本发明公开了一种自融冰电缆及其融冰设备。自融冰电缆由防护层、外绝缘层、加热材料、加热导线、内绝缘层和电缆构成。在电缆外边裹一圈内绝缘层，在内绝缘层外边裹一圈加热材料，加热材料包裹在内绝缘层外边，并将内绝缘层外周完全包围。两根平行金属导线对称嵌入加热材料内。加热材料外边裹着一层外绝缘层。外绝缘层的外圈有防护层防护。融冰设备直接连接在自融冰电缆上，融冰设备由开关电路、通信模块、微处理器、结冰感应模块、和变压器构成。本发明电缆可以随意分割，性能不受影响。可在电缆工作时实施融冰，可由控制中心控制融冰，可判断结冰而自动融冰，电源加在电缆一端加热导线上，操作方便，安全可靠。
1.一种自融冰电缆的融冰设备，其特征在于：自融冰电缆由防护层(1)、外绝缘层(2)、加热材料(3)、第一加热导线(4-1)、第二加热导线(4-2)、内绝缘层(5)和电缆(6)构成；电缆(6)是目前使用的任何一种电缆，在电缆(6)外边裹一圈内绝缘层(5)，在内绝缘层(5)外边裹一圈加热材料(3)，加热材料(3)包裹在内绝缘层(5)外边，并将内绝缘层外周完全包围；
两根平行金属加热导线第一加热导线(4-1)、第二加热导线(4-2)对称嵌入加热材料内；加热材料外边裹着一层外绝缘层(2)，外绝缘层(2)的外圈用防护层(1)防护；
融冰设备直接连接在自融冰电缆的第一加热导线(4-1)和第二加热导线(4-2)上，融冰设备由第一开关电路(9-1)、第二开关电路(9-2)、通信模块(11)、微处理器(12)、结冰感应模块(13)和变压器(16)构成；自融冰电缆的两根加热导线分别连接到第一开关电路(9-1)和第二开关电路(9-2) ；
电源(15)的两端连接到变压器的一次绕组，变压器二次绕组连接第一开关电路(9-1)、第二开关电路(9-2)，第一开关电路(9-1)两端分别连接变压器二次绕组的一端和自融冰电缆的第一加热导线(4-1)，第二开关电路(9-2)两端分别连接变压器二次绕组的另一端和自融冰电缆的第二加热导线(4-2)；两个开关电路开关状态受微处理器控制；
控制中心(14)通过通信模块(11)控制自动融冰设备的运行，通信模块(11)与微处理器(12)连接，用于向微处理器传送控制中心的控制命令，并将微处理器的数据传送给控制中心；微处理器连接通信模块(11)、结冰感应模块(13)、第一开关电路(9-1)、第二开关电路(9-2)，接收通信模块(11)的控制信号，向通信模块传输数据，并接收结冰感应模块(13)数据；根据结冰感应模块数据与通信模块发送的控制中心命令，控制开关电路通与断；结冰感应模块连接微处理器，并将感应数据发送给微处理器。
2.如权利要求1所述的自融冰电缆的融冰设备，其特征在于：所述自融冰电缆的加热材料，是连续分布或间断分布；间断分布时，间断分布的第一加热材料(7-1)、间断分布的第二加热材料(7-2)、间断分布的第三加热材料(7-3)、间断分布的第四加热材料(7-4)呈管状，与各段相邻的第一管状间断分布绝缘材料(8-1)、第二管状间断分布绝缘材料(8-2)、第三管状间断分布绝缘材料(8-3)、第四管状间断分布绝缘材料(8-4))紧密连接，中间无缝隙。
3.如权利要求1所述的自融冰电缆的融冰设备，其特征在于：所述融冰设备中的变压器(16)一次绕组输入电压为电源电压，二次绕组输出电压为加热材料工作电压。
4.如权利要求1所述的自融冰电缆的融冰设备，其特征在于：所述融冰设备中的微处理器的处理流程为：第一步：通过通信模块接收控制中心命令；
第二步：分析控制中心命令，是否开始融冰？是，进入第七步；否，进入第三步；
第三步：分析控制中心命令，是否结束融冰？是，进入第六步；否，进入第四步；
第四步：分析控制中心命令，是否由结冰感应模块控制开关电路？是，进入第五步；否，进入第一步；
第五步：判断结冰感应模块发现是否有冰？无冰：进入第六步；有冰，进入第七步；
一种自融冰电缆的融冰设备
(一)技术领域
[0001] 本发明涉及电缆融冰技术领域，具体是一种自融冰电缆及其融冰设备。(二)背景技术
[0002] 随着社会经济的发展，国家电力、通信等线路的需求不断增加，电缆使用率愈来愈高。而在寒冷的冬季，不少地区的电缆都会结冰，造成电缆的损坏。当结冰超过电缆的承受力时，还会发生断线等严重事故。所以，冬季电缆除冰是必不可少，十分重要的。
[0003] 中国专利CN200910002725.3公开的《除冰电缆》，除冰电缆由绝缘包皮及缆芯组成，内缆芯外包裹有内绝缘包皮，内绝缘包皮外紧密布有多根外缆芯，外缆芯外由绕线缆芯螺旋包裹，绕线缆芯外为外绝缘包皮；内缆芯为导电性能好的柔软的金属丝；绕线缆芯紧密螺旋包裹在外缆芯外部。本发明通过金属丝制作的缆芯通电，加热升温融冰。
[0004] 中国专利201220660504.2《一种具有防寒除冰功能的低烟无卤电缆》公开了一种具有防寒除冰功能的低烟无卤电缆，包括缆芯，缆芯外围再包覆低烟无卤隔热层，低烟无卤隔热层外围以螺旋状紧密卷绕电热膜，电热膜外围设有导热层和护套层。本实用新型使用时，电源必须加在电缆两端，由于电缆非常长，使用起来并不方便。
[0005] 现有自融冰电缆都需要加入可以通过电源加热的材料，而所用的加热材料一般都将电源加在电缆两端，这样在实际融冰工程中，施工非常不方便。(三)发明内容
[0006] 本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种不需电源加在电缆的两端的自融冰电缆，融冰时电源加在电缆的同一端，使用更加安全、方便，且电缆任意分割后性能不变的自融冰电缆及其融冰设备。
[0007] 本发明在电缆外边设计了一圈加热材料，并在加热材料中平行放置两根用于连接电源的金属导线。在金属导线两端加上电源，加热材料就可以加热融冰。本发明在电缆融冰过程中，施工方便，而且电缆任意分割性能不变，分割后使用也很方便。针对本发明的电缆，还设计了自动融冰设备。
[0008] 本发明的目的是这样达到的：
[0009] 自融冰电缆由防护层、外绝缘层、加热材料、加热导线、内绝缘层和电缆构成。电缆是目前使用的任何一种电缆，在电缆外边裹一圈内绝缘层，在内绝缘层外边裹一圈加热材料，加热材料包裹在内绝缘层外边，并将内绝缘层外周完全包围。两根平行金属加热导线对称嵌入加热材料内。加热材料外边裹着一层外绝缘层。外绝缘层的外圈用防护层防护。
[0010] 融冰设备直接连接在自融冰电缆的加热导线上，融冰设备由开关电路、通信模块、微处理器、结冰感应模块和变压器构成；自融冰电缆的两根加热导线分别连接到开关电路。
[0011] 电源的两端连接到变压器的一次绕组，变压器二次绕组连接两个开关电路。一个开关电路两端分别连接变压器二次绕组的一端和自融冰电缆的一根加热导线，另一个开关电路两端分别连接变压器二次绕组的另一端和自融冰电缆的另一根加热导线；两个开关电路开关状态受微处理器控制；
[0012] 控制中心通过通信模块控制自动融冰设备的运行。通信模块与微处理器连接，用于向微处理器传送控制中心的控制命令，并将微处理器的数据传送给控制中心；微处理器连接通信模块、结冰感应模块、两个开关电路，接收通信模块的控制信号，向通信模块传输数据，并接收结冰感应模块数据。根据结冰感应模块数据与通信模块发送的控制中心命令，控制开关电路通与断；结冰感应模块连接微处理器，并将感应数据发送给微处理器。
[0013] 所述自融冰电缆的加热材料包裹在内绝缘层外边，并将内绝缘层外周完全包围，其加热材料是连续分布或者间断分布的，间断分布时，间断分布的加热材料呈管状，与各段相邻的管状间断分布绝缘材料紧密连接，中间无缝隙。
[0014] 所述融冰设备中的变压器一次绕组输入电压为电源电源，二次绕组输出电压为加热材料工作电压，二次绕组负载大小根据实验确定。
[0015] 所述融冰设备中的微处理器的处理流程为：
[0016] 第一步：通过通信模块接收控制中心命令；
[0017] 第二步：分析控制中心命令，是否开始融冰？是，进入第七步；否，进入第三步；
[0018] 第三步：分析控制中心命令，是否结束融冰？是，进入第六步；否，进入第四步；
[0019] 第四步：分析控制中心命令，是否由结冰感应模块控制开关电路？是，进入第五步；否，进入第一步；
[0020] 第五步：判断结冰感应模块发现是否有冰？无冰：进入第六步；有冰，进入第七步；
[0021] 第六步：断开开关电路，进入第一步；
[0022] 第七步：接通开关电路，进入第一步。
[0023] 本发明的积极效果是：
[0024] 1、采用本发明技术，可以在电缆工作时实施融冰，不会影响电缆的正常运行。
[0025] 2、本发明可在控制中心人工操作控制融冰，也可以判断电缆结冰而自动融冰。
[0026] 3、本发明设计的融冰电缆，可以随意分割，性能不受影响。
[0027] 4、电源加在融冰电缆的一端，操作方便，安全可靠。(四)附图说明
[0028] 图1是本发明的自融冰电缆结构示意图。
[0029] 图2是本发明的自融冰电缆中加热材料连续分布示意图。
[0030] 图3是本发明的自融冰电缆中加热材料间断分布示意图。
[0031] 图4是本发明的自动融冰设备结构示意图。
[0032] 图5是本发明的自动融冰设备的开关电路图。
[0033] 图6是本发明的自动融冰设备的微处理器选择单片机，单片机原理图。
[0034] 图7是本发明的自动融冰设备的微处理器RS232接口原理图。
[0035] 图8是本发明的自动融冰设备的五伏转三伏电源转换电路。
[0036] 图9是本发明的自动融冰设备的三伏转二伏电源转换电路。
[0037] 图10是本发明的自动融冰设备的JTAG电路图。
[0038] 图11是本发明的自动融冰设备的微处理器控制流程图。
[0039] 图中，1防护层，2外绝缘层，3加热材料，4-1第一加热导线，4-2第二加热导线，5 内绝缘层，6电缆，7-1第一间断分布的加热材料，7-2第二间断分布的加热材料，7-3 第三间断分布的加热材料，7-4第四间断分布的加热材料，8-1第一管状间断分布的绝缘材料，8-2第二管状间断分布的绝缘材料，8-3第三管状间断分布的绝缘材料，8-4 第四管状间断分布的绝缘材料，9-1第一开关电路，9-2第二开关电路，10自融冰电缆，11通信模块，12微处理器，13结冰感应模块，14控制中心，15电源，16变压器。
(五)具体实施方式
[0040] 参见附图1。
[0041] 自融冰电缆由防护层1、外绝缘层2、加热材料3、第一加热导线4-1、第二加热导线4-2、内绝缘层5和电缆6构成。电缆6是目前使用的任何一种电缆。加热材料外边裹着一层绝缘材料，称该绝缘材料为外绝缘层。外绝缘层外边裹一层防护材料，称为防护层。在电缆6外边裹一圈内绝缘层5，在内绝缘层5外边裹一圈加热材料3，加热材料3包裹在内绝缘层5外边，并将内绝缘层外周完全包围。两根平行金属加热导线4-1、4-2对称嵌入加热材料内。加热材料外边裹着一层外绝缘层2。外绝缘层2 的外圈用防护层1防护。
[0042] 加热材料3是一种加电后可以将电能转换为热能的材料，选择正温度系数效应的发热材料，比如聚合物和炭黑混合物合成的发热材料。加热材料发热所需的电压，称为加热材料工作电压。第一加热导线4-1、第二加热导线4-2为金属导线或合金导线。本实施例选择铜线。
[0043] 实施例中，加热材料选择芜湖佳红新材料有限公司生产的辐照交联PTC半导体材料。加热材料工作电压为交流220伏。防护层采用耐火阻燃无卤低烟聚氨酯材料。内绝缘层和外绝缘层采用含氟聚合物绝缘材料。
[0044] 参见图2、图3。
[0045] 加热材料可以连续分布，也可以间断分布。加热材料连续分布示意图如图3。
[0046] 加热材料间断分布示意图如图4。图中，7-1、7-2、7-3、7-4分别为间断分布的第一～第四加热材料，呈管状。图中实例为四段。实际根据需要数量可以任意段。8-1、 8-2、8-3、8-4分别为第一～第四间断分布的绝缘材料，呈管状。图中实例为四段。实际根据需要数量可以比加热材料段数少一段，相等，或多一段。相邻管状加热材料与绝缘材料紧密连接，中间无缝隙。绝缘材料可以是含氟聚合物绝缘材料，也可以是其他绝缘材料。本实施例选用含氟聚合物绝缘材料。
[0047] 参见附图4-10。
[0048] 融冰设备由第一开关电路9-1、第二开关电路9-2、通信模块11、微处理器12、结冰感应模块13和变压器16构成；自融冰电缆的第一加热导线4-1和第二加热导线4-2分别连接到第一开关电路9-1和第二开关电路9-2。
[0049] 电源15的两端连接到变压器16的一次绕组。变压器二次绕组连接两个开关电路，第一开关电路9-1两端分别连接变压器二次绕组的一端和自融冰电缆的一根加热导线，第二开关电路9-2两端分别连接变压器二次绕组的另一端和自融冰电缆的另一根加热导线。两个开关电路开关状态受微处理器12的控制。自融冰电缆的第一加热导线4-1和第二加热导线4-2分别连接到第一开关电路9-1和第二开关电路9-2。
[0050] 控制中心通过通信模块控制自动融冰设备的运行。通信模块与微处理器连接，用于向微处理器传送控制中心的控制命令，并将微处理器的数据传送给控制中心。微处理器连接通信模块、结冰感应模块、两个开关电路，接收通信模块控制信号，向通信模块传输数据，并接收结冰感应模块数据。根据结冰感应模块数据与通信模块发送的控制中心命令，控制开关电路通与断。结冰感应模块连接微处理器，并将感应数据发送给微处理器。
[0051] 变压器16的设计根据一次绕组的输入电压，二次绕组的输出电压以及二次绕组的负载大小设计。
[0052] 一次绕组输入电压为电源电压，二次绕组输出为加热材料工作电压。二次绕组的负载大小根据实验确定。
[0053] 所有开关电路采用相同的电路，本实施例中，如图5所示的开关电路中：
[0054] KT为日本欧姆龙公司生产的LY1-J。UT1为日本东芝公司生产，TLP521。
[0055] QT4为美国Fairchild Semiconductor Corporation公司生产的SS9013。
[0056] QT1为美国Fairchild Semiconductor Corporation公司生产的IN4148。
[0057] 开关端口A连接变压器，开关端口B连接自融冰电缆的加热导线。RELAYIN1连接微处理器电路同名网络。本实施例的微处理器选择单片机。U11:MSP430F5438单片机，美国TEXAS INSTRUMENTS公司生产。
[0058] 图7，微处理器RS232接口原理图中，U8：MAX232为RS232接口芯片，由美国 maxim公司生产。
[0059] 本实施例的五伏转三伏电路UP18:LM26400Y为电源转换芯片，由美国National Semiconductor公司生产。
[0060] 通信模块可以是光纤通信模块，也可以是无线传输通信模块。
[0061] 本实施例采用无线传输通信模块：北京接麦通信器材有限公司生产：G300型 GSM数传模块。G300型GSM数传模块接口与微处理器RS232接口连接。
[0062] 结冰感应模块采用武汉国电长征电力设备有限公司生产的GD-FB输电电路覆冰在线监测系统。监控数据送给微处理器。
[0063] 融冰设备中的微处理器的处理流程为：
[0064] 第一步：通过通信模块接收控制中心命令；
[0065] 第二步：分析控制中心命令，是否开始融冰？是，进入第七步；否，进入第三步；
[0066] 第三步：分析控制中心命令，是否结束融冰？是，进入第六步；否，进入第四步；
[0067] 第四步：分析控制中心命令，是否由结冰感应模块控制开关电路？是，进入第五步；否，进入第一步；
[0068] 第五步：判断结冰感应模块发现是否有冰？无冰：进入第六步；有冰，进入第七步；
[0069] 第六步：断开开关电路，进入第一步；
[0070] 第七步：接通开关电路，进入第一步。
