CN114779415A - 适用于极寒条件下的通信光缆组件及其温度控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及通信传输技术领域，尤其涉及一种适用于极寒条件下的通信光缆组件及其温度控制方法，包括：光缆单元、加强线缆单元和外护套；加强线缆单元设置在通信光缆的中心处，光缆单元为多个，多个光缆单元围绕在加强线缆单元的外周，多个光缆单元和加强线缆单元共同组成缆芯，外护套套设于缆芯的外周。本发明的适用于极寒条件下的通信光缆组件，采用热电性能良好的合金线，一方面能够增加整个线缆的抗张强度，另一方面，合金线能够作为加热元件，并采用温度控制装置实现对合金线通断电加热的自动控制，在极寒温度和冰雪较大环境下，可长期稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及通信传输技术领域，尤其涉及一种适用于极寒条件下的通信光缆组件及其温度控制方法。
背景技术
随着国内新基建的推进，通信基础设施的建设对国家经济、各行业发展方面越来越重要。4G、5G通信基站要求实现通信覆盖的范围在不断扩大，同时我国幅员辽阔，存在各种恶劣的气候和极端环境，诸如：极寒温度的漠北、昼夜温差大的荒漠、冰雪冻雨频发的山区等区域铺设的通信光缆常因温度、雨雪等气候因素，使得适用于极寒条件下的通信光缆常出现材料遇冷过度收缩或冰凌悬挂在线缆上等情况，导致线缆张力超过产品设计上限，出现线缆受损，甚至于断裂，最终会致使通信故障发生。
因此，为了解决上述极端环境下的通信传输问题，市场上急需一种新的通信光缆组件产品。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中的通信光缆在极端环境下，线缆张力超上限，线缆受损的技术问题。本发明提供一种适用于极寒条件下的通信光缆组件及其温度控制方法，采用热电性能良好的合金线，一方面能够增加整个线缆的抗张强度，另一方面，合金线能够作为加热元件，并采用温度控制装置实现对合金线通断电加热的自动控制，在极寒温度和冰雪较大环境下，可长期稳定运行。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种适用于极寒条件下的通信光缆组件，包括：
光缆单元、加强线缆单元和外护套；所述加强线缆单元设置在通信光缆的中心处，所述光缆单元为多个，多个光缆单元围绕在所述加强线缆单元的外周，多个光缆单元和加强线缆单元共同组成缆芯，所述外护套套设于所述缆芯的外周。通过在通信光缆中设置加强线缆单元，能够提高通信光缆的拉伸强度，可以提高通信光缆的结构稳定，更有利于实现大长度、大跨距的通信连接。
进一步地，所述加强线缆单元包括：两根合金线；绝缘层，所述绝缘层分别套设在所述两根合金线的外周。
进一步地，所述两根合金线的一端相互连接；
所述适用于极寒条件下的通信光缆组件还包括温度控制装置，所述两根合金线的另一端分别和所述温度控制装置连接，所述两根合金线和所述温度控制装置形成回路。采用带有热电性能良好的合金线作为加热元件，可以在极寒条件下，通过给合金线加热，解决由于低温导致的线缆材料收缩和由于冰雪负荷致使通信光缆组件张力过大问题，合金线可采用锰铜合金导线、铜镍为主的康铜合金导线材料，该类材料为成本相对低，且良好热电性能，能具备长距离加热功能。同时保证材料具有一定的抗张强度下，且不容易被氧化腐蚀，保证通信光缆组件长期运行。也可采用其他具备良好热电性能，且同时具备较强的抗张强度的铜合金线或铁铬铝合金线。
所述温度控制装置包括：温度传感器，所述温度传感器设置在所述通信光缆外部，用以监测通信光缆的外部环境温度变化；张力传感器，所述张力传感器沿通信光缆的长度方向设置在通信光缆上，用以监测所述通信光缆的拉伸张力，且所述张力传感器和所述温度传感器对应设置；控制器，所述温度传感器和所述张力传感器均和所述控制器电连接，且所述控制器电连接所述加强线缆单元的合金线。
优选地，所述张力传感器为布拉格光栅光纤传感器。
可选地，所述张力传感器设置在所述通信光缆的外护套内，所述张力传感器和多个光缆单元共同围绕在所述加强线缆的外周。在制造通信光缆时，可以将张力传感器直接设置在通信光缆内。
可选地，若前期没有将张力传感器设置在通信光缆内，也可以在后期在通信光缆的外部加装张力传感器，所述张力传感器通过固定装置固定在所述外护套上。
进一步地，所述合金线外径为0.5mm～3.0mm，电阻率为0.44Ωmm 2/m～0.55Ωmm2/m，抗张强度大于600N/mm2，延伸率为6％～15％。保障合金线外径在过度增大通信光缆外径的情况下，保持有足够的抗张强度，作为通信光缆的加强线缆。
进一步地，所述绝缘层为聚氯乙烯塑料、交联聚烯烃或氟塑料，耐受温度大于100℃，采用耐高温、阻燃的聚氯乙烯塑料、阻燃交联聚烯烃或氟塑料，可耐受长期工作温度大于100℃。采用阻燃材料，不引入易燃物，提高通信光缆的安全性，保证了合金线可以长期工作于高温。
所述加强线缆单元的绝缘层外套设有内衬层，所述内衬层由云母带或玻璃沙防火带缠绕形成。能够有效防止合金线短路时燃烧，避免引发火灾。
所述光缆单元包括：光纤芯；光缆护套，所述光缆护套套设在所述光纤芯的外周；所述光纤芯和所述光缆护套之间还填充有阻水材料，所述阻水材料为阻水粉或阻水沙，传统光纤用的阻水材料，例如：阻水纤膏、缆膏，在高温时易液化，在低温时凝固，影响光纤通信性能，光纤单元用于信息传输，在本发明中需适应极寒气候环境，且采用合金线作为加热元件，因此，本发明采用的阻水沙或阻水粉需较强的耐受高低温能力。
进一步地，所述外护套为交联聚烯烃或非交联聚烯烃。作为外层护套，需要符合电缆阻燃性能和耐受室外长期紫外线照射能力要求的塑料。本发明采用交联聚烯烃或非交联聚烯烃，具有低烟、阻燃特性。在一定程度上，能够阻止紫外线的炭黑的交联聚烯烃，可更为有效地提高通信光缆的耐环境能力。
本发明还提供一种上述的适用于极寒条件下的通信光缆组件的温度控制方法，包括以下步骤：
步骤S1：采用温度传感器检测通信光缆外部环境温度，设定温度阈值为T0，设测得的环境温度为测试温度T1；
步骤S2：判断测试温度T1是否小于温度阈值T0，若为是，则通过张力传感器检测通信线缆的拉伸张力，设定张力阈值为F0，设测得的通信线缆的拉伸张力为测试张力F1；
步骤S3：判断测试张力F1是否大于张力阈值F0，若为是，则通过控制器对合金线进行加热；
步骤S4：在加热的过程中持续判断测试张力F1是否大于张力阈值F0，若为否，则通过控制器停止对合金线加热。
首先通过温度传感器判断通信光缆是否由于环境温度过低导致张力过大，若是环境温度过低的导致的则可以通过对合金线加热的方式，提高整个通信光缆的温度，进而降低整个通信光缆的张力，若是张力过大的原因不是外部温度环境过低，则不启用加热，避免误通电引发触电危险。
并且，采用带温度传感器和张力传感器的温度控制装置，可以实现在无人值守情况下，自动根据环境温度、电缆张力的变化，而自动实现对合金线的通电加热和断电处理，消除影响光缆安全的环境危险，更为适用于无人值守的偏僻区域。
进一步地，所述张力阈值F0分为第一张力阈值F01和第二张力阈值F02，所述第一张力阈值F01大于所述第二张力阈值F02，所述合金线的加热电流分为第一加热电流和第二加热电流，所述第一加热电流高于所述第二加热电流，当第二张力阈值F02＜测试张力F1＜第一张力阈值F01时，合金线的加热电流为第二加热电流；当第一张力阈值F01＜测试张力F1时，合金线的加热电流为第一加热电流。
对张力传感器进行挡位设定，以触发控制程序判定给合金线加热所通电流的档位。避免光缆长期在高温情况下运行，有利于提高光缆使用寿命。
本发明的有益效果是，本发明的用于极寒条件下的通信光缆组件，采用热电性能良好的合金线，一方面能够增加整个线缆的抗张强度，另一方面，合金线能够作为加热元件，并采用温度控制装置实现对合金线通断电加热的自动控制，本发明通过传感器感受通信光缆运行环境，温度传感器用于感知外部环境温度变化，张力传感器用于感受通信光缆拉伸张力。其中，温度传感器用于判定导致通信光缆张力增大的主要原因是由于低温环境下产生的，而不是由于异物或施工造成的，若是异物加到通信光缆上导致线缆张力增大，则给合金线通电不能解除此问题，若是由于施工造成的，则可以避免误通电引发危险。张力传感器是保证线缆的运行在可承受张力范围内。本发明的适用于极寒条件下的通信光缆，在极寒温度和冰雪较大环境下，可长期稳定运行。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的适用于极寒条件下的通信光缆的结构示意图；
图2是本发明的适用于极寒条件下的通信光缆另一角度的结构示意图；
图3是本发明的适用于极寒条件下的通信光缆组件的示意图；
图4是本发明的适用于极寒条件下的通信光缆组件温度控制方法的流程图。
附图标记：
10、光缆单元；11、光纤芯；12、光缆护套；30、加强线缆单元；31、合金线；32、绝缘层；33、内衬层；40、外护套；50、温度控制装置；51、温度传感器；52、张力传感器；53、控制器。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1至图3所示，是本发明最优实施例，包括：一种适用于极寒条件下的通信光缆组件，包括：
光缆单元10、加强线缆单元30和外护套40；加强线缆单元30设置在通信光缆的中心处，光缆单元10为多个，多个光缆单元10围绕在加强线缆单元30的外周，多个光缆单元10和加强线缆单元30共同组成缆芯，外护套40套设于缆芯的外周。
加强线缆单元30包括：两根合金线31和绝缘层32，绝缘层32分别套设在两根合金线31的外周，两根合金线31的一端相互连接，两根合金线32的另一端分别和温度控制装置50连接，两根合金线32和温度控制装置50形成回路。
合金线31外径为0.5mm～3.0mm，电阻率为0.44Ωmm 2/m～0.55Ωmm2/m，抗张强度大于600N/mm2，延伸率为6％～15％，绝缘层32为聚氯乙烯塑料、交联聚烯烃或氟塑料，耐受温度大于100℃，加强线缆单元30的绝缘层外套设有内衬层33，内衬层33由云母带或玻璃沙防火带缠绕形成。
温度控制装置50包括：温度传感器51、张力传感器52和控制器53。温度传感器51设置在通信光缆外部，用以监测通信光缆的外部环境温度变化，张力传感器52沿通信光缆的长度方向设置在通信光缆上，用以监测通信光缆的拉伸张力，且张力传感器52和温度传感器51对应设置，温度传感器51和张力传感器52均和控制器53电连接，且控制器53电连接加强线缆单元30的合金线31。
张力传感器52为布拉格光栅光纤传感器。
在通信光缆的制造前期可以将张力传感器52设置在通信光缆的外护套40内，张力传感器52和多个光缆单元10共同围绕在加强线缆30的外周。
若张力传感器52在未设置在通信光缆内，可以通过后期在通信光缆的外壁加装张力传感器52，张力传感器52通过固定装置固定在外护套40上。
光缆单元10包括：光纤芯11和光缆护套12，光缆护套12套设在光纤芯11的外周，光纤芯11和光缆护套12之间还填充有阻水材料，阻水材料为阻水粉或阻水沙。
外护套40为交联聚烯烃或非交联聚烯烃。
如图4所示，本发明还提供一种上述的适用于极寒条件下的通信光缆组件的温度控制方法，包括以下步骤：
步骤S1：采用温度传感器51检测通信光缆外部环境温度，设定温度阈值为T0，设测得的环境温度为测试温度T1；
步骤S2：判断测试温度T1是否小于温度阈值T0，若为是，则通过张力传感器52检测通信线缆的拉伸张力，设定张力阈值为F0，设测得的通信线缆的拉伸张力为测试张力F1；
步骤S3：判断测试张力F1是否大于张力阈值F0，若为是，则通过控制器53对合金线31进行加热；
步骤S4：在加热的过程中持续判断测试张力F1是否大于张力阈值F0，若为否，则通过控制器53停止对合金线31加热。
张力阈值F0分为第一张力阈值F01和第二张力阈值F02，第一张力阈值F01大于第二张力阈值F02，合金线31的加热电流分为第一加热电流和第二加热电流，第一加热电流高于第二加热电流，当第二张力阈值F02＜测试张力F1＜第一张力阈值F01时，合金线31的加热电流为第二加热电流；当第一张力阈值F01＜测试张力F1时，合金线31的加热电流为第一加热电流，第一加热电流的范围为500A～550A，第二加热电流的范围为300A～350A。
本申请的适用于极寒条件下的通信光缆组件的温度控制方法，首先通过温度传感器51判断通信光缆是否由于环境温度过低导致张力过大，若是环境温度过低的导致的则可以通过对合金线31加热的方式，提高整个通信光缆的温度，进而降低整个通信光缆的张力，若是张力过大的原因不是外部温度环境过低，则不启用加热，避免误通电引发触电危险。
并且，采用带温度传感器51和张力传感器52的温度控制装置50，可以实现在无人值守情况下，自动根据环境温度、电缆张力的变化，而自动实现对合金线31的通电加热和断电处理，消除影响光缆安全的环境危险，更为适用于无人值守的偏僻区域。
对张力传感器52进行挡位设定，以触发控制程序判定给合金线31加热所通电流的档位。避免光缆长期在高温情况下运行，有利于提高光缆使用寿命。
本发明的适用于极寒条件下的通信光缆组件及其温度控制方法可以解决传统通信光缆在极寒温度，如：-40℃以下低温，导致线缆构成材料过度收缩，使得线缆张力过大超过线缆的拉伸强度；或者附着在线缆上的冰雪，反复融化冻结在线缆上形成冰凌，过重的冰凌增大了线缆张力。本发明可以通过给线缆内部合金线31通电加热，而提升线缆温度，缓解上述原因造成的线缆张力过大。使得线缆可以在极寒条件下的长期的运行稳定性，有效保障通信安全。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要如权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (14)
1.一种适用于极寒条件下的通信光缆组件，其特征在于，包括：
光缆单元(10)、加强线缆单元(30)和外护套(40)；所述加强线缆单元(30)设置在通信光缆的中心处，所述光缆单元(10)为多个，多个光缆单元(10)围绕在所述加强线缆单元(30)的外周，多个光缆单元(10)和加强线缆单元(30)共同组成缆芯，所述外护套(40)套设于所述缆芯的外周。
2.如权利要求1所述的适用于极寒条件下的通信光缆组件，其特征在于，所述加强线缆单元(30)包括：
两根合金线(31)；
绝缘层(32)，所述绝缘层(32)分别套设在所述两根合金线(31)的外周。
3.如权利要求2所述的适用于极寒条件下的通信光缆组件，其特征在于，所述两根合金线(31)的末端相互连接；
所述适用于极寒条件下的通信光缆组件还包括温度控制装置(50)，所述两根合金线(32)的另一端分别和所述温度控制装置(50)连接，所述两根合金线(32)和所述温度控制装置(50)形成回路。
4.如权利要求3所述的适用于极寒条件下的通信光缆组件，其特征在于，所述温度控制装置(50)包括：
温度传感器(51)，所述温度传感器(51)设置在所述通信光缆外部，用以监测通信光缆的外部环境温度变化；
张力传感器(52)，所述张力传感器(52)沿通信光缆的长度方向设置在通信光缆上，用以监测所述通信光缆的拉伸张力，且所述张力传感器(52)和所述温度传感器(51)对应设置；
控制器(53)，所述温度传感器(51)和所述张力传感器(52)均和所述控制器(53)电连接，且所述控制器(53)电连接所述加强线缆单元(30)的合金线(31)。
5.如权利要求4所述的适用于极寒条件下的通信光缆组件，其特征在于，所述张力传感器(52)为布拉格光栅光纤传感器。
6.如权利要求5所述的适用于极寒条件下的通信光缆组件，其特征在于，所述张力传感器(52)设置在所述通信光缆的外护套(40)内，所述张力传感器(52)和多个光缆单元(10)共同围绕在所述加强线缆(30)的外周。
7.如权利要求5所述的适用于极寒条件下的通信光缆组件，其特征在于，所述张力传感器(52)通过固定装置固定在所述外护套(40)上。
8.如利要求2所述的适用于极寒条件下的通信光缆组件，其特征在于，所述合金线(31)外径为0.5mm～3.0mm，电阻率为0.44Ωmm2/m～0.55Ωmm2/m，抗张强度大于600N/mm2，延伸率为6％～15％。
9.如权利要求2所述的适用于极寒条件下的通信光缆组件，其特征在于，所述绝缘层(32)为聚氯乙烯塑料、交联聚烯烃或氟塑料，耐受温度大于100℃。
10.如权利要求1所述的适用于极寒条件下的通信光缆组件，其特征在于，所述加强线缆单元(30)的绝缘层外套设有内衬层(33)，所述内衬层(33)由云母带或玻璃沙防火带缠绕形成。
11.如权利要求1所述的适用于极寒条件下的通信光缆组件，其特征在于，所述光缆单元(10)包括：
光纤芯(11)；
光缆护套(12)，所述光缆护套(12)套设在所述光纤芯(11)的外周；
所述光纤芯(11)和所述光缆护套(12)之间还填充有阻水材料，所述阻水材料为阻水粉或阻水沙。
12.如权利要求1所述的适用于极寒条件下的通信光缆组件，其特征在于，所述外护套(40)为交联聚烯烃或非交联聚烯烃。
13.一种通信光缆组件的温度控制方法，其特征在于，所述通信光缆组件为如权利要求1-12中任一项所述的适用于极寒条件下的通信光缆组件，所述温度控制方法，包括以下步骤：
步骤S1：采用温度传感器(51)检测通信光缆外部环境温度，设定温度阈值为T0，设测得的环境温度为测试温度T1；
步骤S2：判断测试温度T1是否小于温度阈值T0，若为是，则通过张力传感器(52)检测通信线缆的拉伸张力，设定张力阈值为F0，设测得的通信线缆的拉伸张力为测试张力F1；
步骤S3：判断测试张力F1是否大于张力阈值F0，若为是，则通过控制器(53)对合金线(31)进行加热；
步骤S4：在加热的过程中持续判断测试张力F1是否大于张力阈值F0，若为否，则通过控制器(53)停止对合金线(31)加热。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述张力阈值F0分为第一张力阈值F01和第二张力阈值F02，所述第一张力阈值F01大于所述第二张力阈值F02，所述合金线(31)的加热电流分为第一加热电流和第二加热电流，所述第一加热电流高于所述第二加热电流；
当第二张力阈值F02＜测试张力F1＜第一张力阈值F01时，合金线(31)的加热电流为第二加热电流；当第一张力阈值F01＜测试张力F1时，合金线(31)的加热电流为第一加热电流。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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