КАБЕЛЬ

Полезная модель относится к кабелю со средствами диагностики технического состояния кабеля на основе информации об его температурных режимах эксплуатации.
Известны кабели со средствами диагностики, которые выполнены на основе RFID технологии (RadioFrequencylDentification, радиочастотная идентификация - автоматическая идентификация объектов, при которой посредством радиосигналов считываются или записываются данные, хранящиеся в так называемых RFID-метках), см. например (US 8010067 В2, 30.08.2011) /1/.
Из уровня техники также известен кабель (CN 0204315292 U, 06.05.2015) /2/, выбранный в качестве наиболее близкого аналога заявленной полезной модели, который содержит проводник в виде медных жил, изолирующий слой, металлический экранирующий слой, RFID-метку, нанесенную снаружи металлического экранирующего слоя, слой внутренней оболочки, слой брони и слой внешней оболочки. Наружная изоляция каждого проводника кабеля обеспечивается за счет внутреннего слоя оболочки, внешнего слоя оболочки и брони, что также обеспечивает защитный эффект для RFID-метки и может обеспечить ее работу в безопасной и надежной среде. При этом RFID-метка содержит два независимых слаботочных провода, специально предназначенных для ее питания, а именно для питания электрической энергией модуля датчика, модуля микропроцессора и антенны. Информация, собранная модулем датчика, отправляется в модуль микропроцессора. Микропроцессор анализирует, обрабатывает и сохраняет информацию. Для получения дополнительной информации антенна активно отправляет частотные сигналы для связи со считывателем. RFID-метка обеспечивает энергию передачи сигнала, и этот рабочий режим имеет относительно большое расстояние распознавания и высокую точность. Модуль датчика состоит, в том числе из датчика температуры, который используется для определения температуры в кабеле и собирает данные о температуре кабеле в случае его перегрева и отправляет собранную информацию на модуль микропроцессора. Модуль микропроцессора усиливает, фильтрует и устраняет шум, а затем анализирует полученные данные.
Недостатком данного кабеля является невозможность оперативно определить очаг его перегрева, в частности, если место перегрева кабеля находится на большом расстоянии от датчика температуры с RFID-меткой, в связи с чем кабель выходит из строя и его заменяют на новый. Таким образом, не обеспечиваются эксплуатационные характеристики кабеля при относительно больших финансовых затратах на установку в него датчиков температур с RFID-метками.
Технической задачей заявленной полезной модели является оперативное определение очага перегрева кабеля для своевременного устранения причины его возникновения и увеличения периода эксплуатации кабеля без замены.
Техническим результатом заявленной полезной модели является увеличение срока службы кабеля, его долговечности.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что кабель, содержащий сердечник, наружную защитную оболочку кабеля, окружающую сердечник, и активные RFID-метки, каждая из которых механически соединена и электрически связана с соответствующим интегральным датчиком температуры, снабжен лентой из полимерного материала, на которой с шагом 250…2500 мм закреплены упомянутые активные RFID-метки с интегральными датчиками температуры, при этом лента установлена на сердечнике по винтовой линии, причем каждая последующая активная RFID-метка с интегральным датчиком температуры в поперечной плоскости кабеля расположена с поворотом на угол 90±10 градусов относительно предыдущей.
Наружная защитная оболочка кабеля предотвращает воздействие агрессивной внешней среды на кабель, в частности высокие температуры, высокую влажность, пыль и т.п., а также защищает его от механических повреждений, в связи с чем увеличивается долговечность кабеля. Лента из полимерного материала является по существу подложкой для активных RFID-меток с интегральными датчиками температуры, которые могут быть прикреплены к ленте как с одной, так и с другой ее стороны, причем полимерный материал ленты обеспечивает прочное прикрепление к ней активных RFID-меток с интегральными датчиками температуры и предотвращает попадание на них влаги, что также увеличивает долговечность кабеля. Установка каждой последующей активной RFID-метки с интегральным датчиком температуры повернутой в поперечной плоскости кабеля относительно предыдущей на угол 90±10 градусов (±10 градусов - учитывает погрешность расположения RFID-метки с интегральным датчиком температуры, допустимую при изготовлении кабеля), которая осуществляется расположением ленты на сердечнике по винтовой линии, а также их расположение с шагом 250…2500 мм обеспечивает перекрытие четырьмя последовательно установленными активными RFID-метками с интегральными датчиками температуры всех сегментов круглого поперечного сечения кабеля. Таким образом очаг перегрева будет находиться достаточно близко к одному из датчиков, в связи с чем обеспечивается оперативное определение очага перегрева кабеля и повышение его долговечности. При шаге больше 2500 мм оперативно определить очаг перегрева кабеля не представляется возможным, т.к. датчики температуры расположены далеко от очага перегрева, а при шаге менее 250 мм очаг перегрева оперативно определяют два и более датчика, что приводит к техническим проблемам при обработке информации, поступающей от них.
Полезная модель поясняется чертежами, где: На фиг. 1 - вид кабеля сбоку; На фиг. 2 - поперечное сечение кабеля; На фиг. 3 - общий вид кабеля.
Кабель 1 содержит сердечник 5 и активные RFID-метки, каждая из которых механически соединена и электрически связана с соответствующим интегральным датчиком температуры 2, которые закреплены на ленте 3 из полимерного материала. Упомянутые активные RFID-метки с интегральными датчиками температуры 2 закреплены, например приклеены, на ленте 3 с шагом 250…2500 мм и расположены по всей длине кабеля. Активные RFID-метки с интегральными датчиками температуры 2 могут быть расположены как с одной, так и с другой стороны ленты. Лента 3 закреплена, например приклеена, на сердечнике по винтовой линии, причем каждая последующая активная RFID-метка с интегральным датчиком температуры 2 повернута в поперечной плоскости кабеля относительно предыдущей на угол 90±10 градусов. Вокруг сердечника 5 с упомянутой лентой 3 закреплена наружная защитная оболочка кабеля 4. Активные RFID-метки обладают собственным источником питания и не зависят от энергии считывателя, вследствие чего они читаются на дальнем расстоянии, имеют большие размеры и могут быть оснащены дополнительной электроникой. Активные метки RFID-метки, обладая собственным источником питания, также могут генерировать выходной сигнал большего уровня, чем пассивные, позволяя применять их в более агрессивных для радиочастотного сигнала средах: воде, металлах, а также для больших расстояний на воздухе. Активные RFID-метки позволяют передать сигнал при жизни батареи питания до 10 лет. При этом каждый датчик температуры механически соединен со своей активной RFID-меткой и получает питание от источника энергии активной метки RFID-метки через электрическую связь, образуя по существу единое локальное средство мониторинга температуры кабеля. Датчик температуры настроен на заданное пороговое значение температуры, являющейся критической для данного кабеля, при переходе порогового значения датчик отправляет сиг нал на чип RFID-метки, и она производит запись времени и даты этого события. Таким образом, происходит накопление сведений о нарушениях режимов эксплуатации. Для считывания указанных сведений применяют RFID-считыватели общепромышленного назначения. Считыватель получает радиочастотный сигнал с информацией о времени и дате переходов температуры через пороговое значение. В результате осуществляется своевременная диагностика технического состояния кабеля на основе информации о температурных режимах эксплуатации, полученной бесконтактным способом, т.е. обеспечивается бесконтактная аутентификация температурных режимов кабеля без нарушения целостности оболочки кабеля и использования механических средств измерений, что позволяет оперативно определить очаг перегрева кабеля, устранить причины данной неполадки и тем самым увеличить срок службы кабеля.