WO2014206294A1

WO2014206294A1 - 一种混合传输电缆

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Publication number: WO2014206294A1
Application number: PCT/CN2014/080714
Authority: WO
Inventors: 邵起明; 郑明吉; 刘永
Original assignee: 奇点新源国际技术开发(北京)有限公司
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2014-06-25
Publication date: 2014-12-31

Abstract

一种混合传输电缆，包括传输线对、高速线对、填充物、包覆层、外护套和立体结构单元；高速线对，用于传输高速数据信号，由一对高速线构成，保持连续布放；传输线对，用于传输数据信号，由一对传输线构成，传输介质可以是铜导体双绞线或者光纤，逻辑上保持连续；动力线对，用于传输动力信号，由一对动力线构成，传输介质是铜导体绝缘芯线组成；立体结构单元，由相互镶嵌的电路板组成进而支撑外护套。上述混合传输电缆从外形上看是简洁的电缆结构，却可以实现信息交互平台及对外界环境进行感知的功能，施工时可以按需进行弯曲、截断和铺设，大大节省了现场铺设施工的时间、降低了铺设难度，进而降低了人力资源的浪费。

Description

一种混合传输电缆技术领域本发明涉及一种通信用混合传输电缆，可以应用于物联网领域，具体涉及一种混合传输电缆。背景技术物联网技术中，为了实现对周围环境的感知，需要在被感知的环境中布置传感器，传感器获取环境信息并转换为可以被传输的信号，通过传统的有线传输介质完成传输。如果多种传感器采集信号使用传统的传输介质如电缆、光纤等进行传输，需要对其进行大量的分割和连接，不仅施工程序复杂、浪费大量的人力资源，而且这些传输介质构成的线束，直径较大而不易管理，不适合在某些场景下应用。将所述传感器、有线传输介质设计成分布式系统可以解决很多施工时的问题，但是作为可以扩展的分布式系统，在工程应用中有难以克服的困难，比如系统上电电流过大等，影响了分布式系统在物联网环境下的应用。发明内容本发明提供一种混合传输电缆，以解决传输采集信号的传输介质布线时施工复杂，浪费大量人力资源的问题。一种混合传输电缆，从外向内依次包含：用于防水隔尘阻燃的外护套、用于隔离所述外护套和内部线缆结构的包覆层和填充于所述内部线缆结构的各个线缆之间的填充物，所述混合传输电缆还包括：高速线对，用于传输高速率数据信号，所述高速线对在所述包覆层内部连续布放；传输线对，用于传输数据信号，所述传输线对采用逻辑连续而物理续接的方式布放于所述包覆层内；动力线对，用于传输动力信号，由一对动力线构成，所述动力信号用于为立体结构单元上布放的电路单元提供动力；和所述立体结构单元，所述立体结构单元由若干相互镶嵌的电路板组成，所述立体结构单元用于支撑所述外护套，且所述立体结构单元的电路板上具有用于实现某些功能的所述电路单元；其中，所述立体结构单元的结构为对所述混合传输电缆的外护套有支撑能力的十字、丁字和多边形立体结构中一种或任意几种组合；且所述立体结构单元的边缘设有若干连接点，所述立体结构单元一端的连接点的数目等于传输线和动力线数目之和，每两段混合传输电缆中的传输线和动力线通过相应的所述连接点与所述立体结构单元相连。优选的，上述混合传输电缆中，所述动力线对上设置有第一启动装置 Fl，所述第一启动装置 F1 用于限制通过混合传输电缆包含的所述动力线对的最大电流。优选的，上述混合传输电缆中，所述立体结构单元上布置的电路单元包括：功能电路单元，用于实现定位或无线通信功能；和第二启动装置 F2，用于当混合传输电缆包含的动力线对上电流不足以使每个所述立体结构单元上的工作电路都工作时，保证至少某一个或者几个所述立体结构单元上的工作电路被启动，进而完成所述混合传输线缆的所有立体结构单元分布式启动。优选的，上述混合传输电缆中，所述立体结构单元还包括第三启动装置 F3，用于限制通过所述立体结构单元的最大电流；所述第三启动装置 F3 包括第二可控电阻 R2，所述第二可控电阻 R2的最大取值 R2max满足如下公式：

其中， ¥₂表示加在立体结构单元上的电压值， 1₂表示通过立体结构单元的最大电流值， V_∞表示第三预设门限值，所述第三预设门限值指的是立体结构单元正常工作所需的最小电压值。优选的，上述混合传输电缆中：当所述第二启动装置 F2检测到所述立体结构单元上的电源的输出电压大于第二预设门限值 V_Q2时，启动所述立体结构单元上的功能电路单元；当所述第二启动装置 F2检测到立体结构单元上的电源输出电压小于第二预设门限值 V_Q2时，禁止所述立体结构单元上的功能电路单元工作。优选的，上述混合传输电缆中，所述第一启动装置 F 1包含第一可控电阻 R l，所述第一可控电阻 R1的最大取值 Rlmax满足如下公式：

Vi-Rlmax* I i>V₀i 其中，表示混合传输电缆的外部供电电源的电压值，表示混合传输电缆上电过程中启动的最大电流值， V_Q1表示第一预设门限值。优选的，上述混合传输电缆中，所述第一可控电阻 R1在所述混合传输电缆上电过程中，首先被设置为最大值 R lmax , 随着混合传输电缆的分布式启动，其工作电流逐步升高到 I。，则第一可控电阻 R1数值被调整到 R1 ' ， R 1满足 Vi-Rl ' * I₀> Voi ' ，如此过程，直到混合传输电缆完全启动，所述 Io为第一可控电阻 R1 数值被调整到 R1 ' 时对应的混合传输电缆的动力线对的实际电流值， V_Q1 ' 是保证分布式启动过程中，工作电流达到 Io后紧跟着启动的一批立体结构单元同时启动的最小电压值。一种混合传输电缆，从外向内依次包括用于防水隔尘阻燃的外护套、用于隔离所述外护套和内部线缆结构的包覆层和填充于所述内部线缆结构的各个线缆之间的填充物，所述混合传输电缆还包括：在所述包覆层内连续布放，用于传输高速率数据信号的高速线对；采用逻辑连续而物理续接的方式布放于所述包覆层内，用于传输数据信号的传输线对；由一对动力线构成，用于传输动力信号的动力线对；和设置在所述外护套之内，且用于支撑所述外护套的至少一个立体结构单元，至少一个所述立体结构单元沿所述混合传输电缆的延伸方向分布，所述立体结构单元的电路板上设置有具有设定功能的电路单元，所述动力线用于为所述立体结构单元供电，所述立体结构单元的两端均设置有多个连接点，所述立体结构单元一端的连接点的数目等于与该端相连的传输线数目和动力线数目之和，每两段所述混合传输电缆的传输线和动力线通过相应的连接点与所述立体结构单元相连。优选的，上混合传输电缆中，所述立体结构单元的立体结构由多个相互卡接的电路板组成。优选的，上述混合传输电缆中，所述动力线对上设置有第一启动装置 Fl，用于限制通过所述动力线对上的最大电流。优选的，上述混合传输电缆中，所述第一启动装置 F1包括第一可控电阻 Rl，所述第一可控电阻 R1的最大取值 Rlmax满足如下公式：

Vi-Rlmax* I i>V₀i 其中，表示混合传输电缆的外部供电电源的电压值，表示混合传输电缆上电过程中启动的最大电流值， v_Q1表示第一预设门限值，第一预设门限值是指能够保证分布式启动过程中第一批立体结构单元同时启动所需的最小电压值。优选的，上述混合传输电缆中，所述立体结构单元上布置的电路单元包括：功能电路单元，用于实现定位或无线通信功能；和第二启动装置 F2，用于当所述动力线对上的电压不足以使每个所述立体结构单元的工作电路工作时，保证至少其中的一个或者几个所述立体结构单元被启动，进而完成所述混合传输线缆的所有立体结构单元分布式启动。优选的，上述混合传输电缆中：当所述第二启动装置 F2检测到所述立体结构单元的电源的输出电压大于第二预设门限值 V_Q2时，启动所述立体结构单元上的功能电路单元工作；当所述第二启动装置 F2检测到所述立体结构单元的电源的输出电压大于第二预设门限值 νο₂时，禁止所述立体结构单元的功能电路单元工作，第二预设门限值是指立体结构单元能够启动所需的最小电压值。优选的，上述混合传输电缆中，所述立体结构单元还包括第三启动装置 F3，用于限制通过所述立体结构单元的最大电流。优选的，上述混合传输电缆中，所述第三启动装置 F3包括第二可控电阻 R2，所述第二可控电阻 R2的最大取值 R2max满足如下公式：

其中， ¥₂表示加在立体结构单元上的电压值， 1₂表示通过立体结构单元的最大电流值， V₀₃表示第三预设门限值，第三预设门限值 V₀₃指的是立体结构单元正常工作所需的最小电压值。优选的，上述混合传输电缆中，位于所述立体结构单元同一端的所述传输线对、动力线对和高速线对为集成一体式线缆结构。本发明提供的混合传输电缆，内部包括：高速线对、传输线对、立体结构单元，及用于包裹内部线缆结构和立体结构单元外的包覆层和外护套。从外形看是完整的电缆结构，而功能上实现了对周围环境的信息感知和传输的功能。施工时可以按需进行弯曲、截断和铺设，长距离传输的情况下，无需频繁的剪断或者焊接，大大节省了现场铺设的时间、降低了铺设难度。同时，有固定的生产工艺，电缆成品率高，外形简洁。尤其有利于在通信空间狭小、绵长的隧道、走廊等位置进行铺设施工。与背景技术相比，本发明提供的混合传输电缆的有益效果如下：本发明提供的混合传输电缆中所有的传输线对和高速线对的数目、线径可以按需进行调整，同时立体结构单元可以实现多种电路功能，如多种传感功能来获取环境的实时变化信息，这大大的提高了混合传输电缆的应用范围。本发明提供的混合传输电缆的全封闭结构、以及防水、防尘和阻燃功能、有利于混合传输电缆在某些特殊环境下使用。本发明提供的混合传输电缆高速线对用于传输高速率数据信号，允许在高速数据吞吐的场景下工作。本发明提供的混合传输电缆中有多个立体结构单元，多个立体结构单元分布式启动，能够降低混合传输电缆启动过程中的过冲电流，对混合传输电缆起到一定的保护作用，同时增强了该混合传输电缆的强壮性和可扩展性。附图说明

图 1是本发明用于物联网的混合传输电缆的截面图；图 2-a图 2-b是本发明提供的丁字立体结构单元的可选的形状示意图；图 2-c和 2-d是本发明提供的十字立体结构单元的可选的形状示意图；图 3-a和 3-b是本发明提供的立体结构单元的包含的所有可选结构的示意图；图 4是本发明包含了第一启动装置 F1和第二启动装置 F2的示意图。具体实施方式

本发明实施例提供了一种混合传输电缆，解决了传输采集信号的传输介质布线时施工复杂，浪费大量人力资源的问题。下面结合附图和实施例对本发明所述方法进行详细说明。实施例一本发明实施例一提供了一种混合传输电缆，如图 1所示。图 1所示的混合传输电缆包括高速线对、传输线对、动力线对、填充物、包覆层、外护套和立体结构单元（图 1未示出）。所述立体结构单元用于与传输线对和动力线对连接。高速线对，用于传输高速率数据信号，高速线对由一对高速线构成，在混合传输电缆包覆层内部连续布放。高速线对的传输介质可以是铜导体双绞线或光纤。传输线对，用于传输数据信号，由一对传输线构成，传输线对的传输介质可以是铜导体双绞线或光纤。传输线对采用逻辑连续而物理续接的方式布放于包覆层内。需要说明的是，本发明实施例一中，逻辑连续而物理续接的含义是，在混合传输电缆中的传输线对在制作过程中虽然被截断，但是逻辑上通过立体结构单元上的电路板走线相连，进而实现数据信号的传输功能。动力线对，用于传输动力信号，由一对动力线构成。动力线对的传输介质可以是铜导体绝缘芯线组成。动力线对传输的动力信号用于为立体结构单元上布放的工作电路提供动力。填充物用于对混合传输电缆的内部空隙进行填充，具有支撑和保护作用，同时用于保证混合传输电缆为圆柱结构。所述包覆层，包裹在高速线对、传输线对、动力线对、立体结构单元和填充物外，用于隔离外护套和内部线缆结构。外护套，包裹在包覆层外，用于防水、隔尘和阻燃。本实施例一提供的混合传输电缆自外向内依次包含外护套、包覆层和内部线缆结构。立体结构单元，由若干（即多个）相互镶嵌的电路板组成，立体结构单元用于支撑混合传输电缆的外护套。本实施例一中的立体结构单元可以为图 2-a或图 2-b所示的丁字立体结构单元，可以为图 2-c或图 2-d所示的十字立体结构单元，可以为图 3-a所示的任一多边形立体结构单元，也可以为 L形、十字、丁字和多边形立体电路结构中任意一项或多项的组合和变体（如图 3-b 所示）。本实施例一中的立体结构单元的电路板上设置有实现某些功能（即设定功能）的功能电路单元。本实施例一提供的立体结构单元的两端均设置有连接点，每两段混合传输电缆中的传输线对和动力线对通过立体结构单元上相应的连接点与立体结构单元相连。立体结构单元一端上的连接点数目等于与该端连接的混合传输电缆的传输线数目和动力线数目之和。立体结构单元两端相对应的连接点通过立体结构单元的电路板上的走线相连，走线的介质类型与同连接点相连的传输线或动力线保持一致。立体结构单元上布置有功能电路单元，用于实现必须的功能，例如定位、无线通信等。请结合参考附图 4，本实施例一提供的混合传输电缆中，动力线对上可以设置第一启动装置 Fl，用于限制通过混合传输电缆包含的动力线对的最大电流。通常，第一启动装置 F1包括第一可控电阻 Rl，第一可控电阻 R1的最大取值 Rlmax 满足如下公式： Vi-Rlmax^ I ^Voi 通过上述公式可知，第一可控电阻 R1 的最大取值 Rlmax 由、和 V₀₁ 决定。其中，表示混合传输电缆的外部供电电源的电压值， ^表示混合传输电缆上电过程中启动的最大电流值， V_Q1表示第一预设门限值，本实施例一中 V_Q1是指能够保证分布式启动过程中第一批立体结构单元同时启动所需的最小电压值。第一可控电阻 R1 在混合传输电缆的上电过程中，首先被设置成最大值 Rlmax, 随着混合传输电缆的分布式启动，其工作电流逐步升高到 I。，则第一可控电阻 R1的电阻值被调整到 R1 ' ， R1 ' 满足 Vi-Rl ' *I₀>Voi ' ，如此过程，直到混合传输电缆的各个立体结构单元完全启动。可见，第一可控电阻 R1 的电阻值 R1 ' 由 Vi、 I。和 V_Q1 ' 决定。其中 V_Q1 ' 是分布式启动过程中工作电流达到 Io后紧跟着启动的一批立体结构单元同时启动所需的最小电压值， I。为第一可控电阻 R1数值被调整到 R1 ' 时对应的混合传输电缆的动力线对的实际电流值。本发明实施例一提供的立体结构单元上布置的电路单元包括功能电路单元和第二启动装置 F2。其中，功能电路单元用于实现定位或无线通信等功能。第二启动装置 F2 用于当混合传输电缆包含的动力线对上电流不足以使得每个立体结构单元上的工作电路工作时，保证至少某一个或几个立体结构单元上的工作电路被启动，进而完成混合传输电缆所有立体结构单元的分布式启动，动力线对上的电流不足最终反映到电压上，即第二启动装置 F2 用于当混合传输电缆包含的动力线对上的电压不足以使得每个立体结构单元上的工作电路工作时，保证至少某 —个或几个立体结构单元上的工作电路被启动，进而完成混合传输电缆所有立体结构单元的分布式启动。本实施例一中每个立体结构单元均具有连接动力线对，通过动力线对作为动力来源的电源。具体的，第二启动装置 F2 可以通过判断每个立体结构单元所具有的电源的输出电压来控制立体结构单元的启动。具体可以如下，当第二启动装置 F2检测到立体结构单元的电源的输出电压大于第二预设门限值 V_Q2时，启动立体结构单元的电路单元；当第二启动装置 F2 检测到立体结构单元的电源的输出电压小于第二预设门限值 νο₂时，禁止该立体结构单元的电路单元工作。其中，第二预设门限值 V_Q2是指立体结构单元能够启动所需的最小电压值。为了进一步优化上述技术方案，本发明实施例一提供的混合传输电缆中，立体结构单元还包括第三启动装置 F3，第三启动装置 F3用于限制立体结构单元的最大电流。通常，第三启动装置 F3也包括可控电阻，即第二可控电阻 R2，第二可控电阻 R2的最大取值 R2max满足如下公式：

通过上述公式可知，第二可控电阻 R2 的最大取值 R2max 由 I₂ 、 V₂ 和 V₀₃ 决定。其中， ¥₂表示加在立体结构单元上的电压值， 1₂表示通过立体结构单元的最大电流值， ν_∞表示第三预设门限值。本发明实施例二提供的第三启动装置 F3 达到对立体结构单元限流的目的，第三预设门限值 V_Q3指的是立体结构单元正常工作所需的最小电压值。本发明实施例一提供的混合传输电缆，内部包括：高速线对、传输线对、立体结构单元，及用于包裹内部线缆结构之外的包覆层和外护套。从外形看是完整的电缆结构，而功能上实现了对周围环境的信息感知和传输的功能。施工时可以按需进行弯曲、截断和铺设，长距离传输的情况下，无需频繁的剪断或者焊接，大大节省了现场铺设的时间、降低了铺设难度。同时，有固定的生产工艺，电缆成品率高，外形简洁。尤其有利于在通信空间狭小、绵长的隧道、走廊等位置进行铺设施工。与现有技术相比，本发明实施例一提供混合传输电缆，本发明的技术优势在于：本发明实施例一提供的混合传输电缆中所有的传输线对和高速线对的数目、线径均可以按需进行调整，同时立体结构单元可以实施多种电路功能，如多种传感功能来获取环境实时变化的信息，大大提高了混合传输电缆的应用范围。本发明实施例一提供的混合传输电缆的全密封结构以及防水、防尘、阻燃性能，有利于混合传输电缆在某些特殊环境下使用。本发明实施例一提供的混合传输电缆中，高速线对用于传输高速率数据信号，允许其在高速率数据信号吞吐的场景下进行工作。本发明实施例一提供的混合传输电缆中设置有至少一个立体结构单元，至少一个立体结构单元采用分布式启动方式能够降低混合传输电缆启动过程中的过冲电流，对混合传输电缆起到一定的保护作用，同时增强了该混合传输电缆的强壮性和可扩展性。实施例二本发明实施例二提供了一种混合传输电缆，如图 1所示。图 1所示的混合传输电缆包括高速线对、传输线对、动力线对、填充物、包覆层、外护套和至少一个立体结构单元（图 1未示出）。立体结构单元用于连接传输线对和动力线对。高速线对，用于传输高速率数据信号，高速线对由一对高速线构成，在混合传输电缆包覆层内部连续布放。高速线对的传输介质可以是铜导体双绞线或光纤。需要说明的是，本发明实施例中提及的高速率数据信号，是指达到工业上符合预设速率范围的数据信号。如对于物联网，速率范围在 200Mbps-l. 25Gbps 的范围时认为是高速率数据信号。而对于矿用通讯系统，速率达到 IMbps-l. 25Gbps 的范围时认为是高速率数据信号。高速率数据信号的数值范围会与具体应用的工业领域有关，而且随着技术的进步，高速率信号的范围还会不断进行提升和调整，本文并不对高速率信号的高速率范围作具体限定。传输线对，用于传输数据信号，由一对传输线构成，传输线对的传输介质可以是铜导体双绞线或光纤。传输线对采用逻辑连续而物理续接的方式布放于包覆层内。需要说明的是，本发明实施例二中，逻辑连续而物理续接的含义是，在混合传输电缆中的传输线对在制作过程中虽然被截断，但是逻辑上通过立体结构单元上的电路板走线相连，进而实现数据信号的传输功能。动力线对，用于传输动力信号，由一对动力线构成。动力线对的传输介质可以是铜导体绝缘芯线组成。动力线对传输的动力信号用于为立体结构单元上布放的工作电路提供动力。填充物用于对混合传输电缆的内部空隙进行填充，具有支撑和保护作用，同时用于保证混合传输电缆为圆柱结构。所述包覆层，包裹在高速线对、传输线对、动力线对和立体结构单元形成的内部线缆结构之外，用于隔离外护套和内部线缆结构，填充物填充于内部线缆结构的各个线缆之间。外护套，包裹在包覆层外，用于防水、隔尘和阻燃。本实施例二提供的混合传输电缆自外向内依次包含外护套、包覆层和内部线缆结构。立体结构单元，由若干（即多个）相互卡接的电路板组成，立体结构单元用于支撑混合传输电缆的外护套。本实施例二中的立体结构单元可以为图 2-a或图 2-b所示的丁字立体结构单元，可以为图 2-c或图 2-d所示的十字立体结构单元，可以为图 3-a所示的任一多边形立体结构单元，也可以为 L形、十字、丁字和多边形立体电路结构中任意一项或多项的组合和变体（如图 3-b 所示）。本实施例二中的立体结构单元的电路板上设置有实现某些功能（即设定功能）的功能电路单元。本实施例二提供的立体结构单元的两端均设置有连接点，每两段混合传输电缆中的传输线和动力线通过立体结构单元上相应的连接点与立体结构单元相连。立体结构单元一端上的连接点数目等于与该端连接的混合传输电缆的传输线数目和动力线数目之和。立体结构单元两端相对应的连接点通过立体结构单元的电路板上的走线相连，走线的介质类型与同连接点相连的传输线或动力线保持一致。立体结构单元上布置有功能电路单元，用于实现必须的功能，例如定位、无线通信等。请结合参考附图 4，本实施例二提供的混合传输电缆中，动力线对上可以设置第一启动装置 Fl，用于限制通过混合传输电缆包含的动力线对的最大电流。通常，第一启动装置 F1包括第一可控电阻 Rl，第一可控电阻 R1的最大取值 Rlmax 满足如下公式：

Vi-Rlmax* I i>V₀i 通过上述公式可知，第一可控电阻 R1 的最大取值 Rlmax 由、和 V₀₁ 决定。其中，表示混合传输电缆的外部供电电源的电压值， ^表示混合传输电缆上电过程中启动的最大电流值， V_Q1表示第一预设门限值，本实施例一中 V_Q1是指能够保证分布式启动过程中第一批立体结构单元同时启动所需的最小电压值。第一可控电阻 R1 在混合传输电缆的上电过程中，首先被设置成最大值 Rlmax, 随着混合传输电缆的分布式启动，其工作电流逐步升高到 Io ( Io是一个变化中的中间值，是整个混合传输电缆的动力线对的实际电流值，当第一可控电阻 R1处于最大值 Rlmax状态时， I。最小，随着第一可控电阻 R1逐渐被调小，整个混合传输电缆被启动），则第一可控电阻 R1的电阻值被调整到 R1 ' ， R1 ' 满足 Vi-Rl ' *I。> V_Q1 ' ，如此过程，直到混合传输电缆的各个立体结构单元完全启动。可见，第一可控电阻 R1的电阻值 R1 ' 由 Vi、 I。和 ν^ ' 决定。第一启动装置 F1 通过限流的手段达到使各个立体结构单元分布启动的目的，其中 V₀₁ ' 是保证分布式启动过程中，工作电流达到 I。后紧跟着启动的一批立体结构单元同时启动的最小电压值， I。为第一可控电阻 R1数值被调整到 R1 ' 时对应的混合传输电缆的动力线对的实际电流值。请参考附图 4，图 4可以看出，立体结构单元沿着混合传输电缆的延伸方向分布。在上电时，长距离传输电的动力线对沿传输方向存在电压分布不均的问题，总体而言距离混合传输电缆的外部供电电源较近的一端的电压较高，相应的较远的一端的电压较低，远端的立体结构单元处于欠压的状态下工作，当然欠压的前提是能够保证立体结构单元能够工作。由于每个立体结构单元的功率一定或相等，所以较远一端的立体结构单元在启动的过程中由于电压较低，此部位的立体结构单元在启动时具有较大的电流上冲，若所有的立体结构单元同时启动则每个立体结构单元启动时的电流上冲叠加会超过安全值，此种情况会导致整个混合传输电缆的电流上冲较大，而损坏立体结构单元上的电路单元。为了解决此问题，本发明实施例二提供的立体结构单元布置的电路单元包括功能电路单元和第二启动装置 F2，其中，功能电路单元用于实现定位或无线通信功能。第二启动装置 F2 用于当混合传输电缆包含的动力线对上电压不足以使得每个立体结构单元上的工作电路（即功能性电路）工作时，保证至少一个或几个立体结构单元上的工作电路（即功能性电路）先被启动，其它的立体结构单元再陆续启动，进而完成混合传输电缆所有立体结构单元的分布式启动，即避免所有的立体结构单元一并启动带来的动力线对电流上冲过大的问题。本实施例二中每个立体结构单元均具有连接动力线对，通过动力线对作为动力来源的电源。具体的，第二启动装置 F2 可以通过判断每个立体结构单元所具有的电源的输出电压来控制立体结构单元的启动。具体可以如下，当第二启动装置 F2检测到立体结构单元的电源的输出电压大于第二预设门限值 V_Q2时，启动立体结构单元的功能电路单元；当第二启动装置 F2 检测到立体结构单元的电源的输出电压小于第二预设门限值 νο₂时，禁止该立体结构单元的功能电路单元工作，其中第二预设门限值 v_Q2是指立体结构单元能够启动所需最小电压值。为了进一步优化上述技术方案，本发明实施例二提供的混合传输电缆中，立体结构单元还包括第三启动装置 F3，第三启动装置 F3用于限制立体结构单元的最大电流。通常，第三启动装置 F3也包括可控电阻，即第二可控电阻 R2，第二可控电阻 R2的最大取值 R2max满足如下公式：

通过上述公式可知，第二可控电阻 R2 的最大取值 R2max 由 I₂ 、 V₂ 和 V₀₃ 决定。其中， ¥₂表示加在立体结构单元上的电压值， 1₂表示通过立体结构单元的最大电流值， V_Q3表示第三预设门限值。本发明实施例二提供的第三启动装置 F3 达到对立体结构单元限流的目的，第三预设门限值 V_Q3指的是立体结构单元正常工作的最小电压值。更为优选的，本发明实施例二提供的混合传输电缆中，位于立体结构单元同一端的传输线对、动力线对和高速线对为集成一体式线缆结构。集成一体式线缆结构可以采用和动力线对相同的材质，由此实现在混合传输电缆中用动力线来完成数据传输和动力提供。这种集成一体式线缆结构能够使得内部线缆结构更加简单。本发明实施例二提供的混合传输电缆，内部包括：高速线对、传输线对、立体结构单元，及用于包裹内部线缆结构之外的包覆层和外护套。从外形看是完整的电缆结构，而功能上实现了对周围环境的信息感知和传输的功能。施工时可以按需进行弯曲、截断和铺设，长距离传输的情况下，无需频繁的剪断或者焊接，由于本申请的混合传输电缆可支持长达 1公里的长度，并在电缆中集成了具有传感传输等功能的立体结构单元，大大节省了现场铺设的时间、降低了铺设难度。同时，有固定的生产工艺，电缆成品率高，外形简洁。尤其有利于在通信空间狭小、绵长的隧道、走廊等位置进行铺设施工。与现有技术相比，本发明实施例二提供混合传输电缆，本发明的技术优势在于：本发明实施例二提供的混合传输电缆中所有的传输线对和高速线对的数目、线径均可以按需进行调整，同时立体结构单元可以实施多种电路功能，如多种传感功能来获取环境实时变化的信息，大大提高了混合传输电缆的应用范围。本发明实施例二提供的混合传输电缆的全密封结构以及防水、防尘、阻燃性能，有利于混合传输电缆在某些特殊环境下使用。本发明实施例二提供的混合传输电缆中，高速线对用于传输高速率数据信号，允许其在高速率数据信号吞吐的场景下进行工作。本发明实施例二提供的混合传输电缆中设置有至少一个立体结构单元，至少一个立体结构单元采用分布式启动方式能够降低混合传输电缆启动过程中的过冲电流，对混合传输电缆起到一定的保护作用，同时增强了该混合传输电缆的强壮性和可扩展性。本发明实施例二提供的混合传输电缆还包括第三启动装置，能够对立体结构单元进行限流作用。实施例三基于实施例一或实施例二的基础之上，本发明实施例提供的混合传输电缆由

2对双绞线和光纤构成，双绞线由信号线对和动力线对构成，其中较优的一种用于信号传输的双绞线采用 17 X 0. 20的镀锡铜丝（即采用 17根直径为 0. 20mm的镀锡铜丝），标称截面积是 0. 5mm² ; 动力线对由地线和电源线构成，为保证动力传输，较优的一种采用 43 X 0. 20的镀锡铜丝（即采用 43根直径为 0. 20mm的镀锡铜丝），标称截面积是 2. 0mm²。双绞线外部可以包裹屏蔽层，较优的一种屏蔽层由 80%镀锡铜丝 +100%铝箔构成。为了保持混合传输电缆的圆柱形结构，需要使用发泡材料作为填充物。高速线对主要使用光纤进行信号传输，较优的一种结构是由内到外由光纤、填充油、松套管、阻水材料和内护套组成。所述立体结构单元，较优的一种为丁字立体结构单元（如图 2-a 和图 2-b 所示），由垂直电路板 VI和水平电路板 V2，将混合传输电缆分为两个区域，分别为区域 Z 1和 Z2， 4个连接点分别为连接点 N01、连接点 N02、连接点 N03和连接点 N04，四个连接点分别位于两个区域内。其中连接点 N01和 N02与传输线对连接， N03与电源线连接， N04与地线连接。光纤对位于区域 Z 1和区域 Z2的某个区域内，保持连续分布，不与丁字立体结构单元连接，用于传输高速率数据信号。由于每两段混合传输电缆中的传输线对和动力线对（包括电源线和地线）是通过立体结构单元上的连接点与立体结构单元相连，所以在图 2-a和图 2-b所示的立体结构单元的两端都需要配置连接点，而且立体结构单元一端上的连接点的数目等于与该端连接的传输线数目和动力线数目之和。所述立体结构单元，另一种可选的结构为十字立体结构单元（如图 2-c和图 2-d所示），由垂直电路板 A1和水平电路板 A2卡接而成，将混合传输电缆分为 4 个区域，分别为区域 Bl、区域 B2、区域 B3和区域 B4，垂直电路板 A1上的四个连接点分别为连接点 N01、连接点 N02、连接点 N03和连接点 N04，四个连接点分别位于四个区域内。其中， N01和 N02与传输线对连接， N03与电源线连接， N04 与地线连接，光纤位于四个区域中的某一个内，保持连续布放，光纤不与十字立体结构单元连接，用于传输高速率数据信号。由于每两段混合传输电缆中的传输线对和动力线对（包括电源线和地线）是通过立体结构单元上的连接点与立体结构单元相连，所以在图 2-c和图 2-d所示的立体结构单元的两端都需要配置连接点，而且立体结构单元一端上的连接点的数目等于与该端连接的传输线数目和动力线数目之和。在全部线束和立体结构单元外面，由无纺布（即以无纺布作为包覆层）包裹，最终由阻燃聚氯乙烯或低烟无卤阻燃材料构成阻燃外护套，可以防止混合传输电缆燃烧，同时还可以防水。本发明实施例三提供的混合传输电缆的第一启动装置中，对于 18V的供电电源，电源芯片选择 5V的 DCDC芯片，则第一预设门限值选择为 8V，系统的最大工作电流 IJ艮制为 500mA，则第一可控电阻 R1的最大数值选择为 36 Ω， R1有多组可选择的数值，该种配置可以保证混合传输电缆中的立体结构单元的分布式启动，在保证不超过混合传输电缆上电过程中启动的最大电流值的情况下，达到混合传输电缆完全启动的目的。请参考附图 4，从图 4中可以看出，位于混合传输电缆包覆层内部的连续布放的高速线对，以及由若干（即多个）立体结构单元串联起来的动力线对，且第一启动装置 F1 位于供电电源和第一个立体结构单元之间，第二启动装置布放于每一个立体结构单元的电路板上。最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

^ ^

1、一种混合传输电缆，从外向内依次包含：用于防水隔尘阻燃的外护套、用于隔离所述外护套和内部线缆结构的包覆层和填充于所述内部线缆结构的各个线缆之间的填充物，其特征在于，所述混合传输电缆还包括：

高速线对，用于传输高速率数据信号，所述高速线对在所述包覆层内部连续布放；

传输线对，用于传输数据信号，所述传输线对采用逻辑连续而物理续接的方式布放于所述包覆层内；

动力线对，用于传输动力信号，由一对动力线构成，所述动力信号用于为立体结构单元上布放的电路单元提供动力；和

所述立体结构单元，所述立体结构单元由若干相互镶嵌的电路板组成，所述立体结构单元用于支撑所述外护套，且所述立体结构单元的电路板上具有用于实现某些功能的所述电路单元；

其中，所述立体结构单元的结构为对所述混合传输电缆的外护套有支撑能力的十字、丁字和多边形立体结构中一种或任意几种组合；且所述立体结构单元的边缘设有若干连接点，所述立体结构单元一端的连接点的数目等于传输线和动力线数目之和，每两段混合传输电缆中的传输线和动力线通过相应的所述连接点与所述立体结构单元相连。

2、根据权利要求 1所述的混合传输电缆，其特征在于，所述动力线对上设置有第一启动装置 Fl，所述第一启动装置 F1用于限制通过混合传输电缆包含的所述动力线对的最大电流。

3、根据权利要求 2所述的混合传输电缆，其特征在于，所述立体结构单元上布置的电路单元包括：

功能电路单元，用于实现定位或无线通信功能；和

第二启动装置 F2，用于当混合传输电缆包含的动力线对上电流不足以使每个所述立体结构单元上的工作电路都工作时，保证至少某一个或者几个所述立体结构单元上的工作电路被启动，进而完成所述混合传输线缆的所有立体结构单元分布式启动。

4、根据权利要求 1所述的混合传输电缆，其特征在于，所述立体结构单元还包括第三启动装置 F3，用于限制通过所述立体结构单元的最大电流；所述第三启动装置 F3包括第二可控电阻 R2，所述第二可控电阻 R2的最大取值 R2max满足如下公式：

其中， ¥₂表示加在立体结构单元上的电压值， 1₂表示通过立体结构单元的最大电流值， V_∞表示第三预设门限值，所述第三预设门限值指的是立体结构单元正常工作所需的最小电压值。

5、根据权利要求 3所述的混合传输电缆，其特征在于：

当所述第二启动装置 F2检测到所述立体结构单元上的电源的输出电压大于第二预设门限值 V_Q2时，启动所述立体结构单元上的功能电路单元；

当所述第二启动装置 F2检测到立体结构单元上的电源输出电压小于第二预设门限值 V_Q2时，禁止所述立体结构单元上的功能电路单元工作。

6、根据权利要求 3所述的混合传输电缆，其特征在于，所述第一启动装置 F 1包含第一可控电阻 Rl，所述第一可控电阻 R1 的最大取值 Rlmax满足如下公式：

Vi-Rlmax* I i>V₀i

其中，表示混合传输电缆的外部供电电源的电压值，表示混合传输电缆上电过程中启动的最大电流值， V_Q1表示第一预设门限值。

7、根据权利要求 6所述的混合传输电缆，其特征在于，所述第一可控电阻 R1在所述混合传输电缆上电过程中，首先被设置为最大值 Rlmax , 随着混合传输电缆的分布式启动，其工作电流逐步升高到 I。，则第一可控电阻 R1数值被调整到 R1 ' ， R1满足 V_rR l ' * I₀> Voi ' ，如此过程，直到混合传输电缆完全启动，所述 I o为第一可控电阻 R1数值被调整到 R1 ' 时对应的混合传输电缆的动力线对的实际电流值， V_Q1 ' 是保证分布式启动过程中，工作电流达到 I。后紧跟着启动的一批立体结构单元同时启动的最小电压值。

8、一种混合传输电缆，其特征在于，从外向内依次包括用于防水隔尘阻燃的外护套、用于隔离所述外护套和内部线缆结构的包覆层和填充于所述内部线缆结构的各个线缆之间的填充物，所述混合传输电缆还包括：

在所述包覆层内连续布放，用于传输高速率数据信号的高速线对；采用逻辑连续而物理续接的方式布放于所述包覆层内，用于传输数据信号的传输线对；由一对动力线构成，用于传输动力信号的动力线对；和设置在所述外护套之内，且用于支撑所述外护套的至少一个立体结构单元，至少一个所述立体结构单元沿所述混合传输电缆的延伸方向分布，所述立体结构单元的电路板上设置有具有设定功能的电路单元，所述动力线用于为所述立体结构单元供电，所述立体结构单元的两端均设置有多个连接点，所述立体结构单元一端的连接点的数目等于与该端相连的传输线数目和动力线数目之和，每两段所述混合传输电缆的传输线和动力线通过相应的连接点与所述立体结构单元相连。

9、根据权利要求 8所述的混合传输电缆，其特征在于，所述立体结构单元的立体结构由多个相互卡接的电路板组成。

10、根据权利要求 8所述的混合传输电缆，其特征在于，所述动力线对上设置有第一启动装置 Fl，用于限制通过所述动力线对上的最大电流。

1 1、根据权利要求 10所述的混合传输电缆，其特征在于，所述第一启动装置 F1包括第一可控电阻 Rl，所述第一可控电阻 R1的最大取值 Rlmax满足如下公式：

Vi-Rlmax* I i>V₀i

其中，表示混合传输电缆的外部供电电源的电压值，表示混合传输电缆上电过程中启动的最大电流值，表示第一预设门限值，第一预设门限值是指能够保证分布式启动过程中第一批立体结构单元同时启动所需的最小电压值。

12、根据权利要求 9所述的混合传输电缆，其特征在于，所述立体结构单元上布置的电路单元包括：

功能电路单元，用于实现定位或无线通信功能；和

第二启动装置 F2，用于当所述动力线对上的电压不足以使每个所述立体结构单元的工作电路工作时，保证至少其中的一个或者几个所述立体结构单元被启动，进而完成所述混合传输线缆的所有立体结构单元分布式启动。

13、根据权利要求 12所述的混合传输电缆，其特征在于，

当所述第二启动装置 F2检测到所述立体结构单元的电源的输出电压大于第二预设门限值 V_Q2时，启动所述立体结构单元上的功能电路单元工作；当所述第二启动装置 F2检测到所述立体结构单元的电源的输出电压大于第二预设门限值 Vo₂时，禁止所述立体结构单元的功能电路单元工作，第二预设门限值是指立体结构单元能够启动所需的最小电压值。

14、根据权利要求 12所述的混合传输电缆，其特征在于，所述立体结构单元还包括第三启动装置 F3，用于限制通过所述立体结构单元的最大电流。

15、根据权利要求 14所述的混合传输电缆，其特征在于，所述第三启动装置 F3包括第二可控电阻 R2，所述第二可控电阻 R2的最大取值 R2max满足如下公式：

其中， ¥₂表示加在立体结构单元上的电压值， 1₂表示通过立体结构单元的最大电流值， V₀₃表示第三预设门限值，第三预设门限值 V₀₃指的是立体结构单元正常工作所需的最小电压值。

16、根据权利要求 8-15中任意一项所述的混合传输电缆，其特征在于，位于所述立体结构单元同一端的所述传输线对、动力线对和高速线对为集成一体式线缆结构。