CN114446512A - 一种用于城市智慧灯杆的光电混合电缆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种混合线缆，具体涉及一种具有良好电磁屏蔽特性、防火阻燃、防潮性能好以及具有低传输衰减性的综合线缆，包括交流电缆、光缆，交流电缆与光缆相互绞合形成第一绞合体，第一绞合体中还包括有一根数据线缆，第一绞合体缝隙中填充有阻水层，阻水层外表面包覆有第一屏蔽层，第一屏蔽层外表面包覆有外护层，阻水层材料为阻水纱，光缆的数量为2根；其有益效果是：具有良好的机械抗性、电磁兼容性以及环境耐受性，同时本光电混合电缆可以同时为城市智慧灯杆终端设备供电及传输信号。
Description
技术领域
本发明涉及一种混合线缆，具体涉及一种具有良好电磁屏蔽特性、防火阻燃、防潮性能好以及具有低传输衰减性的综合线缆。
背景技术
2019年，5G已成为全球各国争抢科技竞局的兵家必争之地，而智慧灯杆作为包含充电桩、视频监控、环保监测、灯杆屏、无线网络等多种模块的新一代城市信息基础设施，不仅肩负着智慧城市建设的突破口，也将成为未来5G基站建设的重要环节，连接用于智慧烟杆各功能模块上面的光电混合电缆包括电缆，光缆，数据线缆。传统的施工方法是将各模块单独进行线缆连接，其施工成本高且不利于综合管理，因此光电复合型线缆越来越受到施工人员的青睐，但是现有的光电线缆存在以下问题：
1.综合线缆在工作过程中既会受到外界电磁信号的干扰，又会因为线缆内部交流线缆传输的电流产生磁场的原因信号传输线中传输信号传输产生干扰，因此远距离传输过程中信号的低专属衰减性以及信号传输线的抗干扰性能成为人们所重视的话题；2.防火阻燃性能差，在火灾中，由于光电混合线缆起火蔓延而释放的腐蚀性气体、烟雾所造成的二次伤害，已经引起人们的高度重视；3.由于室外使用环境较为复杂，不能保证电缆总是工作在干燥的地方，常常会放置在有水或者潮湿的地方，线缆内部如果侵入潮气，则绝缘性能会大幅度的下降，为此要保证电缆有良好的防水防潮性能，以确保电缆在这种特殊的环境中长期安全使用； 4.由于光纤芯是由石英拉伸制成的，因此光电线缆工作与室外还需要线缆具有良好的抗拉伸性能，同时在受到挤压的时候不会损坏内部光纤芯；5.当混合线缆不深埋于地下，而是处于裸露的环境中时，阳光中的紫外线照射会加速线缆外表的老化导致线缆工作出现故障。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种具有良好的电磁屏蔽功能、可耐高低温、具有低传输衰减性、有良好的耐火阻燃、防潮性能、具有良好的机械防护性能、抗紫外线照射能力强的光电混合线缆。
为了达到上述目的，本发明提供了一种用于城市智慧灯杆的光电混合电缆，包括交流电缆、多根光缆，所述交流电缆与所述光缆相互绞合形成第一绞合体，所述第一绞合体中还包括有数据线缆，光纤系统可以给人们带来足够多的带宽，并且光缆与数据线缆价格接近，但是，如果考虑到光纤路由器、光交换机和光网卡的成本因素，光纤的价格优势就会很快地丧失，与光缆网络相比，数据线缆可以提供足够5G设备使用的性能和带宽，但其总体成本只是光纤的几分之一，所述第一绞合体缝隙中填充有阻水层，所述阻水层材料为阻水纱，阻水纱中包含吸水膨胀材料如交联聚丙烯酸酯类膨胀粉，吸水膨胀材料具有高吸水性、耐热性、不含酸碱，化学性质稳定、不霉变，纱线上的吸水粉附着均匀，且能与线缆具有很好的兼容性，当线材表面的保护层出现破损后，外界的水进入线材内部，遇到吸水膨胀材料后会形成均匀稳定的凝胶，避免水横向流动损坏线缆，所述阻水层外表面包覆有第一屏蔽层，所述第一屏蔽层外表面包覆有外护层；
所述数据线缆由外到内依次包括第一内护层、第三屏蔽层和信息线缆绞合体，所述第一内护层挤包于所述第三屏蔽层外表面，同时为进一步增加数据线缆电磁兼容性，所述第三屏蔽层包覆于所述信息线缆绞合体外表面，第三屏蔽层的作用是降低信息传输线与交流电缆之间的电磁干扰，提高线缆内部的电磁兼容性，所述信息线缆绞合体包括多对绞合线对，所述绞合线对由两根数据线缆内导体等节距绞合而成，所述多对绞合线对的绞合节距彼此均不相同，每个线对均有不同的绞合节距，利用绞合线对节距差来减小线对串扰，目的是为降低线对之间的信号相互干扰，所述数据线缆内导体外纵包有第一绝缘层，所述第一绝缘层采用颜色标识所述绞合线对之间的节距，为降低线对之间的信号相互干扰，绞合线对表面外分别纵包一层金属材料,所述第一绝缘层外重叠绕包有第二屏蔽层，用来提高数据线缆内部的传输过程中信息的抗干扰能力，避免传输对信号线对之间相互造成影响；
所述交流电缆由外到内依次包括第二内护层、第四屏蔽层、绕包层和交流电缆绞合体，所述第二内护层挤包于所述第四屏蔽层外表面，为了降低交流电缆工作过程中产生的电磁场对数据线缆的辐射干扰，所述第四屏蔽层包覆在所述绕包层外表面，为了保护交流电缆的线芯，所述绕包层使用聚酯带重叠绕包于所述交流电缆绞合体外部，聚酯带具有良好的绝缘屏蔽性能和耐高温、耐折叠、耐撕裂性能，是一种良好的电力线缆良好的绕包材料，所述交流电缆绞合体包括多根交流电缆内导体，所述交流电缆内导体相互绞合，所述交流电缆内导体外分别包覆有第二绝缘层。
作为本发明进一步改进，所述第一屏蔽层材料为密度大于80%的金属网，其目的是减少闪电产生的感应电流等级，并最小化导体带来的一般的电磁噪声，通过金属材料屏蔽反射原理来增强光电混合缆的电磁兼容性。
作为本发明进一步改进，所述外护层材料为弹性体聚氨酯，该材料可以耐受105℃的高温而保持良好的弹性，并且不会被快速地老化，其材料还具备耐油性，耐酸碱性，抗紫外线照射性及耐寒抗扭曲性和阻燃性。
作为本发明进一步改进，所述数据线缆内导体材料为纯度99.999%的无氧铜，在市场上网线的材质分为铁铝、铜包铝、高导铝、铜包银、全铜、无氧铜等。不同材质的电阻不同，传输距离也不同，高导铝和铜包银在正常的网络传输环境下具有良好的传输衰减抗性，但要注意的是铁铝、铜包铝、高导铝、铜包银的抗氧化性都不是很高，使用的寿命不高，大约2-3年左右，而无氧铜网线可以兼顾有寿命长，电阻小，传输远的优点，所述第一绝缘层材料为温度耐受范围为-90℃至200℃的物理发泡聚全氟乙丙烯，物理发泡结构使实芯聚全氟乙丙烯介电常数由原来的2.1变至1.5，介电常数越小，其绝缘层介质传输衰减值越小，有利于数据线缆在高频率时信号传输，所述第二屏蔽层材料为铝塑复合膜，所述第三屏蔽层为Φ0.5mm镀锡铜线金属网，该金属网的密度大于80%，所述第一内护层为耐热温度为105℃的弹性体聚氨酯。
作为本发明进一步改进，所述交流电缆内导体材料为镀锡无氧铜导体，无氧铜导体相比于普通铜导体以及铜合金具有良好的延展性以及导电率，镀锡无氧铜线材质柔软，导电性能良好，与裸铜线相比，其耐蚀性、抗氧化性能更强，可大大延长弱电线缆的使用寿命。所述第二绝缘层材料为弹性体聚氨酯，所述绕包层为聚酯带，所述第四屏蔽层为密度大于80%的金属网，所述第二内护层为耐热温度为105℃的弹性体聚氨酯。
作为本发明进一步改进，所述松套管材质为热塑性改性聚碳酸酯。
作为本发明进一步改进，所述光缆包括多根单模纤芯，所述单模纤芯外表面挤包有一层松套管，所述松套管中可以松散地放置所述单模纤芯，保护所述单模纤芯免受内部应力与外部侧压力的影响。所述光缆中的单模纤芯数量为4根
作为本发明进一步改进，所述绞合线对的数量为4组。
作为本发明进一步改进，所述交流电缆内导体数量为6根，交流电缆内导体外表面包覆的第二绝缘层使用不同颜色进行相互区分，具体颜色为红，黄，绿，蓝，黑，灰。
本发明的有益效果为：本发明提供一种用于城市智慧灯杆的光电混合电缆，交流线缆上包覆有屏蔽层，可以避免交流电传输过程中产生的感应磁场对信号传输线缆产生干扰，同时也会避免信号线缆对交流电传输的干扰，信号线缆包覆有屏蔽层可以对外界电磁干扰进行屏蔽，同时也可以屏蔽来自交流线缆的电磁干扰，信号线的绞合线对上分别包覆有屏蔽层，降低了绞合线对之间的电磁干扰，总线缆外部包覆有总屏蔽层，屏蔽外界电磁场信号干扰；该线缆既能满足城市智慧灯杆终端设备供电还能满足控制信号传输，该光电混合线缆具有较高的阻水防潮性、耐热阻燃性能以及耐酸碱、耐油污腐蚀性能，还具有抗扭曲开裂性以及耐压性，实现了对线缆的多重保护功能；当线缆外皮破裂进水的时候，阻水纱接触到水的时候会迅速生成胶体，对破口进行补充，同时避免水分在线缆中横向移动腐蚀线缆的其他部位。
附图说明
为了易于说明，本发明由下述的较佳实施例及附图作以详细描述。
图1是本发明所述一种用于城市智慧灯杆的光电混合电缆的截面图；
图2是本发明所述的数据线缆的截面图
图中：1-交流电缆、101-交流电缆内导体、102-第二绝缘体、103-绕包层、104-第四屏蔽层、105-第二内护层、11-交流电缆绞合体、2-光缆、201-单模纤芯、202-松套管、3-数据线缆、301-绞合线对、3011-数据线缆内导体、302-第一绝缘层、303-第二屏蔽层、304-第三屏蔽层、305-第一内护层、31-信息线缆绞合体、4-阻水层、5-第一屏蔽层、6-外护层、7-第一绞合体。
具体实施方式
下面参照附图对本发明所述的一种用于城市智慧灯杆的光电混合电缆作进一步说明：
如图1、2所示，一种用于城市智慧灯杆的光电混合电缆，包括交流电缆1、多根光缆2，所述交流电缆1与所述光缆2相互绞合形成第一绞合体7，所述第一绞合体7中还包括有数据线缆3，所述第一绞合体7缝隙中填充有阻水层4，所述阻水层4外表面包覆有第一屏蔽层5，所述第一屏蔽层5外表面包覆有外护层6；
所述数据线缆3由外到内依次包括第一内护层305、第三屏蔽层304和信息线缆绞合体31，所述第一内护层305挤包于所述第三屏蔽层304外表面，所述第三屏蔽层304包覆于所述信息线缆绞合体31外表面，所述信息线缆绞合体31包括多对绞合线对301，所述绞合线对301由两根数据线缆内导体3011等节距绞合而成，线对的绞合节距在17-30mm之间，为了避免绞合线对之间相互串扰，提高数据线缆内部的稳定性，所述多对绞合线对301的绞合节距彼此均不相同，如数据线缆中的四组线对的分别为18.5mm、20mm、21.5mm、23mm，数据线缆中的绞合线局也可以是范围内的其他的绞合节距，只需要四组绞合线对的节距彼此不同即可，所述数据线缆内导体3011外纵包有第一绝缘层302，所述第一绝缘层302采用颜色标识所述绞合线对301之间的节距，每对绞合线对301外分别包覆有第二屏蔽层303；
所述交流电缆1由外到内依次包括第二内护层105、第四屏蔽层104、绕包层103和交流电缆绞合体11，所述第二内护层105挤包于所述第四屏蔽层104外表面，所述第四屏蔽层104包覆在所述绕包层103外表面，所述绕包层103包覆于所述交流电缆绞合体11外部，所述交流电缆绞合体11包括多根交流电缆内导体101，所述交流电缆内导体101相互绞合，所述交流电缆内导体101外分别包覆有第二绝缘层102。
所述第一屏蔽层5材料为密度大于80%的金属网，所述金属网360°包覆于所述阻水层4外表面。
所述外护层6材料为耐热温度为105℃的弹性体聚氨酯。
所述数据线缆内导体3011材料为纯度99.999%的无氧铜，所述第一绝缘层302材料为温度耐受范围为-90℃至200℃的物理发泡聚全氟乙丙烯，所述第一绝缘层302介电常数为1.5，所述第二屏蔽层303材料为铝塑复合膜、所述第三屏蔽层304为Φ0.5mm镀锡铜线金属网，该金属网的密度大于80%，所述金属网360°包覆于所述交流电缆绞合体11外表面，所述第一内护层305为耐热温度为105℃的弹性体聚氨酯。
所述交流电缆内导体101材料为镀锡无氧铜导体，所述第二绝缘层102材料为耐热温度为105℃的弹性体聚氨酯，所述绕包层103为聚酯带，所述第四屏蔽层104为密度大于80%的金属网，所述第四屏蔽层104360°包覆于所述绕包层103外，所述第二内护层105为耐热温度为105℃的弹性体聚氨酯。
所述光缆2包括多根单模纤芯201，所述单模纤芯201的型号为B6a，所述单模纤芯201外表面挤包有一层松套管202，所述松套管202材质为热塑性改性聚碳酸酯。光缆中的单模纤芯201数量为4根。
所述绞合线对301的数量为4组。
所述交流电缆内导体101数量为6根。
所述阻水层4的材料为阻水纱。
所述数据线缆可以使用七类数据线缆作为数据传输的作用。
本发明的光电混合电缆在结构上面满足了光电混合缆的电磁干扰抗性性、耐环境性（阻水性，阻燃性，紫外线照射性）要求，使智慧灯杆具备照明、视频监控、交通管理、环境监测、通信、智能充电桩等多功能于一体的新型信息基础设施，光电混合缆用于连接智慧灯杆上面各终端设备进行数据信息采集，并将信息通过物联网大数据平台传输与政府内部的交通系统、警务管理系统、财政管理系统和气象管理系统进行交互，以此执行相对应的预警动作。本发明光电混合电缆械性能满足护套机械物理性能要求，老化前：抗张强度≥10N/mm2，断裂伸长率≥300%，老化后：抗张强度变化率最大老化前数值±25%，断裂伸长变化率最大老化前数值±25%。低温弯曲试验：-40℃，16小时，无裂纹，断裂伸长率≥30%，产品环保阻燃性满足TICW 18-2012标准第一部份10.5.8及10.5.10要求，耐酸碱腐蚀性符合TICW18-2012标准第一部份表7规定要求。耐油性满足TICW 18-2012标准第一部份表8规定要求，抗扭曲开裂及碾压性满足TICW 18-2012标准第一部份表10.5.4规定要求，以上几项特性完美结合满足该复合电缆的正常使用性。在功能使用上面，本发明的光电混合电缆既能满足智慧灯杆各终端设备供电及大量的信号传输需求，此光电综合电缆工作电压不超过450V，长期工作电流不超过15A，工作环境温度为：-90℃至105℃，弯曲半径不小于60mm，使用长度在2000米以内，适合在室外连接智慧灯杆使用。同时得益于多层屏蔽层的结构设计，本线缆的电磁兼容性测试其屏蔽效能大于95%。同时在结构设计上面该复合电缆具备较强的阻水性，阻燃环保性，耐酸碱及耐油腐蚀性，抗扭曲开裂性，抗碾压性，高低温性及紫外线照射性等特点，实现了对复合电缆结构多重保护功能，保证了本发明混合电缆的功能有效。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于城市智慧灯杆的光电混合电缆，包括交流电缆（1）、多根光缆（2），所述交流电缆（1）与所述光缆（2）相互绞合形成第一绞合体（7），其特征在于：所述第一绞合体（7）中还包括有数据线缆（3），所述第一绞合体（7）缝隙中填充有阻水层（4），所述阻水层（4）外表面包覆有第一屏蔽层（5），所述第一屏蔽层（5）外表面包覆有外护层（6）；
所述数据线缆（3）由外到内依次包括第一内护层（305）、第三屏蔽层（304）和信息线缆绞合体（31），所述第一内护层（305）挤包于所述第三屏蔽层（304）外表面，所述第三屏蔽层（304）包覆于所述信息线缆绞合体（31）外表面，所述信息线缆绞合体（31）包括多对绞合线对（301），所述绞合线对（301）由两根数据线缆内导体（3011）等节距绞合而成，所述多对绞合线对（301）的绞合节距彼此均不相同，所述数据线缆内导体（3011）外纵包有第一绝缘层（302），所述第一绝缘层（302）采用颜色标识所述绞合线对（301）之间的节距，每对绞合线对（301）外分别包覆有第二屏蔽层（303）；
所述交流电缆（1）由外到内依次包括第二内护层（105）、第四屏蔽层（104）、绕包层（103）和交流电缆绞合体（11），所述第二内护层（105）挤包于所述第四屏蔽层（104）外表面，所述第四屏蔽层（104）包覆在所述绕包层（103）外表面，所述绕包层（103）包覆于所述交流电缆绞合体（11）外部，所述交流电缆绞合体（11）包括多根交流电缆内导体（101），所述交流电缆内导体（101）相互绞合，所述交流电缆内导体（101）外分别包覆有第二绝缘层（102）。
2.根据权利要求1所述的一种用于城市智慧灯杆的光电混合电缆，其特征在于：所述第一屏蔽层（5）材料为密度大于80%的金属网，所述金属网360°包覆于所述阻水层（4）外表面。
3.根据权利要求1所述的一种用于城市智慧灯杆的光电混合电缆，其特征在于：所述外护层（6）材料为耐热温度为105℃的弹性体聚氨酯。
4.根据权利要求1所述的一种用于城市智慧灯杆的光电混合电缆，其特征在于：所述数据线缆内导体（3011）材料为纯度99.999%的无氧铜，所述第一绝缘层（302）材料为温度耐受范围为-90℃至200℃的物理发泡聚全氟乙丙烯，所述第一绝缘层（302）介电常数为1.5，所述第二屏蔽层（303）材料为铝塑复合膜、所述第三屏蔽层（304）为Φ0.5mm镀锡铜线金属网，该金属网的密度大于80%，所述金属网360°包覆于所述交流电缆绞合体（11）外表面，所述第一内护层（305）为耐热温度为105℃的弹性体聚氨酯。
5.根据权利要求1所述的一种用于城市智慧灯杆的光电混合电缆，其特征在于：所述交流电缆内导体（101）材料为镀锡无氧铜导体，所述第二绝缘层（102）材料为耐热温度为105℃的弹性体聚氨酯，所述绕包层（103）为聚酯带，所述第四屏蔽层（104）为密度大于80%的金属网，所述第四屏蔽层（104）360°包覆于所述绕包层（103）外，所述第二内护层（105）为耐热温度为105℃的弹性体聚氨酯。
6.根据权利要求1所述的一种用于城市智慧灯杆的光电混合电缆，其特征在于：所述光缆（2）包括多根单模纤芯（201），所述单模纤芯（201）外表面挤包有一层松套管（202），所述松套管（202）材质为热塑性改性聚碳酸酯。
7.根据权利要求1所述的一种用于城市智慧灯杆的光电混合电缆，其特征在于：所述光缆中的单模纤芯（201）数量为4根。
8.根据权利要求1所述的一种用于城市智慧灯杆的光电混合电缆，其特征在于：所述绞合线对（301）的数量为4组。
9.根据权利要求1所述的一种用于城市智慧灯杆的光电混合电缆，其特征在于：所述交流电缆内导体（101）数量为6根。
10.根据权利要求1所述的一种用于城市智慧灯杆的光电混合电缆，其特征在于：所述阻水层（4）的材料为阻水纱。
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