CN116260094A - 一种数字物联网的opgw光缆智能融冰系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光缆融冰技术领域，尤其涉及一种数字物联网的OPGW光缆智能融冰系统，包括融冰机构，包括设置在光缆内部的第一融冰组件、设置在光缆外部的第二融冰组件、设置在光缆两端的用以控制第一融冰组件和第二融冰组件的温度的控温组件；检测机构，包括用以检测气象状况的气象检测组件，用以检测光缆覆冰厚度的厚度检测组件，和用以检测融冰组件融冰温度的温度检测组件；控制机构，本发明通过设置分别安装在光缆内部和外部的第一融冰组件和第二融冰组件，并通过检测机构检测的光缆的覆冰情况对第一融冰组件和第二融冰组件的融冰方式进行控制，提高了对融冰过程的控制精度，进而提高了光缆传输的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及光缆融冰技术领域，尤其涉及一种数字物联网的OPGW光缆智能融冰系统。
背景技术
光缆作为综合传输线缆，其可靠性能是作为传输信息和电能的重要指标，而线缆的可靠性能不能单靠线缆本身决定，由于线缆使用的地理位置因素不同，会导致线缆的性能有所变化，而线缆在冬季使用，尤其是我国南方地区，冬季会导致线缆表面覆盖冰层，一方面导致线缆可能存在断裂情况，另一方面可能导致电能和信息不能高效传输。
中国专利公开号：CN113541036A公开了一种实时监测的OPGW光缆直流融冰系统，输电线路采用同塔双回架设，采用单回停电融冰与双回停电融冰两种方式构建融冰回路，还设有全过程监测系统对覆冰、融冰情况进行实时监测。本发明采用的技术方案，OPGW光缆融冰采取直流融冰方式，精准化融冰系统依托全过程监测系统对光缆内芯温度、光缆表面温度等状态实时监测，做到融冰电流、光芯温度能控、在控，有效保护光缆安全。由此可见，所述实时监测的OPGW光缆直流融冰系统存在并未对融冰过程进行精准控制导致线缆传输可靠性不高的问题。
发明内容
为此，本发明提供一种数字物联网的OPGW光缆智能融冰系统，用以克服现有技术中并未对融冰过程进行精准控制导致线缆传输可靠性不高的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种数字物联网的OPGW光缆智能融冰系统，包括：
融冰机构，包括设置在光缆内部的第一融冰组件、设置在光缆外部的第二融冰组件、设置在光缆两端的用以控制第一融冰组件和第二融冰组件的温度的控温组件；
检测机构，包括用以检测气象状况的气象检测组件，用以检测光缆覆冰厚度的厚度检测组件，和用以检测融冰组件融冰温度的温度检测组件；
控制机构，包括与气象检测组件、厚度检测组件和温度检测组件连接的用以获取气象检测组件检测的气象数据、获取厚度检测组件检测的覆冰厚度和温度检测组件检测的融冰温度的数据获取单元，与所述数据获取模块连接的用以对所述数据获取单元获取的数据进行分析的数据分析单元，和与所述数据分析模块连接的用以控制所述融冰机构执行融冰作业的控制执行单元。
进一步地，所述数据分析模块在第一气象条件下将所述覆冰厚度与预设覆冰厚度进行比对，以根据比对结果确定启动所述融冰组件的启动方式；
若覆冰厚度不大于预设覆冰厚度，所述数据分析模块确定所述启动方式为第一启动方式；
若覆冰厚度大于预设覆冰厚度，所述数据分析模块确定所述启动方式为第二启动方式。
进一步地，所述数据分析模块在第一启动方式下，启动第一融冰组件对所述光缆进行融冰，所述数据分析模块在第二启动方式下，启动第一融冰组件和第二融冰组件对所述光缆进行融冰。
进一步地，所述数据分析模块在第一启动方式下，计算所述覆冰厚度和预设覆冰厚度的第一厚度差值，并根据该第一厚度差值和预设厚度差值的比对结果确定第一融冰组件的启动电阻；
若第一厚度差值小于等于预设厚度差值，所述数据分析模块确定所述启动电阻为第一电阻；
若第一厚度差值大于预设厚度差值，所述数据分析模块确定所述启动电阻为第二电阻。
进一步地，所述数据分析模块在第二启动方式下，计算所述覆冰厚度和预设覆冰厚度的第二厚度差值，并根据该第二厚度差值和预设厚度差值的比对结果确定第二融冰组件的启动功率；
若第二厚度差值小于等于预设厚度差值，所述数据分析模块确定所述启动功率为第一功率；
若第二厚度差值大于预设厚度差值，所述数据分析模块确定所述启动功率为第二功率。
进一步地，所述数据分析模块在确定以对应启动方式启动融冰组件条件下，将所述融冰温度与预设融冰温度进行比对，并根据比对结果确定是否对所述启动方式进行调节；
若融冰温度小于预设融冰温度，所述数据分析模块确定对所述启动方式进行调节；
若融冰温度大于等于预设融冰温度，所述数据分析模块确定不对所述启动方式进行调节。
进一步地，所述数据分析模块在确定对所述启动方式进行调节条件下，计算所述融冰温度和预设融冰温度的温度差，并根据该温度差和对应的温度差标准的比对结果确定对所述启动方式进行调节的调节方式；
若温度差处于第一标准，所述数据分析模块确定所述调节方式为第一调节方式；
若温度差处于第二标准，所述数据分析模块确定所述调节方式为第二调节阀方式；
若温度差处于第三标准，所述数据分析模块确定所述调节方为第三调节方式。
进一步地，所述数据分析模块在第一调节方式下，计算所述温度差与第一预设温度差的第一比值，并根据该第一比值与预设比值的比对结果确定对应的调节系数以对所述启动电阻进行调节。
进一步地，所述数据分析模块在第二调节方式下，计算所述温度差与第二预设温度差的第二比值，并根据GIA第二比值与预设比值的比对结果确定对应的调节系数以对所述启动功率进行调节。
进一步地，所述数据分析模块在第三调节方式下，将所述气象数据进行分析，统计气象数据的超标率，并根据该超标率与预设超标率的比对结果选取对应的调节系数和修正系数分别对所述启动电阻进行调节和对所述启动功率进行修正。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明通过设置分别安装在光缆内部和外部的第一融冰组件和第二融冰组件，并通过检测机构检测的光缆的覆冰情况对第一融冰组件和第二融冰组件的融冰方式进行控制，提高了对融冰过程的控制精度，进而提高了光缆传输的可靠性。
进一步地，本发明通过根据融冰过程的气候条件进行分析，针对多种气候不同情况对融冰方式进行调整，从而进一步提高了对融冰过程的控制精度，进而提高了光缆传输的可靠性。
附图说明
图1为本发明实施例数字物联网的OPGW光缆智能融冰系统的结构示意图；
图2为本发明实施例数字物联网的OPGW光缆智能融冰系统的第二融冰组件的结构示意图。
图中，1-壳体，2-加热装置，3-滚轮，4-电机，5-光缆。
具体实施方式
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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，还需要说明的是，在本发明的描述中，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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1和图2所示，图1为本发明实施例数字物联网的OPGW光缆智能融冰系统的结构示意图，图2为本发明实施例数字物联网的OPGW光缆智能融冰系统的第二融冰组件的结构示意图。
本发明实施例数字物联网的OPGW光缆智能融冰系统，包括：
融冰机构，包括设置在光缆内部的第一融冰组件、设置在光缆外部的第二融冰组件、设置在光缆两端的用以控制第一融冰组件和第二融冰组件的温度的控温组件；
检测机构，包括用以检测气象状况的气象检测组件，用以检测光缆覆冰厚度的厚度检测组件，和用以检测融冰组件融冰温度的温度检测组件；
控制机构，包括与气象检测组件、厚度检测组件和温度检测组件连接的用以获取气象检测组件检测的气象数据、获取厚度检测组件检测的覆冰厚度和温度检测组件检测的融冰温度的数据获取单元，与所述数据获取模块连接的用以对所述数据获取单元获取的数据进行分析的数据分析单元，和与所述数据分析模块连接的用以控制所述融冰机构执行融冰作业的控制执行单元。
本发明实施例中，第一融冰组件为设置在光缆内的电加热丝和与电加热丝连接的阻值可调的电阻，电阻的一端与光缆的供电线路连接，且电加热丝采用PTC电阻丝。
本发明实施例中，第二融冰组件包括套设在光缆一端外部的壳体1，设置在壳体内加热装置2，设置在环形壳体内用以驱动第二融冰组件在光缆上移动的驱动组件，其中，加热装置为电加热棒，驱动组件包括滚轮3和驱动滚轮的电机4。
具体而言，所述数据分析模块在第一气象条件下将所述覆冰厚度与预设覆冰厚度进行比对，以根据比对结果确定启动所述融冰组件的启动方式；
若覆冰厚度不大于预设覆冰厚度，所述数据分析模块确定所述启动方式为第一启动方式；
若覆冰厚度大于预设覆冰厚度，所述数据分析模块确定所述启动方式为第二启动方式；
其中，第一预设气象条件为大气温度低于0℃，大气湿度高于35%，风速高于5m/s。
本发明实施例中，预设覆冰厚度的取值为0.5cm。
具体而言，所述数据分析模块在第一启动方式下，启动第一融冰组件对所述光缆进行融冰，所述数据分析模块在第二启动方式下，启动第一融冰组件和第二融冰组件对所述光缆进行融冰。
具体而言，所述数据分析模块在第一启动方式下，计算所述覆冰厚度和预设覆冰厚度的第一厚度差值，并根据该第一厚度差值和预设厚度差值的比对结果确定第一融冰组件的启动电阻；
若第一厚度差值小于等于预设厚度差值，所述数据分析模块确定所述启动电阻为第一电阻；
若第一厚度差值大于预设厚度差值，所述数据分析模块确定所述启动电阻为第二电阻；
其中，第一电阻的取值为120Ω，第二电阻的取值为130Ω。
本发明实施例中，预设厚度差值的取值为0.25，本领域技术人员也可根据实际电热丝的材质对第一电阻和第二电阻进行自行设置，本发明对此不作限定。
具体而言，所述数据分析模块在第二启动方式下，计算所述覆冰厚度和预设覆冰厚度的第二厚度差值，并根据该第二厚度差值和预设厚度差值的比对结果确定第二融冰组件的启动功率；
若第二厚度差值小于等于预设厚度差值，所述数据分析模块确定所述启动功率为第一功率；
若第二厚度差值大于预设厚度差值，所述数据分析模块确定所述启动功率为第二功率；
其中，第一功率的取值350W，第二功率的取值为500W。
具体而言，所述数据分析模块在确定以对应启动方式启动融冰组件条件下，将所述融冰温度与预设融冰温度进行比对，并根据比对结果确定是否对所述启动方式进行调节；
若融冰温度小于预设融冰温度，所述数据分析模块确定对所述启动方式进行调节；
若融冰温度大于等于预设融冰温度，所述数据分析模块确定不对所述启动方式进行调节。
本发明实施例中，预设融冰温度为85℃。
具体而言，所述数据分析模块在确定对所述启动方式进行调节条件下，计算所述融冰温度和预设融冰温度的温度差，并根据该温度差和对应的温度差标准的比对结果确定对所述启动方式进行调节的调节方式；
若温度差处于第一标准，所述数据分析模块确定所述调节方式为第一调节方式；
若温度差处于第二标准，所述数据分析模块确定所述调节方式为第二调节方式；
若温度差处于第三标准，所述数据分析模块确定所述调节方为第三调节方式。
具体而言，所述数据分析模块在第一调节方式下，计算所述温度差与第一预设温度差的第一比值，并根据该第一比值与预设比值的比对结果确定对应的调节系数以对所述启动电阻进行调节，并将调节后的启动电阻设置为Rt，设定
Rt=Ri×（1+B1/B0）
其中，Ri为调节前的启动电阻，B1为第一比值，B0为预设比值，其中i为1或2，R1为调节前的第一电阻，R2为调节前的第二电阻。
本发明实施例中，第一预设温度差的取值为15℃，预设比值的取值为0.65。
具体而言，所述数据分析模块在第二调节方式下，计算所述温度差与第二预设温度差的第二比值，并根据该第二比值与预设比值的比对结果确定对应的调节系数以对所述启动功率进行调节，并将调节后的启动功率设置为Pt，设定
Pt=Pj×（1+B2/B0）
其中，Pj为调节前的启动功率，B2为第二比值，其中j=1，2，P1为调节前的第一功率，P2为调节前的第二功率。
具体而言，所述数据分析模块在第三调节方式下，将所述气象数据进行分析，统计气象数据的超标率Q，设定
Q=（T0-T）/T0+（S-S0）/S0+（U-U0）/U0
其中，T0为温度标准，T为大气温度，S为大气湿度，S0为湿度标准，U为风速，U0为风速标准；
所述数据分析模块根据该超标率与预设超标率的比对结果选取对应的调节系数和修正系数分别对所述启动电阻和所述启动功率进行修正，并将修正后的启动电阻设置为Rx，设定
Rx=Ri×（1+Q/Q0）
将修正后的启动功率设置为Px，设定
Px=Pi×（1+Q/Q0）
其中，Q0为预设超标率。
本发明实施例中，温度标准的取值为0℃，湿度标准的取值为35%，风速标准的取值为5m/s，预设超标率的取值为1.5。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种数字物联网的OPGW光缆智能融冰系统，其特征在于，包括：
融冰机构，包括设置在光缆内部的第一融冰组件、设置在光缆外部的第二融冰组件、设置在光缆两端的用以控制第一融冰组件和第二融冰组件的温度的控温组件；
检测机构，包括用以检测气象状况的气象检测组件，用以检测光缆覆冰厚度的厚度检测组件，和用以检测融冰组件融冰温度的温度检测组件；
控制机构，包括与气象检测组件、厚度检测组件和温度检测组件连接的用以获取气象检测组件检测的气象数据、获取厚度检测组件检测的覆冰厚度和温度检测组件检测的融冰温度的数据获取单元，与所述数据获取模块连接的用以对所述数据获取单元获取的数据进行分析的数据分析单元，以及与所述数据分析模块连接的用以控制所述融冰机构执行融冰作业的控制执行单元。
2.根据权利要求1所述的数字物联网的OPGW光缆智能融冰系统，其特征在于，所述数据分析模块在第一气象条件下将所述覆冰厚度与预设覆冰厚度进行比对，以根据比对结果确定启动所述融冰组件的启动方式；
若覆冰厚度不大于预设覆冰厚度，所述数据分析模块确定所述启动方式为第一启动方式；
若覆冰厚度大于预设覆冰厚度，所述数据分析模块确定所述启动方式为第二启动方式。
3.根据权利要求2所述的数字物联网的OPGW光缆智能融冰系统，其特征在于，所述数据分析模块在第一启动方式下，启动第一融冰组件对所述光缆进行融冰，所述数据分析模块在第二启动方式下，启动第一融冰组件和第二融冰组件对所述光缆进行融冰。
4.根据权利要求3所述的数字物联网的OPGW光缆智能融冰系统，其特征在于，所述数据分析模块在第一启动方式下，计算所述覆冰厚度和预设覆冰厚度的第一厚度差值，并根据该第一厚度差值和预设厚度差值的比对结果确定第一融冰组件的启动电阻；
若第一厚度差值小于等于预设厚度差值，所述数据分析模块确定所述启动电阻为第一电阻；
若第一厚度差值大于预设厚度差值，所述数据分析模块确定所述启动电阻为第二电阻。
5.根据权利要求4所述的数字物联网的OPGW光缆智能融冰系统，其特征在于，所述数据分析模块在第二启动方式下，计算所述覆冰厚度和预设覆冰厚度的第二厚度差值，并根据该第二厚度差值和预设厚度差值的比对结果确定第二融冰组件的启动功率；
若第二厚度差值小于等于预设厚度差值，所述数据分析模块确定所述启动功率为第一功率；
若第二厚度差值大于预设厚度差值，所述数据分析模块确定所述启动功率为第二功率。
6.根据权利要求5所述的数字物联网的OPGW光缆智能融冰系统，其特征在于，所述数据分析模块在确定以对应启动方式启动融冰组件条件下，将所述融冰温度与预设融冰温度进行比对，并根据比对结果确定是否对所述启动方式进行调节；
若融冰温度小于预设融冰温度，所述数据分析模块确定对所述启动方式进行调节；
若融冰温度大于等于预设融冰温度，所述数据分析模块确定不对所述启动方式进行调节。
7.根据权利要求6所述的数字物联网的OPGW光缆智能融冰系统，其特征在于，所述数据分析模块在确定对所述启动方式进行调节条件下，计算所述融冰温度和预设融冰温度的温度差，并根据该温度差和对应的温度差标准的比对结果确定对所述启动方式进行调节的调节方式；
若温度差处于第一标准，所述数据分析模块确定所述调节方式为第一调节方式；
若温度差处于第二标准，所述数据分析模块确定所述调节方式为第二调节阀方式；
若温度差处于第三标准，所述数据分析模块确定所述调节方为第三调节方式。
8.根据权利要求7所述的数字物联网的OPGW光缆智能融冰系统，其特征在于，所述数据分析模块在第一调节方式下，计算所述温度差与第一预设温度差的第一比值，并根据该第一比值与预设比值的比对结果确定对应的调节系数以对所述启动电阻进行调节。
9.根据权利要求8所述的数字物联网的OPGW光缆智能融冰系统，其特征在于，所述数据分析模块在第二调节方式下，计算所述温度差与第二预设温度差的第二比值，并根据GIA第二比值与预设比值的比对结果确定对应的调节系数以对所述启动功率进行调节。
10.根据权利要求9所述的数字物联网的OPGW光缆智能融冰系统，其特征在于，所述数据分析模块在第三调节方式下，将气象数据进行分析，统计气象数据的超标率，并根据该超标率与预设超标率的比对结果选取对应的调节系数和修正系数分别对所述启动电阻进行调节和对所述启动功率进行修正。
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Denomination of invention: An Intelligent Ice Melting System for OPGW Optical Cable in Digital Internet of Things Effective date of registration: 20231222 Granted publication date: 20230804 Pledgee: Shandong Qufu Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: Shandong luxitong Photoelectric Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2023980073685 |