一种地下电缆巡检系统和方法

摘要

本发明公开了一种地下电缆巡检系统和方法。本系统包括：巡检终端，向地面信号接收发送装置发送巡检指令，接收地面接收发送装置返回的信息；地面信号接收发送装置，将巡检指令发送给地下无线发射接收器，并将读取到的信息发送给巡检终端；地下无线发射接收器，控制地下RFID阅读器设备读取RFID标签信息；将接收到的信息转发至地面信号接收发送装置；地下RFID阅读器，读取RFID标签信息；并将读取到的标签信息发送给地下无线发射接收器；RFID标签，记录线缆的属性信息、使用情况信息和所处环境信息。巡检人员在地面上，就能对同一地区地下的电缆进行巡检；提高巡检的安全性和效率，简化了对地下电缆巡检的操作过程。

说明书

技术领域

本发明涉及RFID标签应用领域，特别涉及一种地下电缆巡检系统和方法。

背景技术

随着城市建设的快速发展，电缆的应用越来越多，当前电缆主要采用地埋和架空两种方式铺设，由于对市容的要求以及对安全的考虑，越来越多的电缆都被转移到地下。电缆安全是电力系统安全的一个重要因素，因此，对电缆进行巡检，保障电缆的正常工作是是非常重要的。

现如今的巡检方式通常为下到地下进行电缆巡检，由于地下环境复杂，危险的因素较多，人员下到地下，也需要相应的安全措施，工序比较复杂，消耗较多人力物力，另外，有些地下环境空间狭小，无法容纳人员进入，存在无法检测的问题。

为了方便对电缆的巡检，在现有技术中，在铺设电缆时，将电缆识别标签(例如RFID标签)和电缆连接，通过对电缆识别标签的读取操作，完成电缆的巡检。

但如前述，位于地下空间的电缆的巡检，依然存在客观环境复杂，危险因素较多的问题，如何在地面上，就能够实现对地下电缆安全高效的巡检，是当前研究的热点的问题。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种地下电缆巡检系统和方法。

一方面，本发明实施例提供一种地下电缆巡检系统，包括：巡检终端、地面信号接收发送装置、地下无线发射接收器、地下RFID阅读器和RFID标签；

巡检终端，用于向地面信号接收发送装置发送巡检指令，以及接收所述地面接收发送装置返回的RFID标签信息；

地面信号接收发送装置，安装在地上，用于将巡检指令发送给地下无线发射接收器，并将把所述RFID标签信息发送给巡检终端；

地下无线发射接收器，安装在地下，用于转发地面信号接收发送装置发送的巡检指令至所述地下RFID阅读器，以控制所述地下RFID阅读器设备读取RFID标签信息；将接收到的RFID标签信息转发至所述地面信号接收发送装置；

地下RFID阅读器，用于读取RFID标签信息；并将读取到的标签信息发送给地下无线发射接收器；

RFID标签，用于捆扎在待检测的电缆上，记录线缆的属性信息、使用情况信息和所处环境信息。

在一个实施例中，所述的系统，还包括：

中继设备，中继设备安装在地面信号接收发送装置、地下无线发射接收器和地下RFID阅读器之间，用于放大三者之间的信号。

在一个实施例中，所述中继设备，包括：单片机、信号放大器和功率放大器；所述单片机进行线程监控；所述信号放大器用于放大数据信号；所述功率放大器用于转发放大后的数据信号。

在一个实施例中，所述地下无线发射接收器包括：信号接收发送模块，用于接收和发送信号；其中：

信号转换模块，用于转换信号形式；

放大模块，用于将信号放大；

控制模块，用于向地下RFID阅读器转发所述巡检指令，以控制地下RFID阅读器设备读取RFID标签信息；

电源模块，用于为所述地下无线发射接收器提供电能。

在一个实施例中，所述RFID标签，包括：芯片、天线和传感器；其中，芯片与天线和传感器连接；

传感器，用于采集线缆自身使用情况此信息和使用环境信息，将采集到的信息保存到芯片中；

芯片，用于存储地下线缆的自身属性信息和传感器采集的信息，并将传感器采集的数据和预设阈值进行比对，如果数据异常则进行标记，并将异常的标记与传感器采集的数据对应存储。

在一个实施例中，所述传感器包括下述一种或任一种：

电流传感器、温度传感器、压力传感器、烟雾传感器和湿度传感器。

在一个实施例中，所述中继设备，用于通过自身线程监控中继端口接收地面信号接收发送装置发送的巡检指令的ARP报文，并根据所述巡检指令的ARP报文生成转发列表，放大数据信号，通过广播模式将巡检指令的ARP报文发送给地下无线发射接收器；若接收到地下无线发射接收器回复的ARP请求，则将收到的ARP请求中的地下无线发射接收器的地址保存在转发列表中；

所述地下无线发射接收器，用于回复巡检指令的ARP请求。

在一个实施例中，所述中继设备，还用于通过线程监控中继端口接收到地下无线发射接收器发送的RFID标签信息的ARP报文，通过RFID标签信息的ARP报文中的目的MAC地址，将报文发送给地面信号接收发送装置。

第二方面，本发明实施例提供一种地下电缆巡检方法，包括：

巡检终端向地面信号接收发送装置发送巡检指令；

地面信号接收发送装置将指令编码为电磁波信号，并将电磁波信号发送给地下无线发射接收器；

地下无线发射接收器转发地面信号接收发送装置发送的巡检指令至所述地下RFID阅读器；

地下RFID阅读器根据所述巡检指令，读取RFID标签信息，并将读取到的标签信息发送给地下无线发射接收器；

地下无线发射接收器将RFID标签信息编码为电磁波信号，将接收到的RFID标签信息转发至所述地面信号接收发送装置；

地面信号接收发送装置将电磁波信号还原为RFID标签信息，并将把所述RFID标签信息发送给巡检终端。

在一个实施例中，所述地面信号接收发送装置，通过无线中继的方式，将所述巡检指令发送至地下无线发射接收器；并从所述地下无线发射接收器接收所述RFID标签信息。

本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：

本发明实施例提供的一种地下电缆的巡检系统和方法，将RFID标签捆扎在地下电缆上，在地面上安装地面信号接收发送装置，巡检人员手持巡检终端，向地面信号接收发送装置发送巡检信号，地面信号接收发送装置将巡检信号发送给中继设备或者地下无线发射接收器，地下无线发射接收器控制FRID阅读器读取RFID标签信息，地下无线发射接收器将读取到的信息返回到巡检终端，巡检人员通过巡检终端查看电缆信息，同时，将RFID标签信息发送给远程监控设备，使得远程和近处都能进行RFID标签信息查看，不需要进行地下巡检；对异常信息进行标记，给巡检人员做出提醒。由于地下RFID阅读器安装在地下，只需要在地上对地面信号接收发送装置发送巡检指令，就能对同一地区地下的电缆进行巡检，节省造价和成本，减低人的工作量。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中系统结构图；

图2为本发明实施例中系统示例结构图；

图3为本发明实施例中的中继设备的结构框图；

图4为本发明实施例中的巡检过程流程图。

图中标记：

1、巡检终端2、地面信号接收发送装置3、中继设备4、地下无线发射接收器5、地下RFID阅读器6、RFID标签。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明提供一种地下电缆巡检系统，包括巡检终端、地面信号接收发送装置、地下无线发射接收器、地下RFID阅读器和RFID标签；

巡检终端，用于向地面信号接收发送装置发送巡检指令，以及接收所述地面接收发送装置返回的RFID标签信息；

地面信号接收发送装置，安装在地上，用于将巡检指令发送给地下无线发射接收器，并将把所述RFID标签信息发送给巡检终端；

地下无线发射接收器，安装在地下，用于转发地面信号接收发送装置发送的巡检指令至所述地下RFID阅读器，以控制所述地下RFID阅读器设备读取RFID标签信息；将接收到的RFID标签信息转发至所述地面信号接收发送装置；

地下RFID阅读器，用于读取RFID标签信息；并将读取到的标签信息发送给地下无线发射接收器；

RFID标签，用于捆扎在待检测的电缆上，记录线缆的属性信息、使用情况信息和所处环境信息。

本发明实施例提供的一种地下电缆的巡检系统和方法，在具体实施时，将RFID标签捆扎在地下电缆上，地下RFID阅读器安装在地下，在地面上安装地面信号接收发送装置，巡检人员手持巡检终端，依次通过地面信号接收发送装置、地下无线发射接收器转发巡检指令，以控制地下FRID阅读器读取RFID标签信息，并再依次通过地下无线发射接收器、地面信号接收发送装置接收地下RFID阅读器读取到的RFID标签信息。

巡检人员在地面上，只需要使用巡检终端，在地上对地面信号接收发送装置发送巡检指令，以及接收返回的RFID标签信息，就能对同一地区地下的电缆进行巡检，不需要实地进入地下完成巡检；可提高巡检的安全性和效率，简化了对地下电缆巡检的操作过程。

上述地下RFID阅读器，可根据RFID标签的读取要求，安装于距离地下电缆合理的范围内，例如可根据无线射频的高低频来选择对应的安装距离，例如高频或者超高频的RFID标签，则地下RFID阅读器的安装距离较远，反之，若为低频RFID标签，则安装距离较近，能够实现对RFID标签中信息的准确读取即可。

以一个实例说明上述过程。参照图2所示的系统的架构，位于地面上的设备包括：巡检终端1和地面信号接收发送装置2，位于地下的设备，包括至少一个地下无线发射接收器4，至少一个地下RFID阅读器5及至少一个RFID标签6。

巡检终端1向地面信号接收发送装置2发送巡检信号，地面信号接收发送装置2将巡检信号发送给地下无线发射接收器4，地下无线发射接收器4控制FRID阅读器5读取RFID标签6的信息，地下无线发射接收器4将读取到的RFID标签信息返回到巡检终端1，巡检人员通过巡检终端1查看RFID标签中记录的电缆的相关信息。

在地下，如地面信号接收发送装置2与地下无线发射接收器4距离较近，可直接与之进行通信，数量上，可设置多个地下无线发射接收器4，此类情形下，地面信号接收发送装置2可与多个地下无线发射接收器4进行直接通信。

还是参照图2所示，如果地面信号接收发送装置2距离地下无线发射接收器4较远的情况下，上述系统还可以包含至少一个中继设备3，中继设备3安装在地面信号接收发送装置2、地下无线发射接收器4和地下RFID阅读器5之间，用于放大三者之间的信号，增加信号传输距离，避免在地下信号衰减和信号丢失的情况。

如果中继设备3传输距离可涵盖本区域所有地下无线发射接收器4，则中继设备3可直接与多个地下无线发射接收器4之间进行指令和信息的传输，反之，若中继设备3传输距离不能覆盖此区域所有地下无线发射接收器4，则可安装多个中继设备3接续传递信号，以进一步增加信号传输距离，直至信号传输距离能够涵盖本区域所有地下无线发射接收器4。

上述系统的信号发送的具体过程，例如可以为：地面信号接收发送装置2转发巡检终端1发送的巡检指令至中继设备3，中继设备3接收巡检指令，将信号放大完成后，转发给下一级中继设备3，下一级中继设备3将信号再次放大后，将信号转发给地下无线接收发送器4，地下无线接受发送器4接收到巡检指令，发送控制信号至再下一级中继设备3，再下一级中继设备3放大控制信号，将放大后的控制信号，转发给地下RFID阅读器5，地下RFID阅读器5响应于接收到的控制信号，读取RFID标签6信息。读取到的RFID标签中的信息，将依次返回给地上的巡检终端1，其路径与上述过程相反，在此不再赘述。

在本发明的实施例中，中继设备3与地面信号接收发送装置2、地下无线发射接收器4和地下RFID阅读器5三者之间，例如可以通过下述方式进行通信，为了方便说明，以中继设备3与地下无线发射接收器4接收方通信为例进行说明，与其他两种设备的交互过程与此类似。

具体来说，参照图3所示，中继设备可以包括：单片机、信号放大器和功率放大器，所述单片机进行线程监控；所述信号放大器用于放大数据信号；所述功率放大器用于转发数据信号，在通信过程中，中继设备通过自身线程监控中继端口接收地面信号接收发送装置发送的巡检指令的ARP报文，并根据所述巡检指令的ARP报文生成转发列表，通过中继设备中的信号放大器放大数据信号，功率放大器通过广播模式将巡检指令的ARP报文发送给地下无线发射接收器。

具体过程为，获取ARP报文中的目的MAC地址，根据目的MAC地址获取ARP报文生成转发列表中对应地址的转发端口，将ARP报文通过此端口转发至对应的地下无线发射接收器，基于上述过程，当有多个无线发射接收器时，可根据端口与无线发射接收器地址(例如MAC地址等)的映射关系，将报文发送至对应的无线发射接收器，地下无线发射接收器回复巡检指令的ARP请求，中继设备将收到的ARP请求中的地下无线发射接收器的地址保存在转发列表中。

功率放大器定期向终端列表中的每个目的终端的地址发送ARP广播，目的终端返回ARP报文或不返回ARP报文，根据返回的报文进行终端列表的更新，将更新后的列表发送给巡检终端，巡检终端还可以根据终端列表的变化，检查地下无线发射接收器、中继设备和地下RFID阅读器是否正常工作。

中继设备通过线程监控中继端口接收到地下无线发射接收器发送的RFID标签信息的ARP报文，通过RFID标签信息的ARP报文中的目的MAC地址，将报文发送给地面信号接收发送装置。

在一个所述实施例中，巡检终端收到RFID标签信息后进行显示，例如若RFID标签信息中携带有环境温度异常的标记，则巡检终端在显示屏上以预设的方式突出显示，并发出对应告警信息。

巡检的结果可通过巡检终端直观地展示给巡检的工作人员，方便工作人员快速获得巡检的结果。

本发明实施例中，上述地下电缆巡检系统，参照图3所示，还可以包括远程监控设备，远程监控设备与至少一个巡检终端通信，用于获取巡检终端得到的RFID标签信息，并可实现对多个巡检地点的RFID标签信息进行存储、展示、分析等功能，方便工作人员通过远端访问的方式，远程查看RFID标签信息，并对多个巡检地点的地下电缆的情况进行管理。

在一个实施例中，上述RFID标签例如可以包括：传感器，用于采集线缆自身使用情况和使用环境，将采集到的信息保存到芯片中；芯片，用于将获取到的数据和预设正常值进行比对，如果数据异常则进行标记，同时存储采集的数据以及异常的标记、线缆的ID和生产信息等。

在本发明实施例中，传感器将采集到的例如电缆电流电压波动、电缆所处环境温度、电缆所处环境压力、电缆所处环境可燃气体的浓度和电缆所处环境的湿度等信息发送给芯片，将获取的数据和芯片中存储的正常数据值进行对比，对异常数据进行标记，将采集到的数据、异常标记和线缆ID、生产信息一起存储在芯片中。

在一个实施例中，上述地下无线发射接收器包括：天线，用于接收和发送信号；转换器，用于转换信号形式；放大器，用于将信号放大，增加传输距离；控制器，用于控制RFID底下阅读器设备读取RFID标签信息；电源，用于为地下无线发射接收器提供电能。

本发明实例中，地下无线发射接收器接收到数据电磁波信号，在转换器中将电磁波信号转换为指令编码，指令编码经放大器进行放大，放大完成后指令信号发送给控制器，控制器根据指令信号，控制RFID地下阅读器设备读取RFID标签信息，电源模块为锂电池，为地下无线发射接收器提供电能。

本发明实施例中，传感器例如包括下述传感器中的一种或者多种：电流传感器、温度传感器、压力传感器、烟雾传感器器和湿度传感器等等。

电流传感器用于监测电缆电流情况，记录电压、电流变化、电缆所处环境温度、电缆所处环境压力、电缆所处环境可燃气体的浓度和电缆所处环境的湿度。

本发明实施例不限于上述各种传感器，根据所处的环境和电缆的检测项目内容来预先设置对应的传感器。可以根据电缆所处环境，灵活地配置传感器，以对不同位置不同环境下的电缆的监测。

下面以一个巡检的过程来说明上述系统的工作原理，该巡检过程参照图4所示，包括：如下步骤S1-S6：

步骤S1，巡检终端向地面信号接收发送装置发送巡检指令；

步骤S2，地面信号接收发送装置将指令编码为电磁波信号，并将电磁波信号发送给地下无线发射接收器；

步骤S3，地下无线发射接收器转发地面信号接收发送装置发送的巡检指令至所述地下RFID阅读器，以控制所述地下RFID阅读器设备读取RFID标签信息；

步骤S4，地下RFID阅读器读取RFID标签信息；并将读取到的标签信息发送给地下无线发射接收器；

步骤S5，地下无线发射接收器将RFID标签信息编码为电磁波信号，将接收到的RFID标签信息转发至所述地面信号接收发送装置；

步骤S6，地面信号接收发送装置将电磁波信号还原为RFID标签信息，并将把所述RFID标签信息发送给巡检终端。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。