CN118471599A - 一种异常工况探测数据通信电缆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种异常工况探测数据通信电缆，涉及电缆技术领域，包括缆芯；总屏蔽层，其包裹于缆芯外侧；传感单元，其包裹于总屏蔽层外侧，其中，所述传感单元包括一层压电感应薄膜及其两侧电极；隔离带，其包覆于传感单元外侧；防火单元，其包覆于隔离带外侧，其中，所述防火单元为防火泥层；保护单元，其包裹于防火单元外侧；通过在传感单元中压电感应薄膜的一侧面镀银，为传感单元的外侧电极，传感单元与总屏蔽层直接接触，总屏蔽层采用镀银铜扁带绕包而成，为传感单元的内侧电极；电缆受压时，压电感应薄膜两侧电极上会产生感应电荷，通过检测电缆端部两电极间的电信号，即可发现异常工况的发生，并通过对电信号发出位置的检测。
Description
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，具体涉及一种异常工况探测数据通信电缆。
背景技术
信号电缆广泛应用于人们生活中的各个领域，其在电气系统中主要起信号传输的作用，保障整个系统信息化的正常运行。
但电缆在使用过程中难免会受到外部损伤导致信号传输中断，而在遇到特殊情况时电缆信号并不是立即中断的，然而现有技术中的信号电缆只有在信号中断后才能发现损伤，并不能在电缆刚受到损伤时就发现。
现有技术中，如公告号为CN211826315U的专利文件公开了一种电力电缆异常监测系统，还公开了包括电缆测温单元，用于实时测量电缆的温度并将该温度信号发送给电缆监控平台；电缆局部放电监测单元，用于实时测量电缆线路以及电缆接头的局部放电电流并将电流信号发送给电缆监控平台；电缆护套环流监测单元，用于实时测量接地电缆线路金属护套的接地电流并将电流信号发送给电缆监控平台；
在现有技术中，测温光纤通过卡扣管固定于电缆表面，这种方式存在很多弊端：
一、基于电缆的长度，需要设置多个卡扣管，不仅增加了生产成本，而且安装较为复杂，卡扣管的设置还会影响电缆的正常铺设；
二、测温光纤通过卡扣管固定于电缆表面，无法准确的监测到电缆内部的温度变化，因此当出现异常时，无法提前预警；
三、若相邻两组卡扣管的设置间距过大，两组卡扣管中间位置的电缆部位无法得到监测和定位，使得出现异常时无法及时处理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种异常工况探测数据通信电缆，解决以下技术问题：
1)现有技术中的信号电缆只有在信号中断后才能发现损伤，并不能在电缆刚受到损伤时就发现；
2)在现有技术中，测温光纤通过卡扣管固定于电缆表面，这种方式存在很多弊端：
一、基于电缆的长度，需要设置多个卡扣管，不仅增加了生产成本，而且安装较为复杂，卡扣管的设置还会影响电缆的正常铺设；
二、测温光纤通过卡扣管固定于电缆表面，无法准确的监测到电缆内部的温度变化，因此当出现异常时，无法提前预警；
三、若相邻两组卡扣管的设置间距过大，两组卡扣管中间位置的电缆部位无法得到监测和定位，使得出现异常时无法及时处理。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种异常工况探测数据通信电缆，包括：
缆芯；
总屏蔽层，其包裹于缆芯外侧；
传感单元，其包裹于总屏蔽层外侧，其中，所述传感单元包括一层压电感应薄膜及其两侧电极；
隔离带，其包覆于传感单元外侧；
防火单元，其包覆于隔离带外侧，其中，所述防火单元为防火泥层；
保护单元，其包裹于防火单元外侧。
优选的，所述缆芯包括信号线芯，所述信号线芯包括若干组外侧包裹有分屏蔽的信号线组；
其中，所述信号线组布设有四组，两组相邻的所述信号线组相互接触，信号线组与阻燃填充绳绞合形成。
优选的，所述信号线组包括两组呈对称布设于分屏蔽中的导体，导所述体外侧包覆有绝缘；
其中，两组所述导体在分屏蔽中布设时，两组绝缘相互接触，绝缘的另一侧与分屏蔽内侧接触。
优选的，所述分屏蔽由镀银铜丝编织而成。
优选的，所述阻燃填充绳布设有五组，分布于缆芯中间以及四周，阻燃填充绳采用玻纤绳或无机阻燃绳材料。
优选的，所述绝缘采用发泡聚乙烯材料。
优选的，所述隔离带为一层绝缘包带，采用聚酯带材料；
优选的，所述防火泥层为挤包的一层矿物质填充用氢氧化镁，并且外侧包有玻纤带和无纺布带。
优选的，所述保护单元采用低烟无卤阻燃聚烯烃材料。
优选的，所述压电感应薄膜一侧面镀银，镀银面朝向电缆外侧，作为传感单元的外侧电极；
所述传感单元与总屏蔽层直接接触，总屏蔽层采用镀银铜扁带绕包而成，作为传感单元的内侧电极。
优选的，镀银铜扁带外侧绕包一层聚酯带，聚酯带外侧疏绕一根镀银铜丝作为内电极监视线，监视线外绕包双面镀银的PVDF薄膜，PVDF薄膜外侧再疏绕一根镀银铜丝作为外电极监视线。
优选的，压电感应薄膜的制备方法包括如下步骤：
薄膜预处理：将制备好的PVDF薄膜进行拉伸、退火后，放入80-90℃的硅油中施加电压进行极化处理；
电极构成：将处理好的PVDF薄膜放入热蒸镀炉中，电极材料选用纯度为99.99％的纯银丝，通过热蒸镀，在薄膜两侧镀上一层厚度2μm的银层，作为薄膜的两侧电极。
本发明的有益效果：
(1)本发明通过在传感单元中压电感应薄膜的一侧面镀银，作为传感单元的外侧电极，传感单元与总屏蔽层直接接触，总屏蔽层采用镀银铜扁带绕包而成，作为传感单元的内侧电极；
(2)本发明中，当该通信电缆受压时，压电感应薄膜两侧电极上会产生感应电荷，通过检测电缆端部两电极间的电信号，即可发现异常工况的发生，并通过对电信号发出位置的检测，可以实现对受压处快速定位；
(3)本发明中，当该通信电缆在遇到火情时，防火泥层遇热首先会膨胀，膨胀后对内侧压电感应薄膜造成挤压，此时在电缆端部就可以检测到压电感应薄膜两侧电极间的电信号，实现火情的发现与定位，而电缆内部的防火泥层也可以保护电缆正常运行一段时间，直至消防人员对火情进行处理；
(4)本发明不需要在电缆表面设置卡扣管，不仅不会影响电缆的正常铺设，而且可以直接实现电缆内部的异常监测，监测过程更加直观和有效；
(5)在该电缆结构中，压电感应薄膜内外侧的监视线与PVDF薄膜两侧镀银层紧密接触，即与两侧电极紧密接触，这样监视线就可视作PVDF薄膜两侧电极的延申，因此电缆端部的两根监视线就可以看作是电缆压电结构的两侧电极，通过检测监视线中电信号即可实现压力信号检测。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明一种异常工况探测数据通信电缆的结构示意图。
图中：1、导体；2、绝缘；3、分屏蔽；4、阻燃填充绳；5、总屏蔽层；6、传感单元；7、隔离带；8、防火单元；9、保护单元。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1所示，本发明为一种异常工况探测数据通信电缆，包括缆芯；
在本实施例的一种实施方式中，缆芯包括信号线芯，信号线芯包括若干组外侧包裹有分屏蔽3的信号线组，需要说明的是，信号线组布设有四组，两组相邻的信号线组相互接触，信号线组与阻燃填充绳4绞合形成；
其中，分屏蔽3由镀银铜丝编织而成；
此外，阻燃填充绳4布设有五组，分布于缆芯中间以及四周，阻燃填充绳4采用玻纤绳或无机阻燃绳材料制成。
具体的，信号线组包括两组呈对称布设于分屏蔽3中的导体1，导体1外侧包覆有绝缘2，其中，两组导体1在分屏蔽3中布设时，两组绝缘2相互接触，绝缘2的另一侧与分屏蔽3内侧接触；还需要说明的是，导体1采用镀银五类铜导体。
本实施例中，绝缘2采用发泡聚乙烯材料制成。
还包括：
总屏蔽层5，其包裹于缆芯外侧；
传感单元6，其包裹于总屏蔽层5外侧；其中，传感单元6包括一层压电感应薄膜及其两侧电极；具体的，压电感应薄膜采用PVDF薄膜；需要说明的是，当该通信电缆受压时，压电感应薄膜两侧电极上会产生感应电荷，通过检测电缆端部两电极间的电信号，即可发现异常工况的发生，并通过对电信号发出位置的检测，可以实现对受压处快速定位；
隔离带7，其包覆于传感单元6外侧；其中，隔离带7为一层绝缘包带，采用聚酯带材料制成；
防火单元8，其包覆于隔离带7外侧；其中，防火单元8为防火泥层，防火泥层为挤包的一层矿物质填充用氢氧化镁，并且外侧包有玻纤带和无纺布带；本实施例中的隔离带7用于将传感单元6与防火泥层隔离开；
需要说明的是，本实施例的通信电缆在遇到火情时，防火泥层遇热首先会膨胀，膨胀后对内侧压电感应薄膜造成挤压，此时在电缆端部就可以检测到压电感应薄膜两侧电极间的电信号，实现火情的发现与定位，而电缆内部的防火泥层也可以保护电缆正常运行一段时间，直至消防人员对火情进行处理。
保护单元9，其包裹于防火单元8外侧；其中，保护单元9所用材料为低烟无卤阻燃聚烯烃。
作为本实施例进一步的方案，压电感应薄膜一侧面镀银，镀银面朝向电缆外侧，作为传感单元6的外侧电极；
传感单元6与总屏蔽层5直接接触，总屏蔽层5采用镀银铜扁带绕包而成，作为传感单元6的内侧电极。
本发明的工作原理：通过在传感单元6中压电感应薄膜的一侧面镀银，作为传感单元6的外侧电极，传感单元6与总屏蔽层5直接接触，总屏蔽层5采用镀银铜扁带绕包而成，作为传感单元6的内侧电极；
当该通信电缆受压时，压电感应薄膜两侧电极上会产生感应电荷，通过检测电缆端部两电极间的电信号，即可发现异常工况的发生，并通过对电信号发出位置的检测，可以实现对受压处快速定位；
当该通信电缆在遇到火情时，防火泥层遇热首先会膨胀，膨胀后对内侧压电感应薄膜造成挤压，此时在电缆端部就可以检测到压电感应薄膜两侧电极间的电信号，实现火情的发现与定位，而电缆内部的防火泥层也可以保护电缆正常运行一段时间，直至消防人员对火情进行处理。
实施例2
在实施例1的基础上，为了提高感应电信号的稳定性，镀银铜扁带外侧绕包一层聚酯带，聚酯带外侧疏绕一根镀银铜丝作为内电极监视线，监视线外绕包双面镀银的PVDF薄膜，PVDF薄膜外侧再疏绕一根镀银铜丝作为外电极监视线；
具体的，在本实施例中，通过在镀银铜扁带外侧绕包的聚酯带可以将总屏蔽层5与压电感应薄膜的监视线隔离开，避免总屏蔽层5中的电信号对压电感应造成影响；
作为本实施例进一步的方案，压电感应薄膜的制备方法包括如下步骤：
薄膜预处理：将制备好的PVDF薄膜进行拉伸、退火后，放入80-90℃的硅油中施加电压进行极化处理；
电极构成：将处理好的PVDF薄膜放入热蒸镀炉中，电极材料选用纯度为99.99％的纯银丝，通过热蒸镀，在薄膜两侧镀上一层厚度2μm的银层，作为薄膜的两侧电极。
还需要说明的是，在该电缆结构中，压电感应薄膜内外侧的监视线与PVDF薄膜两侧镀银层紧密接触，即与两侧电极紧密接触，这样监视线就可视作PVDF薄膜两侧电极的延申，因此电缆端部的两根监视线就可以看作是电缆压电结构的两侧电极，通过检测监视线中电信号即可实现压力信号检测；在使用时需要注意，电缆另一端两根监视线不能发生接触，要保持开路状态。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示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及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，“第一”、“第二”仅由于描述目的，且不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，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多个该特征。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”等应做广义理解，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连接，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。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (10)
1.一种异常工况探测数据通信电缆，其特征在于，包括：
缆芯；
总屏蔽层(5)，其包裹于缆芯外侧；
传感单元(6)，其包裹于总屏蔽层(5)外侧，其中，所述传感单元(6)包括一层压电感应薄膜及其两侧电极；
隔离带(7)，其包覆于传感单元(6)外侧；
防火单元(8)，其包覆于隔离带(7)外侧，其中，所述防火单元(8)为防火泥层；
保护单元(9)，其包裹于防火单元(8)外侧。
2.根据权利要求1所述的一种异常工况探测数据通信电缆,其特征在于，所述缆芯包括信号线芯，所述信号线芯包括若干组外侧包裹有分屏蔽(3)的信号线组；
其中，所述信号线组布设有四组，两组相邻的所述信号线组相互接触，信号线组与阻燃填充绳(4)绞合形成。
3.根据权利要求2所述的一种异常工况探测数据通信电缆,其特征在于，所述信号线组包括两组呈对称布设于分屏蔽(3)中的导体(1)，导所述体(1)外侧包覆有绝缘(2)；
其中，两组所述导体(1)在分屏蔽(3)中布设时，两组绝缘(2)相互接触，绝缘(2)的另一侧与分屏蔽(3)内侧接触。
4.根据权利要求3所述的一种异常工况探测数据通信电缆,其特征在于，所述分屏蔽(3)由镀银铜丝编织而成。
5.根据权利要求3所述的一种异常工况探测数据通信电缆,其特征在于，所述阻燃填充绳(4)布设有五组，分布于缆芯中间以及四周，阻燃填充绳(4)采用玻纤绳或无机阻燃绳材料。
6.根据权利要求3所述的一种异常工况探测数据通信电缆,其特征在于，所述绝缘(2)采用发泡聚乙烯材料；
其中，所述隔离带(7)为一层绝缘包带，采用聚酯带材料。
7.根据权利要求1所述的一种异常工况探测数据通信电缆,其特征在于，所述保护单元(9)采用低烟无卤阻燃聚烯烃材料。
8.根据权利要求6所述的一种异常工况探测数据通信电缆,其特征在于，所述压电感应薄膜一侧面镀银，镀银面朝向电缆外侧，作为传感单元(6)的外侧电极；
所述传感单元(6)与总屏蔽层(5)直接接触，总屏蔽层(5)采用镀银铜扁带绕包而成，作为传感单元(6)的内侧电极。
9.根据权利要求8所述的一种异常工况探测数据通信电缆,其特征在于，所述镀银铜扁带外侧绕包一层聚酯带，聚酯带外侧疏绕一根镀银铜丝作为内电极监视线，监视线外绕包双面镀银的PVDF薄膜，PVDF薄膜外侧再疏绕一根镀银铜丝作为外电极监视线。
10.根据权利要求9所述的一种异常工况探测数据通信电缆,其特征在于，所述压电感应薄膜的制备方法包括如下步骤：
薄膜预处理：将制备好的PVDF薄膜进行拉伸、退火后，放入80-90℃的硅油中施加电压进行极化处理；
电极构成：将处理好的PVDF薄膜放入热蒸镀炉中，电极材料选用纯度为99.99％的纯银丝，通过热蒸镀，在薄膜两侧镀上一层厚度2μm的银层，作为薄膜的两侧电极。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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