电缆断裂远程无线监控预警系统的制作方法

本发明涉及电力设施领域，尤其是电缆断裂远程无线监控预警系统。

背景技术：

1、电缆是一种常见的电力缆线，电缆其实是一种用以传输电(磁)能，信息和实现电磁能转换的线材产品，电缆大致由一根或多根绝缘线芯，以及它们各自可能具有的包覆层、总保护层及外护层组成，电缆由于其不同的用途也分为不同的种类，其中用于网络的电缆成为网络电缆，一般来说网络电缆一般安装在高处的电缆箱内，现有的智能监控用电缆一般安装在室外和室内墙体处，经长时间的风吹日晒和墙体的摩擦，长期处于环境恶劣的野外，容易受风雨、降雪、冰雹、覆冰等的影响，电缆容易出现断裂的现象，在局部的电缆发生断裂后，造成局部停电后，才能由停电的用户通过电话投诉的方式来排查，最终确定电缆的断裂，这样一来，电缆的断裂后的抢修就产生了滞后性，如果电缆断裂导致电能短路或漏电，可能会引发火灾、爆炸或其他安全事故，从而威胁人员的生命和财产安全。故当电缆发生故障后，如何快速、准确的查找故障点，并快速恢复供电，成为长期困扰电力人的难题。

技术实现思路

1、本发明的目的是通过提出电缆断裂远程无线监控预警系统，以解决上述背景技术中提出的缺陷。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、提供电缆断裂远程无线监控预警系统，包括：

4、采集模块：用于通过采集装置监测并采集电缆相关数据；

5、处理模块：用于对采集的电缆相关数据进行预处理；

6、分析模块：用于对预处理后的电缆相关数据基于改进光流法进行电缆状态分析处理；

7、预警模块：用于根据分析模块分析结果对电缆状态进行判断预警。

8、作为本发明的一种优选技术方案：还包括无线传输模块，用于无线传输电缆相关数据及电缆状态。

9、作为本发明的一种优选技术方案：所述电缆相关数据包括电缆运行数据、电缆运行图像数据及电缆运行环境数据。

10、作为本发明的一种优选技术方案：所述处理模块对采集的电缆相关数据进行数据填充及数据清洗。

11、作为本发明的一种优选技术方案：所述分析模块中，在电缆上进行标记，基于改进光流法对电缆上的标记进行特征提取并进行特征追踪。

12、作为本发明的一种优选技术方案：所述分析模块中，在电缆上取固定长度进行标记，测量电缆的标记长度发生不可恢复形变时的最大长度，同时测量电缆断裂时的加速度变化值，根据所述最大长度设置电缆最大长度阈值，并根据加速度变化值设定加速度变化阈值。

13、作为本发明的一种优选技术方案：所述改进光流法中，设i和j是电缆同一标记点的前后两帧二维灰度图像，对于图像上每个像素点的灰度值定义如下：

14、；

15、其中，是电缆图像上像素点的坐标；和均表示电缆图像上像素点的灰度值；和均表示电缆图像上像素点的灰度值；

16、选取特征像素点和像素点，特征像素点为图像上的像素点，其位置坐标为，为图像上的匹配特征像素点，其位置坐标为，，分别为点到达新像素时在x轴，y轴上的变化值，根据亮度恒定守则，点和点间的灰度值差距最小，即：

17、；

18、其中，和分别表示特征像素点和特征像素点的灰度值；

19、设点的光流速度向量为，取任意整数，求解光流速度向量，则向量满足残差函数最小：

20、；

21、其中，取值范围为。

22、作为本发明的一种优选技术方案：所述改进光流法中，通过金字塔分层算法进行分层采样压缩。

23、作为本发明的一种优选技术方案：所述金字塔分层算法中，设金字塔模型具有l层，设定图像缩放因子，定义为电缆图像上像素点在第l层的坐标：

24、；

25、设是第0层电缆图像，即为金字塔中的原始电缆图像，其分辨率最高，通过递归算法计算金字塔各层电缆图像信息：

26、 ；

27、其中，，，和为第l-1层电缆图像的宽度和高度；

28、第l层像素点对应的速度向量满足第l层电缆图像残差函数最小，即：

29、 ；

30、其中，，为第l层电缆图像的宽度和高度；为初始光流向量；

31、对上式求导得到等效求解：

32、；

33、其中，为空间梯度矩阵，为错配矩阵：

34、；

35、；

36、像素点的速度向量的速度大小与运动角度为：

37、；

38、；

39、基于电缆速度、运动方向和两帧二维灰度图像的间隔时间计算获得电缆运动加速度并持续进行监测。

40、作为本发明的一种优选技术方案：所述预警模块根据分析模块分析结果对电缆状态进行监测，当监测电缆最大长度达到或超出阈值时，或者电缆运动加速度达到加速度变化阈值时，通过无线传输模块发出电缆断裂预警。

41、本发明提供的电缆断裂远程无线监控预警系统，与现有技术相比，其有益效果有：

42、本发明通过对电缆运行环境及电缆数据进行检测，对电缆运行状态进行分析，对电缆发生的断裂后可能造成的进一步险情进行远程预警，通过调节阈值为抢险人员预留足够的抢险时间，能够有效减少由于电缆断裂带来的巨大损失。本发明提出电缆断裂远程无线监控预警系统，通过设置电缆的加速度变化阈值，对电缆运行状态进行监测，当电缆加速度达到阈值时，通过无线传输及时进行断裂情况进行警告。本发明方法查找故障准确,误差小,效率高,为电缆故障用户减少了故障损失，降低电缆故障救助成本，大大提高电缆故障检测效率。

技术特征：

1.电缆断裂远程无线监控预警系统，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的电缆断裂远程无线监控预警系统，其特征在于：还包括无线传输模块（500），用于无线传输电缆相关数据及电缆状态。

3.根据权利要求2所述的电缆断裂远程无线监控预警系统，其特征在于：所述电缆相关数据包括电缆运行数据、电缆运行图像数据及电缆运行环境数据。

4.根据权利要求3所述的电缆断裂远程无线监控预警系统，其特征在于：所述处理模块（200）对采集的电缆相关数据进行数据填充及数据清洗。

5.根据权利要求4所述的电缆断裂远程无线监控预警系统，其特征在于：所述分析模块（300）中，在电缆上进行标记，基于改进光流法对电缆上的标记进行特征提取并进行特征追踪。

6.根据权利要求5所述的电缆断裂远程无线监控预警系统，其特征在于：所述分析模块（300）中，在电缆上取固定长度进行标记，测量电缆的标记长度发生不可恢复形变时的最大长度，同时测量电缆断裂时的加速度变化值，根据所述最大长度设置电缆最大长度阈值，并根据加速度变化值设定加速度变化阈值。

7.根据权利要求6所述的电缆断裂远程无线监控预警系统，其特征在于：所述改进光流法中，设i和j是电缆同一标记点的前后两帧二维灰度图像，对于图像上每个像素点的灰度值定义如下：

8.根据权利要求7所述的电缆断裂远程无线监控预警系统，其特征在于：所述改进光流法中，通过金字塔分层算法进行分层采样压缩。

9.根据权利要求8所述的电缆断裂远程无线监控预警系统，其特征在于：所述金字塔分层算法中，设金字塔模型具有l层，设定图像缩放因子，定义为电缆图像上像素点在第l层的坐标：

10.根据权利要求1所述的电缆断裂远程无线监控预警系统，其特征在于：所述预警模块（400）根据分析模块分析结果对电缆状态进行监测，当监测电缆最大长度达到或超出阈值时，或者电缆运动加速度达到加速度变化阈值时，通过无线传输模块（500）发出电缆断裂预警。

技术总结
本发明涉及电力设施领域，尤其为电缆断裂远程无线监控预警系统，包括：采集模块：用于通过采集装置监测并采集电缆相关数据；处理模块：用于对采集的电缆相关数据进行预处理；分析模块：用于对预处理后的电缆相关数据基于改进光流法进行电缆状态分析处理；预警模块：用于根据分析模块分析结果对电缆状态进行判断预警。本发明通过对电缆运行环境及电缆数据进行检测，对电缆运行状态进行分析，对电缆发生断裂后可能造成的进一步险情进行远程预警，通过调节阈值为抢险人员预留足够的抢险时间，能够有效减少由于电缆断裂带来的巨大损失。

技术研发人员：钟怡晨,张秋阳,江泽灏,赵紫民,李军,陈洪元,武卓睿,蔡启亮,王坤,邵玉洁
受保护的技术使用者：国网山东省电力公司青岛市即墨区供电公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12