹持机构包括两条上下设置的传送带22，还包括推送电机25和齿轮传动机构，推送电机25为动力源，齿轮传动机构包括从动齿轮21和主动齿轮22，推送电机25驱动主动齿轮22，从而通过从动齿轮21带动传送带22，进而实现电缆3的推送。电缆推送位置调节机构优选为调距机构，具体包括夹紧电机24和夹紧丝杠28，夹紧电机24通过夹紧丝杠28带动履带式夹持机构的两条传送带22相互靠近或远离，以适应不同直径的电缆3。系统在敷设过程中会对电缆夹紧力进行实时监测，位置传感器会实时监测电缆3与传动带22之间的位置关系，当传送带22达到预设距离时，夹紧电机24通过夹紧丝杠28带动履带夹持机构，以对电缆3进行夹紧，从而防止电缆3在推送过程中脱落；其中夹紧力传感器为压力传感器，压力传感器和协调控制终端进行数据交换，控制夹紧电机24的启停，电缆夹持机构夹紧电缆3后，通过传送带22和电缆3之间的摩擦力，完成电缆3的推送工作。此外，电缆推送机2构还包括设置在履带式夹持机构前后方的仿形轮26，仿形轮26可以为电缆3起到导向的作用，防止电缆3出现铰拧和滑脱的问题。

对于电缆敷设机的控制装置，请参考图4，具体包括工况参数检测显示模块、控制模块和通讯模块，工况参数检测显示模块用于显示电缆敷设机的工况参数，具体以速度传感器、压力传感器和电机编码器等作为监测单元，以实现对电缆敷设机运行状态的实时监测，并将监测信息规范化处理后，进行实时显示和储存，具体可以显示敷设速度、夹紧力和敷设长度。电机编码器布置于夹紧电机和推送电机上，实现对夹紧速度、夹紧距离和敷设速度等参数的实时监测，同时电机编码器也布置于起导向作用的仿形轮上，通过对推送电机和仿形轮转速的判别分析，可实现对打滑现象的监测。当接收到协调控制终端的调控信号后，控制模块对各个电缆敷设机的工况参数进行调节，其中通讯模块用于实现电缆敷设机和协调控制终端的信息交互功能。

对于协调控制终端，具体包括监测显示模块、控制策略模块和通信模块，监测显示模块用于显示各电缆敷设机的工况参数，控制策略模块用于根据电缆敷设机的工况参数，制定调控策略，以调控各电缆敷设机。在具体工作过程中，协调控制终端可以采用无线网络技术以定时巡检的方式实现与各个电缆敷设机的信息交互，并将工况参数进行实时显示，同时协调控制终端通过分析各个电缆敷设机的工况参数之后，可自行制定调整协调控制策略，以完成对各个电缆敷设机运行状态的调节。最后将工况参数和优化后的调控策略存入相应数据表中，以方便设计人员检索查询。其中调控策略是从工况参数的角度出发，以电缆穿管速度为控制目标，以夹紧力和电机转速等作为控制对象，以多机互联的电缆敷设机的电缆推送速度一致为最终控制目标，实现电缆敷设机的系统协调控制。

请参考图5，通过建立电缆高度调节的函数关系，实现电缆推送位置调节机构的自动调高；根据电缆牵引头的实时位置，对电缆敷设机的推送力和夹持力进行优化调整，在电缆敷设机进入协同控制模式之前，电缆敷设机应处于正常运行状态，根据电缆牵引头的实时位置，对电缆敷设机下一步的装备运行参数进行预测，根据预测结果，计算预测时间范围内的推送行程－能耗比指标。如果计算结果满足已有的电缆敷设机性能约束条件下的最优解，则电缆穿管速度及电缆敷设机的推送力不变，如果不满足已有的电缆敷设机性能约束条件下的最优解，则对电缆穿管速度及电缆敷设机的推送力进行优化。保存此次计算结果，并根据比较结果不断实时更新预测结果及优化命令。

综上所述，本发明提供的一种基于智能全景感知的多机互联电缆敷设系统，包括协调控制终端和多台电缆敷设机。其中电缆敷设机包括电缆推送机2、升降装置1和控制装置，电缆通过多台电缆敷设机以接力的方式逐步进行敷设，将传统的牵引敷设转变为推送敷设，避免了钢丝绳断裂和磨损等问题；升降装置1可以实现对电缆推送机2的高度位置调节，能够使得电缆推送位置和电缆管道对齐，从而减少电缆铰拧、护层断裂和表面划伤等问题；控制装置则实现了电缆敷设机的远程监测和就地控制，提高了电缆敷设的效率和自动化水平；而协调控制终端通过分析电缆敷设机的工况参数，可自动制定调控策略，实现对电缆敷设过程的调控，提高了电缆敷设的智能化水平，为电缆敷设工作的无人化和少人化奠定了基础，另外协调控制终端将工况参数和调控策略存入相应数据表中，为后续的电缆敷设工作提供了技术参考。

需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

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 (9)

1.一种基于智能全景感知的多机互联电缆敷设系统，其特征在于，包括：

多台电缆敷设机，多台所述电缆敷设机分别位于不同的电缆井内，以接力的方式输送电缆；

信息采集模块，所述信息采集模块用于采集所述电缆敷设机的工况参数；

协调控制终端，所述协调控制终端通过通信模块与所述信息采集模块连接，所述协调控制终端用于当所述信息采集模块采集的工况参数信息不满足预设参数阈值时，调整所述电缆敷设机的工况参数。

2.根据权利要求1所述的基于智能全景感知的多机互联电缆敷设系统，其特征在于，所述电缆敷设机包括电缆推送机、升降装置和控制装置，所述电缆推送机用于输送电缆，所述升降装置用于驱动所述电缆推送机升降，以调整所述电缆推送机和电缆敷设管道的相对位置，所述电缆推送机和所述升降装置与所述控制装置无线通讯连接，所述控制装置用于实时监测和控制所述电缆推送机和所述升降装置。

3.根据权利要求2所述的基于智能全景感知的多机互联电缆敷设系统，其特征在于，所述电缆推送机包括履带夹持机构和调距机构，所述履带夹持机构用于夹持电缆，所述调距机构用于调整所述履带夹持机构的夹持间距。

4.根据权利要求3所述的基于智能全景感知的多机互联电缆敷设系统，其特征在于，所述电缆推送机构还包括设置在所述履带式夹持机构前后方的仿形轮。

5.根据权利要求3所述的基于智能全景感知的多机互联电缆敷设系统，其特征在于，所述调距机构包括夹紧电机和夹紧丝杠，所述夹紧电机用于通过所述夹紧丝杠带动所述履带式夹持机构的两条传送带相互靠近或远离。

6.根据权利要求5所述的基于智能全景感知的多机互联电缆敷设系统，其特征在于，所述电缆推送机包括推送电机和齿轮传动机构，所述推送电机用于通过所述齿轮传动机构带动所述传送带转动，以推送电缆。

7.根据权利要求2所述的基于智能全景感知的多机互联电缆敷设系统，其特征在于，所述控制装置包括工况参数检测显示模块和控制模块，所述工况参数检测显示模块用于显示所述电缆敷设机的工况参数，所述控制模块用于接收所述协调控制终端的调控信号，以调整所述电缆敷设机的工况参数。

8.根据权利要求1至7任一项所述的基于智能全景感知的多机互联电缆敷设系统，其特征在于，所述信息采集模块包括敷设速度传感器、电缆夹紧力传感器和敷设长度传感器。

9.根据权利要求1所述的基于智能全景感知的多机互联电缆敷设系统，其特征在于，所述协调控制终端包括监测显示模块和控制策略模块，所述监测显示模块用于显示各所述电缆敷设机的工况参数，所述控制策略模块用于根据所述电缆敷设机的工况参数，制定调控策略，以调控各所述电缆敷设机。

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