CN112803341A - 一种非入侵式电缆防挖断监测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及供电线缆运维技术领域，具体涉及一种非入侵式电缆防挖断监测装置及方法，包括振动传感器组、控制器、存储器、通信模块和服务器，振动传感器组埋设在电缆易被挖断处附近靠近地表处，检测所在位置的地面振动，控制器、存储器及通信模块均安装在电缆易被挖断处最近的电缆桩内，电缆桩内设有空腔，检测振动传感器、存储器以及通信模块均与控制器连接，通信模块与服务器通信连接，存储器存储有振动传感器组的编号和位置信息。本发明的实质性效果是：通过振动传感器组不能能够获得路面施工的振动信息，还能判断施工是否在电缆区域内，进而不仅能够在路面施工可能挖断电缆前发出预警，还能够有效避免误报。
Description
技术领域
本发明涉及供电线缆运维技术领域，具体涉及一种非入侵式电缆防挖断监测装置及方法。
背景技术
随着城镇建设的快速发展，施工器械作业引发的设备故障跳闸频繁发生，特别是挖断电缆事件防不胜防，据统计历年因施工挖断电缆，曹正的故障比例占外力破坏的30%以上，影响了对用户的可靠供电，目前电力系统未有很好的技术手段预防施工挖断电缆故障的发生。目前的电缆防挖断监测，仅能监测到已被挖断的电缆的位置，不能预防电缆被挖断，仍然会导致用户停电故障，只是提高了故障恢复的效率。因而需要研制能够提前预警电缆被挖断的技术。
中国专利CN205385269U，公开日2016年7月13日，一种用于监测地埋电缆的电缆桩，包括电缆桩本体、设置在电缆桩本体一侧的监控支架；电缆桩本体包括基座、设置在基座上的埋入体、设置在埋入体上部的弹簧、设置在弹簧上部的标志柱；埋入体上设置有震动传感器、通讯收发器、太阳能电池板和控制器；监控支架上设置有人体红外传感器和摄像头；震动传感器、通讯收发器、太阳能电池板、人体红外传感器、摄像头均与控制器连接。其能防止因施工挖断电缆故障的发生，但其不能确定施工是否在电缆区域内，容易造成误报。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：目前缺乏有效预防施工挖断电缆的技术方案的问题。提出了一种非入侵式电缆防挖断监测装置及方法，能够在电缆被挖断前发出告警，通知附近的运维人员查看，保障电缆的安全。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种非入侵式电缆防挖断监测装置，包括振动传感器组、控制器、存储器、通信模块和服务器，所述振动传感器组埋设在电缆易被挖断处附近靠近地表处，检测所在位置的地面振动，所述控制器、存储器及通信模块均安装在电缆易被挖断处最近的电缆桩内，电缆桩内设有空腔，检测振动传感器、存储器以及通信模块均与控制器连接，所述通信模块与服务器通信连接，所述存储器存储有所述振动传感器组的编号和位置信息。通过振动传感器组不能能够获得路面施工的振动信息，还能够通过振动传感器组中的振动传感器之间检测振动强度的差异判断施工的大致区域，从而判断施工是否在电缆区域内，进而不仅能够在路面施工可能挖断电缆前发出预警，还能够有效避免误报。
作为优选，还包括红外传感器，所述红外传感器安装在电缆桩内，检测电缆桩附近的红外线，所述红外传感器与控制器连接。红外传感器能够检测到附近的人员，为判断电缆区域有施工进行提供辅助判断。
作为优选，还包括声光报警器、供电模块和光伏发电板，所述声光报警器安装在电缆桩上，所述声光报警器与控制器连接，所述光伏发电板安装在电缆桩顶部，所述光伏发电板与供电模块连接，所述供电模块为其余元件供电。声光报警器能够及时发出报警，阻止施工进行。
作为优选，还包括摄像头和摄像头安装室，所述摄像头安装室设置在电缆桩内，所述摄像头安装室具有玻璃屏，所述玻璃屏镶嵌在电缆桩上，所述摄像头安装在所述摄像头安装室并通过所述玻璃屏拍摄电缆易被挖断处图像。通过摄像头能够远程监测电缆桩附近的电缆区域的实时图像，为判断电缆区域是否存在施工提供依据。
作为优选，所述传感器组包括左振动传感器、右振动传感器和中振动传感器，所述左振动传感器安装在电缆左上方，所述右振动传感器安装在电缆右上方，所述中振动传感器安装在电缆上方，所述左振动传感器、右振动传感器及中振动传感器均检测所在位置的振动，所述左振动传感器、右振动传感器及中振动传感器均与控制器连接。不同方位的施工会导致左振动传感器、右振动传感器和中振动传感器所检测到的振动强度不同，通过三者所检测到的振动强度就可以判断施工的位置。左振动传感器和右振动传感器分别布置在电缆左右两侧且距电缆距离大于2L，L为电缆禁挖区域一侧边缘距离电缆的距离。
作为优选，还包括三个传感器安装架，所述传感器安装架呈长方形，所述传感器安装架沿电缆延伸方向布置，所述左振动传感器、右振动传感器及中振动传感器分别安装在一个传感器安装架内，所述传感器安装架浅埋在地表下方。通过传感器安装架能够减小沿电缆延伸方向造成的振动，但不会减小垂直于电缆方向的振动，因而能够使左振动传感器、右振动传感器和中振动传感器所检测到的振动数据更加明显的分辨施工位置与电缆的距离。
作为优选，传感器安装架上还设有滑轨、卡座和弹簧，所述卡座滑动安装在滑轨上，所述滑轨沿电缆延伸方向，所述弹簧将卡座与传感器安装架连接，所述左振动传感器、右振动传感器及中振动传感器均卡座固定连接。通过滑轨和弹簧能够进一步削弱沿电缆延伸方向传播的振动分量，进而更加凸显沿电缆延伸法向传播的振动分量在三个振动传感器上造成的不同振动幅度，使检测结果容易分辨出施工位置所在方位。
一种非入侵式电缆防挖断监测方法，包括以下步骤：控制器收集并上报左振动传感器、右振动传感器及中振动传感器采集的路面振动信息，若路面振动超过设定阈值，则服务器判断左振动传感器、右振动传感器及中振动传感器所采集的振动幅度的大小，若中振动传感器采集的振动幅度最大，则服务器发出报警，并通知附近的运维人员进行现场查看，反之，则判断施工不在电缆区域，不做处理。
一种非入侵式电缆防挖断监测方法，包括以下步骤：控制器收集并上报左振动传感器、右振动传感器及中振动传感器采集的路面振动信息，若路面振动超过设定阈值，则服务器发出报警，并通知附近的运维人员进行现场查看，现场位置由上报相应路面振动信息的控制器的位置确定；现场运维人员上报现场查看情况，记录造成路面振动的施工类型，若不存在施工，则上报误报；服务器将超过设定阈值的路面振动信息前后预设时长的路面振动信息与施工类型关联后保存，直到保存预设数量的路面振动信息；服务器提取保存的路面振动信息的傅里叶变换后的频率数据，构成频率组成，记录频率成分及其相对幅值；将频率成分及相对幅值与施工类型关联后，作为样本数据，建立并训练神经网络模型，直到神经网络模型的准确率超过设定阈值；将控制器最新上报的路面振动信息提取傅里叶变换后的频率数据，输入训练后的神经网络模型，得出施工类型，而后通知附近的运维人员进行现场查看。
本发明的实质性效果是：通过振动传感器组不能能够获得路面施工的振动信息，还能够通过振动传感器组中的振动传感器之间检测振动强度的差异判断施工的大致区域，从而判断施工是否在电缆区域内，进而不仅能够在路面施工可能挖断电缆前发出预警，还能够有效避免误报；通过建立神经网络模型能够识别施工类型，为后续现场处置和电缆被挖断风险评估提供参考。
附图说明
图1为实施例一电缆防挖断监测装置结构示意图。
图2为实施例一振动传感器安装示意图。
图3为实施例一传感器安装架结构示意图。
其中：1、电缆桩，2、易挖断区域，3、电缆，4、振动传感器，5、禁挖区域，21、表层，22、埋缆层，401、传感器安装架，402、滑轨。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。
实施例一：
一种非入侵式电缆3防挖断监测装置，如图1所示，包括振动传感器组、控制器、存储器、通信模块和服务器，振动传感器组埋设在电缆3易被挖断处2附近靠近地表处，检测所在位置的地面振动，控制器、存储器及通信模块均安装在电缆3易被挖断处最近的电缆桩1内，电缆桩1内设有空腔，检测振动传感器、存储器以及通信模块均与控制器连接，通信模块与服务器通信连接，存储器存储有振动传感器组的编号和位置信息。红外传感器安装在电缆桩1内，检测电缆桩1附近的红外线，红外传感器与控制器连接。声光报警器安装在电缆桩1上，声光报警器与控制器连接，光伏发电板安装在电缆桩1顶部，光伏发电板与供电模块连接，供电模块为其余元件供电。摄像头安装室设置在电缆桩1内，摄像头安装室具有玻璃屏，玻璃屏镶嵌在电缆桩1上，摄像头安装在摄像头安装室并通过玻璃屏拍摄电缆3易被挖断处图像。通过摄像头能够远程监测电缆桩1附近的电缆3区域的实时图像，为判断电缆3区域是否存在施工提供依据。易被挖断处2通常为马路的路面。
通过振动传感器组不能能够获得路面施工的振动信息，还能够通过振动传感器组中的振动传感器之间检测振动强度的差异判断施工的大致区域，从而判断施工是否在电缆3区域内，进而不仅能够在路面施工可能挖断电缆3前发出预警，还能够有效避免误报。
如图2所示，传感器组包括左振动传感器、右振动传感器和中振动传感器，左振动传感器安装在电缆3左上方，右振动传感器安装在电缆3右上方，中振动传感器安装在电缆3上方，左振动传感器、右振动传感器和中振动传感器均安装在表层21，并不需要安装在埋缆层22，因而不需要对电缆3进行施工，是一种非入侵式的电缆3防挖断监测。左振动传感器、右振动传感器及中振动传感器均检测所在位置的振动，左振动传感器、右振动传感器及中振动传感器均与控制器连接。不同方位的施工会导致左振动传感器、右振动传感器和中振动传感器所检测到的振动强度不同，通过三者所检测到的振动强度就可以判断施工的位置。左振动传感器和右振动传感器分别布置在电缆左右两侧且距电缆距离大于2L，L为电缆禁挖区域5一侧边缘距离电缆的距离。
如图3所示，传感器安装架401呈长方形，传感器安装架401沿电缆3延伸方向布置，左振动传感器、右振动传感器及中振动传感器分别安装在一个传感器安装架401内，传感器安装架401浅埋在地表下方。通过传感器安装架401能够减小沿电缆3延伸方向造成的振动，但不会减小垂直于电缆3方向的振动，因而能够使左振动传感器、右振动传感器和中振动传感器所检测到的振动数据更加明显的分辨施工位置与电缆3的距离。传感器安装架401上还设有滑轨402、卡座和弹簧，卡座滑动安装在滑轨402上，滑轨402沿电缆3延伸方向，弹簧将卡座与传感器安装架401连接，左振动传感器、右振动传感器及中振动传感器均卡座固定连接。通过滑轨402和弹簧能够进一步削弱沿电缆3延伸方向传播的振动分量，进而更加凸显沿电缆3延伸法向传播的振动分量在三个振动传感器上造成的不同振动幅度，使检测结果容易分辨出施工位置所在方位。
一种非入侵式电缆防挖断监测方法，包括以下步骤：控制器收集并上报左振动传感器、右振动传感器及中振动传感器采集的路面振动信息，若路面振动超过设定阈值，则服务器判断左振动传感器、右振动传感器及中振动传感器所采集的振动幅度的大小，若中振动传感器采集的振动幅度最大，则服务器发出报警，并通知附近的运维人员进行现场查看，反之，则判断施工不在电缆3区域，不做处理。
本实施例的有益效果是：通过振动传感器组不能能够获得路面施工的振动信息，还能够通过振动传感器组中的振动传感器之间检测振动强度的差异判断施工的大致区域，从而判断施工是否在电缆3区域内，进而不仅能够在路面施工可能挖断电缆3前发出预警，还能够有效避免误报。
实施例二：
一种非入侵式电缆防挖断监测方法，包括以下步骤：控制器收集并上报左振动传感器、右振动传感器及中振动传感器采集的路面振动信息，若路面振动超过设定阈值，则服务器发出报警，并通知附近的运维人员进行现场查看，现场位置由上报相应路面振动信息的控制器的位置确定；现场运维人员上报现场查看情况，记录造成路面振动的施工类型，若不存在施工，则上报误报；服务器将超过设定阈值的路面振动信息前后预设时长的路面振动信息与施工类型关联后保存，直到保存预设数量的路面振动信息；服务器提取保存的路面振动信息的傅里叶变换后的频率数据，构成频率组成，记录频率成分及其相对幅值；将频率成分及相对幅值与施工类型关联后，作为样本数据，建立并训练神经网络模型，直到神经网络模型的准确率超过设定阈值；将控制器最新上报的路面振动信息提取傅里叶变换后的频率数据，输入训练后的神经网络模型，得出施工类型，而后通知附近的运维人员进行现场查看。
本实施例相对于实施例一，通过建立神经网络模型能够识别施工类型，能够准确识别施工类型，有效避免误判，并且为后续现场处置提供参考。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (9)
1.一种非入侵式电缆防挖断监测装置，其特征在于，
包括振动传感器组、控制器、存储器、通信模块和服务器，所述振动传感器组埋设在电缆易被挖断处附近靠近地表处，检测所在位置的地面振动，所述控制器、存储器及通信模块均安装在电缆易被挖断处最近的电缆桩内，电缆桩内设有空腔，检测振动传感器、存储器以及通信模块均与控制器连接，所述通信模块与服务器通信连接，所述存储器存储有所述振动传感器组的编号和位置信息。
2.根据权利要求1所述的一种非入侵式电缆防挖断监测装置，其特征在于，
还包括红外传感器，所述红外传感器安装在电缆桩内，检测电缆桩附近的红外线，所述红外传感器与控制器连接。
3.根据权利要求1所述的一种非入侵式电缆防挖断监测装置，其特征在于，
还包括声光报警器、供电模块和光伏发电板，所述声光报警器安装在电缆桩上，所述声光报警器与控制器连接，所述光伏发电板安装在电缆桩顶部，所述光伏发电板与供电模块连接，所述供电模块为其余元件供电。
4.根据权利要求1所述的一种非入侵式电缆防挖断监测装置，其特征在于，
还包括摄像头和摄像头安装室，所述摄像头安装室设置在电缆桩内，所述摄像头安装室具有玻璃屏，所述玻璃屏镶嵌在电缆桩上，所述摄像头安装在所述摄像头安装室并通过所述玻璃屏拍摄电缆易被挖断处图像。
5.根据权利要求1所述的一种非入侵式电缆防挖断监测装置，其特征在于，
所述传感器组包括左振动传感器、右振动传感器和中振动传感器，所述左振动传感器安装在电缆左上方，所述右振动传感器安装在电缆右上方，所述中振动传感器安装在电缆上方，所述左振动传感器、右振动传感器及中振动传感器均检测所在位置的振动，所述左振动传感器、右振动传感器及中振动传感器均与控制器连接。
6.根据权利要求5所述的一种非入侵式电缆防挖断监测装置，其特征在于，
还包括三个传感器安装架，所述传感器安装架呈长方形，所述传感器安装架沿电缆延伸方向布置，所述左振动传感器、右振动传感器及中振动传感器分别安装在一个传感器安装架内，所述传感器安装架浅埋在地表下方。
7.根据权利要求6所述的一种非入侵式电缆防挖断监测装置，其特征在于，
传感器安装架上还设有滑轨、卡座和弹簧，所述卡座滑动安装在滑轨上，所述滑轨沿电缆延伸方向，所述弹簧将卡座与传感器安装架连接，所述左振动传感器、右振动传感器及中振动传感器均卡座固定连接。
8.一种非入侵式电缆防挖断监测方法，其特征在于，
包括以下步骤：
控制器收集并上报左振动传感器、右振动传感器及中振动传感器采集的路面振动信息，若路面振动超过设定阈值，则服务器判断左振动传感器、右振动传感器及中振动传感器所采集的振动幅度的大小，若中振动传感器采集的振动幅度最大，则服务器发出报警，并通知附近的运维人员进行现场查看，反之，则判断施工不在电缆区域，不做处理。
9.一种非入侵式电缆防挖断监测方法，其特征在于，
包括以下步骤：
控制器收集并上报左振动传感器、右振动传感器及中振动传感器采集的路面振动信息，若路面振动超过设定阈值，则服务器发出报警，并通知附近的运维人员进行现场查看，现场位置由上报相应路面振动信息的控制器的位置确定；
现场运维人员上报现场查看情况，记录造成路面振动的施工类型，若不存在施工，则上报误报；
服务器将超过设定阈值的路面振动信息前后预设时长的路面振动信息与施工类型关联后保存，直到保存预设数量的路面振动信息；
服务器提取保存的路面振动信息的傅里叶变换后的频率数据，构成频率组成，记录频率成分及其相对幅值；
将频率成分及相对幅值与施工类型关联后，作为样本数据，建立并训练神经网络模型，直到神经网络模型的准确率超过设定阈值；
将控制器最新上报的路面振动信息提取傅里叶变换后的频率数据，输入训练后的神经网络模型，得出施工类型，而后通知附近的运维人员进行现场查看。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210514 |