CN112857434A - 一种基于lpwan的矿井高压电缆实时监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于LPWAN的矿井高压电缆实时监测系统，涉及电缆监测技术领域；包括表面处理模块、初步检测模块、控制器、报警模块、数据采集模块、数据分析模块、预估模块、环境监测模块以及预警管理模块；初步检测模块设置于电缆表面，用于监测电缆是否存在损耗；数据分析模块用于接收电缆的运行信息并对运行信息进行分析；得到电缆的温度威胁系数；环境监测模块用于采集电缆的工作环境信息并对工作环境信息进行监测，获取得到环境威胁总值；预估模块用于对电缆进行故障预测，获取得到电缆的故障值；在预判到电缆将要发生故障时，提前采取措施，保证电缆安全可靠的运行；以及合理选取维修人员进行维修；提高工作效率。

Description

一种基于LPWAN的矿井高压电缆实时监测系统

技术领域

本发明属于电缆监测技术领域，具体涉及一种基于LPWAN的矿井高压电缆实时监测系统。

背景技术

随着我国经济的不断发展，城市建设的不断扩大，用电负荷也在不断增加，目前，我国输配电系统中使用的电力电缆所占比例不断提高，交联聚乙烯电缆具有绝缘性能好，良好的热性能和机械性能，供电可靠性高等优点，自20世纪60年代问世以来得到了快速发展，己经被应用于电力系统的各个电压等级的输电线路及配电网络中，并且不断地向高压，超高压领域发展；

我国电力电缆绝缘的在线监测技术的研究开展的也比较早，但因此，电缆绝缘的在线监测技术己经成为当今学者所研究的热门课题，实时掌握运行中电力电缆的绝缘状态，在预判到电缆绝缘将要发生故障时，提前采取措施，检修或更换电缆，这样才能保证电力电缆安全可靠的运行。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种基于LPWAN的矿井高压电缆实时监测系统。本发明通过实时监测分析电缆的实时温度、工作环境和电缆的损耗得到电缆的故障值，从而及时提醒工作人员进行维修以及合理选取维修人员进行维修；提高工作效率。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于LPWAN的矿井高压电缆实时监测系统，包括表面处理模块、初步检测模块、控制器、存储模块、数据库、报警模块、数据采集模块、数据分析模块、预估模块、环境监测模块以及预警管理模块；

所述表面处理模块设置有通风管道和连接通风管道的若干喷嘴，用于吹去电缆表面的杂物和灰尘；所述表面处理模块与初步检测模块通信连接；电缆经表面处理模块处理后，控制初步检测模块开启；

所述初步检测模块设置于电缆表面，用于监测电缆是否存在损耗；获取得到电缆的损耗重量占比、损耗面积占比、损耗深度以及损耗系数；

所述数据采集模块用于采集电缆的运行信息并将运行信息发送至数据分析模块；所述数据分析模块用于接收电缆的运行信息并对运行信息进行分析；得到电缆的温度威胁系数；

所述环境监测模块用于采集电缆的工作环境信息并对工作环境信息进行监测，获取得到环境威胁总值；

所述预估模块用于对电缆进行故障预测；所述预估模块用于将预警信号传输至控制器，所述控制器用于将预警信号传输至预警管理模块；所述预警管理模块用于接收预警信号并分配对应的维修人员进行管理。

进一步地，所述数据库存储有电缆的标准参数信息和标准影像信息；所述标准参数信息包括标准重量、型号、长度；所述运行信息包括运行开始时刻、运行结束时刻和运行过程中电缆温度随时间变化的曲线图。

进一步地，所述初步检测模块包括重量检测单元、图像检测单元以及红外扫描探头，所述重量检测单元用于实时检测电缆的重量，所述红外扫描探头用于初步检测电缆的表面是否存在较大破损；当红外扫描探头检测到电缆表面存在破损时，所述图像检测单元用于采集电缆的实时影像信息；所述初步检测模块的具体工作步骤为：

步骤一：通过重量检测单元实时监测电缆的重量，并标记为Z1；

从数据库中获取电缆的标准参数信息，将标准重量标记为ZT；

根据Z1、ZT，计算获取损耗重量占比ZD；具体计算公式为：

ZD＝(Z1-ZT)/ZT×μ；式中，μ为比例系数；

步骤二：将损耗重量占比ZD与损耗重量阈值相比较；

若损耗重量占比ZD≥损耗重量阈值，则生成预警信号；

步骤三：通过红外扫描探头用于初步检测电缆的表面是否存在较大破损；当红外扫描探头检测到电缆表面存在破损时，通过红外线测距仪获取破损位置的深度并标记为损耗深度ZS；

将损耗深度ZS与损耗深度阈值相比较；

若损耗深度ZS≥损耗深度阈值，则生成预警信号；

若损耗深度ZS＜损耗深度阈值，则处于待验证状态；

步骤四：当处于待验证状态时，通过图像检测单元采集电缆的实时影像信息；从数据库中获取电缆的标准影像信息，将实时影像信息与标准影像信息作对比；得到破损区域的面积；

统计破损的数量并标记为C1；将破损区域的面积进行求和获取得到破损总面积，将破损总面积除以电缆面积获取得到损耗面积占比并标记为ZM；

步骤五：设定损耗深度系数为Ki；i＝1，2，……，20；其中，K1＜K2＜……＜K20；每个损耗深度系数Ki均对应一个预设损耗深度范围，依次分别为(k1，k2]，(k2，k3]，…，(k20，k21]；且k1＜k2＜…＜k20＜k21；

当ZS∈(k_i，k_i+1]，则预设损耗深度范围对应的损耗深度系数为Ki；

利用公式Z2＝ZS×Ki获取得到损耗深度对应的影响值Z2，将所有的损耗深度对应影响值进行求和得到损耗深度影响总值，并标记为Z3；

步骤六：利用公式SH＝C1×a1+ZM×a2+Z3×a3+ZD×a4获取得到损耗系数SH，其中a1、a2、a3、a4均为比例系数；

步骤七：将损耗系数SH与损耗系数阈值相比较；

若损耗系数SH≥损耗系数阈值，则生成预警信号；

所述初步检测模块用于将损耗系数SH、预警信号传输至控制器，所述控制器用于将损耗系数SH打上时间戳存储至存储模块，并将预警信号传输至报警模块，所述报警模块用于接收预警信号并发出警报。

进一步地，所述数据分析模块的具体分析步骤为：

S1：获取电缆的运行信息，并获取运行信息中对应的电缆温度随时间变化的曲线图；

S2：将电缆温度与温度阈值相比较；

若电缆温度≥温度阈值，则将该电缆温度标记为威胁温度；

S3：将威胁温度对时间进行积分，获得电缆的各时间段的温度威胁值，将所有的温度威胁值进行求和获取得到温度威胁系数；并标记为W1；

所述数据分析模块用于将温度威胁系数W1传输至控制器；所述控制器用于将温度威胁系数W1传输至预估模块。

进一步地，所述环境监测模块的具体监测步骤为：

SS1：当电缆开始运行时，获取电缆的工作环境信息，所述工作环境信息包括工作温度、工作湿度和致腐物质浓度；所述致腐物质包括烟雾、霉菌和沙尘，所述致腐物质浓度为致腐物质的浓度总和；

SS2：将工作温度标记为G1；将工作湿度标记为G1，将致腐物质浓度标记为G3；

利用公式G4＝(G1+G1)×β+G3×3.17获取得到环境系数G4；其中β为修正因子，取值1.236558；

SS3：将环境系数G4与环境系数阈值相比较；

若环境系数G4≥环境系数阈值，则将该环境系数标记为环境威胁系数；

将环境威胁系数对时间进行积分，获得电缆的各时间段的环境威胁值，将所有的环境威胁值进行求和获取得到环境威胁总值；并标记为G5；

所述环境监测模块用于将环境威胁总值G5传输至控制器；所述控制器用于将环境威胁总值G5传输至预估模块。

进一步地，所述预估模块用于对电缆进行故障预测，具体预测方法为：

V1：获取电缆的损耗系数SH；获取电缆的温度威胁系数W1；获取电缆的环境威胁总值G5；

V2：获取电缆的运行年限并标记为N1；获取电缆的预警次数并标记为N2；

V3：获取电缆的型号，设动每种电缆型号均有一个对应的型号值，将该电缆的型号与所有的电缆型号进行匹配，获取得到该电缆型号对应的型号值，并标记为N3；

V4：将损耗系数、温度威胁系数、环境威胁总值、运行年限、预警次数和对应的型号值进行归一化处理并取其数值；

利用公式GF＝(SH×b1+W1×b2+G5×b3+N1×b4+N2×b5)/N3-1.2368获取得到电缆的故障值GF；其中b1、b2、b3、b4、b5均为比例系数；

V5：将故障值GF与故障阈值相比较；若故障值GF≥故障阈值，则生成预警信号。

进一步地，所述预警管理模块的具体分配步骤为：

VV1：获取当前处于空闲的工作人员，并标记为初选人员；

VV2：向初选人员的手机终端发送位置获取指令并获取初选人员的位置，将初选人员的位置与预警信号对应的电缆位置进行距离差计算获取得到维修间距；并标记为H1；

VV3：将初选人员的年龄标记为H2；将初选人员的入职时间与系统当前时间进行时间差计算获取得到初选人员的入职时长，并标记为H3；

设定初选人员的维修次数为H4；设定初选人员的当天的维修总时长为H5；

VV4：将维修间距、年龄、入职时长、维修次数和维修总时长进行归一化处理并取其数值；

利用公式WE＝1/H1×d1-|H2-30|×d2+H3×d3+H4×d4-H5×d5获取得到初选人员的维配值WE；其中d1、d2、d3、d4、d5均为比例系数；

VV5：选取维配值WE最大的初选人员为维修人员，预警管理模块向维修人员的手机终端发送预警信号和预警信号对应的电缆位置；同时该维修人员的维修次数增加一；

VV6：维修人员到达预警信号对应的电缆位置后为电缆进行处理；

将处理结束时刻与处理开始时刻进行时间差计算获取得到维修人员的单次维修时长，将维修人员的当天所有的单次维修时长进行求和得到维修人员当天的维修总时长。

本发明的有益效果是：

1、本发明中初步检测模块用于监测电缆是否存在损耗；重量检测单元用于实时检测电缆的重量，计算获取损耗重量占比ZD；若损耗重量占比ZD≥损耗重量阈值，则生成预警信号；红外扫描探头用于初步检测电缆的表面是否存在较大破损；当红外扫描探头检测到电缆表面存在破损时，图像检测单元用于采集电缆的实时影像信息；获取得到损耗深度ZS、损耗面积占比；结合损耗重量占比、损耗深度和损耗面积占比，计算得到损耗系数；若损耗系数≥损耗系数阈值，则生成预警信号；报警模块用于接收预警信号并发出警报，提示工作人员进行处理；

2、数据分析模块用于接收电缆的运行信息并对运行信息进行分析；获取得到温度威胁系数；环境监测模块用于采集电缆的工作环境信息并对工作环境信息进行监测，获取得到环境威胁总值；预估模块用于对电缆进行故障预测，获取电缆的损耗系数、温度威胁系数、环境威胁总值、运行年限、预警次数和电缆型号对应的型号值，利用公式GF＝(SH×b1+W1×b2+G5×b3+N1×b4+N2×b5)/N3-1.2368获取得到电缆的故障值GF；若故障值GF≥故障阈值，则生成预警信号；在预判到电缆绝缘将要发生故障时，提前采取措施，保证电力电缆安全可靠的运行；

3、预警管理模块用于接收预警信号并分配对应的维修人员进行管理；获取当前处于空闲的工作人员，并标记为初选人员；获取初选人员的维修间距、年龄、入职时长、维修次数和维修总时长；利用公式WE＝1/H1×d1-|H2-30|×d2+H3×d3+H4×d4-H5×d5获取得到初选人员的维配值WE；选取维配值WE最大的初选人员为维修人员；能够根据维配值WE合理选取对应的维修人员进行维修，提高维修效率。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的系统框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种基于LPWAN的矿井高压电缆实时监测系统，包括表面处理模块、初步检测模块、控制器、存储模块、数据库、报警模块、数据采集模块、数据分析模块、预估模块、环境监测模块以及预警管理模块；

所述数据库存储有电缆的标准参数信息和标准影像信息；所述标准参数信息包括标准重量、型号、长度；

所述表面处理模块设置有通风管道和连接通风管道的若干喷嘴，用于吹去电缆表面的杂物和灰尘；所述表面处理模块与初步检测模块通信连接；电缆经表面处理模块处理后，控制初步检测模块开启；

所述初步检测模块设置于电缆表面，用于监测电缆是否存在损耗；获取得到电缆的损耗重量占比、损耗面积占比以及损耗深度；所述初步检测模块包括重量检测单元、图像检测单元以及红外扫描探头，所述重量检测单元用于实时检测电缆的重量，所述红外扫描探头用于初步检测电缆的表面是否存在较大破损；当红外扫描探头检测到电缆表面存在破损时，所述图像检测单元用于采集电缆的实时影像信息；

所述初步检测模块的具体工作步骤为：

步骤一：通过重量检测单元实时监测电缆的重量，并标记为Z1；

从数据库中获取电缆的标准参数信息，将标准重量标记为ZT；

根据Z1、ZT，计算获取损耗重量占比ZD；具体计算公式为：

ZD＝(Z1-ZT)/ZT×μ

式中，μ为比例系数；例如μ取值13.37；

步骤二：将损耗重量占比ZD与损耗重量阈值相比较；

若损耗重量占比ZD≥损耗重量阈值，则生成预警信号；

步骤三：通过红外扫描探头用于初步检测电缆的表面是否存在较大破损；当红外扫描探头检测到电缆表面存在破损时，通过红外线测距仪获取破损位置的深度并标记为损耗深度ZS；

将损耗深度ZS与损耗深度阈值相比较；

若损耗深度ZS≥损耗深度阈值，则生成预警信号；

若损耗深度ZS＜损耗深度阈值，则处于待验证状态；

步骤四：当处于待验证状态时，通过图像检测单元采集电缆的实时影像信息；从数据库中获取电缆的标准影像信息，将实时影像信息与标准影像信息作对比；得到破损区域的面积；

统计破损的数量并标记为C1；将破损区域的面积进行求和获取得到破损总面积，将破损总面积除以电缆面积获取得到损耗面积占比并标记为ZM；

步骤五：设定损耗深度系数为Ki；i＝1，2，……，20；其中，K1＜K2＜……＜K20；每个损耗深度系数Ki均对应一个预设损耗深度范围，依次分别为(k1，k2]，(k2，k3]，…，(k20，k21]；且k1＜k2＜…＜k20＜k21；

当ZS∈(k_i，k_i+1]，则预设损耗深度范围对应的损耗深度系数为Ki；

利用公式Z2＝ZS×Ki获取得到损耗深度对应的影响值Z2，将所有的损耗深度对应影响值进行求和得到损耗深度影响总值，并标记为Z3；

步骤六：利用公式SH＝C1×a1+ZM×a2+Z3×a3+ZD×a4获取得到损耗系数SH，其中a1、a2、a3、a4均为比例系数；例如a1取值0.68，a2取值0.75，a3取值0.45，a4取值0.88；

步骤七：将损耗系数SH与损耗系数阈值相比较；

若损耗系数SH≥损耗系数阈值，则生成预警信号；

所述初步检测模块用于将损耗系数SH、预警信号传输至控制器，所述控制器用于将损耗系数SH打上时间戳存储至存储模块，并将预警信号传输至报警模块，所述报警模块用于接收预警信号并发出警报，提示工作人员进行处理；

所述数据采集模块用于采集电缆的运行信息并将运行信息发送至数据分析模块；所述数据分析模块用于接收电缆的运行信息并对运行信息进行分析；得到电缆的温度威胁系数；所述运行信息包括运行开始时刻、运行结束时刻和运行过程中电缆温度随时间变化的曲线图；具体分析步骤为：

S1：获取电缆的运行信息，并获取运行信息中对应的电缆温度随时间变化的曲线图；

S2：将电缆温度与温度阈值相比较；

若电缆温度≥温度阈值，则将该电缆温度标记为威胁温度；

S3：将威胁温度对时间进行积分，获得电缆的各时间段的温度威胁值，将所有的温度威胁值进行求和获取得到温度威胁系数；并标记为W1；

所述数据分析模块用于将温度威胁系数W1传输至控制器；所述控制器用于将温度威胁系数W1传输至预估模块；

所述环境监测模块用于采集电缆的工作环境信息并对工作环境信息进行监测，具体监测步骤为：

SS1：当电缆开始运行时，获取电缆的工作环境信息，所述工作环境信息包括工作温度、工作湿度和致腐物质浓度；所述致腐物质包括烟雾、霉菌和沙尘，所述致腐物质浓度为致腐物质的浓度总和；

SS2：将工作温度标记为G1；将工作湿度标记为G1，将致腐物质浓度标记为G3；

利用公式G4＝(G1+G1)×β+G3×3.17获取得到环境系数G4；其中β为修正因子，取值1.236558；

SS3：将环境系数G4与环境系数阈值相比较；

若环境系数G4≥环境系数阈值，则将该环境系数标记为环境威胁系数；

将环境威胁系数对时间进行积分，获得电缆的各时间段的环境威胁值，将所有的环境威胁值进行求和获取得到环境威胁总值；并标记为G5；

所述环境监测模块用于将环境威胁总值G5传输至控制器；所述控制器用于将环境威胁总值G5传输至预估模块；

所述预估模块用于对电缆进行故障预测，具体预测方法为：

V1：获取电缆的损耗系数SH；获取电缆的温度威胁系数W1；获取电缆的环境威胁总值G5；

V2：获取电缆的运行年限并标记为N1；获取电缆的预警次数并标记为N2；

V3：获取电缆的型号，设动每种电缆型号均有一个对应的型号值，将该电缆的型号与所有的电缆型号进行匹配，获取得到该电缆型号对应的型号值，并标记为N3；

V4：将损耗系数、温度威胁系数、环境威胁总值、运行年限、预警次数和对应的型号值进行归一化处理并取其数值；

利用公式GF＝(SH×b1+W1×b2+G5×b3+N1×b4+N2×b5)/N3-1.2368获取得到电缆的故障值GF；其中b1、b2、b3、b4、b5均为比例系数；例如b1取值0.39，b2取值0.44，b3取值0.72，b4取值0.89，b5取值0.58；

V5：将故障值GF与故障阈值相比较；

若故障值GF≥故障阈值，则生成预警信号；

所述预估模块用于将预警信号传输至控制器，所述控制器用于将预警信号传输至预警管理模块；所述预警管理模块用于接收预警信号并分配对应的维修人员进行管理；具体分配步骤为：

VV1：获取当前处于空闲的工作人员，并标记为初选人员；

VV2：向初选人员的手机终端发送位置获取指令并获取初选人员的位置，将初选人员的位置与预警信号对应的电缆位置进行距离差计算获取得到维修间距；并标记为H1；

VV3：将初选人员的年龄标记为H2；将初选人员的入职时间与系统当前时间进行时间差计算获取得到初选人员的入职时长，并标记为H3；

设定初选人员的维修次数为H4；设定初选人员的当天的维修总时长为H5；

VV4：将维修间距、年龄、入职时长、维修次数和维修总时长进行归一化处理并取其数值；

利用公式WE＝1/H1×d1-|H2-30|×d2+H3×d3+H4×d4-H5×d5获取得到初选人员的维配值WE；其中d1、d2、d3、d4、d5均为比例系数；例如d1取值1.12；d2取值0.59，d3取值1.42，d4取值0.64，d5取值1.09；

VV5：选取维配值WE最大的初选人员为维修人员，预警管理模块向维修人员的手机终端发送预警信号和预警信号对应的电缆位置；同时该维修人员的维修次数增加一；

VV6：维修人员到达预警信号对应的电缆位置后为电缆进行处理；

将处理结束时刻与处理开始时刻进行时间差计算获取得到维修人员的单次维修时长，将维修人员的当天所有的单次维修时长进行求和得到维修人员当天的维修总时长。

本发明的工作原理是：

一种基于LPWAN的矿井高压电缆实时监测系统，在工作时，首先通过表面处理模块设置的通风管道和连接通风管道的若干喷嘴吹去电缆表面的杂物和灰尘；电缆经表面处理模块处理后，控制初步检测模块开启；初步检测模块用于监测电缆是否存在损耗；重量检测单元用于实时检测电缆的重量，计算获取损耗重量占比ZD；若损耗重量占比ZD≥损耗重量阈值，则生成预警信号；红外扫描探头用于初步检测电缆的表面是否存在较大破损；当红外扫描探头检测到电缆表面存在破损时，图像检测单元用于采集电缆的实时影像信息；获取得到损耗深度ZS、损耗面积占比；结合损耗重量占比、损耗深度和损耗面积占比，计算得到损耗系数；若损耗系数≥损耗系数阈值，则生成预警信号；报警模块用于接收预警信号并发出警报，提示工作人员进行处理；

数据分析模块用于接收电缆的运行信息并对运行信息进行分析；获取运行信息中对应的电缆温度随时间变化的曲线图；将电缆温度与温度阈值相比较；若电缆温度≥温度阈值，则将该电缆温度标记为威胁温度；将威胁温度对时间进行积分，获得电缆的各时间段的温度威胁值，将所有的温度威胁值进行求和获取得到温度威胁系数；环境监测模块用于采集电缆的工作环境信息并对工作环境信息进行监测，获取得到环境威胁总值；预估模块用于对电缆进行故障预测，获取电缆的损耗系数、温度威胁系数、环境威胁总值、运行年限、预警次数和电缆型号对应的型号值，利用公式GF＝(SH×b1+W1×b2+G5×b3+N1×b4+N2×b5)/N3-1.2368获取得到电缆的故障值GF；若故障值GF≥故障阈值，则生成预警信号；在预判到电缆绝缘将要发生故障时，提前采取措施，保证电力电缆安全可靠的运行。

预警管理模块用于接收预警信号并分配对应的维修人员进行管理；获取当前处于空闲的工作人员，并标记为初选人员；获取初选人员的维修间距、年龄、入职时长、维修次数和维修总时长；利用公式WE＝1/H1×d1-|H2-30|×d2+H3×d3+H4×d4-H5×d5获取得到初选人员的维配值WE；选取维配值WE最大的初选人员为维修人员；能够根据维配值WE合理选取对应的维修人员进行维修，提高维修效率。

上述公式和比例系数均是由采集大量数据进行软件模拟及相应专家进行参数设置处理，得到与真实结果符合的公式和比例系数。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (7)

1.一种基于LPWAN的矿井高压电缆实时监测系统，其特征在于，包括表面处理模块、初步检测模块、控制器、存储模块、数据库、报警模块、数据采集模块、数据分析模块、预估模块、环境监测模块以及预警管理模块；

所述表面处理模块设置有通风管道和连接通风管道的若干喷嘴，用于吹去电缆表面的杂物和灰尘；所述表面处理模块与初步检测模块通信连接；电缆经表面处理模块处理后，控制初步检测模块开启；

所述初步检测模块设置于电缆表面，用于监测电缆是否存在损耗；获取得到电缆的损耗重量占比、损耗面积占比、损耗深度以及损耗系数；

所述数据采集模块用于采集电缆的运行信息并将运行信息发送至数据分析模块；所述数据分析模块用于接收电缆的运行信息并对运行信息进行分析；得到电缆的温度威胁系数；

所述环境监测模块用于采集电缆的工作环境信息并对工作环境信息进行监测，获取得到环境威胁总值；

所述预估模块用于对电缆进行故障预测；所述预估模块用于将预警信号传输至控制器，所述控制器用于将预警信号传输至预警管理模块；所述预警管理模块用于接收预警信号并分配对应的维修人员进行管理。

2.根据权利要求1所述的一种基于LPWAN的矿井高压电缆实时监测系统，其特征在于，所述数据库存储有电缆的标准参数信息和标准影像信息；所述标准参数信息包括标准重量、型号、长度；所述运行信息包括运行开始时刻、运行结束时刻和运行过程中电缆温度随时间变化的曲线图。

3.根据权利要求1所述的一种基于LPWAN的矿井高压电缆实时监测系统，其特征在于，所述初步检测模块包括重量检测单元、图像检测单元以及红外扫描探头，所述重量检测单元用于实时检测电缆的重量，所述红外扫描探头用于初步检测电缆的表面是否存在较大破损；当红外扫描探头检测到电缆表面存在破损时，所述图像检测单元用于采集电缆的实时影像信息；所述初步检测模块的具体工作步骤为：

步骤一：通过重量检测单元实时监测电缆的重量，并标记为Z1；

从数据库中获取电缆的标准参数信息，将标准重量标记为ZT；

根据Z1、ZT，计算获取损耗重量占比ZD；具体计算公式为：

ZD＝(Z1-ZT)/ZT×μ；式中，μ为比例系数；

步骤二：将损耗重量占比ZD与损耗重量阈值相比较；

若损耗重量占比ZD≥损耗重量阈值，则生成预警信号；

步骤三：通过红外扫描探头用于初步检测电缆的表面是否存在较大破损；当红外扫描探头检测到电缆表面存在破损时，通过红外线测距仪获取破损位置的深度并标记为损耗深度ZS；

将损耗深度ZS与损耗深度阈值相比较；若损耗深度ZS≥损耗深度阈值，则生成预警信号；若损耗深度ZS＜损耗深度阈值，则处于待验证状态；

步骤四：当处于待验证状态时，通过图像检测单元采集电缆的实时影像信息；从数据库中获取电缆的标准影像信息，将实时影像信息与标准影像信息作对比；得到破损区域的面积；

统计破损的数量并标记为C1；将破损区域的面积进行求和获取得到破损总面积，将破损总面积除以电缆面积获取得到损耗面积占比并标记为ZM；

步骤五：设定损耗深度系数为Ki；i＝1，2，……，20；其中，K1＜K2＜……＜K20；每个损耗深度系数Ki均对应一个预设损耗深度范围，依次分别为(k1，k2]，(k2，k3]，…，(k20，k21]；且k1＜k2＜…＜k20＜k21；

当ZS∈(k_i，k_i+1]，则预设损耗深度范围对应的损耗深度系数为Ki；

利用公式Z2＝ZS×Ki获取得到损耗深度对应的影响值Z2，将所有的损耗深度对应影响值进行求和得到损耗深度影响总值，并标记为Z3；

步骤六：利用公式SH＝C1×a1+ZM×a2+Z3×a3+ZD×a4获取得到损耗系数SH，其中a1、a2、a3、a4均为比例系数；

步骤七：将损耗系数SH与损耗系数阈值相比较；

若损耗系数SH≥损耗系数阈值，则生成预警信号；

所述初步检测模块用于将损耗系数SH、预警信号传输至控制器，所述控制器用于将损耗系数SH打上时间戳存储至存储模块，并将预警信号传输至报警模块，所述报警模块用于接收预警信号并发出警报。

4.根据权利要求1所述的一种基于LPWAN的矿井高压电缆实时监测系统，其特征在于，所述数据分析模块的具体分析步骤为：

S1：获取电缆的运行信息，并获取运行信息中对应的电缆温度随时间变化的曲线图；

S2：将电缆温度与温度阈值相比较；若电缆温度≥温度阈值，则将该电缆温度标记为威胁温度；

S3：将威胁温度对时间进行积分，获得电缆的各时间段的温度威胁值，将所有的温度威胁值进行求和获取得到温度威胁系数；并标记为W1；

所述数据分析模块用于将温度威胁系数W1传输至控制器；所述控制器用于将温度威胁系数W1传输至预估模块。

5.根据权利要求1所述的一种基于LPWAN的矿井高压电缆实时监测系统，其特征在于，所述环境监测模块的具体监测步骤为：

SS1：当电缆开始运行时，获取电缆的工作环境信息，所述工作环境信息包括工作温度、工作湿度和致腐物质浓度；所述致腐物质包括烟雾、霉菌和沙尘，所述致腐物质浓度为致腐物质的浓度总和；

SS2：将工作温度标记为G1；将工作湿度标记为G1，将致腐物质浓度标记为G3；利用公式G4＝(G1+G1)×β+G3×3.17获取得到环境系数G4；其中β为修正因子，取值1.236558；

SS3：将环境系数G4与环境系数阈值相比较；

若环境系数G4≥环境系数阈值，则将该环境系数标记为环境威胁系数；

将环境威胁系数对时间进行积分，获得电缆的各时间段的环境威胁值，将所有的环境威胁值进行求和获取得到环境威胁总值；并标记为G5；

所述环境监测模块用于将环境威胁总值G5传输至控制器；所述控制器用于将环境威胁总值G5传输至预估模块。

6.根据权利要求1所述的一种基于LPWAN的矿井高压电缆实时监测系统，其特征在于，所述预估模块用于对电缆进行故障预测，具体预测方法为：

V1：获取电缆的损耗系数SH；获取电缆的温度威胁系数W1；获取电缆的环境威胁总值G5；

V2：获取电缆的运行年限并标记为N1；获取电缆的预警次数并标记为N2；

V3：获取电缆的型号，设动每种电缆型号均有一个对应的型号值，将该电缆的型号与所有的电缆型号进行匹配，获取得到该电缆型号对应的型号值，并标记为N3；

V4：将损耗系数、温度威胁系数、环境威胁总值、运行年限、预警次数和对应的型号值进行归一化处理并取其数值；

利用公式GF＝(SH×b1+W1×b2+G5×b3+N1×b4+N2×b5)/N3-1.2368获取得到电缆的故障值GF；其中b1、b2、b3、b4、b5均为比例系数；

V5：将故障值GF与故障阈值相比较；若故障值GF≥故障阈值，则生成预警信号。

7.根据权利要求1所述的一种基于LPWAN的矿井高压电缆实时监测系统，其特征在于，所述预警管理模块的具体分配步骤为：

VV1：获取当前处于空闲的工作人员，并标记为初选人员；

VV2：向初选人员的手机终端发送位置获取指令并获取初选人员的位置，将初选人员的位置与预警信号对应的电缆位置进行距离差计算获取得到维修间距；并标记为H1；

VV3：将初选人员的年龄标记为H2；将初选人员的入职时间与系统当前时间进行时间差计算获取得到初选人员的入职时长，并标记为H3；

设定初选人员的维修次数为H4；设定初选人员的当天的维修总时长为H5；

VV4：将维修间距、年龄、入职时长、维修次数和维修总时长进行归一化处理并取其数值；

利用公式WE＝1/H1×d1-|H2-30|×d2+H3×d3+H4×d4-H5×d5获取得到初选人员的维配值WE；其中d1、d2、d3、d4、d5均为比例系数；

VV5：选取维配值WE最大的初选人员为维修人员，预警管理模块向维修人员的手机终端发送预警信号和预警信号对应的电缆位置；同时该维修人员的维修次数增加一；

VV6：维修人员到达预警信号对应的电缆位置后为电缆进行处理；

将处理结束时刻与处理开始时刻进行时间差计算获取得到维修人员的单次维修时长，将维修人员的当天所有的单次维修时长进行求和得到维修人员当天的维修总时长。

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