TW201742386A - 用於資料通訊設備及系統之安裝結構 - Google Patents

Abstract

一種用於保護位於一人孔蓋之一下方側上的一收發器之安裝結構係形成自一金屬或耐用塑膠，其形狀係一截頭圓頂或圓錐，其具一傾斜側壁、及經組態以接收一收發器之腔穴，其中該安裝結構係可安裝至該人孔蓋之一下方側。一種用於一封閉空間之資料通訊系統包含：一收發器，其經組態以與該封閉空間外部之一網路進行通訊；及一安裝結構，其將該收發器安裝至該人孔蓋之一下方側。該安裝結構經組態以在將該人孔蓋自該封閉空間之該入口埠移除期間保護該收發器不受損傷。

Description

用於資料通訊設備及系統之安裝結構

機器對機器的通訊在能源、通訊、與安全市場還有其他市場中，變得日益重要。業界使用的監視控制與資料收集(SCADA)系統取決於遠端定位感測器的輸入以正確地運作。SCADA系統亦可輸出信號以致動在現場的遠端設備。彼設備的相當大部分(美國電力公用設施為~18%)設於地下，且在地上與地下設備間提供無線通訊是一相當艱難的挑戰。

用來定位出地下電纜故障的現行做法仍然緩慢且需要大量人力。即使是相當短時間的斷電亦可對公用事業產生不利，且導致要對用戶做費率調整，因此需要能更快速定位出與修復地下故障之一手段。

因此，需要能存取並將無線信號傳遞入及出地下設備室與該地下設備所在處的其他結構。

在本發明之一態樣中，一種用於一封閉空間之資料通訊系統包含：一收發器，其位於在該封閉空間之一入口埠處之一 人孔蓋之一下方側，其中該收發器經組態以與在該封閉空間之外的一網路進行通訊；以及一安裝結構，其用以將該收發器安裝至該人孔蓋之一下方側，該安裝結構經組態以在自該封閉空間之該入口埠將該人孔蓋移除期間保護該收發器不受損傷。

在另一態樣中，一種用於保護位於一人孔蓋之一下方側上的一收發器之安裝結構係形成自一金屬或耐用塑膠，其形狀係一截頭圓頂或圓錐，其具一傾斜側壁、及經組態以接收一收發器之腔穴，其中該安裝結構係可安裝至該人孔蓋之一下方側。

以上本發明之發明內容並非意欲說明本發明之各闡釋的實施例或是每個實作。以下的圖式及實施方式更具體地舉例說明這些實施例。

10‧‧‧地下室或封閉空間

50‧‧‧人孔蓋

51‧‧‧開口

52‧‧‧中央支撐環

53‧‧‧部分

54‧‧‧凸條

55‧‧‧入口埠

58‧‧‧螺旋或通直螺絲孔

60‧‧‧安裝結構

62‧‧‧較低開口

63‧‧‧突出部表面

64‧‧‧傾斜側壁

65‧‧‧圓形凸條

67‧‧‧狹槽

68‧‧‧螺栓

69‧‧‧凹陷區域

100‧‧‧資料通訊系統

101‧‧‧收發器

105‧‧‧連接器

115‧‧‧蓋或頂部部分

118‧‧‧底部部分

147‧‧‧無線電裝置

205a‧‧‧電氣線路；電力電纜

205b‧‧‧電氣線路；電力電纜

205c‧‧‧電氣線路；電力電纜

218‧‧‧電力擷取線圈

220‧‧‧感測器分析單元(SAU)

230‧‧‧繫繩電纜

231‧‧‧繫繩細繩或絲線

232‧‧‧分離連接器

235‧‧‧相關聯電纜

以下將部分參照本發明中的非限制性實例並參照圖式來描述本發明，其中：圖1係根據本發明之一態樣設置於一封閉空間中之資料通訊系統的部分等角視圖。

圖2A係根據本發明之另一態樣之資料通訊系統的等角剖面視圖。

圖2B係根據本發明之另一態樣固定至一人孔蓋之底部側之一安裝結構的等角底部視圖。

圖2C係根據本發明之另一態樣之一收發器及安裝結構的剖面分解視圖。

圖3係根據本發明之另一態樣之一安裝結構的等角視圖。

圖4A至圖4C繪示一人孔蓋移除程序。

雖然本發明可具有各種修改與替代形式，但已在圖式中以實例方式顯示其中細節且將詳細描述。不過，應瞭解，並未意圖將本發明限制於所描述的具體實施例。相反地，本發明應涵蓋所有落於如隨附申請專利範圍所定義的本發明之範疇內之修改例、均等例與替代例。

在下列實施方式中參照附圖，該等附圖構成本文的一部分，並於其中以圖解說明之方式顯示可實行本發明的特定實施例。關於此，方向性用語(如「頂部(top)」、「底部(bottom)」、「前(front)」、「後(back)」、「開頭(leading)」、「前向(forward)」、「結尾(trailing)」等等)是參照所描述之圖式的定向所使用。由於本發明實施例之組件可以許多不同定向放置，因此方向性用語係用來圖解說明而絕非用於設限。應瞭解可運用其他實施例，且可有構造性或邏輯性的變更而不背離本發明之範疇。因此，下列詳細說明並不應被用以限制，且本發明之範疇係由隨附申請專利範圍所界定。

本文中描述一種用於一資料通訊設備或系統之安裝結構，其可運用於一封閉空間(例如一地下封閉空間)中。該安裝結構可保護安裝於例如一人孔蓋之下方側上的積體電子器件(例如一收發器及連接器)、及/或將該等積體電子器件與該封閉空間內 的設備連接的繫繩纜線，使其等免於可在將該人孔蓋自該封閉空間移除之程序中遭受的損傷。該安裝結構可經組態成一截頭圓頂或圓錐，其具一傾斜側壁及一開口以允許通往該等積體電子器件上之一連接器位置。此設計係定向獨立的且允許該人孔蓋於該封閉空間之入口埠上旋轉至任何位置。

圖1顯示本發明之一態樣之資料通訊系統100。在此態樣中，資料通訊系統100係一地下資料通訊系統。圖2A至圖2C及圖3圖示該資料通訊系統之某些組件的不同視圖。

在一態樣中，資料通訊系統100可提供一通訊基礎設施，以將地下室狀況資訊中繼給一地上網路或SCADA，並在維修技術人員需要移除人孔蓋以實際進入或通往地下室或封閉空間10時保護彼通訊設備不受損傷。如圖1所圖示，資料通訊系統100包含一收發器101，該收發器經組態以與在封閉空間之外的一網路進行通訊。在一態樣中，收發器101係安裝於一殼體內，該殼體可經由安裝結構60安裝至人孔蓋50。如圖2C之分解圖中所圖示，收發器殼體可包括一蓋或頂部部分115及一底部部分118。如圖2A中所圖示，收發器101亦可包括天線及無線電裝置147，該天線及無線電裝置與廣泛可用的地上無線通訊網路通訊，例如WiFi、WiMax、行動電話(3G、4G、LTE、GSM)、私人租用頻帶、非租用頻道......等。在另一態樣中，收發器可包含一無相對應之無線電裝置的被動天線，其可容納於地下室的另一部分中。收發器之大小可經組態以緊密地行進穿過形成於人孔蓋中之開口51。 在一態樣中，收發器之頂部表面可實質上與人孔蓋50之頂部表面齊平，如圖2A中所繪示。可選地，收發器101亦可包括一微控制器或微處理器(未圖示)以控制收發器通訊操作、內容、及時序。

收發器殼體可為一密封結構且可包括一或多個殼體零件，如一蓋部分與基部分。至少一些殼體零件可由一可塑性塑膠材料製成。殼體零件的材料可為抗侵蝕物質的。殼體可經密封以保護其內含的無線電裝置、天線與其他組件。藉由使用適當材料(如含有石墨的材料)進行密封，可使得密封能額外耐受侵蝕物質，如可能存在於外部環境的汽油或石油。在另一態樣中，例如，殼體可包含一具有聚胺甲酸酯核心的聚碳酸酯材料，且有一稜紋區，其提供彈性以使聚碳酸酯材料不會裂開。替代的收發器組態係在美國臨時專利申請案第62/180,417號中描述，該案之全文在此以引用方式併入本文。

此外，如圖1中所圖示，資料通訊系統100亦可包括一感測器分析單元(SAU)220，該感測器分析單元安裝於封閉空間10中。在此態樣中，一繫繩電纜230可經由銅電纜及/或光纖電纜將收發器101與感測器分析單元220連接。如下文中所進一步描述，安裝結構60可在將人孔蓋50自入口埠55移除期間保護收發器101及繫繩電纜230二者不受損傷。可將SAU 220連接至位於地下室10中之感測器或其他設備之一或多者。

在本發明之一替代性態樣中，收發器101可係一完全整合、可亦包括一電源(例如一電池或超級電容器)以至少間歇地為收發器101供電。

如圖1中所圖示，資料通訊系統100係設置在一例示性地下封閉空間中，在本說明書為地下室10。在此實例性實施方案中，地下室10包括多種設備，例如一或多個高電壓電氣線路、例如電氣線路205a至電氣線路205c(帶例如低、中、或高電壓功率)、以及相關聯之元件及/或配件(例如電源擷取器208、及相關聯電纜235)。地下室可含有額外的設備，例如描述於PCT專利申請案第PCT/US2015/036345號中者，該案之全文在此以引用方式併入本文。

如圖1所示，在此實例中，一電力電纜(例如低、中、或高電壓電力電纜205a至205c)位於地下室10中。一監測裝置可經組態成設置於一電纜配件(例如一終端)上之一感測器。此一感測器可提供測量電纜狀況如電壓、電流及/或溫度的感測能力。一例示性感測器式終端係在美國臨時專利申請案第61/839,543號中描述，該案之全文在此以引用方式併入本文。

封閉空間或地下室10可從地上經由包括人孔蓋50之入口或入口埠55進出，該人孔蓋可由金屬或非金屬形成，並可具有習知的圓形。在一態樣中，人孔蓋50可安裝於入口埠55之一環、框架、或凸緣結構上。在此態樣中，地下室10可構造成通常由電力、天然氣、水及/或其他公用事業所使用的習知地下室。不 過，在替代態樣中，地下資料通訊系統100可使用在另一類型之地下室或類似結構中，例如人孔、地下層、地窖、深坑、避難所、管路、或其他地下封閉空間。

SAU 220可安裝在地下室10內的中央位置，或沿著牆壁或其他內部地下室結構而安裝。SAU 220可包括一數位信號處理器(DSP)或單晶片系統(SOC)以接收、操縱、分析、處理、或以其他方式將此等資料信號轉換成可用於一監視控制及資料收集(SCADA)系統中的信號。此，該DSP可獨立第執行一些該SCADA的操作。例如，DSP可執行故障偵測、隔離、位置及狀況監測、以及通報。此外，DSP/SAU可經程式化為提供額外特徵，例如，伏特、VAR最適化、相量測量(同步相量)、初期故障偵測、負載特性化、事後事件分析、特徵波形辨識與事件擷取、自行修復與最適化、能量查核、部分放電、諧波/分諧波分析、閃爍分析、及漏電流分析。在另一態樣中，在例如當收發器101僅包含一被動天線時，SAU 220可進一步包括一無線電裝置，例如無線電裝置147。

此外，DSP及SAU 220中所用的其他晶片可經組態為僅需要低功率位準，大約小於10W。在此態樣中，SAU 220可經由電力擷取線圈218供電，該電力擷取線圈可耦接至電氣線路中之一者，以提供足夠的電力給SAU 220。

此外，SAU 220可實施有一備用電池(未圖示)。另外，SAU 220可包括額外的感測器以監測例如封閉空間內的環境狀況。

來自SAU 220之經處理的資料可經由收發器101傳遞至網路或SCADA。

在本發明之一態樣中，地下室10亦包括設置於其中的至少一監測裝置，監測裝置可監測地下室的物理狀況或設在地下室中的組件或設備的物理狀況。此些狀況通常難以從地上收集或評估。該監測裝置可包含下列感測器之一或多者：功率、電壓、電流、溫度、易燃物質或燃燒副產物、機械應變、機械運動(例如，每分鐘轉數)、濕度、土壤狀況(酸度、水分含量、礦物質含量)、壓力、危險性氣氛、液體流、洩漏、組件壽命終了或組件壽命(例如，陰極防蝕感測器)、人員在場(例如，是否有某人進入封閉空間)、物理狀態(例如，封閉空間是開啟或關閉、開關或閥門是開啟或關閉、是否有物件遭破壞)、光感測器、振動(地震、破壞)。

如圖2A至圖2C及圖3所更詳細圖示者，安裝結構60為將收發器101安裝至人孔蓋50之下方側提供一支撐件。如圖2A中所圖示，一典型人孔蓋50包括一中央支撐環52，凸條54自該中央支撐環朝向人孔蓋50之外部邊緣徑向延伸。此一典型人孔蓋非常重(例如約150lbs.)且必須透過使用一工具(例如一人孔蓋提舉工具)來移除。

雖然安裝結構60在圖式中圖示為具有具傾斜側壁64之一截頭圓頂或圓錐形狀，該安裝結構之整體形狀可採一不同形式，如所屬技術領域中具有通常知識者對本說明書將輕易理解者。

在一態樣中，安裝結構60可包括一圓形凸條65(請見例如圖2C)，該圓形凸條具有適用於與中央支撐環52之內部表面配接之一外部直徑。安裝結構亦可包括抵靠中央支撐環52之底部表面安置之突出部表面63。此外，安裝結構60可進一步包括一凹陷區域69，該凹陷區域之深度可取決於收發器101之大小。此組態產生形成於人孔蓋之中央環部分之內部區域與安裝結構之凹陷區域69之間之一腔穴或囊袋，在使用中時收發器101可收納於其中。可使用經組態以與形成於人孔蓋中之螺旋或通直螺絲孔58配接之螺栓68(例如螺紋螺栓)、或其他強固固定裝置，以將安裝結構60固定至人孔蓋50之下方側。

此外，安裝結構60可進一步包括一較低開口62，該開口具有足夠的深度及直徑以環繞安裝於收發器101之底部部分118上之連接器105。可使用連接器105以將收發器101耦合至繫繩電纜230，該耦合物可進而耦合至SAU 220或位於地下室10中之其他設備。另外，如圖3中所圖示，安裝結構60可包括一狹槽67，該狹槽具有足夠的寬度以允許繫繩電纜230自連接器105穿過安裝結構60之側壁64之通過。繫繩電纜可包括固定至人孔蓋50之部分53的一繫繩細繩或絲線231。此繫繩可幫助進一步在人孔蓋移除程序期間保護電纜230不受損傷。可選地，繫繩電纜230可包括分離連接器232(請見例如圖1)，例如一習知機械(例如扣合)或磁性連接器或耦合件，其經組態以在拉力到達一適度位準時 將連接切斷，從而在人孔蓋自入口埠55位移距離大時保護連接器105及/或SAU 220不受損傷。

在一態樣中，安裝結構60係由一金屬或耐用塑膠材料形成。安裝結構60之結構完整性對於在正常操作期間及在將人孔蓋50自地下室10移除期間保護資料通訊系統之收發器101、連接器105、及繫繩電纜230相當重要。

在此移除程序期間，常自任何側或角度將人孔蓋打開及/或將人孔蓋自入口埠拖離。此移除程序繪示於圖4A至圖4C中。圖4A圖示位於其正常組裝位置之人孔蓋。安裝結構60藉由具有延伸超越收發器101/連接器105之深度的傾斜側壁64來保護收發器101/連接器105/電纜230。在圖4B中，將人孔蓋自入口埠移除。由於人孔蓋的重量，通常係將人孔蓋50之底部側抵靠入口埠55之側拖移。以此方式，安裝結構60保護收發器及連接器105/繫繩電纜230不直接接觸入口埠55之側。再者，少了安裝結構，此類接觸可實質上損傷資料通訊系統。此外，安裝結構之傾斜側壁64允許將人孔蓋以一連續方式移除，而不需使安裝結構/收發器抵靠入口埠停止或磨擦，這會進一步使移除程序更加困難。在此方面，傾斜側壁可具有相對於該安裝結構之中央軸約20度至約70度的一夾角。當將人孔蓋自入口埠55完全移除，例如圖4C中所圖示者，安裝結構60之強固構造可支撐人孔蓋50之重量、允許電纜230之通過、並保護收發器101及連接器105不受歸因於任何粗糙或平滑表面類型(例如混凝土、瀝青、沙礫......等)之損傷。

現已參照若干個別實施例而描述說明本發明。前述實施方式之提供僅為了清楚理解本發明之用。不應將其理解或解讀為不必要之限制。對於右、左、前、後、上與下之所有參照，以及對於方向的參照僅為例示性且不限制所主張之發明。所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，可在所描述的實施例中作出許多變化而不背離本發明的範疇。因此，本發明的範疇應不侷限於本文中描述的細節與結構，而是由申請專利範圍之語言所述的結構及這些結構的均等物加以定義。

10‧‧‧地下室或封閉空間

50‧‧‧人孔蓋

55‧‧‧入口埠

60‧‧‧安裝結構

100‧‧‧資料通訊系統

101‧‧‧收發器

105‧‧‧連接器

205a‧‧‧電氣線路；電力電纜

205b‧‧‧電氣線路；電力電纜

205c‧‧‧電氣線路；電力電纜

218‧‧‧電力擷取線圈

220‧‧‧感測器分析單元(SAU)

230‧‧‧繫繩電纜

232‧‧‧分離連接器

235‧‧‧相關聯電纜

Claims (15)

1. 一種用於一封閉空間之資料通訊系統，其包含：一收發器，其位於一人孔蓋之一下方側上，該人孔蓋位於該封閉空間之一入口埠處，其中該收發器經組態以與位於該封閉空間外部的一網路進行通訊；一安裝結構，其將該收發器安裝至該人孔蓋之一下方側，該安裝結構經組態以在將該人孔蓋自該封閉空間之該入口埠移除期間保護該收發器不受損傷。
2. 如請求項1之資料通訊系統，其進一步包含：一感測器分析單元，其處理來自設置於該封閉空間中之一監測裝置或感測器的資料，並產生一經處理的資料信號，以及將該經處理的資料信號傳遞至該收發器。
3. 如請求項2之資料通訊系統，其進一步包含：一連接器，其位於該收發器之一底部部分上，其中該安裝結構包括具有足夠深度及直徑以環繞該連接器之一較低開口。
4. 如請求項3之資料通訊系統，其進一步包含：一電纜，其經由該連接器將該感測器分析單元連接至該收發器。
5. 如請求項4之資料通訊系統，其中該電纜包含一繫繩電纜，該繫繩電纜具有耦合至該電纜並附接至該人孔蓋之該下方側之一繫繩細繩或絲線。
6. 如請求項1之資料通訊系統，其中該安裝結構包含具一傾斜側壁之一截頭圓錐或圓頂形狀。
7. 如請求項6之資料通訊系統，其中該傾斜側壁具有相對於該安裝結構之一中央軸約20度至約70度的一夾角。
8. 如請求項1之資料通訊系統，其中該安裝結構進一步包含一狹槽，該狹槽具有足夠的寬度以允許該電纜自該收發器延伸穿過該安裝結構之一側壁的通過。
9. 如請求項1之資料通訊系統，其中該安裝結構之一部分與該人孔蓋之一中央支撐環之一內部表面配接，其中該安裝結構進一步包括一凹陷區域，其中一腔穴形成於該人孔蓋與該凹陷區域之間，該腔穴足以接收該收發器。
10. 如請求項1之資料通訊系統，其中該安裝結構係由一金屬或耐用塑膠材料形成。
11. 如請求項5之資料通訊系統，其中該繫繩電纜包括經組態以在一適度拉力下分離之一分離連接器。
12. 如請求項1之資料通訊系統，其中該封閉空間包含一地下室。
13. 如請求項1之資料通訊系統，其中該收發器係直接安裝至該安裝結構。
14. 如請求項1之資料通訊系統，其中該安裝結構係直接安裝至該人孔蓋。
15. 一種用於保護位於一人孔蓋之一下方側上的一收發器之安裝結構，該安裝結構形成自一金屬或耐用塑膠，其形狀係一截頭圓頂或圓錐，其具一傾斜側壁、及經組態以接收一收發器之腔穴，其中該安裝結構係可安裝至該人孔蓋之一下方側。