线缆状态监测电路的制作方法

本实用新型是一种基于物联网的线缆状态监测检测电路，涉及物联网的无线传输与线缆检测技术领域。

背景技术：

随着国内经济的快速发展，基于物联网的使用与技术研发日益得到广泛重视。现有应用于物联网的线缆通常仅具有电源与信号传输的作用，并且由线缆引起的故障占比较高。

针对线缆故障的检测手段较有限且可实施性并不高，通常需要切断传输线路后，至少两个人在现场分别对线缆两侧端点进行反复测试。有些线缆的故障并非仅是简单的好与坏，有时必须采用专用仪器进行测试。有时多芯线缆中的一芯损坏，就需要对整条线缆进行更换。因此，现有测试工具与方法就显得既费时费力，使用线缆成本也较高。

有鉴于此，特提出本申请。

技术实现要素：

本申请所述的线缆状态监测电路，在于解决现有技术存在的问题而提供一种专门用于物联网线缆的故障检测与备线切换，该电路分别设置于每条线缆的两侧端点，以期实现实时监测线缆的通断等状态、通过将监测信号与对比结果上传至终端设备或集中监测平台，以达到掌握线缆状态、判断故障点的目的，同时针对多芯线缆实现自动切换空余线芯的设计目的。

为实现上述目的，所述的线缆状态监测电路连接于线缆的一侧端部，其主要包括有以下电路结构：

主控单元，采用arduinomicro芯片电路；

wifi通讯单元，与主控单元连接并采用esp8266芯片电路；

在线检测单元，配合主控单元分别输出、接收返回的脉冲信号；

故障检测与备线切换单元，采用一组与主控单元并联的模拟开关芯片电路。

如上述基础方案，所述线缆状态监测电路主要实现以下三个功能，即在线远程监测、故障原因查找、以及自动切换备线。

基于上述电路结构设计，进行在线检测时，主控单元监测线缆输入端的信号，接收到信号则判断为有信号，然后通过wifi通讯单元将判断结果传至上位机；上位机接收到某一线缆两端的输入、输出判断信号，将结果进行比对，两端判断结果不一致的线缆即为问题线路。

进行故障检测时，上位机同时向某一线缆的两端发出检测命令，wifi通讯单元接收到命令并传至主控单元，主控单元发出指令，切断线缆输入信号并随后发出脉冲信号，经故障检测与备线切换单元反馈的脉冲信号进行分析，判断出线缆所发生故障的原因，最终上传至上位机。

进行备线切换时，上位机向发生故障的线缆发出备线切换的命令，wifi通讯单元接收到命令并传至主控单元，主控单元发出指令，由模拟开关芯片电路完成线路替换工作。

进一步地，针对在线检测单元的改进与细化方案是，线缆信号输入端经第一组分压电阻，连接至主控单元的电压值模拟输入口(a1)；线缆信号输入端经串联第二组分压电阻和运算放大器(u3)，连接至主控单元的电流值模拟输入口(a0)。

针对故障检测与备线切换单元的优选方案是，在故障检测中，主控芯片的脉冲信号输出管脚(d6)、反射信号输入管脚(d13)分别连接第一模拟开关芯片电路(ic1)。

在备线切换中，主控单元的高电平输出管脚(d7)连接至第二模拟开关芯片电路(ic2)的备线切换输入管脚(d6)。

如上所述，本申请具有的优点与有益效果是：

1、实现了在线状态监测，检测手段简便易行，节约了操作工时、降低了劳动负荷。2、在线检测与故障排查结果较为准确，针对性较强，有利于及时地排查问题点而采取解决措施。

3、对于多芯线缆，能够通过备线切换而无需整条地更换，较大地节约了使用成本。4、有利于基于物联网构建起集中式监测平台，及时全面地掌握整体线缆运行状态。

附图说明

图1是线缆状态监测电路结构示意图；

图2是在线检测单元示意图；

图3是故障检测与备线切换单元示意图；

图4是模拟开关芯片电路bl1551示意图。

具体实施方式

为更清楚、全面地阐述本申请采取的设计要点与预期达到的使用效果，现结合附图提出以下实施例。

实施例1，如图1所示，在某一多芯线缆的两侧端部分别配置如下结构的线缆状态监测电路，该电路包括有以下结构：

主控单元，采用arduinomicro芯片电路；

wifi通讯单元，与主控单元连接并采用esp8266芯片电路；

在线检测单元，配合主控单元分别输出、接收返回的脉冲信号；

故障检测与备线切换单元，采用一组与主控单元并联的模拟开关芯片电路。

具体地，

在所述的在线检测单元中，线缆信号输入端经第一组分压电阻r7和r8，连接至主控单元的电压值模拟输入口a1；线缆信号输入端经串联第二组分压电阻r6和运算放大器u3(lm358)，连接至主控单元的电流值模拟输入口a0。

在所述的故障检测与备线切换单元中，主控芯片的脉冲信号输出管脚d6、反射信号输入管脚d13分别连接第一模拟开关芯片电路ic1的管脚d6、管脚d1。

在所述的故障检测与备线切换单元中，主控单元的高电平输出管脚d7连接至第二模拟开关芯片电路ic2的备线切换输入管脚d6。

如图1至图4所示，

(1)线缆正常运行

线缆的信号由ic1的常闭口管脚3输入，由公共端管脚4输出，信号再进入ic2的公共端管脚4输入，最终由常闭口管脚3输出。

(2)在线监测

对被测线缆两端的信号进行判断，是否有一端有信号，另一端无信号。若有此情况，则通过wifi通讯单元向上位机发送“断线”报警信号。

具体地，监测线缆的信号输入，经r7、r8组成的分压电路，将电压降至主控单元输入口a1可以接受的1v～5v之间的电压，即输入至主控芯片的电压值模拟输入口a1；同时，信号通过分流电阻r6，可计算出电阻r6两端的压降，由于数值非常小，则通过运算放大器u3将信号放大至1v～5v之间的电压，最终输入至主控芯片的电流值模拟输入口a0；则主控芯片将上述电压、电流数值发送至上位机，即将线缆两侧端的上述数值进行比对，以判断出线路的通断状态。

(3)线缆故障检测

当线缆两侧端的监测电路分别接收到上位机发送的检测命令时，自动切断该线缆两端的信号，通过两侧端监测电路分别发送的脉冲信号、反射信号进行如下对应分析。

若无信号反射，则说明线缆正常；

若有信号反射、且信号极性与发射信号相反，则说明线路断路；

若有信号反射、且信号极性与发射信号一致，则说明线路有短路点。

具体地，当上位机向被检测线缆两侧端的监测电路发出检测指令后，两侧端的主控芯片分别通过各自的wifi通讯单元(u1)接收到指令，由主控芯片的d6发送高电平信号至ic1的d6，再将输入/输出状态切换，由主控芯片的d13输出低频脉冲信号，以再次接收反射的信号。将两次检测的反射脉冲信号进行分析后，通过wifi通讯单元u1将结果发至上位机。

(4)备线切换

多芯线缆在两侧端设置备用线缆接口，当检测到线缆出现故障时，可通过上位机控制进行备用线切换。

具体地，由上位机向目标线缆两侧端的监测电路发出备线切换指令，主控芯片收到指令后，从模拟gpio口d7发送一高电平至ic2的d6选择口，将输入信号切换至备线。

综上内容，结合附图中给出的实施例仅是实现本实用新型目的的优选方案。对于所属领域技术人员来说可以据此得到启示，而直接推导出符合本实用新型设计构思的其他替代结构，应属于本实用新型所述的方案范围。