基于扫频反射功率测量的电缆屏蔽层状态监测装置及方法制造方法及图纸

技术编号:15636776 阅读:103 留言:0更新日期:2017-06-14 20:54
本发明专利技术公开了一种基于扫频反射功率测量的电缆屏蔽层状态监测的装置及方法,通过本发明专利技术的实施,可以获取通信电缆屏蔽层是否正常工作的有益信息(数据);在装置安装以后,通过数据库服务器对具体电缆段监测数据库的建立和大数据分析,可以结合维护人员在电缆维护过程中向数据库输入电缆屏蔽层实际运行的状态进行对比和自学习,不断完善电缆屏蔽层监测数据库,最终可实现较高准确度的电缆故障报警和较高精度的电缆故障定位功能。

【技术实现步骤摘要】
基于扫频反射功率测量的电缆屏蔽层状态监测的装置及方法
本专利技术涉及一种基于扫频反射功率测量的电缆屏蔽层状态监测的装置及方法。
技术介绍
通信电缆是指用于近距离音频通信和远距离高频载波数字通信及信号传输的电缆,广泛应用于通信线路传输、仪器仪表、电力等重要领域。由于多种因素可引起通信电缆发生短路、开路等故障。为实现通信电缆网络在线管理与故障自动诊断,提高通信电缆的工作可靠性,减少电缆故障的人工排查工作量,提高通信电缆的自动化程度,本专利技术提出了一种基于扫频反射功率测量的通信电缆屏蔽层状态监测的装置及方法,实现对通信电缆的实时在线监测。专利号为102879703A的专利“一种接地性能监测系统及通信电缆屏蔽层动态监测的方法”提供了一种通过测量屏蔽层对线芯电容,动态监视有线通信电缆屏蔽层的完整性方法。但是由于电容信号过于单一,承载电缆状态信息量有限,难以对处于复杂环境下的电缆进行定位分析。同时由于信号源内阻抗传输线路输入阻抗不匹配,所以测量精度低,误差大。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题,提出了一种基于扫频反射功率测量来评估和定位电缆屏蔽层破损的装置及方法,本专利技术从功率损耗的角度,降低了监测装置的复杂性,提高了电缆屏蔽层状态监测装置的稳定性。为了实现上述目的,本专利技术采用如下技术方案:一种基于扫频反射功率测量的电缆屏蔽层状态监测的装置,后面简称检测装置,包括:正弦波信号发生模块,被配置为通过DDS技术产生可调频的正弦信号作为发射信号源;可调功率放大模块,被配置为根据实际情况需求调整正弦波扫频信号发生模块的发射功率大小;反射信号定向耦合接收模块,被配置为将反方向传播的信号进行定向耦合输出,并把耦合出的采样信号输入到功率测量模块;所述功率测量模块,被配置为对反射信号定向耦合接收模块的反射信号的功率进行测量和采集;接头阻抗匹配模块,被配置为利用不同变比的变压器和匹配电阻形成输出侧阻抗可调的电路网络,使其能够对不同阻抗类型的电缆进行阻抗匹配;所述MCU控制模块,被配置为连接正弦波信号发生模块、可调功率放大模块和接头阻抗匹配模块,对上述模块进行调度、协调控制,以监测通信电缆屏蔽层的状态。所述反射信号定向耦合接收模块包括输入端口、直通端口、耦合端口以及隔离端口;所述定向耦合器用于采样扫频反射信号,扫频发射信号由所述定向耦合器的所述输入端口输入,所述耦合端口用于输出所述定向耦合器对扫频发射信号的采样信号,所述直通端口用于输出经过所述定向耦合器的扫频发射信号,所述隔离端口悬空。一种基于扫频反射功率测量的电缆屏蔽层状态监测系统,包括上述检测装置、数据库服务器和负载电缆;所述数据库服务器,被配置为支持主动控制检测装置进行相关测量,接收检测装置采集的数据,并对数据进行综合分析和电缆屏蔽层状态的评估,给出电缆屏蔽层完整状态指数以及具体位置出现破损的概率;所述负载电缆,是指待测通信电缆,连接所述检测装置。基于上述装置的方法,包括以下步骤(1)连接负载电缆和接头阻抗匹配模块,调节接头阻抗匹配模块,使检测装置的输出与负载电缆的输入阻抗匹配;(2)MCU控制模块控制正弦波信号发生模块产生某一固定频率的正弦信号,并输入到可调功率放大模块;(3)MCU控制模块控制可调功率放大模块调节正弦信号到设定功率(该设定功率作为正弦信号的发射功率保存到MCU模块),然后经过反射信号定向耦合接收模块和接头阻抗匹配模块,耦合到负载电缆中;(4)正弦信号耦合到负载电缆中以后,在电缆屏蔽层和芯线之间的阻抗不连续的空间位置会产生反射;反射信号沿着原来的路径反向传输,经过接头阻抗匹配模块,接头阻抗匹配模块的阻抗匹配作用保证了信号的正常传输,有效防止了信号在该模块和阻抗失配点(一般情况下为电缆屏蔽层的破损点)之间发生多次反射或产生较强的震荡,影响测量结果准确性;(5)反射信号继续传输到反射信号定向耦合接收模块,该模块对反射信号进行采样和耦合输出,并再耦合到功率测量模块;(6)功率测量模块在MCU模块的控制下,测量反射信号的功率,并将测量结果发送到MCU模块;(7)MCU模块根据正弦信号的发射功率和测得的反射信号的功率,确定下一次测量所选用的正弦波频率和发射功率,并重复步骤(1)-(7);当测量次数或扫频范围达到预设限制值,则结束本轮扫频反射功率测量,并执行(8)。(8)MCU模块将所有测量条件及结果打包发送到数据库服务器;(9)数据库服务器对所有测量条件和结果数据信息进行分类保存,并通过大数据分析算法和神经网络算法,进行分析和评估;所述步骤(1)中,将检测装置的正弦信号输出端(即接头阻抗匹配模块的输出端)与通信电缆的屏蔽层和任意一芯线相连接,将能量耦合到屏蔽层和芯线之间进行传输。所述步骤(1)中,对接头进行完整射频接头工艺处理,即通信电缆与检测装置相连接时,电缆屏蔽层和芯线之间的空间结构尽量保持不变,在连接完成后,对屏蔽层进行屏蔽处理,尽可能的保证电缆阻抗的连续性。所述步骤(6)中,信号耦合到负载电缆中以后,在电缆屏蔽层与芯线之间的阻抗有变化的地方,会因为阻抗不匹配产生反射,反射信号会沿着负载电缆传输到接头阻抗匹配模块,然后传输到反射信号定向耦合接收模块,最后传输到功率测量模块,进行功率测量。所述步骤(7)中,设定功率上下阈值,当接收到的功率超过阈值时,控制可调功率放大模块降低或增大发射功率。所述步骤(9)中,所述大数据分析算法,涉及K-Means算法、SVM算法、最大期望算法等。所述步骤(9)中,所述神经网络算法,是指人工神经网络算法;人工神经网络算法由于其本身信息处理的特点,如并行性、自学习、自组织、联想记忆以及分类功能等,可以出色解决传统模式识别方法难以圆满解决的问题。本专利技术的有益效果为:(1)通过本专利技术的实施,可以获取通信电缆屏蔽层是否正常工作的有益信息(数据);在装置安装以后,通过数据库服务器对具体电缆段监测数据库的建立和大数据分析,可以结合维护人员在电缆维护过程中向数据库输入电缆屏蔽层实际运行的状态进行对比和自学习,不断完善电缆屏蔽层监测数据库,最终可实现较高准确度的电缆故障报警和较高精度的电缆故障定位功能;(2)通过人工神经网络算法的使用,可以使本专利技术提出的电缆屏蔽层状态监测系统(包括上述检测装置及方法)拥有自主学习和自主训练的能力,随着不断的学习,逐步实现更加准确的故障定位和电缆屏蔽层状态分析;另外,采用了人工神经网络算法,可以使上述电缆屏蔽层状态监测系统针对不同现场环境(包括不同电缆网络拓扑结构、电缆网络部署周边的地域、气候、土壤等环境因素)自主训练出个性化的分析方法,增加了系统的环境适应性。(3)本装置仅对反射信号的RMS功率数据进行采集,对复杂的电磁环境适应性更强,装置简单,成本低;在功能和结构上的鲁棒性更强,更具有实用性;(4)本装置所采集的数据中包含足够的电缆屏蔽层状态信息和故障点的位置信息,针对不同的电缆网络,不同类型的电缆,不同电缆运行环境,电缆反射信号的功率信息会有不同的体现;本装置所采用的均方根功率检波技术更具有实用性;况且,随着信息技术的发展,大数据分析、云计算和更加高端的信息提取算法可以帮助本系统逐步完善电缆屏蔽层的监测准确性和灵敏性;(5)本装置采用的均方根功率检波技术抗干扰能力更具有现实意义:在环境复杂的地下管道中,更容本文档来自技高网...
<a href="http://www.xjishu.com/zhuanli/52/201611039935.html" title="基于扫频反射功率测量的电缆屏蔽层状态监测装置及方法原文来自X技术">基于扫频反射功率测量的电缆屏蔽层状态监测装置及方法</a>

【技术保护点】
一种基于扫频反射功率测量的电缆屏蔽层状态监测的装置,其特征是:包括:正弦波信号发生模块,被配置为通过DDS技术产生可调频的正弦信号作为发射信号源;可调功率放大模块,被配置为根据实际情况需求调整正弦波扫频信号发生模块的发射功率大小;反射信号定向耦合接收模块,被配置为将反方向传播的信号进行定向耦合输出,并把耦合出的采样信号输入到功率测量模块;所述功率测量模块,被配置为对反射信号定向耦合接收模块的反射信号的功率进行测量和采集;接头阻抗匹配模块,被配置为利用不同变比的变压器和匹配电阻形成输出侧阻抗可调的电路网络,使其能够对不同阻抗类型的电缆进行阻抗匹配;所述MCU控制模块,被配置为连接正弦波信号发生模块、可调功率放大模块和接头阻抗匹配模块,对上述模块进行调度、协调控制,以监测通信电缆屏蔽层的状态。

【技术特征摘要】
1.一种基于扫频反射功率测量的电缆屏蔽层状态监测的装置,其特征是:包括:正弦波信号发生模块,被配置为通过DDS技术产生可调频的正弦信号作为发射信号源;可调功率放大模块,被配置为根据实际情况需求调整正弦波扫频信号发生模块的发射功率大小;反射信号定向耦合接收模块,被配置为将反方向传播的信号进行定向耦合输出,并把耦合出的采样信号输入到功率测量模块;所述功率测量模块,被配置为对反射信号定向耦合接收模块的反射信号的功率进行测量和采集;接头阻抗匹配模块,被配置为利用不同变比的变压器和匹配电阻形成输出侧阻抗可调的电路网络,使其能够对不同阻抗类型的电缆进行阻抗匹配;所述MCU控制模块,被配置为连接正弦波信号发生模块、可调功率放大模块和接头阻抗匹配模块,对上述模块进行调度、协调控制,以监测通信电缆屏蔽层的状态。2.如权利要求1所述的一种基于扫频反射功率测量的电缆屏蔽层状态监测的装置,其特征是:所述反射信号定向耦合接收模块包括输入端口、直通端口、耦合端口以及隔离端口;所述定向耦合器用于采样扫频反射信号,扫频发射信号由所述定向耦合器的所述输入端口输入,所述耦合端口用于输出所述定向耦合器对扫频发射信号的采样信号,所述直通端口用于输出经过所述定向耦合器的扫频发射信号,所述隔离端口悬空。3.一种基于扫频反射功率测量的电缆屏蔽层状态监测系统,其特征是:包括如权利要求1或2所述的装置、数据库服务器和负载电缆;所述数据库服务器,被配置为支持主动控制检测装置进行相关测量,接收检测装置采集的数据,并对数据进行综合分析和电缆屏蔽层状态的评估,给出电缆屏蔽层完整状态指数以及具体位置出现破损的概率;所述负载电缆,是指待测通信电缆,连接所述装置。4.基于如权利要求1或2所述的装置的方法,其特征是:包括以下步骤:(1)连接负载电缆和接头阻抗匹配模块,调节接头阻抗匹配模块,使检测装置的输出与负载电缆的输入阻抗匹配;(2)MCU控制模块控制正弦波信号发生模块产生某一固定频率的正弦信号,并输入到可调功率放大模块;(3)MCU控制模块控制可调功率...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨震威杨东合
申请(专利权)人:山东康威通信技术股份有限公司
类型:发明
国别省市:山东,37

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1