CN210605759U - 一种电缆线路路径查找仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电缆线路路径查找仪，包括电子标签、阅读器，电子标签按一定间隔固定在电力电缆的外表面上。阅读器为手持式阅读器，能够通过电磁波与电子标签事项信息交互。阅读器还包括无线通讯模块，阅读器能够通过无线通讯模块向主站发送从电子标签上读取的数据信息。主站包括计算机以及计算机内的应用程序，用于接收阅读器发送来的数据并进行分析、存储。其巧妙地将射频识别技术与电力电缆的结合，不仅能够从电力电缆上获取驱动射频芯片工作用的电能，还能够通过识别技术快速确定电缆的路径、走向，为日常的维护带来很大便利，该系统结构简单，成本低廉，操作方便，效率高，稳定性好。

Description

一种电缆线路路径查找仪

技术领域

本实用新型涉及电力电缆维护领域，特别涉及一种电缆线路路径查找仪。

背景技术

近年来，随着城市建设的快速发展，电力电缆已经广泛得到应用，电力电缆维护的工作量也在增加。由于原始电力电缆路径资料不尽如人意，城市建设日新月异，电力电缆维护人员岗位调整等客观原因，电力电缆路径的探测与电力电缆的识别成为电力电缆维护工作中极其重要的一环。如果无法明确电力电缆路径，将增加工程施工时损伤供电电力电缆事故率；不知道电力电缆具体走向，就无法对电力电缆的故障点进行查找，影响了抢修的速度和恢复供电的时间。因此，电力电缆路径查找系统的研制具有十分重要的社会和经济效益。

实用新型内容

无线射频识别即射频识别技术（Radio Frequency Identification，电子标签）的基本工作原理并不复杂：电子标签靠近阅读器后，接收阅读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（Passive Tag，无源标签或被动标签），或者由标签主动发送某一频率的信号（Active Tag，有源标签或主动标签），阅读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。

本实用新型就是利用射频识别技术对电力电缆路径进行标识并最终实现电力电缆路径精准定位和查询。

为解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案实现：

一种电缆线路路径查找仪，包括电子标签、阅读器，所述电子标签按一定间隔固定在电力电缆的外表面上；

所述阅读器为手持式阅读器，能够通过电磁波与所述电子标签事项信息交互；

所述阅读器还包括无线通讯模块，所述阅读器能够通过无线通讯模块向主站发送从所述电子标签上读取的数据信息；

所述主站包括计算机以及计算机内的应用程序，用于接收阅读器发送来的数据并进行分析、存储。

优选地，所述电子标签为有源式电子标签，其包括取能互感器、整流滤波单元、储能单元以及射频控制及收发模块；

所述取能互感器为一钳形电流表结构的开口式互感器，取能互感器可拆卸套设在电力电缆的外周，取能互感器能够将电力电缆内流过的电流通过电磁感应转换成能够共电子标签使用的电能；

所述取能互感器的输出端与整流滤波单元的输入端连接，整流滤波单元的输出端与储能单元及射频控制及收发模块连接。

优选地，所述储能单元为锂电池或者超级电容。

优选地，所述射频控制及收发模块包括微控制器和射频驱动芯片及射频天线，用于发射或接收数据。

优选地，所述电子标签按一定间隔固定在电力电缆的外表面上，该间隔为50m。

优选地，所述电子标签内存储的信息包括：电缆的厂家、型号、施工单位、设计单位、投运时间、下一个标签所在位置。

优选地，所述阅读器包括射频模块和控制模块；

所述射频模块包含电源装置、射频处理器、射频接收器以及天线；

所述控制模块包括内部集成功率放大器，低噪声放大器，芯片收发开关控制电路，输入输出匹配电路以及谐波滤波电路的AT2401C芯片。

本实用新型通过巧妙地将射频识别技术与电力电缆的结合，不仅能够从电力电缆上获取驱动射频芯片工作用的电能，还能够通过识别技术快速确定电缆的路径、走向，为日常的维护带来很大便利，该系统均采用现有成熟技术无需特别设计调试，通过巧妙的组合，使得其结构简单，成本低廉，操作方便，效率高，稳定性好，便于组装和检修，具有广泛的推广前景。

附图说明

图1是本实用新型提供的系统构成图；

图2是本实用新型提供的阅读器结构示意图；

图3是本实用新型提供的电子标签结构示意图；

图4是本实用新型提供的电子标签中取能和整流滤波电路图。

图中，各个标号分别表示：电力电缆1、电子标签2、阅读器3、主站4、路面5。

具体实施方式

为使本申请实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的图1~4，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，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他实施方式，都属于本申请保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施方式。基于本申请中的实施方式，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他实施方式，都属于本申请保护的范围。

如图1所示，一种电缆线路路径查找仪，包括电子标签2、阅读器3，所述电子标签按一定间隔固定在电力电缆的外表面上。所述电子标签按一定间隔固定在电力电缆1的外表面上，该间隔为50m。

如图2所示，所述阅读器为手持式阅读器3，能够通过电磁波与所述电子标签事项信息交互，所述阅读器还包括标准接口或无线通讯模块，所述阅读器能够通过标准接口或无线通讯模块向主站4发送从所述电子标签上读取的数据信息。

所述主站包括计算机以及计算机内的应用程序，用于接收阅读器发送来的数据并进行分析、存储。

其中，为了能够更远距离更稳定地传输信息，所述电子标签为有源式电子标签，其包括取能互感器、整流滤波单元、储能单元以及射频控制及收发模块。如图3和图4所示，所述取能互感器为一钳形电流表结构的开口式互感器，取能互感器可拆卸套设在电力电缆的外周，取能互感器能够将电力电缆内流过的电流通过电磁感应转换成能够共电子标签使用的电能。所述取能互感器的输出端与整流滤波单元的输入端连接，整流滤波单元的输出端与储能单元及射频控制及收发模块连接。所述储能单元为锂电池或者超级电容。所述射频控制及收发模块包括微控制器和射频驱动芯片及射频天线，用于发射或接收数据。

此外，为了便于识别信息，所述电子标签内存储的信息包括：电缆的厂家、型号、施工单位、设计单位、投运时间、下一个标签所在位置。

所述阅读器包括射频模块和控制模块。所述射频模块包含电源装置、射频处理器、射频接收器以及天线。所述控制模块包括内部集成功率放大器，低噪声放大器，芯片收发开关控制电路，输入输出匹配电路以及谐波滤波电路的AT2401C芯片。

具体地，如图1所示，一套完整的电缆线路路径查找仪，是由巡视人员拿着手持式阅读器、电子标签被贴在电缆的表面及应用软件主站三个部份所组成。其工作原理是手持式阅读器发射一特定频率的无线电波能量给电子标签，用以驱动电子标签电路将内部的数据送出，此时手持式阅读器便依序接收解读数据，送给应用程序做相应的处理。

电子标签安装在电力电缆的表面，电子标签包含以下信息：电缆的厂家、型号、施工单位、设计单位、投运时间、下一个标签所在位置（如：往东走15米）。上述数据储存在应用软件主站中，阅读器只需要识别到电子标签的识别码（类似于电子标签的身份证号，有且只有一个，并与特定的电子标签一一对应）后就可以获得相关数据。

电子标签安装在电力电缆表面，既方便阅读器的数据读取又不会对电缆的运行造成影响，电子标签在电缆表面大约50米左右安装一个，巡视人员依次定位到电子标签后再将每个标签的坐标相连则获得该条电力电缆的走向线路图。

阅读器通过移动通讯方式将电子标签的存储数据发送至应用软件主站中，应用软件主站中保存有电子标签的历史信息数据，电子标签编码与数据库中的历史数据比对成功后，就可以将相关信息反馈至手持式阅读器中。

特别的是上述的电子标签为有源电子标签，通过外接电源供电，主动向射频识别阅读器发送信号。其体积稍大。但也因此拥有了较长的传输距离与较高的传输速度。因此也可以有效避免由于电缆埋深过大导致电子标签无法是别的尴尬。通常来说，电子标签射频识别技术具有如下特性： 适用性：电子标签技术依靠电磁波，并不需要连接双方的物理接触。这使得它能够实现不开挖久就能辨识出电力电缆的功能。 高效性：电子标签系统的读写速度极快，一次典型的电子标签传输过程通常不到100毫秒，大大提高了电力电缆查找效率。独一性：每个电子标签都是独一无二的，通过电子标签与产品的一一对应关系，可以清楚的跟踪每一条电缆的走向和历史信息。简易性：电子标签结构简单，识别速率高、所需读取设备简单。

上述中，如图2所示，阅读器大致可以分为两个部分，分别是射频模块和控制模块。射频模块包含电源装置、射频处理器、射频接收器以及天线。其中天线采用内置12.0dBi线极化天线，功能包括，产生高频发射功率启动电子标签，对发射信号进行调制，并用于将数据传送给电子标签。工作频率在840Mhz-845Mhz或920Mhz-925Mhz，读卡距离在4m左右。射频处理器采用中科微的AT2401C，其内部集成了功率放大器(PA)，低噪声放大器(LNA)，芯片收发开关控制电路， 输入输出匹配电路以及谐波滤波电路。

阅读器的控制单元功能包括：与主机系统进行通讯，并执行主机系统软件发来的指令，控制与电子标签的通讯过程，信号的解码编码（如果电子标签与阅读期间的数据传输存在加密过程的话），以及进行电子标签与阅读器之间的身份验证等附加功能。

放大器采用ADI公司的LTC6228高速运算放大器，宽带宽、高压摆率、低失真、使用性能可靠。

阅读器采用Silicon Labs公司的EFM8UB20F64单片机（MCU）作为主要控制微处理器，其特点和优势是1、时钟速度可达 48MHz，内部集成时钟精度±1.5%,省去外部时钟,设计更方便。 2、40 个 GPIO 口和丰富的外设满足产品扩展需求，64k Flash、4k XRAM满足以通讯协议要求和程序空间要求。

编解码器采用制造商Intersil的一款CMOS/LSI曼彻斯特编码器/解码器型号是HD-6408。

有源电子标签包含以下几个部分：天线、标签芯片、控制芯片、电源模块、取能线圈、电压监测模块。其连接方式如下图所示：

控制器采用Silicon Labs高性能无线MCU 型号是：SI1000/SI4463，其能够实现高性能、超低功耗、具有优异的性能、丰富的资源及外设。

标签芯片采用：飞利浦生产的Mifare 1S50芯片，其被广泛用于电子标签上，是一款成熟的产品。

上图所述的天线是绕线11圈的漆包线，线圈半径约10cm，天线整体被封装在有源电子标签外壳。

电子标签结构如图3所示，结合图4可知，钳形电流表结构的取能互感器夹在电力电缆上，电力电缆一次电流产生的电磁场在取能线圈上感应出电流，感应电流通过整流滤波单元给锂电池充电（储能模块），再由锂电池给有源电子标签进行能量供给，当然，也可以是并联供电。从而实现有源电子标签的电源供给。

本实用新型通过巧妙地将射频识别技术与电力电缆的结合，不仅能够从电力电缆上获取驱动射频芯片工作用的电能，还能够通过识别技术快速确定电缆的路径、走向，为日常的维护带来很大便利，该系统均采用现有成熟技术无需特别设计调试，通过巧妙的组合，使得其结构简单，成本低廉，操作方便，效率高，稳定性好，便于组装和检修，具有广泛的推广前景。

Claims (6)

1.一种电缆线路路径查找仪，包括电子标签、阅读器，其特征在于：

所述电子标签按一定间隔固定在电力电缆的外表面上；

所述阅读器为手持式阅读器，能够通过电磁波与所述电子标签事项信息交互；

所述阅读器还包括标准接口或无线通讯模块，所述阅读器能够通过标准接口或无线通讯模块向主站发送从所述电子标签上读取的数据信息；

所述主站包括计算机以及计算机内的应用程序，用于接收阅读器发送来的数据并进行分析、存储；

所述电子标签为有源式电子标签，其包括取能互感器、整流滤波单元、储能单元以及射频控制及收发模块；

所述取能互感器为一钳形电流表结构的开口式互感器，取能互感器可拆卸套设在电力电缆的外周，取能互感器能够将电力电缆内流过的电流通过电磁感应转换成能够共电子标签使用的电能；

所述取能互感器的输出端与整流滤波单元的输入端连接，整流滤波单元的输出端与储能单元及射频控制及收发模块连接。

2.根据权利要求1所述的电缆线路路径查找仪，其特征在于：

所述储能单元为锂电池或者超级电容。

3.根据权利要求1所述的电缆线路路径查找仪，其特征在于：

所述射频控制及收发模块包括微控制器和射频驱动芯片及射频天线，用于发射或接收数据。

4.根据权利要求1所述的电缆线路路径查找仪，其特征在于：

所述电子标签按一定间隔固定在电力电缆的外表面上，该间隔为50m。

5.根据权利要求1所述的电缆线路路径查找仪，其特征在于：

所述电子标签内存储的信息包括：电缆的厂家、型号、施工单位、设计单位、投运时间、下一个标签所在位置。

6.根据权利要求1所述的电缆线路路径查找仪，其特征在于：

所述阅读器包括射频模块和控制模块；

所述射频模块包含电源装置、射频处理器、射频接收器以及天线；

所述控制模块包括内部集成功率放大器，低噪声放大器，芯片收发开关控制电路，输入输出匹配电路以及谐波滤波电路的AT2401C芯片。

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