CN111189533A - 外力入侵监测方法、装置、计算机设备和存储介质 - Google Patents

外力入侵监测方法、装置、计算机设备和存储介质 Download PDF

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CN111189533A CN201911370858.6A CN201911370858A CN111189533A CN 111189533 A CN111189533 A CN 111189533A CN 201911370858 A CN201911370858 A CN 201911370858A CN 111189533 A CN111189533 A CN 111189533A
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Abstract

本申请涉及一种外力入侵监测方法、装置、计算机设备和存储介质。方法包括：获取由多个传感器采集的、关于传输线路的振动数据样本；根据振动数据样本识别外力作用于传输线路时的损伤信息，以及，计算振动数据样本的关键特征参数；对比关键特征参数和预设外力入侵特征参数，得到外力入侵监测结果；当外力入侵监测结果的准确率未达到准确率阈值时，对外力入侵监测结果所对应的第一目标传感器的配置参数进行调整；第一目标传感器属于多个传感器中的至少一个；获取由传感器实时获取传输线路的振动数据；对振动数据进行外力监测处理，并根据监测处理所得的目标外力入侵监测结果生成预警信息。实现了监测外力入侵的详细情况和及时预警。

Description

外力入侵监测方法、装置、计算机设备和存储介质
技术领域
本申请涉及电缆检测技术领域，特别是涉及一种外力入侵监测方法、装置、计算机设备和存储介质。
背景技术
随着城市改造建设越来越多，架空输电线路转换为地下输电线路已是配电网建设的常规化工作。然而，地下输电线路在使用中时常受到违章建筑、违章施工、地质灾害等外力破坏，电缆供电安全可靠的优势受到严重影响。
传统技术中，安装电缆沟标志桩、警示牌等提醒施工人员注意保护地下输电线路的方法，虽然具有提醒功能，但是无法监测到地下输电线路的外力入侵详细信息、不能及时预警。
发明内容
基于此，有必要针对传统技术无法监测到地下输电线路的外力入侵详细信息、不能及时预警的技术问题，提供一种能够外力入侵监测方法、装置、计算机设备和存储介质。
一种外力入侵监测方法，所述方法包括：
获取由多个传感器采集的、关于传输线路的振动数据样本；
根据所述振动数据样本识别外力作用于所述传输线路时的损伤信息，以及，计算所述振动数据样本的关键特征参数；
对比所述关键特征参数和预设外力入侵特征参数，得到外力入侵监测结果；
当所述外力入侵监测结果的准确率未达到准确率阈值时，对所述外力入侵监测结果所对应的第一目标传感器的配置参数进行调整；所述第一目标传感器属于多个所述传感器中的至少一个；
获取由所述传感器实时获取所述传输线路的振动数据；
对所述振动数据进行外力监测处理，并根据监测处理所得的目标外力入侵监测结果生成预警信息。
在一个实施例中，所述振动数据样本中包括三维坐标系中三个坐标轴上的振动幅度；所述根据所述振动数据样本识别外力作用于所述传输线路时的损伤信息，包括：
在预设周期内各时间点对应的振动数据样本中，读取三个坐标轴中最大的振动幅度；当所述最大的振动幅度大于振动幅度阈值时，计算所述最大的振动幅度的个数；根据所述最大的振动幅度和所述个数，确定所述传输线路时的损伤信息。
在一个实施例中，所述计算所述振动数据样本的关键特征参数，包括：
在所述振动数据样本中，分别计算两个指定坐标轴上的振动幅度的平均值；根据所述平均值与所述预设周期内的时间点数量进行最小二乘法计算，得到所述关键特征参数。
在一个实施例中，所述对比所述关键特征参数和预设外力入侵特征参数，得到外力入侵监测结果，包括：
将所述关键特征参数和数据库中的多个预设外力入侵特征参数分别进行差值计算；在所述数据库中，读取目标预设外力入侵特征参数对应的外力信息；所述目标预设外力入侵特征参数，是所计算的差值中最小差值所对应的预设外力入侵特征参数；根据所述外力信息确定外力入侵监测结果。
在一个实施例中，所述对所述外力入侵监测结果所对应的第一目标传感器的配置参数进行调整，包括：
将每个第一目标传感器的配置参数与所有第二目标传感器的配置参数进行差异度计算；所述第二目标传感器为所述外力入侵监测结果的准确率达到准确率阈值时所对应的传感器；对所述差异度进行降序排列；获取排列名次满足名次条件的差异度对应的第二目标传感器的配置参数；根据所述第二目标传感器的配置参数，调整所述第一目标传感器的配置参数。
在一个实施例中，所述对所述振动数据进行外力监测处理，并根据监测处理所得的目标外力入侵监测结果生成预警信息，包括：
根据所述振动数据识别外力作用于所述传输线路时的损伤信息；以及，计算所述振动数据的关键特征参数；对比所述关键特征参数和预设外力入侵特征参数，得到外力入侵监测结果；对所述损伤信息与所述外力入侵监测结果进行数据结构和格式转换，生成预警信息。
一种外力入侵监测装置，所述装置包括：
获取模块，用于获取由多个传感器采集的、关于传输线路的振动数据样本；
识别模块，用于根据所述振动数据样本识别外力作用于所述传输线路时的损伤信息，以及，计算所述振动数据样本的关键特征参数；
对比模块，用于对比所述关键特征参数和预设外力入侵特征参数，得到外力入侵监测结果；
调整模块，用于当所述外力入侵监测结果的准确率未达到准确率阈值时，对所述外力入侵监测结果所对应的第一目标传感器的配置参数进行调整；所述第一目标传感器属于多个所述传感器中的至少一个；
振动数据模块，用于获取由所述传感器实时获取所述传输线路的振动数据；
监测模块，用于对所述振动数据进行外力监测处理，并根据监测处理所得的目标外力入侵监测结果生成预警信息。
在一个实施例中，所述振动数据样本中包括三维坐标系中三个坐标轴上的振动幅度；所述根据所述振动数据样本识别外力作用于所述传输线路时的损伤信息，包括：
在预设周期内各时间点对应的振动数据样本中，读取三个坐标轴中最大的振动幅度；当所述最大的振动幅度大于振动幅度阈值时，计算所述最大的振动幅度的个数；根据所述最大的振动幅度和所述个数，确定所述传输线路时的损伤信息。
在一个实施例中，所述识别模块具体还用于：
在所述振动数据样本中，分别计算两个指定坐标轴上的振动幅度的平均值；根据所述平均值与所述预设周期内的时间点数量进行最小二乘法计算，得到所述关键特征参数。
在一个实施例中，所述对比模块具体还用于：
将所述关键特征参数和数据库中的多个预设外力入侵特征参数分别进行差值计算；在所述数据库中，读取目标预设外力入侵特征参数对应的外力信息；所述目标预设外力入侵特征参数，是所计算的差值中最小差值所对应的预设外力入侵特征参数；根据所述外力信息确定外力入侵监测结果。
在一个实施例中，所述调整模块具体还用于：
将每个第一目标传感器的配置参数与所有第二目标传感器的配置参数进行差异度计算；所述第二目标传感器为所述外力入侵监测结果的准确率达到准确率阈值时所对应的传感器；对所述差异度进行降序排列；获取排列名次满足名次条件的差异度对应的第二目标传感器的配置参数；根据所述第二目标传感器的配置参数，调整所述第一目标传感器的配置参数。
在一个实施例中，所述监测模块具体还用于：
根据所述振动数据识别外力作用于所述传输线路时的损伤信息；以及，计算所述振动数据的关键特征参数；对比所述关键特征参数和预设外力入侵特征参数，得到外力入侵监测结果；对所述损伤信息与所述外力入侵监测结果进行数据结构和格式转换，生成预警信息。
一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行外力入侵监测方法的步骤。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行外力入侵监测的步骤。
上述外力入侵监测方法、装置、计算机设备和存储介质，获取由多个传感器采集的、关于传输线路的振动数据样本；根据振动数据样本识别外力作用于传输线路时的损伤信息，以及，计算振动数据样本的关键特征参数；对比关键特征参数和预设外力入侵特征参数，得到外力入侵监测结果；当外力入侵监测结果的准确率未达到准确率阈值时，对外力入侵监测结果所对应的第一目标传感器的配置参数进行调整；第一目标传感器属于多个传感器中的至少一个；根据准确率高的传感器的特征参数实时调整准确率低的传感器的配置参数，实现了传感器配置参数的不断自动优化。获取由传感器实时获取传输线路的振动数据；对振动数据进行外力监测处理，并根据监测处理所得的目标外力入侵监测结果生成预警信息。利用完成配置参数调整后的传感器对振动数据进行实时外力入侵监测，并生成预警信息，实现了监测外力入侵的详细情况和及时预警。
附图说明
图1为一个实施例中外力入侵监测方法的应用环境图；
图2为一个实施例中外力入侵监测方法的流程示意图；
图3为一个实施例中外力入侵监测步骤的流程示意图；
图4为另一个实施例中外力入侵监测方法的流程示意图；
图5为一个实施例中外力入侵监测方法的界面示意图；
图6为另一个实施例中外力入侵监测方法的界面示意图；
图7为一个实施例中外力入侵监测步骤的流程示意图；
图8为一个实施例中外力入侵监测装置的结构框图；
图9为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请提供的外力入侵监测方法，可以应用于如图1所示的应用环境中。其中，终端102、传感器104通过网络与服务器106通过网络进行通信。其中，终端102可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑和便携式可穿戴设备，传感器104可以是用于采集振动数据、环境温度数据、环境湿度数据、气象光照强度数据的传感器，服务器104可以用深度学习云服务器等独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群来实现。服务器106获取由多个传感器104采集的、关于传输线路的振动数据样本；根据振动数据样本识别外力作用于传输线路时的损伤信息，以及，计算振动数据样本的关键特征参数；对比关键特征参数和预设外力入侵特征参数，得到外力入侵监测结果；当外力入侵监测结果的准确率未达到准确率阈值时，对外力入侵监测结果所对应的第一目标传感器的配置参数进行调整；第一目标传感器属于多个传感器104中的至少一个；服务器106获取由传感器104实时获取传输线路的振动数据；对振动数据进行外力监测处理，并根据监测处理所得的目标外力入侵监测结果生成预警信息发送至终端102。
在一个实施例中，如图2所示，提供了一种外力入侵监测方法，以该方法应用于图1中的服务器106为例进行说明，包括以下步骤：
S202，获取由多个传感器采集的、关于传输线路的振动数据样本。
在一个实施例中，服务器通过多个传感器对传输线路的环境数据进行采集，环境数据可以是振动数据、环境温度数据、环境湿度数据、气象光照强度数据。本发明实施例以振动传感器为例，通过多个振动传感器获取一段传输线路在一定时间周期内各时间点的振动数据样本，其中，振动传感器是可以是基于电磁感应原理的电动式传感器，也可以是基于机械接收原理的位移传感器。
本发明以基于振动位移或幅值的六轴振动传感器为例，传感器根据配置参数中的陀螺仪采集频率f、采集周期T、采集周期T中的t个时间点对传输线路中某一采集点进行t次振动数据样本采集，一个周期内的采集得到的振动数据样本数量为N，其中，N＝t×f。某一时间点的振动数据样本中包括采集点在三维坐标系中三个坐标轴(水平面X轴、Y轴以及垂直于水平面的Z轴)上的振动幅度。
S204，根据振动数据样本识别外力作用于传输线路时的损伤信息，以及，计算振动数据样本的关键特征参数。
在一个实施例中，服务器获取由边缘计算终端上传的振动幅度阈值，读取预设周期内各时间点中传感器采集的振动数据样本中，三个坐标轴中最大的振动幅度，若振动数据样本中最大的振动幅度大于振动幅度阈值，则说明该时间点的振动幅度较大，为高振幅，统计预设周期内最大的振动幅度的个数。将预设周期内振动数据样本中X轴、Y轴、Z轴上最大的振动幅度，与最大的振动幅度的个数，作为外力作用于传输线路时的损伤信息。
例如，预设周期T中的第i时间点受外力作用于传输线路时，振动数据样本值中X轴、Y轴、Z轴上的振动幅度分别为xi,yi,zi，振动数据样本值中最大的振动幅度为ymax_i＝max(xi,yi,zi)，获取由边缘计算终端上传的振动幅度阈值TFA，根据公式
Figure BDA0002339625000000071
IF ymax_i＞TFA,xi＝1,ELSE xi＝0计算预设周期内最大的振动幅度的个数N，当预设周期T内中任一时间点对应的ymax_i>TFA时，时间点i的最大的振动幅度的个数N为1；当预设周期T内中任一时间点对应的ymax_i<TFA时，时间点i的最大的振动幅度的个数N为0。将预设周期T中的各时间点的最大的振动幅度的个数N的和值M作为预设周期内最大的振动幅度的个数。获取预设周期内振动数据样本中X轴、Y轴、Z轴上最大的振动幅度的振动数据ymax_T＝(xmax_T,ymax_T,zmax_T)。将ymax_T＝(xmax_T,ymax_T,zmax_T)与预设周期内最大的振动幅度的个数M作为周期T中外力作用于传输线路时的损伤信息。
在一个实施例中，服务器分别计算预设周期T中，振动数据样本中的两个指定坐标轴上的振动幅度的平均值，根据平均值与预设周期内的时间点数量进行最小二乘法计算，得到关键特征参数。
例如，获取预设周期T中，振动数据样本中的X轴与Y轴上的振动幅度(xi,yi)，且i＝1,2,3...n，n为预设周期内的时间点数量，根据公式
Figure BDA0002339625000000072
与
Figure BDA0002339625000000073
计算，分别得到预设周期内X轴与Y轴上的振动幅度的平均值
Figure BDA0002339625000000074
与
Figure BDA0002339625000000075
对(xi,yi)与
Figure BDA0002339625000000076
根据公式
Figure BDA0002339625000000077
进行最小二乘法计算，得到关键特征参数k，根据公式
Figure BDA0002339625000000078
计算得到关键特征参数b。
S206，对比关键特征参数和预设外力入侵特征参数，得到外力入侵监测结果。
在一个实施例中，服务器获取数据库中存储的多个预设外力入侵特征参数，每个预设外力入侵特征参数都对应一种外力信息，将关键特征参数和数据库中多个预设外力入侵特征参数分别进行对比，对比的方式可以是平方差或完全平方差等差值计算，将计算的差值中的最小差值对应的外力信息，作为外力入侵监测结果。
例如，数据库中存储有多个预设外力入侵特征参数，分别为k1、k2、k3，b1、b2、b3，将关键特征参数k、b与预设外力入侵特征参数k1、k2、k3，b1、b2、b3分别进行差值计算，若k、b与k2、b2的差值最小，则说明预设外力入侵特征参数k2、b2对应的外力信息最接近关键特征参数k、b对应的外力入侵监测结果。当预设外力入侵特征参数k2、b2对应的外力信息为火车经过时，可以确定关键特征参数k、b对应的外力入侵监测结果为火车经过。
S208，当外力入侵监测结果的准确率未达到准确率阈值时，对外力入侵监测结果所对应的第一目标传感器的配置参数进行调整。第一目标传感器属于多个传感器中的至少一个。
在一个实施例中，服务器通过系统生产运行的数据判断各个传感器对应的外力入侵监测结果是否准确，也可以通过管理员的现场勘查结果判断各个传感器对应的外力入侵监测结果是否准确，计算出预设周期内各个传感器对应的传输线路的外力入侵监测结果的准确率。判断各个传感器的准确率是否达到预设的准确率阈值。
在一个实施例中，依次根据准确率达到准确率阈值的第二目标传感器的关键特征参数，对准确率未达到准确率阈值的第一目标传感器进行关键特征参数匹配，参数匹配可以通过将每个第一目标传感器的关键特征参数与所有第二目标传感器的关键特征参数进行差异度计算，对计算得到的最小差异度对应的第二目标传感器的配置参数，调整第一目标传感器的配置参数。其中，配置参数是陀螺仪采集频率f、采集周期T、采集周期T中的时间点t，以及振动幅度阈值TFA。
在一个实施例中，各个传感器对应的外力入侵监测结果的准确率的分别为P1、P2、P3….Pj，当预设的准确率阈值为G时，对传感器的准确率P进行大小排序，将传感器的准确率P分别与准确率阈值G进行对比，判断各个传感器的准确率是否达到准确率阈值。依次将准确率达到准确率阈值的第二目标传感器的关键特征参数与准确率未达到准确率阈值的第一目标传感器进行关键特征参数匹配，设定第j个第二目标感器的特征参数为kj和bj，第i个第一目标传感器的关键特征参数ki和bi，将kj、bj、ki和bi带入差异度计算公式
Figure BDA0002339625000000091
进行计算，得到差异度d，d的大小与匹配程度成反比，d的值越小，第二目标传感器j与第一目标传感器i的关键特征参数匹配度越高，当d＝0时，第二目标传感器j与第一目标传感器i的关键特征参数完全匹配。
在一个实施例中，对差异度进行降序排列，当名次条件为排列名次时，获取排列名次最后一位、即最小差异度对应的第二目标传感器的配置参数，将第二目标传感器的配置参数输入第一目标传感器，替换第一目标传感器中的配置参数，包括陀螺仪采集频率f、采集周期T、采集周期T中的时间点t，以及振动幅度阈值TFA，完成第一目标传感器的配置参数的调整。
S210，获取由传感器实时获取传输线路的振动数据。
在一个实施例中，传感器包括未调整配置参数的传感器(即准确率达到准确率阈值的传感器)与调整配置参数后的传感器。各传感器根据配置参数中的陀螺仪采集频率f、采集周期T、采集周期T中的t个时间点对传输线路中某一采集点进行t次振动数据采集，得到传输线路的振动数据。其中，一个周期内的采集得到的振动数据数量为N，其中，N＝t×f。某一时间点的振动数据中包括采集点在三维坐标系中三个坐标轴(水平面X轴、Y轴以及垂直于水平面的Z轴)上的振动幅度。
S212，对振动数据进行外力监测处理，并根据监测处理所得的目标外力入侵监测结果生成预警信息。
在一个实施例中，服务器根据振动数据识别外力作用于传输线路时的损伤信息，统计该周期内最大的振动幅度的个数，将振动数据中X轴、Y轴、Z轴上最大的振动幅度ymax_T＝(xmax_T,ymax_T,zmax_T)，与最大的振动幅度的个数作为外力作用于传输线路时的损伤信息，如最大的振动幅度的个数为：6，振动幅度为X轴：137，Y轴：187，Z轴198。
在一个实施例中，服务器计算周期T中所有时间点的振动数据样本中的两个指定坐标轴上的振动幅度的平均值，根据振动幅度的平均值与周期内的时间点数量进行最小二乘法计算，得到关键特征参数k、b。对比关键特征参数和预设外力入侵特征参数，得到外力入侵监测结果，如火车经过。
在一个实施例中，服务器将损伤信息与外力入侵监测结果根据数据结构和格式转换，生成预警信息如“发生了疑似入侵(疑似火车经过)，振幅次数为：6，振动幅度为X轴：137，Y轴：187，Z轴198”，通过手机短信或应用程序进行信息推送，发送至终端进行预警。
上述外力入侵监测方法，通过获取由多个传感器采集的、关于传输线路的振动数据样本；根据振动数据样本识别外力作用于传输线路时的损伤信息，以及，计算振动数据样本的关键特征参数；对比关键特征参数和预设外力入侵特征参数，得到外力入侵监测结果；当外力入侵监测结果的准确率未达到准确率阈值时，对外力入侵监测结果所对应的第一目标传感器的配置参数进行调整；第一目标传感器属于多个传感器中的至少一个；根据准确率高的传感器的特征参数实时调整准确率低的传感器的配置参数，实现了传感器配置参数的不断自动优化。获取由传感器实时获取传输线路的振动数据；对振动数据进行外力监测处理，并根据监测处理所得的目标外力入侵监测结果生成预警信息。利用完成配置参数调整后的传感器对振动数据进行实时外力入侵监测，并生成预警信息，实现了监测外力入侵的详细情况和及时预警。
如图3所示，在一个实施例中，S208具体还包括：
S302，将每个第一目标传感器的关键特征参数与所有第二目标传感器的关键特征参数进行差异度计算；第二目标传感器为外力入侵监测结果的准确率达到准确率阈值时所对应的传感器。
在一个实施例中，服务器根据多个第二目标传感器的关键特征参数与第一目标传感器的关键特征参数进行差异度计算，得到多个差异度。
S304，对差异度进行降序排列。
S306，获取排列名次满足名次条件的差异度对应的第二目标传感器的配置参数。
在一个实施例中，对差异度进行降序排列，获取排列名次满足名次条件的差异度对应的第二目标传感器的配置参数，排列名次越靠后，差异度越小，对应的第二目标传感器与第一目标传感器的关键特征参数的匹配度越高。获取排列名次满足名次条件的差异度对应的至少一个第二目标传感器的配置参数。例如，当名次条件为排列名次为最后三名时，获取降序排列后的最后三位差异度对应的传感器的配置参数，将这三个传感器作为第二目标传感器。
S308，根据第二目标传感器的配置参数，调整第一目标传感器的配置参数。
在一个实施例中，服务器将满足名次条件的差异度对应的任意一个第二目标传感器的配置参数，输入第一目标传感器，替换第一目标传感器中的配置参数，包括陀螺仪采集频率f、采集周期T、采集周期T中的时间点t，以及振动幅度阈值TFA，完成第一目标传感器的配置参数的调整。
上述实施例中，通过将每个第一目标传感器的关键特征参数与所有第二目标传感器的关键特征参数进行差异度计算；第二目标传感器为外力入侵监测结果的准确率达到准确率阈值时所对应的传感器；对差异度进行降序排列；获取排列名次满足名次条件的差异度对应的第二目标传感器的配置参数；根据第二目标传感器的配置参数，调整第一目标传感器的配置参数。根据排列名次满足名次条件的差异度对应的至少第二目标传感器的配置参数，调整第一目标传感器的配置参数，提高了第一目标传感器的配置参数调整的灵活性。
作为一个示例，传统方法中，采用安装电缆沟标志桩、警示牌等提醒施工人员注意保护地下输电线路的方法，虽然具有提醒功能，但是无法监测到地下输电线路的外力入侵详细信息、不能及时预警，就上述问题，本发明实施例提出了一外力入侵监测方法，如图4，该方法主要包括以下内容：
S402，获取由多个传感器采集的、关于传输线路的振动数据样本。
传感器根据配置参数中的陀螺仪采集频率f、采集周期T、采集周期T中的t个时间点对传输线路中某一采集点进行t次振动数据样本采集，一个周期内的采集得到的振动数据样本数量为N，其中，N＝t×f。某一时间点的振动数据样本中包括采集点在三维坐标系中三个坐标轴(水平面X轴、Y轴以及垂直于水平面的Z轴)上的振动幅度,第i时间点受外力作用于传输线路时，振动数据样本值中X轴、Y轴、Z轴上的振动幅度分别为xi,yi,zi。
S404，根据振动数据样本识别外力作用于传输线路时的损伤信息，并上传损伤信息至服务器。
预设周期T中的第i时间点受外力作用于传输线路时，振动数据样本值中X轴、Y轴、Z轴上的振动幅度分别为xi,yi,zi，振动数据样本值中最大的振动幅度为ymax_i＝max(xi,yi,zi)，获取由边缘计算终端上传的振动幅度阈值TFA，根据公式
Figure BDA0002339625000000121
IF ymax_i＞TFA,xi＝1,ELSE xi＝0计算预设周期内最大的振动幅度的个数N，当预设周期T内中任一时间点对应的ymax_i>TFA时，时间点i的最大的振动幅度的个数N为1；当预设周期T内中任一时间点对应的ymax_i<TFA时，时间点i的最大的振动幅度的个数N为0。将预设周期T中的各时间点的最大的振动幅度的个数N的和值M作为预设周期内最大的振动幅度的个数。获取预设周期内振动数据样本中X轴、Y轴、Z轴上最大的振动幅度的振动数据ymax_T＝(xmax_T,ymax_T,zmax_T)。将ymax_T＝(xmax_T,ymax_T,zmax_T)与预设周期内最大的振动幅度的个数M作为周期T中外力作用于传输线路时的损伤信息。损伤信息还包括外力入侵时间与外力作用的传输线路的编码。
S406，计算振动数据样本的关键特征参数，根据预设外力入侵特征参数得到外力入侵监测结果，并将关键特征参数上传至数据库进行数据库参数优化。
服务器获取预设周期T中，振动数据样本中的X轴与Y轴上的振动幅度(xi,yi)，且i＝1,2,3...n，n为预设周期内的时间点数量，根据公式
Figure BDA0002339625000000122
与
Figure BDA0002339625000000123
计算，分别得到预设周期内X轴与Y轴上的振动幅度的平均值
Figure BDA0002339625000000124
与
Figure BDA0002339625000000125
对(xi,yi)与
Figure BDA0002339625000000126
根据公式
Figure BDA0002339625000000127
进行最小二乘法计算，得到关键特征参数k，根据公式
Figure BDA0002339625000000128
计算得到关键特征参数b。
获取数据库中存储的多个预设外力入侵特征参数，每个预设外力入侵特征参数都对应一种外力信息，将关键特征参数和数据库中多个预设外力入侵特征参数分别进行对比，对比的方式可以是平方差或完全平方差等差值计算，将计算的差值中的最小差值对应的外力信息，作为外力入侵监测结果。
通过系统生产运行的数据判断各个传感器对应的外力入侵监测结果是否准确，也可以通过管理员的现场勘查结果判断各个传感器对应的外力入侵监测结果是否准确，当外力入侵监测结果准确时，将关键特征参数k、b与对应的外力入侵监测结果上传至数据库中作为新的预设外力入侵特征参数，进行数据库中的参数优化。
S408，根据外力入侵监测结果，对传感器的配置参数进行调整。
根据系统生产运行的数据和管理员的现场勘查结果，计算出预设周期内各个传感器对应的传输线路的外力入侵监测结果的准确率分别为P1、P2、P3….Pj，当预设的准确率阈值为G时，对传感器的准确率P进行大小排序，将传感器的准确率P分别与准确率阈值G进行对比，判断各个传感器的准确率是否达到准确率阈值。依次将准确率达到准确率阈值的第二目标传感器的关键特征参数与准确率未达到准确率阈值的第一目标传感器进行关键特征参数匹配，设定第j个第二目标感器的特征参数为kj和bj，第i个第一目标传感器的关键特征参数ki和bi，将kj、bj、ki和bi带入差异度计算公式
Figure BDA0002339625000000131
进行计算，得到差异度d，d的大小与匹配程度成反比，d的值越小，第二目标传感器j与第一目标传感器i的关键特征参数匹配度越高，当d＝0时，第二目标传感器j与第一目标传感器i的关键特征参数完全匹配。
对差异度进行降序排列，当名次条件为排列名次时，获取排列名次最后一位、即最小差异度对应的第二目标传感器的配置参数，将第二目标传感器的配置参数输入第一目标传感器，替换第一目标传感器中的配置参数，包括陀螺仪采集频率f、采集周期T、采集周期T中的时间点t，以及振动幅度阈值TFA，完成第一目标传感器的配置参数的调整。
S410，获取由传感器实时获取传输线路的振动数据；对振动数据进行外力监测处理，并根据监测处理所得的目标外力入侵监测结果生成预警信息。
传感器包括未调整配置参数的传感器(即准确率达到准确率阈值的传感器)与调整配置参数后的传感器。各传感器根据配置参数中的陀螺仪采集频率f、采集周期T、采集周期T中的t个时间点对传输线路中某一采集点进行t次振动数据采集，得到传输线路的振动数据。其中，一个周期内的采集得到的振动数据数量为N，其中，N＝t×f。某一时间点的振动数据中包括采集点在三维坐标系中三个坐标轴(水平面X轴、Y轴以及垂直于水平面的Z轴)上的振动幅度。
服务器根据振动数据识别外力作用于传输线路时的损伤信息，统计该周期内最大的振动幅度的个数，将振动数据中X轴、Y轴、Z轴上最大的振动幅度ymax_T＝(xmax_T,ymax_T,zmax_T)，与最大的振动幅度的个数作为外力作用于传输线路时的损伤信息，如最大的振动幅度的个数为：6，振动幅度为X轴：137，Y轴：187，Z轴198。
如图5所示，服务器采用MQTT通信协议与传感器进行通信，获取损伤信息，将损伤信息根据JSON(JavaScript Object Notation,JS对象简谱)格式进行数据结构和格式转换后，生成如图6所示的携带外力入侵时间与外力作用的传输线路的编码的预警信息“0H00000004，发生了疑似入侵，振幅次数为：6，振动幅度为X轴：137，Y轴：187，Z轴198，发生时间为2019-12-20 15:27”，通过手机短信或应用程序进行信息推送，发送至终端进行预警。
如图7所示，传感器可以用于采集振动数据、环境温度数据、环境湿度数据、气象光照强度数据等环境数据，通过对环境数据进行外力监测处理，并根据监测处理所得的目标外力入侵监测结果生成预警信息。
上述实施例中，通过获取由多个传感器采集的、关于传输线路的振动数据样本；根据振动数据样本识别外力作用于传输线路时的损伤信息，并上传损伤信息至服务器；计算振动数据样本的关键特征参数，根据预设外力入侵特征参数得到外力入侵监测结果，并将关键特征参数上传至数据库进行数据库参数优化；根据外力入侵监测结果，对传感器的配置参数进行调整；获取由传感器实时获取传输线路的振动数据；对振动数据进行外力监测处理，并根据监测处理所得的目标外力入侵监测结果生成预警信息，实现了监测外力入侵的详细情况和及时预警。
应该理解的是，虽然图2-7的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图2-7中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，如图8所示，提供了一种外力入侵监测装置，包括：获取模块802、识别模块804、对比模块806、调整模块808、振动数据模块810、监测模块812，其中：
获取模块802，用于获取由多个传感器采集的、关于传输线路的振动数据样本；
识别模块804，用于根据振动数据样本识别外力作用于传输线路时的损伤信息，以及，计算振动数据样本的关键特征参数；
对比模块806，用于对比关键特征参数和预设外力入侵特征参数，得到外力入侵监测结果；
调整模块808，用于当外力入侵监测结果的准确率未达到准确率阈值时，对外力入侵监测结果所对应的第一目标传感器的配置参数进行调整；第一目标传感器属于多个传感器中的至少一个；
振动数据模块810，用于获取由传感器实时获取传输线路的振动数据；
监测模块812，用于对振动数据进行外力监测处理，并根据监测处理所得的目标外力入侵监测结果生成预警信息。
在一个实施例中，振动数据样本中包括三维坐标系中三个坐标轴上的振动幅度；根据振动数据样本识别外力作用于传输线路时的损伤信息，包括：
在预设周期内各时间点对应的振动数据样本中，读取三个坐标轴中最大的振动幅度；当最大的振动幅度大于振动幅度阈值时，计算最大的振动幅度的个数；根据最大的振动幅度和个数，确定传输线路时的损伤信息。
在一个实施例中，识别模块804具体还用于：
在振动数据样本中，分别计算两个指定坐标轴上的振动幅度的平均值；根据平均值与预设周期内的时间点数量进行最小二乘法计算，得到关键特征参数。
在一个实施例中，对比模块806具体还用于：
将关键特征参数和数据库中的多个预设外力入侵特征参数分别进行差值计算；在数据库中，读取目标预设外力入侵特征参数对应的外力信息；目标预设外力入侵特征参数，是所计算的差值中最小差值所对应的预设外力入侵特征参数；根据外力信息确定外力入侵监测结果。
在一个实施例中，调整模块808具体还用于：
将每个第一目标传感器的配置参数与所有第二目标传感器的配置参数进行差异度计算；第二目标传感器为外力入侵监测结果的准确率达到准确率阈值时所对应的传感器；对差异度进行降序排列；获取排列名次满足名次条件的差异度对应的第二目标传感器的配置参数；根据第二目标传感器的配置参数，调整第一目标传感器的配置参数。
在一个实施例中，监测模块812具体还用于：
根据振动数据识别外力作用于传输线路时的损伤信息；以及，计算振动数据的关键特征参数；对比关键特征参数和预设外力入侵特征参数，得到外力入侵监测结果；对损伤信息与外力入侵监测结果进行数据结构和格式转换，生成预警信息。
上述外力入侵监测装置，通过获取由多个传感器采集的、关于传输线路的振动数据样本；根据振动数据样本识别外力作用于传输线路时的损伤信息，以及，计算振动数据样本的关键特征参数；对比关键特征参数和预设外力入侵特征参数，得到外力入侵监测结果；当外力入侵监测结果的准确率未达到准确率阈值时，对外力入侵监测结果所对应的第一目标传感器的配置参数进行调整；第一目标传感器属于多个传感器中的至少一个；根据准确率高的传感器的特征参数实时调整准确率低的传感器的配置参数，实现了传感器配置参数的不断自动优化。获取由传感器实时获取传输线路的振动数据；对振动数据进行外力监测处理，并根据监测处理所得的目标外力入侵监测结果生成预警信息。利用完成配置参数调整后的传感器对振动数据进行实时外力入侵监测，并生成预警信息，实现了监测外力入侵的详细情况和及时预警。
关于外力入侵监测装置的具体限定可以参见上文中对于外力入侵监测方法的限定，在此不再赘述。上述外力入侵监测装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图9所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储外力入侵监测数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种外力入侵监测方法。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图9所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种外力入侵监测方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层。
本领域技术人员可以理解，图9中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：获取由多个传感器采集的、关于传输线路的振动数据样本；根据振动数据样本识别外力作用于传输线路时的损伤信息，以及，计算振动数据样本的关键特征参数；对比关键特征参数和预设外力入侵特征参数，得到外力入侵监测结果；当外力入侵监测结果的准确率未达到准确率阈值时，对外力入侵监测结果所对应的第一目标传感器的配置参数进行调整；第一目标传感器属于多个传感器中的至少一个；获取由传感器实时获取传输线路的振动数据；对振动数据进行外力监测处理，并根据监测处理所得的目标外力入侵监测结果生成预警信息。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：在预设周期内各时间点对应的振动数据样本中，读取三个坐标轴中最大的振动幅度；当最大的振动幅度大于振动幅度阈值时，计算最大的振动幅度的个数；根据最大的振动幅度和个数，确定传输线路时的损伤信息。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：在振动数据样本中，分别计算两个指定坐标轴上的振动幅度的平均值；根据平均值与预设周期内的时间点数量进行最小二乘法计算，得到关键特征参数。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：将关键特征参数和数据库中的多个预设外力入侵特征参数分别进行差值计算；在数据库中，读取目标预设外力入侵特征参数对应的外力信息；目标预设外力入侵特征参数，是所计算的差值中最小差值所对应的预设外力入侵特征参数；根据外力信息确定外力入侵监测结果。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：将每个第一目标传感器的配置参数与所有第二目标传感器的配置参数进行差异度计算；第二目标传感器为外力入侵监测结果的准确率达到准确率阈值时所对应的传感器；对差异度进行降序排列；获取排列名次满足名次条件的差异度对应的第二目标传感器的配置参数；根据第二目标传感器的配置参数，调整第一目标传感器的配置参数。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：根据振动数据识别外力作用于传输线路时的损伤信息；以及，计算振动数据的关键特征参数；对比关键特征参数和预设外力入侵特征参数，得到外力入侵监测结果；对损伤信息与外力入侵监测结果进行数据结构和格式转换，生成预警信息。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：获取由多个传感器采集的、关于传输线路的振动数据样本；根据振动数据样本识别外力作用于传输线路时的损伤信息，以及，计算振动数据样本的关键特征参数；对比关键特征参数和预设外力入侵特征参数，得到外力入侵监测结果；当外力入侵监测结果的准确率未达到准确率阈值时，对外力入侵监测结果所对应的第一目标传感器的配置参数进行调整；第一目标传感器属于多个传感器中的至少一个；获取由传感器实时获取传输线路的振动数据；对振动数据进行外力监测处理，并根据监测处理所得的目标外力入侵监测结果生成预警信息。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：在预设周期内各时间点对应的振动数据样本中，读取三个坐标轴中最大的振动幅度；当最大的振动幅度大于振动幅度阈值时，计算最大的振动幅度的个数；根据最大的振动幅度和个数，确定传输线路时的损伤信息。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：在振动数据样本中，分别计算两个指定坐标轴上的振动幅度的平均值；根据平均值与预设周期内的时间点数量进行最小二乘法计算，得到关键特征参数。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：将关键特征参数和数据库中的多个预设外力入侵特征参数分别进行差值计算；在数据库中，读取目标预设外力入侵特征参数对应的外力信息；目标预设外力入侵特征参数，是所计算的差值中最小差值所对应的预设外力入侵特征参数；根据外力信息确定外力入侵监测结果。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：将每个第一目标传感器的配置参数与所有第二目标传感器的配置参数进行差异度计算；第二目标传感器为外力入侵监测结果的准确率达到准确率阈值时所对应的传感器；对差异度进行降序排列；获取排列名次满足名次条件的差异度对应的第二目标传感器的配置参数；根据第二目标传感器的配置参数，调整第一目标传感器的配置参数。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：根据振动数据识别外力作用于传输线路时的损伤信息；以及，计算振动数据的关键特征参数；对比关键特征参数和预设外力入侵特征参数，得到外力入侵监测结果；对损伤信息与外力入侵监测结果进行数据结构和格式转换，生成预警信息。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种外力入侵监测方法，所述方法包括：
获取由多个传感器采集的、关于传输线路的振动数据样本；
根据所述振动数据样本识别外力作用于所述传输线路时的损伤信息，以及，计算所述振动数据样本的关键特征参数；
对比所述关键特征参数和预设外力入侵特征参数，得到外力入侵监测结果；
当所述外力入侵监测结果的准确率未达到准确率阈值时，对所述外力入侵监测结果所对应的第一目标传感器的配置参数进行调整；所述第一目标传感器属于多个所述传感器中的至少一个；
获取由所述传感器实时获取所述传输线路的振动数据；
对所述振动数据进行外力监测处理，并根据监测处理所得的目标外力入侵监测结果生成预警信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述振动数据样本中包括三维坐标系中三个坐标轴上的振动幅度；所述根据所述振动数据样本识别外力作用于所述传输线路时的损伤信息，包括：
在预设周期内各时间点对应的振动数据样本中，读取三个坐标轴中最大的振动幅度；
当所述最大的振动幅度大于振动幅度阈值时，计算所述最大的振动幅度的个数；
根据所述最大的振动幅度和所述个数，确定所述传输线路时的损伤信息。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述计算所述振动数据样本的关键特征参数，包括：
在所述振动数据样本中，分别计算两个指定坐标轴上的振动幅度的平均值；
根据所述平均值与所述预设周期内的时间点数量进行最小二乘法计算，得到所述关键特征参数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对比所述关键特征参数和预设外力入侵特征参数，得到外力入侵监测结果，包括：
将所述关键特征参数和数据库中的多个预设外力入侵特征参数分别进行差值计算；
在所述数据库中，读取目标预设外力入侵特征参数对应的外力信息；所述目标预设外力入侵特征参数，是所计算的差值中最小差值所对应的预设外力入侵特征参数；
根据所述外力信息确定外力入侵监测结果。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述外力入侵监测结果所对应的第一目标传感器的配置参数进行调整，包括：
将每个第一目标传感器的关键特征参数与所有第二目标传感器的关键特征参数进行差异度计算；所述第二目标传感器为所述外力入侵监测结果的准确率达到准确率阈值时所对应的传感器；
对所述差异度进行降序排列；
获取排列名次满足名次条件的差异度对应的第二目标传感器的配置参数；
根据所述第二目标传感器的配置参数，调整所述第一目标传感器的配置参数。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述振动数据进行外力监测处理，并根据监测处理所得的目标外力入侵监测结果生成预警信息，包括：
根据所述振动数据识别外力作用于所述传输线路时的损伤信息；以及，计算所述振动数据的关键特征参数；
对比所述关键特征参数和预设外力入侵特征参数，得到外力入侵监测结果；
对所述损伤信息与所述外力入侵监测结果进行数据结构和格式转换，生成预警信息。
7.一种外力入侵监测装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取由多个传感器采集的、关于传输线路的振动数据样本；
识别模块，用于根据所述振动数据样本识别外力作用于所述传输线路时的损伤信息，以及，计算所述振动数据样本的关键特征参数；
对比模块，用于对比所述关键特征参数和预设外力入侵特征参数，得到外力入侵监测结果；
调整模块，用于当所述外力入侵监测结果的准确率未达到准确率阈值时，对所述外力入侵监测结果所对应的第一目标传感器的配置参数进行调整；所述第一目标传感器属于多个所述传感器中的至少一个；
振动数据模块，用于获取由所述传感器实时获取所述传输线路的振动数据；
监测模块，用于对所述振动数据进行外力监测处理，并根据监测处理所得的目标外力入侵监测结果生成预警信息。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述检测模块还用于：
根据所述振动数据识别外力作用于所述传输线路时的损伤信息；以及，计算所述振动数据的关键特征参数；
对比所述关键特征参数和预设外力入侵特征参数，得到外力入侵监测结果；
对所述损伤信息与所述外力入侵监测结果进行数据结构和格式转换，生成预警信息。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
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