CN112438249B - 一种基于地下光缆与电缆的管道驱鼠系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于地下光缆与电缆的管道驱鼠系统，包括待检测单元和超声驱鼠单元，其中，待检测单元，包括管道和位于所述管道内的电缆和光缆，所述电缆和光缆相互贴合；以及，超声驱鼠单元，包括多个驱鼠组件，多个所述驱鼠组件均固定于所述电缆表面，且多个所述驱鼠组件均位于所述管道内；本发明提供一种基于地下光缆与电缆的管道驱鼠系统及方法，可实时监测地下管道内的老鼠活动情况，一旦发现老鼠活动就发出声音及超声波进行驱赶，避免地线管道内光缆及电缆被老鼠啃咬、破坏，提高了管道光/电缆的安全性。

Description

一种基于地下光缆与电缆的管道驱鼠系统及方法

技术领域

本发明涉及电力线路防护技术领域，尤其涉及一种基于地下光缆与电缆的管道驱鼠系统及方法。

背景技术

随着电力技术及通讯技术的不断发展，电力、通讯网络在各个城市不断的完善壮大，各个城市逐渐被完备的电力电缆及光纤通讯网络所覆盖。老鼠等动物的啃咬是光缆、电缆安全的重要危害之一，尤其是管道内的光缆及电缆，经常会被老鼠等动物咬烂外层保护套，甚至咬坏缆芯，造成光缆通信中断或者电缆绝缘故障，同时也会带来一些事故或者重大经济损失。

现有技术方案中，有使用铠装层来阻挡老鼠啃咬的，但外层保护套仍会被咬烂，导致铠装层外露，逐渐锈蚀、破坏；还有在外层保护套上涂抹辣椒素或者在外层保护套中添加辣椒素成分来刺激老鼠，起到驱鼠作用，但是在安装时对施工人员的健康有影响，且会随着时间的变化，驱鼠效果逐渐降低；也有采用红外探测仪进行探测老鼠，再并用超声波驱赶的方式，但是如果管道存在转弯或者有缆线等物体对鼠类有遮挡，则存在无法发现老鼠的问题；因此有必要发明一种能够长期有效、且无盲区的驱鼠方法，有效防止管道内的光缆及电缆遭受破坏。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有基于地下光缆与电缆的管道驱鼠系统存在的无法长期有效、且无盲区的驱鼠的问题，提出了本发明。

因此，本发明目的是提供一种基于地下光缆与电缆的管道驱鼠系统。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于地下光缆与电缆的管道驱鼠系统，包括待检测单元和超声驱鼠单元，其中，待检测单元，包括管道和位于所述管道内的电缆和光缆，所述电缆和光缆相互贴合；以及，超声驱鼠单元，包括多个驱鼠组件，多个所述驱鼠组件均固定于所述电缆表面，且多个所述驱鼠组件均位于所述管道内。

作为本发明所述基于地下光缆与电缆的管道驱鼠系统的一种优选方案，其中：所述超声驱鼠单元还包括光纤振动探测仪、数据处理模块、中枢系统，所述光缆中的一芯光纤接入所述光纤振动探测仪。

作为本发明所述基于地下光缆与电缆的管道驱鼠系统的一种优选方案，其中：所述光纤振动探测仪与所述数据处理模块通过电路连接，所述数据处理模块与所述中枢系统通过电路连接，所述中枢系统与所述驱鼠组件通过电信号连接。

作为本发明所述基于地下光缆与电缆的管道驱鼠系统的一种优选方案，其中：所述驱鼠组件包括电磁线圈、蓄电池和控制模块，所述电磁线圈紧密安装于所述电缆上。

作为本发明所述基于地下光缆与电缆的管道驱鼠系统的一种优选方案，其中：所述电磁线圈与所述蓄电池通过电路连接，所述蓄电池与所述控制模块通过电路连接。

作为本发明所述基于地下光缆与电缆的管道驱鼠系统的一种优选方案，其中：所述驱鼠组件还包括扬声器、信号接收器和壳体，所述扬声器和信号接收器均与所述控制模块通过电路连接。

作为本发明所述基于地下光缆与电缆的管道驱鼠系统的一种优选方案，其中：所述控制模块控制所述扬声器的状态，所述信号接收器对所述中枢系统的电信号进行接收。

作为本发明所述基于地下光缆与电缆的管道驱鼠系统的一种优选方案，其中：所述蓄电池、控制模块、扬声器和信号接收器均位于所述壳体内。

作为本发明所述基于地下光缆与电缆的管道驱鼠系统的一种优选方案，其中：所述扬声器内置多段音频信号和超声波信号。

本发明目的是提供一种基于地下光缆与电缆的管道驱鼠方法。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：：

S1：光缆中的一芯光纤接入光纤振动探测仪，实现对管道内异常振动信号的监测；

S2：光纤振动探测仪采集管道内的异常振动信号，对所测得的振动数据按照时间-空间整理为二维数组X，其元素X(i，j)指空间点i在时刻j的振动信号强度；

S3：在日常的数据运维过程中获取的振动信号发生的原因，根据事件的发生时间、停止时间、空间范围，将振动事件分为老鼠活动与非老鼠活动两类，并进行类别标记，记为一个样本xi；

S4：根据积累的样本集合{x1，x2，…，xi，…xn}，提取每一个样本信号xi的特征向量集Pi、标签Labi，组成特征向量集Ω＝{P1，P2，…，Pi，…Pn}，以及每一个样本的标签集F＝{Lab1，Lab2，…，Labi，…Labn}，其中Labi的内容为1或0中的一种，以1表示老鼠活动、0表示非老鼠活动；

S5：基于特征向量集Ω、标签集F，利用SVM算法进行老鼠活动与非老鼠活动样本的训练，完成模型的建立；

S6：在模型训练完成以后，数据处理模块提取出数组X中异常振动事件所对应的数据，提取其特征向量，代入训练好的模型，判断其是否可能是老鼠活动；

S7：一旦发现该事件可能是老鼠活动，则记录该事件距离光纤振动探测仪的光纤长度，中枢系统立即通过光纤长度的匹配找出距离老鼠活动区域最近的两组驱鼠组件，通过无线网络向这两组驱鼠组件发出驱鼠指令；

S8：驱鼠组件接收到驱鼠指令后，立即随机发出超声波或者内置的老鼠惧怕的音频进行驱鼠，直至光纤振动探测仪未继续探测到老鼠活动，这表明老鼠已经离开或者停止活动。

本发明的有益效果：本发明提供一种基于地下光缆与电缆的管道驱鼠系统及方法，可实时监测地下管道内的老鼠活动情况，一旦发现老鼠活动就发出声音及超声波进行驱赶，避免地线管道内光缆及电缆被老鼠啃咬、破坏，提高了管道光/电缆的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明基于地下光缆与电缆的管道驱鼠系统的整体结构示意图。

图2为本发明基于地下光缆与电缆的管道驱鼠系统所述的驱鼠组件结构示意图。

图3为本发明基于地下光缆与电缆的管道驱鼠系统所述的工作流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

再其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

实施例1

参照图1，提供了一种基于地下光缆与电缆的管道驱鼠系统的整体结构示意图，如图1，一种基于地下光缆与电缆的管道驱鼠系统包括对信息和电能进行运输的待检测单元100、对电缆102和光缆103进行保护的管道101、对电能进行传输的电缆102、对信息进行传输的光缆103、对老鼠进行驱逐的超声驱鼠单元200和驱鼠组件201，通过超声驱鼠单元200可实时监测地下管道内的老鼠活动情况，一旦发现老鼠活动就发出声音及超声波进行驱赶，避免地线管道内光缆及电缆被老鼠啃咬、破坏，提高了管道光/电缆的安全性。

具体的，本发明主体结构包括对信息和电能进行运输的待检测单元100，包括对电缆102和光缆103进行保护的管道101和位于管道101内的对电能进行传输的电缆102和对信息进行传输的光缆103，电缆102和光缆103相互贴合；以及，对老鼠进行驱逐的超声驱鼠单元200，包括多个对老鼠进行驱逐的驱鼠组件201，多个驱鼠组件201均固定于电缆102表面，且多个驱鼠组件201均位于管道101内。

实施例2

参照图2，该实施例不同于以上实施例的是：对老鼠进行驱逐的超声驱鼠单元200还包括对电缆102和光缆103振动进行探测的光纤振动探测仪202、对探测到的振动进行分析的数据处理模块203、向驱鼠组件201发射控制信号的中枢系统204、以感应的方式从电缆取电的电磁线圈201a、为驱鼠组件201提供电能的蓄电池201b、对扬声器201d的状态进行控制的控制模块201c、发出声音对老鼠进行驱逐的扬声器201d、对中枢系统204发射的控制信号进行接收的信号接收器201e和对驱鼠组件201进行保护的壳体。

进一步的，通过超声驱鼠单元200中的光纤振动探测仪202对电缆102和光缆103振动进行探测，将探测到的数据传送至数据处理模块203中，由数据处理模块203对所探测到的振动进行分析，从而判断是否是由老鼠引起的振动，将判断的结果传输至中枢系统204，由中枢系统204向驱鼠组件201发出控制信号，驱鼠组件201中信号接收器201e对中枢系统204发出的控制信号进行接收，从而传输至控制模块201c，当数据处理模块203判断是老鼠引起的振动，则控制模块201c控制扬声器201d发声，对老鼠进行驱赶，若数据处理模块203判断不是老鼠引起的振动，则扬声器201d保持静默。

具体的，超声驱鼠单元200还包括对电缆102和光缆103振动进行探测的光纤振动探测仪202、对探测到的振动进行分析的数据处理模块203、向驱鼠组件201发射控制信号的中枢系统204，光缆103中的一芯光纤接入光纤振动探测仪202；光纤振动探测仪202与数据处理模块203通过电路连接，数据处理模块203与中枢系统204通过电路连接，中枢系统204与驱鼠组件201通过电信号连接；驱鼠组件201包括以感应的方式从电缆取电的电磁线圈201a、为驱鼠组件201提供电能的蓄电池201b和对扬声器201d的状态进行控制的控制模块201c，电磁线圈201a紧密安装于电缆102上；电磁线圈201a与蓄电池201b通过电路连接，蓄电池201b与控制模块201c通过电路连接。

进一步的，驱鼠组件201还包括发出声音对老鼠进行驱逐的扬声器201d、对中枢系统204发射的控制信号进行接收的信号接收器201e和对驱鼠组件201进行保护的壳体，扬声器201d和信号接收器201e均与控制模块201c通过电路连接；控制模块201c控制扬声器201d的状态，信号接收器201e对中枢系统204的电信号进行接收；蓄电池201b、控制模块201c、扬声器201d和信号接收器201e均位于壳体内；扬声器201d内置多段音频信号和超声波信号。

其余结构与实施例1相同。

实施例3

如图3所示的一种基于地下光缆与电缆的管道驱鼠方法，用于实施例1、实施例2的一种基于地下光缆与电缆的管道驱鼠系统，具体包络以下步骤：

S1：光缆103中的一芯光纤接入光纤振动探测仪202，实现对管道101内异常振动信号的监测；

S2：光纤振动探测仪202采集管道101内的异常振动信号，对所测得的振动数据按照时间-空间整理为二维数组X，其元素X(i，j)指空间点i在时刻j的振动信号强度；

S3：在日常的数据运维过程中获取的振动信号发生的原因，根据事件的发生时间、停止时间、空间范围，将振动事件分为老鼠活动与非老鼠活动两类，并进行类别标记，记为一个样本xi；

S4：根据积累的样本集合{x1，x2，…，xi，…xn}，提取每一个样本信号xi的特征向量集Pi、标签Labi，组成特征向量集Ω＝{P1，P2，…，Pi，…Pn}，以及每一个样本的标签集F＝{Lab1，Lab2，…，Labi，…Labn}，其中Labi的内容为1或0中的一种，以1表示老鼠活动、0表示非老鼠活动；

S5：基于特征向量集Ω、标签集F，利用SVM算法进行老鼠活动与非老鼠活动样本的训练，完成模型的建立；

S6：在模型训练完成以后，数据处理模块203提取出数组X中异常振动事件所对应的数据，提取其特征向量，代入训练好的模型，判断其是否可能是老鼠活动；

S7：一旦发现该事件可能是老鼠活动，则记录该事件距离光纤振动探测仪202的光纤长度，中枢系统204立即通过光纤长度的匹配找出距离老鼠活动区域最近的两组驱鼠组件201，通过无线网络向这两组驱鼠组件201发出驱鼠指令；

S8：驱鼠组件201接收到驱鼠指令后，立即随机发出超声波或者内置的老鼠惧怕的音频进行驱鼠，直至光纤振动探测仪202未继续探测到老鼠活动，这表明老鼠已经离开或者停止活动。

实施例4

该实施例不同于以上实施例的是：发明人对光纤振动探测仪(202)所采集到的样本数量对装置漏报率的影响进行对比实验得到以下数据：

从而得出，当光纤振动探测仪(202)采集到的样本数量达到90个以上时，漏报率将会被控制5％以内。

备注：以鼠类啃咬光缆5s所存储的数据作为一组样本，比如老鼠啃咬光缆20s即可视为4个样本；对于本系统，误告警的影响比较小，只不过会多触发几次系统告警，而漏报可能导致光缆被咬坏，所以关系的指标主要是漏报率。

实施例5

该实施例不同于以上实施例的是：发明人对部署本系统前后对查找光缆断点位置耗时、造成通信中断的时间、断线引起的损失进行的对比实验得到以下数据：

从而得出，本系统能快速的查找光缆断点的位置，从而极大的缩短通信中断的时间，进而降低断线引起的损失。

重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。

此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。

应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种基于地下光缆与电缆的管道驱鼠方法，包括待检测单元（100），包括管道（101）和位于所述管道（101）内的电缆（102）和光缆（103），所述电缆（102）和光缆（103）相互贴合；超声驱鼠单元（200），包括多个驱鼠组件（201），多个所述驱鼠组件（201）均固定于所述电缆（102）表面，且多个所述驱鼠组件（201）均位于所述管道（101）内；所述超声驱鼠单元（200）还包括光纤振动探测仪（202）、数据处理模块（203）、中枢系统（204），所述光缆（103）中的一芯光纤接入所述光纤振动探测仪（202）；所述待检测单元（100）和超声驱鼠单元（200）包括如下方法，其特征在于：

S1：光缆（103）中的一芯光纤接入光纤振动探测仪（202），实现对管道（101）内异常振动信号的监测；

S2：光纤振动探测仪（202）采集管道（101）内的异常振动信号，对所测得的振动数据按照时间-空间整理为二维数组X，其元素X(i，j）指空间点i在时刻j的振动信号强度；

S3：在日常的数据运维过程中获取的振动信号发生的原因，根据事件的发生时间、停止时间、空间范围，将振动事件分为老鼠活动与非老鼠活动两类，并进行类别标记，记为一个样本xi；

S4：根据积累的样本集合{x1，x2，…，xi，…xn}，提取每一个样本信号xi的特征向量集Pi、标签Labi，组成特征向量集Ω={P1，P2，…，Pi，…Pn}，以及每一个样本的标签集F={Lab1，Lab2，…，Labi，…Labn}，其中Labi的内容为1或0中的一种，以1表示老鼠活动、0表示非老鼠活动；

S5：基于特征向量集Ω、标签集F，利用SVM算法进行老鼠活动与非老鼠活动样本的训练，完成模型的建立；

S6：在模型训练完成以后，数据处理模块（203）提取出数组X中异常振动事件所对应的数据，提取其特征向量，代入训练好的模型，判断其是否可能是老鼠活动；

S7：一旦发现该事件可能是老鼠活动，则记录该事件距离光纤振动探测仪（202）的光纤长度，中枢系统（204）立即通过光纤长度的匹配找出距离老鼠活动区域最近的两组驱鼠组件（201），通过无线网络向这两组驱鼠组件（201）发出驱鼠指令；

S8：驱鼠组件（201）接收到驱鼠指令后，立即随机发出超声波或者内置的老鼠惧怕的音频进行驱鼠，直至光纤振动探测仪（202）未继续探测到老鼠活动，这表明老鼠已经离开或者停止活动。

2.如权利要求1所述的基于地下光缆与电缆的管道驱鼠方法，其特征在于：所述光纤振动探测仪（202）与所述数据处理模块（203）通过电路连接，所述数据处理模块（203）与所述中枢系统（204）通过电路连接，所述中枢系统（204）与所述驱鼠组件（201）通过电信号连接。

3.如权利要求2所述的基于地下光缆与电缆的管道驱鼠方法，其特征在于：所述驱鼠组件（201）包括电磁线圈（201a）、蓄电池（201b）和控制模块（201c），所述电磁线圈（201a）紧密安装于所述电缆（102）上。

4.如权利要求3所述的基于地下光缆与电缆的管道驱鼠方法，其特征在于：所述电磁线圈（201a）与所述蓄电池（201b）通过电路连接，所述蓄电池（201b）与所述控制模块（201c）通过电路连接。

5.如权利要求4所述的基于地下光缆与电缆的管道驱鼠方法，其特征在于：所述驱鼠组件（201）还包括扬声器（201d）、信号接收器（201e）和壳体（201f），所述扬声器（201d）和信号接收器（201e）均与所述控制模块（201c）通过电路连接。

6.如权利要求5所述的基于地下光缆与电缆的管道驱鼠方法，其特征在于：所述控制模块（201c）控制所述扬声器（201d）的状态，所述信号接收器（201e）对所述中枢系统（204）的电信号进行接收。

7.如权利要求6所述的基于地下光缆与电缆的管道驱鼠方法，其特征在于：所述蓄电池（201b）、控制模块（201c）、扬声器（201d）和信号接收器（201e）均位于所述壳体（201f）内。

8.如权利要求7所述的基于地下光缆与电缆的管道驱鼠方法，其特征在于：所述扬声器（201d）内置多段音频信号和超声波信号。

Images