一种低功耗电缆屏蔽层在线监测装置、监测系统及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种低功耗电缆屏蔽层在线监测装置、监测系统及方法，该装置包括屏效监测终端，屏效监测终端包括单片机、载波通信模块、扫频接收模块、扫频发射模块、RTC时钟模块和电源管理模块；单片机控制扫频发射模块产生扫频信号并耦合至屏蔽层与线芯间；单片机控制扫频接收模块采集反射扫频信号，比较发射扫频信号和反射扫频信号，得到每个频点的幅值比和相位差；通过RTC时钟模块记录数据采集的时间，单片机通过载波通信模块将采集的数据上传至其他主机；通过电源管理模块给其他模块提供所需的电源。本发明专利技术可以实现实时对电缆屏蔽效能进行监测，对有效信号进行实时的保护，提高通信的可靠性和安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种低功耗电缆屏蔽层在线监测装置、监测系统及方法
本专利技术涉及一种电缆屏蔽层监测装置及方法，尤其涉及一种低功耗、在线、远程电缆屏蔽层监测装置、监测系统及监测方法。
技术介绍
电缆屏蔽层对电缆信号的保护作用有：一是将外来的干扰信号导入大地，避免干扰信号进入内层导体对信号产生干扰，另外也降低了传输信号的损耗。因此电缆屏蔽层完整性及接地是否完好对信号的可靠传输至关重要。传统的电缆屏蔽效能监测装置为离线的设备，不能实时对电缆屏蔽效能进行监测，不能对有效信号进行实时的保护，降低了通信的可靠性和安全性。综上所述，现有技术中对于无法实时对电缆屏蔽效能进行监测，以及不能对有效信号进行实时保护的问题，尚缺乏有效的解决方案。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本公开提供了一种低功耗电缆屏蔽层在线监测装置、监测系统及监测方法，可以实现实时对电缆屏蔽效能进行监测，对有效信号进行实时的保护，提高通信的可靠性和安全性。本公开所采用的技术方案是：本公开提供一种低功耗电缆屏蔽层在线监测装置，该装置包括屏效监测终端，所述屏效监测终端包括单片机、载波通信模块、扫频接收模块、扫频发射模块、RTC时钟模块和电源管理模块；所述载波通信模块、扫频接收模块、扫频发射模块、RTC时钟模块和电源管理模块分别与单片机连接，单片机控制扫频发射模块产生扫频信号，并将扫频信号耦合至屏蔽层与线芯间；单片机控制扫频接收模块采集反射扫频信号，并对其进行滤波、衰减处理，比较发射扫频信号和反射扫频信号，得到每个频点的幅值比和相位差；通过RTC时钟模块记录数据采集的时间，单片机通过载波通信模块将采集的数据上传至其他主机；通过电源管理模块给其他模块提供所需的电源。进一步的，所述电源管理模块包括超级电容、开关电源、线性电源和自动切换电路，所述监控主机的供电线路一路通过超级电容、开关电源与自动切换电路连接，另一路通过线性电源与自动切换电路连接；屏效监测终端上电启动时，通过线性电源将线路48V转换为5V给监测终端使用；屏效监测终端启动后，线路给超级电容充电，充电完毕后，通过开关电源将超级电容蓄电转换为5V给监测终端使用；通过自动切换电路切换线性电源和开关电源。进一步的，所述屏效监测终端具有低功耗模式、粗测模式和精测模式三种工作模式。进一步的，所述屏效监测终端还包括与单片机连接的存储模块。本公开还提供一种如上所述的低功耗电缆屏蔽层在线监测装置的监测方法，通过测量扫频信号在电缆屏蔽层发生阻抗变化时反射信号的变化来实现对电缆屏蔽层屏蔽效能的在线监测，该方法包括以下步骤：单片机控制扫频发射模块产生一组不同频率的扫频信号，并将该组不同频率的扫频信号耦合至屏蔽层与线芯间；通过定向耦合器采集反射扫频信号，并对其进行滤波、衰减处理，比较发射扫频信号与反射扫频信号，得到每个频点的幅值比和相位差；通过逆傅里叶变换将采集的反射扫频数据转换到时域，根据时域变化情况定位电缆的屏蔽层破损位置。本公开还提供一种低功耗电缆屏蔽层在线监测系统，该系统包括监控平台、监控主机和屏效监测终端，监控平台与至少一台监控主机连接，监控主机至少与一个屏效监测终端连接。进一步的，所述监控主机和屏效监测终端之间的通信距离是0KM～5KM。本专利技术还提供一种如上所述的低功耗电缆屏蔽层在线监测系统的工作方法，该方法包括以下步骤：(1)常态下屏效监测终端处于低功耗模式，利用供电线路对超级电容进行充电；(2)每间隔设定的时间，屏效监测终端进入粗测模式，粗测完毕后，将粗侧的反射扫频数据通过直流载波方式传输至监控主机，监测主机将数据传输给监控平台；如果监控平台分析粗侧数据没有异常，则转到(1)；如果监控平台分析粗侧数据发生异常，则转到(3)；(3)检测超级电容的电量是否满足一次精测工作需要电量；如果不满足，则转到(1)继续充电；如果满足，则屏效监测终端进入精测模式，精测完毕后，将精测的反射扫频数据通过监控主机传输至监控平台，监控平台对精测数据进行分析，得到相应的破损等级和破损位置后，给出告警信息。进一步的，在粗测模式下，屏效监测终端测量反射扫频数据的频点通过监控主机进行设定。进一步的，在精测模式下，屏效监测终端测量发生故障屏蔽层的反射扫频数据，通过逆傅里叶变换将反射扫频数据转换到时域，根据时域变化定位电缆的屏蔽层故障点。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)采用屏效监测终端实现实时对电缆屏蔽效能进行监测，对有效信号进行实时的保护，提高通信的可靠性和安全性；屏效监测终端可实现在无供电情况下，既保证了低功耗稳定运行，又保证了电源高效的使用；(2)采用扫频信号反射方式，测量影响屏蔽层屏蔽效果的破损点，结构简单，测量结果准确；(3)屏效监测终端有低功耗模式、粗测模式和精测模式三种工作模式，当粗测模式发现数据异常时，转换到精测模式；精测模式下，屏效监测终端不但能发现故障，而且通过逆傅里叶变换，可以定位到故障点。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1是屏效监测终端结构框图；图2是单片机低功耗设计流程图；图3是电源管理模块结构框图；图4是低功耗电缆屏蔽层在线监测系统结构框图。具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。正如
技术介绍
所介绍的，现有技术中存在不能实时对电缆屏蔽效能进行监测，不能对有效信号进行实时的保护，降低了通信的可靠性和安全性不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种低功耗电缆屏蔽层在线监测装置及方法，可以实现实时对电缆屏蔽效能进行监测，对有效信号进行实时的保护，提高通信的可靠性和安全性。图1是本实施例一低功耗电缆屏蔽层在线监测装置结构示意图。该低功耗电缆屏蔽层在线监测装置包括屏效监测终端，所述屏效监测终端，安装于通信线缆的末端，用于测量影响屏蔽层屏蔽效果的破损点数据。所述屏效监测终端实时监测线路电压，监测终端采用总线方式挂接在一对线芯上，当线路电压<28V时，应延后启动耗电高模块，防止屏效监测终端馈电关机。如图1所示，所述屏效监测终端包括单片机、载波通信模块、扫频接收模块、扫频发射模块、RTC时钟模块、电源管理模块和存储模块，所述载波通信模块、扫频接收测量模块、扫频发射模块、RTC时钟模块、电源管理模块和存储模块分别与单片机连接。具体地：所述单片机，用于实现对载波通信模块、扫频接收测量模块、扫频发射模块、RTC时钟模块、电源管理模块和存储模块的控制。本实施例中，所述单片机采用MSP430低功耗单片机，常态下处于节能模式，整机待机功耗<100uA；节能模式下，外设除载波通信模块外，全部关闭电源，尽可能降低待机功耗。单片机处理定时事件、通信事本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低功耗电缆屏蔽层在线监测装置，其特征是，该装置包括屏效监测终端，所述屏效监测终端包括单片机、载波通信模块、扫频接收模块、扫频发射模块、RTC时钟模块和电源管理模块；所述载波通信模块、扫频接收模块、扫频发射模块、RTC时钟模块和电源管理模块分别与单片机连接，单片机控制扫频发射模块产生扫频信号，并将扫频信号耦合至屏蔽层与线芯间；单片机控制扫频接收模块采集反射扫频信号，并对其进行滤波、衰减处理，比较发射扫频信号和反射扫频信号，得到每个频点的幅值比和相位差；通过RTC时钟模块记录数据采集的时间，单片机通过载波通信模块将采集的数据上传至其他主机；通过电源管理模块给其他模块提供所需的电源。

【技术特征摘要】
1.一种低功耗电缆屏蔽层在线监测装置，其特征是，该装置包括屏效监测终端，所述屏效监测终端包括单片机、载波通信模块、扫频接收模块、扫频发射模块、RTC时钟模块和电源管理模块；所述载波通信模块、扫频接收模块、扫频发射模块、RTC时钟模块和电源管理模块分别与单片机连接，单片机控制扫频发射模块产生扫频信号，并将扫频信号耦合至屏蔽层与线芯间；单片机控制扫频接收模块采集反射扫频信号，并对其进行滤波、衰减处理，比较发射扫频信号和反射扫频信号，得到每个频点的幅值比和相位差；通过RTC时钟模块记录数据采集的时间，单片机通过载波通信模块将采集的数据上传至其他主机；通过电源管理模块给其他模块提供所需的电源。2.根据权利要求1所述的低功耗电缆屏蔽层在线监测装置，其特征是，所述电源管理模块包括超级电容、开关电源、线性电源和自动切换电路，所述监控主机的供电线路一路通过超级电容、开关电源与自动切换电路连接，另一路通过线性电源与自动切换电路连接；屏效监测终端上电启动时，通过线性电源将线路48V转换为5V给监测终端使用；屏效监测终端启动后，线路给超级电容充电，充电完毕后，通过开关电源将超级电容蓄电转换为5V给监测终端使用；通过自动切换电路切换线性电源和开关电源。3.根据权利要求1所述的低功耗电缆屏蔽层在线监测装置，其特征是，所述屏效监测终端具有低功耗模式、粗测模式和精测模式三种工作模式。4.根据权利要求1所述的低功耗电缆屏蔽层在线监测装置，其特征是，所述屏效监测终端还包括与单片机连接的存储模块。5.如权利要求1至4中任一项所述的低功耗电缆屏蔽层在线监测装置的监测方法，通过测量扫频信号在电缆屏蔽层发生阻抗变化时反射信号的变化来实现对电缆屏蔽层屏蔽效能的在线监测，其特征是，该方法包括以下步骤：单片机控制扫频发射模块产生一组不同频率的扫频信...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔得朋，杨震威，郑元勋，张清华，
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