CN110514966A - 一种电缆监测*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电缆故障检测技术领域，具体公开一种电缆监测***，分别设置在电缆的每个监测点上的若干电压传感器、与所述电压传感器一对一连接的检测装置、与所述检测装置一对一连接的发码装置、解码装置；所述电压传感器用于采集所述监测点上的电压信号；所述检测装置用于在所述电压信号的异常时驱动所述发码装置生成编码并发送至所述解码装置，其中，所述编码用于指示所述监测点的位置；所述解码装置接收所述编码并解码，以获取并输出所述监测点的位置信息。本发明在电缆线路上合理的设置若干个监测点，通过检测所述检测点上的电压，即缩小电缆故障排除范围，提高故障排查效率。
Description
技术领域
本发明涉及电缆故障检测技术领域，特别涉及一种电缆监测***。
背景技术
生活中，从电源箱到负载设备电源输入端的电缆线路，一般需要经过不间断供电***、电源屏分配***、较多的转接端子，一段一段连接后才接至负载设备的电源模块输入端。当电源输出正常，负载设备断电故障时，原因可能是从电源输出端电缆连接至负载设备的电源模块输入端电缆线路中有任何一个位置断开或接触不良。专业技术人员需要分析、判断故障原因，压缩故障范围、查找故障点，当电缆线路长、转接端子多、配线难、标识不清晰等时，仅靠人为的排除故障，效率低，难度大。
为解决上述问题，现多采用感应电流监测方法，该方法在电缆上设置多个监测点，通过判断各个监测点处的电流正常与否，以排除故障发生的位置。该种监测方式只能判断某一整条电缆线路或者某一个回路存在断电或断线，对于转接点多，线路较长的电缆也只是一个大的方向；如下图1所示，当监测电缆有任一处断开，整条电缆中均无电流通过，因此在A、B、C三个电流监测点均监测不到电流，只能判断一条电缆断电或者断路。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种电缆监测***，该***能缩小电缆线路中出现断电或接触不良的位置所处的范围，提高故障排除效率。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种电缆监测***，包括：
分别设置在电缆的每个监测点上的若干电压传感器，与所述电压传感器一对一连接的检测装置，与所述检测装置一对一连接的发码装置，解码装置；
所述电压传感器用于采集所述监测点上的电压信号；
所述检测装置用于在所述电压信号的异常时驱动所述发码装置生成编码并发送至所述解码装置，其中，所述编码用于指示所述监测点的位置；
所述解码装置接收所述编码并解码，以获取并输出所述监测点的位置信息。
与现有技术相比，本发明在电缆线路上合理的设置若干个监测点，利用电缆中的电压流经电缆时会在电缆绝缘表层产生的感应电压的特性，通过在每个检测点上设置电压传感器以感应其上的电压，与电压传感器一对一连接的检测装置在接收其对应的电压传感器输出的电压信号，当电压传感器输出的电压为零时，检测装置启动发码装置生成并发送带有该监测点的位置信息的编码，解码装置接收所述编码信号并解码，以获得出现故障的监测点的位置信息并输出。工作人员解码装置输出的故障的监测点的位置信息以及电压的通断特性，即可将电缆线路中出现断电或接触不良的位置锁定在出现故障的监测点与邻近所述故障监测点的正常监测点之间，进而到达缩小故障排除范围，提高故障排查效率。
作为优选，所述检测装置包括：放大电路，与所述电压传感器的输出端连接，用于放大所述电压信号。
作为优选，所述检测装置还包括：发光二极管，与所述放大电路的输出端连接，用于根据接收到的放大的所述电压信号以进行发光；
作为优选，所述检测装置还包括：光电耦合电路，设置在所述发光二极管与所述发码装置之间，用于将所述发光二极管的光信号转换成电信号。
作为优选，所述检测装置还包括：继电器，线圈与所述光电耦合电路的输出端连接；常闭触点设置在所述发码装置上，用于失电时接通所述发码装置的电源。
作为优选，所述放大电路包括第一三极管、第二三极管；所述第一三极管的基极通过第一电阻与所述电压传感器连接，集电极接电源，发射极与所述第二三极管的基极连接；所述第二三极管的集电极顺次连接所述发光二极管和电源，发射极接地。
作为优选，所述第一三极管和第二三极管为9014C型三极管。
作为优选，所述光电耦合电路包括第三三极管、运算放大器、光敏电阻；
所述第三三极管的基极依次通过第二电阻、所述光敏电阻接地以及通过第一电容接地；所述第三三极管的集电极顺次连接第四电阻和电源；
所述第三三极管的发射极通过第六电阻接地；
所述第三三极管的基极依次通过第三电阻、第二电容、第四电容或第五电阻与所述运算放大器的输入端连接；
所述第三三极管的基极依次通过第三电阻、第二电容与所述运算放大器的输入端连接；
所述线圈的两端分别与所述运算放大器的两输出端连接以形成闭合回路。
作为优选，还包括：报警装置，与所述解码装置连接，用于在所述解码装置接收所述编码时发出报警信号。
作为优选，还包括分别夹在每个所述监测点上的若干夹子，所述电压传感器一对一设置在所述夹子上。
附图说明
现结合附图与具体实施例对本发明作进一步说明：
图1是现采用感应电流监测方式的示例图；
图2是本发明采用采用电压监测方式的示例图；
图3是本发明结构框图；
图4是本发明的光电耦合电路图；
图5是本发明的发码电路图；
图6是本发明的夹子的结构示意图；
图7是本发明的实物图；
图中：
1、电压传感器，2、放大电路，3、光电耦合电路，4、发码装置，5、解码装置，6、夹子，7、发射头、8、通信分机，9、通信主机，10、机柜，11、电缆。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1～7所示，本发明提供一种电缆监测***，包括：
分别设置在电缆的每个监测点上的若干电压传感器1，与所述电压传感器1一对一连接的检测装置，与所述检测装置一对一连接的发码装置4，解码装置5；
所述电压传感器1用于采集所述监测点上的电压信号；
所述检测装置用于在所述电压信号的异常时驱动所述发码装置4生成编码并发送至所述解码装置5，其中，所述编码用于指示所述监测点的位置；
所述解码装置5接收所述编码并解码，以获取并输出所述监测点的位置信息。
与现有技术相比，本发明在电缆线路上合理的设置若干个监测点，利用电缆中的电压流经电缆时会在电缆绝缘表层产生的感应电压的特性，通过在每个检测点上设置电压传感器1以感应其上的电压，检测装置接收电压传感器1输出的电压，当电压传感器1输出的电压突变、减少或为0时，检测装置启动发码装置4生成并发送带有该监测点的位置信息的编码，解码装置5接收所述编码信号并解码，以获得出现故障的监测点的位置信息并输出。工作人员解码装置5输出的故障的监测点的位置信息以及电压的通断特性，即可将电缆线路中出现断电或接触不良的位置锁定在出现故障的监测点与邻近所述故障监测点的正常监测点之间，进而到达缩小故障排除范围，提高故障排查效率。例如图2所示，电源与负载设备之间的电缆有一处存在断路时，该电缆不能形成回路，因而不存在电流，若采用现有的感应电流监测方法，只能判断某该条电缆线路存在断电或断线故障，但根据电压特性，电源电压仍可经过电缆汇集在断点前侧，即假设B、C两点之间存在断路，则B点处仍能监测到电缆中的电压，C点处则监测不到电压，本发明输出故障C点的位置信息，而B点为正常监测点，则通过逻辑比较即可以判断B、C两点之间的电缆存在断路故障，缩小了故障排除范围。
如图3、4所示，在本实施例中，所述检测装置包括放大电路2、发光二极管D1、光电耦合电路3、继电器KY1；
所述放大电路2与所述电压传感器1的输出端连接，用于放大所述电压感应器感应到的所述电压信号，所述发光二极管D1与所述放大电路2的输出端连接，用于根据接收到的放大的所述电压信号以进行发光；所述光电耦合电路3设置在所述发光二极管D1与所述发码装置4之间，用于将所述发光二极管D1的光信号转换成电信号；所述继电器KY1的感应线圈与所述光电耦合器的输出端连接，其常闭触点设置在所述发码装置4上，用于所述继电器KY1失电时接通所述发码装置4的电源。
具体的，例如图2所示，当A、B、C点的电压正常时，其对应的电缆绝缘表层产生的感应电压，A、B、C点对应的电压感应器感应到所述感应电压并传输至放大电路2，电缆绝缘表层产生的感应电压经放大电路2发动后驱动发光二极管D1发光，此时光电耦合电路3将发光二极管D1发光的光信号转换成电信号且输出至所述继电器KY1上，所述继电器KY1上的感应线圈得电使所述继电器KY1的常闭触点打开，所述发码装置4与电源断开，不能生成编码，无编码信号输出，A、B、C各检测点正常；当A、B、C点中存在感应电压突变、减少或为0时，其对应的检测装置上的发光二极管D1灯灭，光电耦合电路3无电信号输出，继电器KY1失电使得其常闭触点闭合，发码装置4的电源导通，发码装置4生成编码并发送至解码装置5，解码装置5接收编码并解码一获得故障点对应的位置信息。
由此可见，采用电压监测方式能分段判断出电缆中不同位置存在断路的情况，相较于目前市场上的电流监测方式只能判断某个回路存在断电或者断路具有很大的市场竞争力，采用电压监测方式能在负载设备断电故障时快速区分是设备本身故障还是某段电缆线路故障及电缆线路断电及接触不良等故障，极大地提高从电源输出到负载设备电源输入端的电缆线路故障监测的智能性、实用性、准确性、及时性、多样性。
在本实施例中，还包括报警装置，所述报警装置与所述解码装置5连接，用于在所述解码装置5接收所述编码时发出报警信号。具体的，所述报警装置包括串联在所述解码装置5的输出端的发光二极管D2和蜂鸣器H，当电缆线路发生断路或者断电时，电压传感器1检测不到电缆线路产生的感应电压时，继电器KY1失电常闭触点闭合，解码装置5接收到携带有故障检测点的位置信息的编码进行解码后，驱动发光二极管D2发出光报警信号和蜂鸣器H发出语音报警信号，本发明的报警信号还可输出至其他监测***或转呼***。
如图3所示，在本实施例中，所述放大电路2包括第一三极管Q1、第二三极管Q2；
所述第一三极管Q1的基极通过第一电阻R1与所述电压传感器1连接，集电极接电源，发射极与所述第二三极管Q2的基极连接；
所述第二三极管Q2的集电极顺次连接所述发光二极管D1和电源，发射极接地。
在本实施例中，所述第一三极管Q1和第二三极管Q2为9014C型三极管。
被测电缆线路正常，供电正常时，电缆表面产生的感应电压相对较微弱，本发明通过设置放大电路2，且该放大电路2由两个9014C三极管组成，由于优化了基极偏置电阻即第一电阻R1，使得放大电路2对由所述第一三极管Q1的基极B输入的感应电压更为敏感，进而更精准的检测到监测点的微弱电压；同时，用发光二极管D1代替了原共射放大电路2的集电极电阻，增强了电路的稳定性也使电路更加简便。9014C型三极管放大倍数约为400倍，经过由两级放大电路2后，放大倍数高达16000倍。通过两级放大电路2放大16000倍后的缆表面的感应电压足以驱动后续电路，进而间接实现对电缆中电压变化的监测。
如图4所示，在本实施例中，所述光电耦合电路3包括第三三极管Q3、运算放大器A、光敏电阻R7；
所述第三三极管Q3的基极依次通过第二电阻R2、所述光敏电阻R7接地以及通过第一电容C1接地；所述第三三极管Q3的集电极顺次连接第四电阻R4和电源；
所述第三三极管Q3的发射极通过第六电阻R6接地；
所述第三三极管Q3的基极依次通过第三电阻R3、第二电容C2、第四电容C4或第五电阻R5与所述运算放大器A的输入端连接；
所述第三三极管Q3的基极依次通过第三电阻R3、第二电容C2与所述运算放大器A的输入端连接；
所述线圈的两端分别与所述运算放大器A的两输出端连接以形成闭合回路。
如图5所示，所述发码装置4包括发码电路，所述发码电路包括型号为PT2262的单片机、发射头7、开关DIP-4，所述继电器KY1的常闭触点连接在所述单片机的电源闭合回路上，监测点的电压正常时，光电耦合电路3驱动继电器KY1，继电器KY1的常闭触点被打开，切断所述发码电路的工作电源，当继电器KY1失电时，继电器KY1的常闭触点闭合，所述发码电路的工作电源导通，发码电路开始正常工作发送编码。如发码电路通过晶振产生的固有频率(如433MHZ)将编码经过发射天线发送出去。
如图6所示，在本实施例中，还包括分别夹在每个所述监测点上的若干夹子6，所述电压传感器1一对一的设置在所述夹子6上。
本发明通过设置夹子6，将所述电压传感器1设置在所述夹子6上，夹子6夹在电缆绝缘外时电压传感器1被安装在电缆上，使得电压传感无需直接接入电缆线路，进而不影响原电路参数保证检测的准确性。优选的，所述放大电路2、发光二极管D1、光敏电阻R7均集成在所述夹子6上，夹子6与光电耦合电路3通过一条4芯的电缆连接，包括一对电源线及一对信号线。通过将所述放大电路2、发光二极管D1、光敏电阻R7均集成在所述夹子6上，可延长夹子6与耦合电路的连接距离，增大本发明的设置范围。
在本实施例中，发码装置4与解码装置5通过无线方式采用半双工方式通信，具有通信距离较远，通信速度快，抗干扰强等特点。
在本实施例中，所述解码装置5上设置有显示器，所述显示器用于显示解码后的数据，每个所述夹子6上都设置有编码，所述数据对应所述夹子6的编号。例如显示屏显示0001则说明对应于电路布置1号夹子6对应的电缆中没有电压。
如图7所示，每个检测点上都设置有机柜10，机柜10上都标识有对应所述夹子6的编号，发码装置4设置在通信分机8上，解码装置5设置在通信主机9上，机柜10上的检测点A、B、C、D均在电缆11上。
目前，地铁信号***设备电缆线路路径都是通过图纸及标签标识注明来去向，电缆路径错综复杂，从理论上看通过标识及电缆径路图纸可以满足最基本的线路路径故障查找。但是往往因为标识掉落、标识规范不统一、标识不清晰甚至标识错误、人员看错及业务水平等原因造成故障查找判断错误，或所用时间过长，不能快速判断具***置恢复设备正常使用，对地铁正常运营影响较大。通过本发明能够在负载设备断电时，快速判断是负载设备本身故障还是电缆线路故障；并快速判断电缆线路是哪一段断电或接触不良断开故障，大大缩短故障判断和恢复时间。目前市场上监测***多采用电流监测方式，只能判断某一整条电缆存在断电或断线，本发明采用电压监测的方式无需接入原电路，不影响电路参数，不但可监测一整条电缆还可通过增加监测点将一整条电缆逻辑划分为不同区段，从而缩小故障范围。因此，本发明具备较高的推广前景及潜在市场。
本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变动。
Claims (10)
1.一种电缆监测***，其特征在于，包括：
分别设置在电缆的每个监测点上的若干电压传感器，与所述电压传感器一对一连接的检测装置，与所述检测装置一对一连接的发码装置，解码装置；
所述电压传感器用于采集所述监测点上的电压信号；
所述检测装置用于在所述电压信号的异常时驱动所述发码装置生成编码并发送至所述解码装置，其中，所述编码用于指示所述监测点的位置；
所述解码装置接收所述编码并解码，以获取并输出所述监测点的位置信息。
2.根据权利要求1所述的电缆监测***，其特征在于，所述检测装置包括：
放大电路，与所述电压传感器的输出端连接，用于放大所述电压信号。
3.根据权利要求2所述的电缆监测***，其特征在于，所述检测装置还包括：
发光二极管，与所述放大电路的输出端连接，用于根据接收到的放大的所述电压信号以进行发光。
4.根据权利要求3所述的电缆监测***，其特征在于，所述检测装置还包括：
光电耦合电路，设置在所述发光二极管与所述发码装置之间，用于将所述发光二极管的光信号转换成电信号。
5.根据权利要求4任一项所述的电缆监测***，其特征在于，所述检测装置还包括：
继电器，线圈与所述光电耦合电路的输出端连接；常闭触点设置在所述发码装置上，用于失电时接通所述发码装置的电源。
6.根据权利要求3所述的电缆监测***，其特征在于，所述放大电路包括第一三极管、第二三极管；
所述第一三极管的基极通过第一电阻与所述电压传感器连接，集电极接电源，发射极与所述第二三极管的基极连接；
所述第二三极管的集电极顺次连接所述发光二极管和电源，发射极接地。
7.根据权利要求4所述的电缆监测***，其特征在于，所述第一三极管和第二三极管为9014C型三极管。
8.根据权利要求5所述的电缆监测***，其特征在于，所述光电耦合电路包括第三三极管、运算放大器、光敏电阻；
所述第三三极管的基极依次通过第二电阻、所述光敏电阻接地以及通过第一电容接地；所述第三三极管的集电极顺次连接第四电阻和电源；
所述第三三极管的发射极通过第六电阻接地；
所述第三三极管的基极依次通过第三电阻、第二电容、第四电容或第五电阻与所述运算放大器的输入端连接；
所述第三三极管的基极依次通过第三电阻、第二电容与所述运算放大器的输入端连接；
所述线圈的两端分别与所述运算放大器的两输出端连接以形成闭合回路。
9.根据权利要求1所述的电缆监测***，其特征在于，还包括：
报警装置，与所述解码装置连接，用于在所述解码装置接收所述编码时发出报警信号。
10.根据权利要求1所述的电缆监测***，其特征在于，还包括分别夹在每个所述监测点上的若干夹子，所述电压传感器一对一设置在所述夹子上。
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