CN210515343U - 一种用于电缆接头的rfid测温标签及其安装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于T型电缆接头的RFID测温标签，包括RFID标签天线和RFID标签芯片，所述RFID标签天线包括基板和铜皮，所述基板呈环形结构，所述铜皮贴附在基板表面，所述RFID标签芯片分别与RFID标签天线两端的电容耦合极相连接。采用上述技术方案，结构简单，技术合理，安装方便，尤其适用T型电缆接头，制造原料多样且价格低，不易损坏，安装方便，耐温性强，能够进行实时监测，易于推广。

Description

一种用于电缆接头的RFID测温标签及其安装结构

技术领域

本实用新型涉及电力设备技术领域，具体指一种用于电缆接头的RFID测温标签及其安装结构。

背景技术

在供电系统中，对供电可靠性的要求也越来越高，变电站的环网柜和高压电缆分支箱等是重要的电气设备且容易发热，因此对环网柜和高压电缆分支箱等的关键节点的测温变得越来越重要。

电力线缆在实际的应用中，环网柜和高压电缆分支箱等的关键节点通常位于电缆接头处，这部分节点会因为老化、接触不良、负载过重或者人为操作失误，从而导致电阻增大而发热，严重的甚至会击穿造成电力事故，使得电缆等设备随时存在一定的应用风险，一旦此类问题发生，线缆很有可能会起火，带来的后果及损失是非常巨大的。为了解决此类起火问题的发生，我们有必要对线缆风险进行预警，以行业经验来看，线缆温度检测是非常有效的方法。

以往的线缆温度检测方法有很多种，传统的有人工定时采用温度测量仪器检测，这种方法效率低且不具有实时性，很容易在巡检的空档期发生危险，而且人工容易出现低级错误，并且高压线的测量对工作人员有一定的危险；近期有一些电缆温度检测设备是采用传感器方式，它可以实时检测电缆温度，数据通过无线方式传给后台并处理，解决了实时性和效率等问题，具有一定的智能性，但是大多都有安装困难，耐温性差，不抗干扰等缺点，但是这些传感设备都需要电池，这些电池存在寿命问题，另外到起火风险发生时，电池会发生燃烧或爆炸，更有可能加剧风险的严重程度。

为了解决无源测量温度这一技术问题，电子及材料研究人员提出过声表面测温方案并生产了相关产品，此方案解决了电池的风险问题，但是由于声表面器件对产品的结构要求较高，安装不方便；而且不同的器件返回的数据特征各不相同，需要对每一组产品以及环境因素进行修调，因此此类应用也是很受限制。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

本实用新型要结局的技术问题，旨在提出一种用于电缆接头的RFID测温标签及安装结构，放置在电缆接头内部，能在电缆接头外测出接头内部温度，并且结构简单，制造原料多样且价格低，不易损坏，安装方便，耐温性强，能够进行实时监测，易于推广。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：

一种用于电缆接头的RFID测温标签，包括RFID标签天线和RFID标签芯片，所述RFID标签天线包括基板和铜皮，所述基板呈环形或半环形结构，所述铜皮贴附在基板表面，所述RFID标签芯片分别与RFID标签天线两端的电容耦合极相连接。

作为优选，所述基板由FR-4环氧玻璃纤维制成。

作为优选，所述铜皮上涂敷有一层防护油墨层。

作为优选，所述RFID标签芯片内置512比特数据存储单元。

作为优选，所述RFID标签芯片支持EPC Global C1G2 v1.2通信接口。

本实用新型还公开了一种用于电缆接头的RFID测温标签安装结构，包括RFID测温标签、绝缘堵头和电缆接头，所述电缆接头内设有测温连接槽和连接件，所述连接件上设置有螺栓，所述螺栓位于测温连接槽内，所述螺栓上安装有平垫、弹垫和螺母所述RFID测温标签位于测温连接槽的底部且贴紧连接件，所述绝缘堵头塞紧至测温连接槽。

作为优选，所述绝缘堵头的一端设有凹槽，所述凹槽与螺母的外壁相配合。

作为优选，所述RFID测温标签的内径小于平垫的外径。

本实用新型具有以下的特点和有益效果：

采用上述技术方案，结构简单，技术合理，安装方便，尤其适用电缆接头，制造原料多样且价格低，不易损坏，安装方便，耐温性强，能够进行实时监测，易于推广。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1的安装示意图。

图中，1- RFID测温标签、11-铜皮、12-基板、13- RFID标签芯片、2-绝缘堵头、3-螺母、4-弹垫、5-平垫、6-螺栓、7-电缆接头、8-测温连接槽、9-连接件。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而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。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，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，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型提供了一种用于电缆接头的RFID测温标签1，如图1所示，包括RFID标签天线和RFID标签芯片13，所述RFID标签天线包括基板12和铜皮11，所述基板12呈环形或半环形结构，所述铜皮11贴附在基板12表面，所述RFID标签芯片13分别与RFID标签天线两端的电容耦合极相连接。

优选环形结构的基板12，安装更加牢固，RFID测温标签与电缆接触面更大，监测精度更高。

上述技术方案中，结构简单，技术合理，安装方便，尤其适用电缆接头，制造原料多样且价格低，不易损坏，安装方便，耐温性强，能够进行实时监测，易于推广。

安装时，如图2所示，RFID测温标签1紧贴绝缘堵头2有金属的一侧，RFID标签芯片面向绝缘堵头2，RFID测温标签1中心处得安装孔的圆心和绝缘堵头2金属环圆心为同一点，平垫5，弹垫4，螺母3，依次放入螺栓6中旋紧，然后绝缘堵头2和RFID测温标签1再放入套筒中，和螺栓6旋紧。至此，电缆接头安装结束。

安装RFID测温标签1完成的后的电缆接头，可以用RFID读写器外接读写器天线，天线发射射频信号给RFID测温标签1供电并传输数据，以此来读取RFID测温标签1的温度，因为RFID测温标签1在绝缘堵头上，读取的温度即为电缆接头内部的温度。由于是射频技术且此RFID测温标签1无内置电源，可以实现无源无线测温，并且理论上能连续使用10年以上。满足了电力应用的环网柜和高压电缆分支箱等内增加的产品不能带电也不方便直接接触测温的要求。

进一步的，所述基板12由FR-4环氧玻璃纤维制成。所述铜皮11上涂敷有一层防护油墨层。

通过增设防护油墨层，防止铜皮接触空气氧化

本实用新型得进一步设置，所述RFID标签芯片内置512比特数据存储单元。所述RFID标签芯片支持EPC Global C1G2通信接口。

上述技术方案中，RFID标签芯片13利用先进的超高频无线电波能量收集技术，通过840MHz-960MHz的RF电磁波获得能量，内置512比特数据储存单元，可存储用户信息等数据。

可以理解的，RFID标签芯片13内置温度传感器信号采用了非线性读取，后端数字可根据预设参数实现快速的线性化，方便温度数据原始数据读出后与摄氏（华氏）温度之间的转换。芯片支持EPC Global C1G2 v1.2通信接口，搭配各型UHF RFID读写设备可以支持用户非常方便在10米范围内搭建无源无线温度传感系统。配合RFID标签天线工作时读取灵敏度可达约-18.7dBm。

具体的，所述基板的外径为37.6mm，所述基板的内径为24mm。

本实用新型对外形尺寸大小及材质不做限定，仅以此例表明标签形态为圆环形物体。RFID标签天线表面铜皮外形的形态不做限定，可以有多种方式，但铜皮的形态决定了它具有抗金属性能，即在金属表面时比不在金属表面测试时RFID测试标签1具有更好的灵敏度。

可以理解的，RFID标签天线的抗金属性能由来，RFID标签天线通过在基板上的铜皮形成辐射部，把金属物件作为反射部，辐射部辐射的能量经反射部反射后进行叠加从而提高RFID标签天线的增益，大幅度提高RFID标签天线的识别距离。当RFID标签天线附着于金属物件(如螺母等固定件)时，反射部可屏蔽反射部一侧的金属部件的影响，进一步提高识别距离，达到抗金属的效果。

进一步的，利用专用的天线设计仿真软件来建模应用方案的模型，把电缆接头各种组成部分的介电常数和尺寸等主要参数代入软件中，设计出一个和实物图几乎一样的模型，再依此设计RFID标签天线，仿真出RFID标签天线在915MHz附近的最佳阻抗匹配。

进一步的，根据RFID标签读取距离公式（1）可知，在Pt和Gr一定的条件下，识别距离r主要由标签天线的增益Gt和传输系数τ决定。RFID标签天线和RFID标签芯片之间的阻抗匹配直接影响了传输系数τ。通过设置铜条辐射部的宽度和周长与连接在馈电部上的RFID标签芯片的阻抗相匹配来提高天线的传输系数，从而提高RFID标签天线的识别距离。

进一步的，也可通过增加基板的厚度来使得经反射部反射后的能量与辐射部反射的能量能在远程进一步叠加来提高天线的增益，以获得更远的识别距离。

优选基板厚度为0.4-1.2mm。

其中，Pt为RFID标签芯片的最小触阈值功；

Gr为与读卡器有关的增益参数；

…………………………………………………………（1）

本实用新型还公开了一种用于电缆接头的RFID测温标签的安装结构，如图2所示，包括RFID测温标签1、绝缘堵头2和电缆接头7，所述电缆接头7内设有测温连接槽8和连接件9，所述连接件9上设置有螺栓6，所述螺栓6位于测温连接槽8内，所述螺栓6上安装有平垫5、弹垫4和螺母3，所述RFID测温标签1位于测温连接槽8的底部且贴紧连接件9，所述绝缘堵头2塞紧至测温连接槽8。

进一步的，所述绝缘堵头2的一端设有凹槽，所述凹槽与螺母3的外壁相配合。

进一步的，所述RFID测温标签1的内径小于平垫6的外径。

可以理解的，电缆接头为T型结构，电缆接头上设有两个连接电缆线的连接槽，并且连接件为导体，RFID测温标签通过对测温连接件的温度监测，从而获取环网柜和高压电缆分支箱等的关键节点的温度数据。

上述安装结构的安装方法，步骤包括：

RFID测温标签紧贴绝缘堵头有金属的一侧，RFID标签芯片面向绝缘堵头2；

平垫、弹垫、螺母，依次套接在螺栓上，并旋紧；

RFID测温标签和绝缘堵头再放入套筒中，并和螺栓旋紧；

安装结束。

具体的，所述RFID测温标签的内径不小于平垫的外径，所述RFID测温标签与平垫齐平。

可以理解的，RFID测温标签贴近待监测电缆，从而监测精度更高。

进一步的，所述RFID测温标签中心处的安装孔和绝缘堵头2金属环和轴心重合。

可以理解的，绝缘堵头的连接侧设有凹槽，该凹槽与螺母相对应。

可以理解的，绝缘堵头的连接侧设有金属环。

本实用新型还公开了一种用于电缆接头的RFID测温标签的测温方法，步骤包括：

通过预设在电缆接头上的RFID读写器天线发出超高频频段的电磁波；

RFID标签天线收集RFID读写器天线发出的电磁波；

RFID标签天线将收集的电磁波转换为电能为RFID芯片供电；

RFID芯片运行获取电缆接头内部导体的温度数据；

RFID芯片将获取的温度数据传递给RFID读写器天线；

RFID读写器天线将接收到的温度数据发送至RFID读写器；

RFID读写器将接受到的温度数据通过无线网络发送后台服务器。

具体的，所述RFID读写器天线发出超高频频段的电磁波为840MHz-960MHz的电磁波。

优选电磁波频率为915MHz。

另外，优选4G设备作为无限网络进行数据得传输。

进一步的，所述RFID读写器天线发出的电磁波包含指令。

具体的，所述RFID标签天线将接受到的指令发送至RFID标签芯片，所述RFID标签芯片根据指令测量电缆接头内部的温度。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式包括部件进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于电缆接头的RFID测温标签，包括RFID标签天线和RFID标签芯片，其特征在于，所述RFID标签天线包括基板和铜皮，所述基板呈环形或半环形结构，所述铜皮贴附在基板表面，所述RFID标签芯片分别与RFID标签天线两端的电容耦合极相连接。

2.根据权利要求1所述的用于电缆接头的RFID测温标签，其特征在于，所述基板由FR-4环氧玻璃纤维制成。

3.根据权利要求1所述的用于电缆接头的RFID测温标签，其特征在于，所述铜皮上涂敷有一层防护油墨层。

4.根据权利要求1所述的用于电缆接头的RFID测温标签，其特征在于，所述RFID标签芯片支持EPC Global C1G2通信接口。

5.一种标签安装结构，包括权利要求1-4任意一项所述的用于电缆接头的RFID测温标签，其特征在于，包括RFID测温标签、绝缘堵头和电缆接头，所述电缆接头内设有测温连接槽和连接件，所述连接件上设置有螺栓，所述螺栓位于测温连接槽内，所述螺栓上安装有平垫、弹垫和螺母，所述RFID测温标签位于测温连接槽的底部且贴紧连接件，所述绝缘堵头塞紧至测温连接槽。

6.根据权利要求5所述的标签安装结构，其特征在于，所述绝缘堵头的一端设有凹槽，所述凹槽与螺母的外壁相配合。

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