CN108981925A - 一种基于热成像阵列的地下电缆检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于热成像阵列的地下电缆检测系统，其中，热成像阵列探测装置设置于对应两段地下电缆连接处的探测位置，通过获取两段地下电缆连接处的热成像数据；热成像阵列探测装置对准地下电缆与地下电缆的连接位置。控制节点获取两段地下电缆连接处的热成像数据，并将两段地下电缆连接处的热成像数据上报至服务器；服务器根据两段地下电缆连接处的热成像数据确认异常信息，并生成警报信息。从而在提高对于地下电缆的异常位置检测的准确性的同时，降低实现成本。

Description

一种基于热成像阵列的地下电缆检测系统

技术领域

本发明涉及地下电缆监测技术，具体涉及一种基于热成像阵列的地下电缆检测系统。

背景技术

非制冷红外热成像仪在诸多领域，例如安全、侦查、汽车及交通方面被广泛应用。由于制冷型热成像仪存在如造价高、良品率低、体积笨重、功耗大等缺点。因此，具有价格低、体积小、性能可靠、操作简便等诸多优点的非制冷红外热成像仪，成为业界发展的主要技术。

非制冷红外热成像仪采用焦平面内阵列，目前主要分为微测辐射热计型、热释电型、双材料微悬臂梁型以及热电堆型等非制冷探测器。其工作原理为通过热探测器像元吸收红外辐射引起像元温度变化，导致探测器中的探测原件产生电阻、电压或相关极化特性变化数据，从而进行电读出，实现热数据与电数据的转化，获得热成像数据。

进一步地，在地下电缆监测领域，埋设于地下的电缆，在电力传输过程中，往往会由于电缆本身的温度升高发生爆炸；又或者，由于地下铺设管道进水，导致电缆发生损坏，进而影响电缆的正常传输。而现有技术为了实现对地下电缆的检测，往往要引入复杂的监测系统，对地下电缆的温度进行监控。但是，现有技术中的监测设备，往往会产生较大的功耗，并且由于地下环境的复杂，而降低监测的准确性。

因此，为了解决现有地下电缆监测的问题，本申请发明人提供一种基于上述非制冷红外热成像仪的地下电缆检测系统。

发明内容

本发明提供一种基于热成像阵列的地下电缆检测系统，用于在提高对于地下电缆的异常位置检测的准确性的同时，降低实现成本。

本发明第一个方面提供一种基于热成像阵列的地下电缆检测系统，包括：服务器、控制节点和热成像阵列探测装置；

其中，所述热成像阵列探测装置设置于对应两段地下电缆连接处的探测位置，用于获取所述两段地下电缆连接处的热成像数据；

所述控制节点，用于获取所述两段地下电缆连接处的热成像数据，并将所述两段地下电缆连接处的热成像数据上报至所述服务器；

所述服务器，用于根据所述两段地下电缆连接处的热成像数据确认异常信息，并生成警报信息。

可选的，还包括：图像捕捉单元；

所述图像捕捉单元设置于所述探测位置，用于获取所述两段地下电缆连接处的图像数据；

所述控制节点，用于获取所述两段地下电缆连接处的图像数据，并将所述两段地下电缆连接处的图像数据上报至所述服务器；

所述服务器，还用于根据所述两段地下电缆连接处的热成像数据和所述两段地下电缆连接处的图像数据进行匹配，确认所述两段地下电缆连接处的异常位置。

可选的，包含多个热成像探测单元构成的热成像阵列；

所述热成像阵列，用于通过获取所述两段地下电缆连接处的热成像数据，所述两段地下电缆连接处的热成像数据与热成像参照系具有对应关系，所述两段地下电缆连接处的热成像数据包含每个所述热成像探测单元获取的温度数据。

可选的，所述两段地下电缆连接处的图像数据与图像参照系具有对应关系；

所述服务器，还用于根据所述两段地下电缆连接处的热成像数据和所述两段地下电缆连接处的图像数据进行匹配，具体包括：

所述服务器，将每个所述热成像探测单元在所述热成像参照系中的位置在所述图像参照系中的位置进行匹配；获取所述两段地下电缆连接处的图像数据中每个位置的对应的所述热成像探测单元获取的温度数据；确认所述两段地下电缆连接处的图像数据中存在温度异常的位置。

可选的，所述热成像阵列探测装置，还包括：配置单元和校准电路；所述配置单元与所述热成像阵列电连接；所述校准电路与所述热成像阵列电连接；

所述控制节点，还用于判断所述两段地下电缆连接处的热成像数据是否出现条纹异常；若是，则生成热成像探测单元配置命令；

所述配置单元，用于根据所述热成像探测单元配置命令在所述热成像阵列的每一列中配置至少一个所述热成像探测单元为无效热成像探测单元，并且在所述热成像阵列的每一行中配置至少一个所述热成像探测单元为所述无效热成像探测单元；

所述校准电路，根据所述无效热成像探测单元的电信号对正常热成像探测单元的电信号进行校准，生成所述两段地下电缆连接处的热成像数据。

可选的，所述热成像阵列探测装置，还包含：环境温度传感器；

所述环境温度传感器，用于获取所述热成像阵列探测装置所处环境的环境温度数据；

所述控制节点，还用于获取所述环境温度数据，并将所述环境温度数据上报至所述服务器；

所述服务器，用于根据所述两段地下电缆连接处的热成像数据和所述环境温度数据确认所述异常信息。

本发明实施例提供的一种基于热成像阵列的地下电缆检测系统，其中，热成像阵列探测装置设置于对应两段地下电缆连接处的探测位置，通过获取两段地下电缆连接处的热成像数据；热成像阵列探测装置对准地下电缆与地下电缆的连接位置。控制节点获取两段地下电缆连接处的热成像数据，并将两段地下电缆连接处的热成像数据上报至服务器；服务器根据两段地下电缆连接处的热成像数据确认异常信息，并生成警报信息。从而在提高对于地下电缆的异常位置检测的准确性的同时，降低实现成本。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种基于热成像阵列的地下电缆检测系统的示意图；

图2为本发明实施例提供的一种热成像阵列探测装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种基于热成像阵列的地下电缆检测系统的示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种热成像阵列探测装置的结构示意图；

图5A为本发明实施例提供的一种图像数据与图像参照系示意图；

图5B为本发明实施例提供的一种热成像数据与热成像参照系示意图；

图5C为本发明实施例提供的一种两段地下电缆连接处的温度异常位置示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种热成像阵列探测装置的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的另一种基于热成像阵列的地下电缆检测系统的示意图；

图8为本发明实施例提供的另一种基于热成像阵列的地下电缆检测系统的示意图。

具体实施方式

图1为本发明实施例提供的一种基于热成像阵列的地下电缆检测系统的示意图，参见图1，该基于热成像阵列的地下电缆检测系统，包括：服务器10、控制节点11和热成像阵列探测装置12；

其中，热成像阵列探测装置12设置于对应两段地下电缆连接处的探测位置，用于获取两段地下电缆连接处的热成像数据；具体的，参见图1，热成像阵列探测装置12对准地下电缆21与地下电缆22的连接位置。

控制节点11，用于获取两段地下电缆连接处的热成像数据，并将两段地下电缆连接处的热成像数据上报至服务器10；

服务器10，用于根据两段地下电缆连接处的热成像数据确认异常信息，并生成警报信息。

可选的，该控制节点11和热成像阵列探测装置12设置于容置地下电缆的地下井内，其中，对于控制节点11和热成像阵列探测装置12固定的方式不予限定，例如该热成像阵列探测装置12可以通过连接机构设置于地下井内壁上；或，通过固定支架悬置在距离连接位置一定距离的探测位置。而服务器10可以设置于该地下井外；并且，服务器10、控制节点11和热成像阵列探测装置12可以通过有线或无线的网络链路进行数据交互。当然为了实现上述数据交互，服务器10、控制节点11和热成像阵列探测装置12也应具备相应的网络接口、射频电路等器件，对于这些通讯必须的器件，本发明实施例不予限定。

本发明实施例提供的一种基于热成像阵列的地下电缆检测系统，其中，热成像阵列探测装置设置于对应两段地下电缆连接处的探测位置，通过获取两段地下电缆连接处的热成像数据；热成像阵列探测装置对准地下电缆与地下电缆的连接位置。控制节点获取两段地下电缆连接处的热成像数据，并将两段地下电缆连接处的热成像数据上报至服务器；服务器根据两段地下电缆连接处的热成像数据确认异常信息，并生成警报信息。从而在提高对于地下电缆的异常位置检测的准确性的同时，降低实现成本。

下面给出一种热成像阵列探测装置12的具体实现方式，具体的，图2为本发明实施例提供的一种热成像阵列探测装置的结构示意图，参见图2，该热成像阵列探测装置12包括：处理单元120和由多个热成像探测单元121a构成的热成像阵列121；

其中，处理单元120，用于对热成像探测单元121a获取的温度数据进行处理，并生成热成像数据；并且，该处理单元120也可以用于对具体的热成像探测单元121a进行配置，例如开启/关闭特定的热成像探测单元121a或整个热成像阵列121；

热成像阵列121，用于通过每个热成像探测单元121a获取红外辐射，进而将每个热成像探测单元121a感测的信号转化为电信号，再通过电信号获取最终的热成像数据。

具体的，上述热成像阵列121每一列采用同一偏置电压，每一行采用同一偏置电压；进一步的，为了实现对于红外辐射的信号读取，该热成像阵列121可以利用读取电路进行识别，可选的，该读取电路可以为：自积分型读取电路、源随器型读取电路、直接注入读取电路等等。

为了能够更加准确地定位出现异常的地下电缆位置，下面引入图像数据对异常位置的定位进行辅助，下面给出一种可能的实现方式，在图1的基础上，图3为本发明实施例提供的另一种基于热成像阵列的地下电缆检测系统的示意图，参见图3，该系统，还包括：图像捕捉单元13；

图像捕捉单元13设置于探测位置，用于获取两段地下电缆连接处的图像数据；

控制节点11，用于获取两段地下电缆连接处的图像数据，并将两段地下电缆连接处的图像数据上报至服务器10；

服务器10，还用于根据两段地下电缆连接处的热成像数据和两段地下电缆连接处的图像数据进行匹配，确认两段地下电缆连接处的异常位置。

可选的，该图像捕捉单元13也可以集成在上述热成像阵列探测装置12上，下面给出一种具体的实现方式，在图2的基础上，图4为本发明实施例提供的另一种热成像阵列探测装置的结构示意图，参见图4，该热成像阵列探测装置12包括：图像捕捉单元13；

该图像捕捉单元13与处理单元120电连接；并且该图像捕捉单元13的镜头对准上述两段地下电缆连接处。

可选的，还可以提供相应的照明光源对该两段地下电缆连接处进行照射，以便该图像捕捉单元13进行正常的图像拍摄。

进一步地，为了能够便于电缆维护人员更加准确地确定电缆异常的位置，下面将两段地下电缆连接处的图像数据与两段地下电缆连接处的热成像数据进行关联。其可能的实施方式如下：

热成像阵列121，用于通过获取两段地下电缆连接处的热成像数据，两段地下电缆连接处的热成像数据与热成像参照系具有对应关系，两段地下电缆连接处的热成像数据包含每个热成像探测单元121a获取的温度数据。

进一步地，图5A为本发明实施例提供的一种图像数据与图像参照系示意图，图5B为本发明实施例提供的一种热成像数据与热成像参照系示意图，图5C为本发明实施例提供的一种两段地下电缆连接处的温度异常位置示意图，下面参见图5A、5B及5C进行说明：

首先，参见图5A，其示出了图像捕捉单元获取的图像数据范围，其中包含了地下电缆21与地下电缆22的连接位置，可选的，为了能够该范围内中地下电缆21与地下电缆22具体位置进行定位，可以基于该图像数据范围建立图像参照系，例如，将均匀分布的位置点与该图像数据范围匹配，进而建立图像参照系，从而实现两段地下电缆连接处的图像数据与图像参照系具有对应关系；

则服务器10，还用于根据两段地下电缆连接处的热成像数据和两段地下电缆连接处的图像数据进行匹配，具体包括：

服务器10，将每个热成像探测单元121a在热成像参照系中的位置在图像参照系中的位置进行匹配；获取两段地下电缆连接处的图像数据中每个位置的对应的热成像探测单元121a获取的温度数据；确认两段地下电缆连接处的图像数据中存在温度异常的位置。

具体的，参见图5B，其中每个X代表一个热成像探测单元对应的探测点，而基于多个热成像探测单元组成的阵列，可以对两段地下电缆连接处的温度进行探测，例如获取到如图5B中的温度T1及温度T2的热成像数据。其中，经上述服务器判断T1与T2均超过了安全温度阈值，即T1与T2所对应的地线电缆位置存在隐患。

因此，为了能够更加准确地获取该隐患的位置，则可以将图5A所示的图像数据范围与图5B所示的温度T1及温度T2的热成像数据进行匹配处理，即上文所说的“将每个热成像探测单元121a在热成像参照系中的位置在图像参照系中的位置进行匹配”，从而获得图5C所示的最终匹配图像。以便维修人员能够准确地定位出隐患的具体位置。

可选地，由于在上述热成像阵列的监测过程中，由于热成像识别算法会出现网格纹，从而影响对于异常位置识别的准确度，下面给出一种可能的方式，以期解决网格纹对于监测的影响。具体的，在图2的基础上，图6为本发明实施例提供的另一种热成像阵列探测装置的结构示意图，参见图6，其中，上述处理单元120具体包含：配置单元120-1和校准电路120-2；配置单元120-1与热成像阵列121电连接；校准电路120-2与热成像阵列121电连接；

控制节点11，还用于判断两段地下电缆连接处的热成像数据是否出现条纹异常；若是，则生成热成像探测单元121a配置命令；

配置单元120-1，用于根据热成像探测单元121a配置命令在热成像阵列121的每一列中配置至少一个热成像探测单元121a为无效热成像探测单元121b，并且在热成像阵列121的每一行中配置至少一个热成像探测单元121a为无效热成像探测单元121b；

校准电路120-2，根据无效热成像探测单元121b的电信号对正常热成像探测单元121a的电信号进行校准，生成两段地下电缆连接处的热成像数据。其中，该正常热成像探测单元121a为除无效热成像探测单元121b之外的成像探测单元121a。

具体的，参见图6，以每一列和每一行分别配置一个无效热成像探测单元121b为例，则校准电路120-2将每一行中每个正常热成像探测单元121a对应的电信号，与该行中无效热成像探测单元121b对应的电信号相减获得校正后的改行每个正常热成像探测单元121a对应的准确电信号；对每列中每个正常热成像探测单元121a对应的电信号做相应的校准处理，从而获得校准后的两段地下电缆连接处的热成像数据。

优选的，当一行或一列中无效热成像探测单元121b的个数为多个时，则可以首先获得每行/列中多个无效热成像探测单元121b对应的电信号的平均值，再根据该平均值对于每行/列中正常热成像探测单元121a对应的电信号进行校准处理，进而获得校准后的两段地下电缆连接处的热成像数据。

可选的，也可以有上述服务器10对于已经获取到的两段地下电缆连接处的热成像数据进行检测，判断两段地下电缆连接处的热成像数据是否出现条纹异常；若是，则生成热成像探测单元121a配置命令。并通过控制节点11下发给配置单元120-1。

可选的，由于地下环境复杂，环境温度可能对该基于热成像阵列的地下电缆检测系统的探测结果造成影响，因此，可以通过获取环境温度，并根据该环境温度对于探测结果进行校准。具体的，在图1的基础上，图7为本发明实施例提供的另一种基于热成像阵列的地下电缆检测系统的示意图，参见图7，该系统，还包含：环境温度传感器14；

环境温度传感器14，用于获取热成像阵列121热成像阵列121探测装置12所处环境的环境温度数据；

控制节点11，还用于获取环境温度数据，并将环境温度数据上报至服务器10；

服务器10，用于根据两段地下电缆连接处的热成像数据和环境温度数据确认异常信息。

具体的，该服务器10基于环境温度数据，生成以温度校准数据，再根据该温度校准数据对两段地下电缆连接处的热成像数据进行校准，从而确定较为准确的异常信息。需要说明的是，对于如何利用温度校准数据对两段地下电缆连接处的热成像数据进行校准此处不予限定。

可选的，为了降低基于热成像阵列的地下电缆检测系统的生产成本，一种可行的设计思路就是将不同功能的设备进行集成化设计，下面给出一种可能的实现方式，具体的：在图1的基础上，图8为本发明实施例提供的另一种基于热成像阵列的地下电缆检测系统的示意图，参见图8，其中将控制节点11和热成像阵列探测装置12集成设计在一起，控制节点11和热成像阵列探测装置12通过电路连接，其各自功能和达到的技术效果与上述实施例一致。

需要说明的是，上文所述的地下电缆，由于铺设长度较长，多段地下电缆之间都可以设置相应的热成像阵列探测装置对每一处连接位置进行监测。而可以根据需要设置不同数量的控制节点，每个控制节点可以同时控制多个热成像阵列探测装置。从而能够有效地对地下电缆进行探测。并且，对于多条不同地下线路铺设于同一个地下井中的情况，其可能增加了电缆间连接位置、相互位置关系的复杂性。为此，对于一个探测位置，可以通过设置在不同方向上的多个热成像阵列探测装置以及多个图像捕捉单元来进行探测，其实现原理与本发明上述实施例公开的技术方案一致，此处不予赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种基于热成像阵列的地下电缆检测系统，其特征在于，包括：服务器、控制节点和热成像阵列探测装置；

其中，所述热成像阵列探测装置设置于对应两段地下电缆连接处的探测位置，用于获取所述两段地下电缆连接处的热成像数据；

所述控制节点，用于获取所述两段地下电缆连接处的热成像数据，并将所述两段地下电缆连接处的热成像数据上报至所述服务器；

所述服务器，用于根据所述两段地下电缆连接处的热成像数据确认异常信息，并生成警报信息。

2.根据权利要求1所述的基于热成像阵列的地下电缆检测系统，其特征在于，还包括：图像捕捉单元；

所述图像捕捉单元设置于所述探测位置，用于获取所述两段地下电缆连接处的图像数据；

所述控制节点，用于获取所述两段地下电缆连接处的图像数据，并将所述两段地下电缆连接处的图像数据上报至所述服务器；

所述服务器，还用于根据所述两段地下电缆连接处的热成像数据和所述两段地下电缆连接处的图像数据进行匹配，确认所述两段地下电缆连接处的异常位置。

3.根据权利要求2所述的基于热成像阵列的地下电缆检测系统，其特征在于，所述热成像阵列探测装置，包含多个热成像探测单元构成的热成像阵列；

所述热成像阵列，用于通过获取所述两段地下电缆连接处的热成像数据，所述两段地下电缆连接处的热成像数据与热成像参照系具有对应关系，所述两段地下电缆连接处的热成像数据包含每个所述热成像探测单元获取的温度数据。

4.根据权利要求3所述的基于热成像阵列的地下电缆检测系统，其特征在于，所述两段地下电缆连接处的图像数据与图像参照系具有对应关系；

所述服务器，还用于根据所述两段地下电缆连接处的热成像数据和所述两段地下电缆连接处的图像数据进行匹配，具体包括：

所述服务器，将每个所述热成像探测单元在所述热成像参照系中的位置在所述图像参照系中的位置进行匹配；获取所述两段地下电缆连接处的图像数据中每个位置的对应的所述热成像探测单元获取的温度数据；确认所述两段地下电缆连接处的图像数据中存在温度异常的位置。

5.根据权利要求3所述的基于热成像阵列的地下电缆检测系统，其特征在于，所述热成像阵列探测装置，还包括：配置单元和校准电路；所述配置单元与所述热成像阵列电连接；所述校准电路与所述热成像阵列电连接；

所述控制节点，还用于判断所述两段地下电缆连接处的热成像数据是否出现条纹异常；若是，则生成热成像探测单元配置命令；

所述配置单元，用于根据所述热成像探测单元配置命令在所述热成像阵列的每一列中配置至少一个所述热成像探测单元为无效热成像探测单元，并且在所述热成像阵列的每一行中配置至少一个所述热成像探测单元为所述无效热成像探测单元；

所述校准电路，根据所述无效热成像探测单元的电信号对正常热成像探测单元的电信号进行校准，生成所述两段地下电缆连接处的热成像数据。

6.根据权利要求1所述的基于热成像阵列的地下电缆检测系统，其特征在于，所述热成像阵列探测装置，还包含：环境温度传感器；

所述环境温度传感器，用于获取所述热成像阵列探测装置所处环境的环境温度数据；

所述控制节点，还用于获取所述环境温度数据，并将所述环境温度数据上报至所述服务器；

所述服务器，用于根据所述两段地下电缆连接处的热成像数据和所述环境温度数据确认所述异常信息。